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基于物联网的智慧农业灌溉控制系统设计与实现智慧农业是利用信息技术和物联网技术来提高农业生产效率、优化资源利用、提升农业品质和增加农民收入的一种农业发展模式。
在智慧农业中，物联网技术起到了关键作用，尤其是在农业灌溉控制方面。
本文将介绍基于物联网的智慧农业灌溉控制系统的设计与实现。
一、引言随着全球人口的不断增加，粮食安全问题日益凸显。
而传统的农业灌溉方式存在着水资源浪费、灌溉效率低下等问题。
基于物联网的智慧农业灌溉控制系统能够实时监测土壤湿度、气象数据等多种指标，通过云计算和大数据分析，精确控制农田的灌溉，从而提高农田灌溉的效率和质量。
二、智慧农业灌溉控制系统的设计与实现1. 系统架构设计智慧农业灌溉控制系统的整体架构分为传感器节点、数据传输与处理、决策与控制三个层次。
（1）传感器节点层：通过土壤湿度传感器、气象传感器等节点，实时采集并监测土壤湿度、气温、降水量等关键数据。
（2）数据传输与处理层：将传感器节点采集到的数据通过无线传输方式上传至云端服务器，并进行预处理和存储。
（3）决策与控制层：基于云端服务器的大数据分析和决策算法，实现灌溉控制策略的优化和调整，然后将控制指令传输到农田的执行层，即灌溉系统。
2. 数据采集与传输为了实现灌溉控制系统对农田环境的实时监测，需要合理选择传感器并进行数据采集和传输。
（1）土壤湿度传感器：通过合适的探头嵌入土壤中，可以测量土壤中的水分含量，并将数据传输至数据处理层。
（2）气象传感器：可以获取农田气温、降水量、湿度等数据，帮助系统对环境变化作出准确的预测和决策。
数据的传输可以通过无线传输方式，如Wi-Fi或LoRa等，将数据传输到云端服务器。
3. 数据处理与分析在数据处理与分析层，利用云计算和大数据分析技术对传感器节点上传的数据进行预处理和存储，以用于后续的决策和控制。
（1）预处理：对传感器数据进行滤波、去噪等处理，使数据更加准确可靠。
（2）数据存储：将经过处理的数据存储在云端服务器上，为后续的分析决策提供数据基础。
基于物联网的智能灌溉与农业生产管理系统设计随着物联网技术的不断发展和应用，农业领域也融入了智能化的趋势。
基于物联网的智能灌溉与农业生产管理系统的设计为农业生产带来了革命性的变化和提升。
本文将具体介绍基于物联网的智能灌溉与农业生产管理系统的设计原则、关键技术和实施方法。
一、系统设计原则1. 自动化与智能化：系统应具备自动监测、自动控制、自动调节的能力，能够根据植物生长需要和环境条件智能地进行灌溉管理。
2. 可靠性与稳定性：系统应具备高可靠性和稳定性，能够在各种复杂环境和恶劣气候条件下正常运行，确保农业生产不受干扰。
3. 实时性与响应性：系统应具备实时监测和响应能力，能够及时获取土壤湿度、环境温度等数据，并做出相应的灌溉决策。
4. 可扩展性：系统应具备可扩展性，能够根据农田规模和需求进行灵活调整和扩展。
二、关键技术1. 传感器技术：采用土壤湿度传感器、环境温湿度传感器等相关传感器，实时监测农田土壤湿度、环境温湿度等参数，并将数据传输到中央控制系统。
2. 通信技术：采用物联网通信技术，将传感器获取的数据通过无线网络传输到中央控制系统，实现实时监测和数据传输。
3. 数据处理与分析技术：通过数据处理与分析技术，对传感器获取的数据进行处理和分析，根据植物生长需求和环境条件进行灌溉决策。
4. 控制技术：利用执行器控制系统，对灌溉设备进行控制，实现自动化灌溉管理。
三、系统实施方法1. 设计农田布局：根据农田的大小和特点，设计合理的灌溉区域划分，确定灌溉设备的安装位置。
2. 安装传感器设备：在农田中合适的位置安装土壤湿度传感器、环境温湿度传感器等设备，确保能够准确获取农田的相关数据。
3. 建立中央控制系统：建立中央控制系统，通过物联网通信技术连接各个传感器设备，并实现数据的实时传输和处理。
4. 确定灌溉策略：根据植物生长需求、环境条件等因素，确定合理的灌溉策略，并将其编程到中央控制系统中。
5. 实施自动化灌溉：根据中央控制系统的指令，控制执行器对灌溉设备进行自动化控制，实现自动化的灌溉管理。
基于物联网的水利灌溉智能控制系统设计与实现随着科技的发展和信息技术的普及，物联网技术在各个领域得到了广泛应用。
在农业领域中，物联网技术的应用对于提高农业生产效率、节约资源和保护环境具有重要意义。
水利灌溉作为农业生产中至关重要的一环，其智能控制系统的设计与实现，能够帮助农民更加高效地管理土地资源、提高灌溉效果。
一、系统设计1.传感器网络在设计物联网的水利灌溉智能控制系统时，首先需要建立一个传感器网络以收集实时的农田信息。
该网络可以包括土壤湿度传感器、气象传感器、水位传感器等不同类型的传感器。
通过这些传感器，可以收集到土壤湿度、气温、降雨量、水位等重要数据。
2.数据传输和云平台收集到的数据需要通过无线通信技术传输到云平台中进行存储和处理。
传输可以采用无线传感器网络、蜂窝网络或者其他无线通信技术。
云平台可以使用云计算的方式进行搭建，以实现海量数据存储和在线实时数据处理分析的功能。
3.智能灌溉控制算法基于传感器网络和云平台，设计一个智能灌溉控制算法是该系统设计的关键。
该算法根据传感器收集的数据，通过对土壤湿度、气温、降雨量等数据的分析，决定是否需要进行灌溉操作，以及灌溉的时间和数量。
同时，该算法还可以根据历史数据和预测模型，进行智能化的水资源调度，提高灌溉效果并节约用水。
4.执行器和控制器基于智能灌溉控制算法的结果，系统需要通过执行器控制灌溉设备的运行。
执行器可以是电磁阀、喷灌器或者滴灌器等，通过控制这些设备的开启和关闭，实现对农田的灌溉控制。
二、系统实现1.传感器节点的部署根据土地的不同特点和面积，合理部署传感器节点是系统实现的重要步骤。
传感器节点的选择应具备较低的功耗、可靠的性能和适合的通信范围。
同时，节点之间的布设需要考虑土地的坡度、遮挡物等环境因素，以保证节点间的通信正常运行。
2.数据传输和云平台建设根据传感器节点的数据传输要求，选择合适的无线通信技术，如WiFi、蜂窝网络或者LoRaWAN等进行数据传输。
基于物联网的智慧农业灌溉控制系统设计与实现智慧农业是指利用物联网技术，将传感器、无线通信、数据采集与处理等技术应用于农业生产中，实现智能化管理，提高农业生产效率和质量。
其中，智慧农业灌溉控制系统作为智慧农业的重要组成部分，通过对农田的环境参数进行实时监测和控制，提供合适的灌溉策略，实现精准灌溉，降低用水量，提高水资源利用率，提高作物产量和品质。
一、智慧农业灌溉控制系统设计与实现的背景和意义随着全球气候变化和人口增长，农业面临着日益严重的水资源压力。
传统的农业灌溉方式存在着许多问题，例如水资源浪费、土地盐碱化、作物生长不均匀等。
因此，设计一个基于物联网的智慧农业灌溉控制系统成为了迫切需要解决的问题。
智慧农业灌溉控制系统的设计与实现可以实现以下几个方面的意义：1. 提高水资源利用率：通过实时监测土壤水分、气象信息等参数，结合作物需水量模型，灌溉控制系统可以根据实际情况给出最合适的灌溉策略，避免过度灌溉和不足灌溉，从而降低水资源的浪费。
2. 减少用水量：通过精确控制灌溉时间和灌溉量，智慧农业灌溉控制系统可以快速调整灌溉策略，降低用水量，减轻农田土壤盐碱化的风险。
3. 提高作物产量和品质：智慧农业灌溉控制系统可以根据作物需水量和土壤水分含量，实现精准灌溉，保证作物得到适当的水分供给，提高作物产量和品质。
二、智慧农业灌溉控制系统设计与实现的关键技术和步骤1. 传感器技术：智慧农业灌溉控制系统需要实时监测土壤水分、气象参数等关键指标。
通过使用土壤湿度传感器、气温传感器、光照传感器等多种传感器，可以实时获取农田的环境信息。
2. 无线通信技术：将传感器获得的数据通过无线通信方式传输到中央控制器进行分析处理。
采用无线传输技术可以避免传统有线传输方式需要布线的问题，同时方便系统的部署和维护。
3. 数据采集与处理：中央控制器对传感器获得的数据进行采集和处理。
通过建立合适的数据模型，将采集到的数据与作物需水量模型、土壤水分含量标准等进行对比，分析决策灌溉策略。
农业物联网中的智能灌溉控制系统设计智能灌溉控制系统在农业物联网中的设计与应用概述随着科技的不断发展，物联网技术在各个领域得到了广泛的应用，农业领域也不例外。
智能灌溉控制系统作为农业物联网的重要组成部分，能够实现对农田灌溉过程进行精确的控制和管理，提高农业生产效率和农田水资源利用效率。
本文将介绍智能灌溉控制系统的设计原理、关键技术及其在农业物联网中的应用。
一、设计原理智能灌溉控制系统的设计基于传感器网络和远程控制技术。
系统通过布置在农田中的传感器，可以实时感知农田的土壤湿度、气温、降雨等环境参数。
利用这些传感器获取的数据，系统可以实现对农田灌溉的细致控制。
通过远程控制技术，农民可以在任意时间、任意地点对农田的灌溉进行监控和调整。
二、关键技术1. 传感器技术智能灌溉控制系统的关键技术之一是传感器技术。
系统需要将多个传感器安装在不同的农田区域，以获取更全面的环境参数数据。
传感器需要有较高的精度和可靠性，并能够实时传输数据到中心服务器。
2. 数据分析与处理获取到的传感器数据需要进行分析和处理，以提取有用的信息。
通过分析土壤湿度、气温、降雨等数据，系统可以判断农田的灌溉需求，并根据需求自动控制灌溉设备。
数据处理还可以实现数据的存储和备份，便于后续分析和研究。
3. 无线通信技术智能灌溉控制系统需要实现远程控制和监控，因此需要使用无线通信技术。
通过无线通信模块，系统可以接收远程指令，将传感器数据上传至云平台，实现远程设备控制和数据访问。
4. 自动控制技术系统需要实现对灌溉设备的自动控制，根据传感器数据判断灌溉需求，并控制灌溉设备的开关。
自动控制技术可以基于预设的阈值进行判断，并实时调整灌溉量，以达到节水和提高灌溉效果的目的。
三、农业物联网中的应用智能灌溉控制系统在农业物联网中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 节约水资源通过智能灌溉控制系统，可以根据土壤湿度和气温等信息精确地调整灌溉量，避免过度灌溉或灌溉不足。
基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统农业智能化灌溉控制系统是基于物联网技术的一种创新应用，在现代农业生产中具有重要的意义。
本文将探讨基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统的背景、原理、应用和未来发展前景。
1. 背景农业灌溉是农业生产中必不可少的环节，但传统的灌溉方式存在许多问题。
例如，传统的时间控制灌溉无法根据土壤水分状况进行精确调节，导致了浪费水资源和能源。
为了解决这些问题，基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统应运而生。
2. 原理基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统由多个传感器、执行器、通信设备和中央控制单元组成。
传感器可以实时监测土壤水分、气象数据等环境参数，执行器根据中央控制单元的指令控制灌溉设备。
中央控制单元通过物联网技术和云平台实现与农田的远程数据交互、数据分析和控制。
系统可以根据土壤水分状况和气象数据进行智能调度，实现精确控制灌溉量和灌溉时间，从而提高灌溉效率和水资源利用率。
3. 应用基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统在农业生产中有广泛的应用价值。
首先，它能够解决传统灌溉方式中存在的浪费水资源和能源的问题，实现可持续的水资源利用。
其次，系统能够根据土壤水分状况进行精确调节，提高灌溉效果，促进作物生长和产量提高。
此外，系统的远程监测和控制功能可以帮助农民进行实时决策，提高农业生产的科学化管理水平。
4. 未来发展前景基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统在未来有着广阔的发展前景。
首先，随着物联网技术的不断发展，传感器和执行器的性能将进一步提高，数据收集和交互能力将更加强大，系统的准确度和稳定性将得到提高。
其次，随着农业生产的智能化发展，农业智能化灌溉控制系统将与其他农业设备进行有机连接，形成一个完整的农业物联网生态系统。
最后，系统的数据分析和智能调度功能将进一步完善，可以根据历史数据和机器学习算法进行优化调节，实现精确的农业生产管理。
总结起来，基于物联网技术的农业智能化灌溉控制系统是现代农业生产的创新应用，可以解决传统灌溉方式的问题，提高农业灌溉的效率和可持续性。
基于物联网的农田灌溉系统设计与优化农田灌溉是农业生产中至关重要的环节，而随着物联网技术的发展，基于物联网的农田灌溉系统设计与优化成为了农业生产的一项重要创新。
本文将探讨如何利用物联网技术来设计与优化农田灌溉系统。
首先，基于物联网的农田灌溉系统设计需要考虑以下几个关键要素。
第一，传感器网络。
利用物联网技术，可以在农田中安装各种类型的传感器，如土壤湿度传感器、气象传感器等，实时监测土壤湿度、降雨量等环境参数。
这些传感器可以通过无线网络传输数据，并将数据发送到中央控制器或云平台上进行分析处理。
第二，中央控制器。
中央控制器是整个农田灌溉系统的核心，它接收传感器采集的数据，并根据预设的灌溉策略和植物生长需求来进行决策。
中央控制器可以通过物联网和其他系统进行实时监控和远程控制，以实现灵活的灌溉调度。
第三，智能灌溉算法。
在基于物联网的农田灌溉系统中，智能灌溉算法起到了关键作用。
通过分析传感器数据和植物生长模型，智能灌溉算法可以计算出最优的灌溉量和灌溉时机，以最大程度地满足植物的需水需求，避免浪费水资源。
基于物联网的农田灌溉系统还可以进行优化，以提高系统的性能和效率。
一种常见的优化方法是基于数据分析的决策支持系统。
通过对历史数据的分析，农田灌溉系统可以学习和预测不同植物的生长需水需求，并为用户提供决策建议。
这种优化方法可以帮助农田灌溉系统更好地适应环境变化和植物生长的需求。
另一种优化方法是基于自适应控制的灌溉系统。
通过实时监测环境参数和植物生长状况，自适应控制系统可以根据需水需求自动调整灌溉策略，实现灌溉量的动态调整和精确控制。
这种优化方法可以提高系统的适应性和稳定性，减少灌溉水量的浪费。
此外，基于物联网的农田灌溉系统还可以与其他农业技术相结合，实现进一步的优化。
例如，利用无人机和遥感技术可以对农田进行高精度的巡检和监测，帮助及时发现土壤湿度不均、植物病虫害等问题，从而调整灌溉策略和农业管理措施。
此外，利用人工智能和大数据技术可以对大量农田数据进行分析，帮助农民做出更科学合理的决策。
基于物联网的智能农业灌溉系统设计与实现一、引言随着信息技术的迅猛发展，物联网已经渗透到了各个领域，为各行各业带来了巨大的改变和发展机遇。
在农业领域，基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现，成为了提高农业生产力和农业可持续发展的重要手段和工具。
本文将重点研究基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现，探讨其优势和挑战，以及未来发展的方向。
二、基于物联网的智能农业灌溉系统概述智能农业灌溉系统是利用物联网技术，以传感器、执行器、通信设备等将农田的关键参数采集、处理和分析，从而实现灌溉过程的自动化和智能化的系统。
该系统可以根据土壤湿度、气象条件等因素，精确控制水源的供给，提高水资源利用率和农作物的产量。
同时，该系统还能远程监控和管理农田的灌溉情况，及时发现和解决问题，提供有效的决策支持。
三、基于物联网的智能农业灌溉系统的设计与实现1. 传感器与采集器的选择和布置针对农田的特点和需求，选择适用的土壤湿度、温度、光照等传感器，并合理布置在农田中。
采集器负责接收和处理传感器的数据，并将其传输到云平台或主控端进行分析和决策。
2. 云平台和数据分析通过云平台，将采集到的数据进行传输、存储和分析处理。
利用数据分析技术，对土壤湿度、气象条件等数据进行加工和分析，根据农作物的需水量和灌溉要求，制定合理的灌溉计划和方案。
3. 控制器与执行器的设计根据灌溉计划，控制器负责控制执行器的工作，实现对灌溉系统的控制和调节。
执行器包括水泵、阀门等设备，通过控制其开关状态和工作时间，实现对农田灌溉的自动化和精细化控制。
4. 远程监控与管理通过移动通信网络，实现对农田灌溉系统的远程监控和管理。
农民可以通过手机、电脑等设备，随时随地了解农田的灌溉情况，并通过远程控制灌溉系统，实现灌溉计划的调整和紧急情况的处置。
四、基于物联网的智能农业灌溉系统的优势1. 提高水资源利用效率通过精确控制水源供给，根据农作物的需水量进行灌溉，避免了过度灌溉和浪费水资源的问题。
智慧灌溉系统设计方案智慧灌溉系统是一种基于物联网技术的灌溉控制系统，通过传感器和控制器的配合，实现精确、智能、节水的灌溉管理。
以下是一个智慧灌溉系统的设计方案，包括系统结构、传感器选择、控制策略等内容。
1. 系统结构智慧灌溉系统主要由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于感知土壤湿度、气温、光线强度等环境参数，控制器根据传感器数据进行决策和控制，执行器用于实现灌溉操作。
传感器和执行器通过无线通信方式与控制器进行数据传输和指令执行。
2. 传感器选择（1）土壤湿度传感器：用于感知土壤湿度，根据湿度数据判断是否需要灌溉。
常见的土壤湿度传感器有电阻式传感器、电容式传感器和纳米技术传感器，选择合适的传感器可以根据具体需求和预算。
（2）气温传感器：用于感知气温，根据气温数据判断灌溉的时机和数量。
可选择温度传感器或温湿度传感器，根据实际需求决定。
（3）光照传感器：用于感知光照强度，根据光照数据判断灌溉的时机和水量。
选择合适的光照传感器能够更准确地控制灌溉系统。
3. 控制策略（1）基于土壤湿度控制：根据土壤湿度传感器数据，当土壤湿度低于一定阈值时，控制器发送灌溉指令给执行器进行灌溉操作，直到土壤湿度达到设定的目标值。
（2）基于气温控制：结合土壤湿度和气温传感器数据，当土壤湿度低于阈值且气温较高时，执行灌溉操作，以保证作物充足的水分供应。
（3）基于光照控制：结合土壤湿度和光照传感器数据，当土壤湿度低于阈值且光照较强时，执行灌溉操作，以保证作物在充足的光照下能够吸收足够的水分和养分。
4. 其他功能（1）远程监控和控制：通过手机APP或者网页端，用户可以远程监控和控制智慧灌溉系统。
可以查看土壤湿度、气温、光照强度等数据，并进行手动控制或设置自动控制策略。
（2）数据分析和报警功能：系统可以对传感器数据进行分析，提供灌溉量、灌溉频次等数据报表，帮助用户进行灌溉管理和决策。
并可以设置报警功能，当土壤湿度异常或其他环境参数超过设定范围时，发送报警信息给用户。
基于物联网的智能农业灌溉控制系统智能农业灌溉控制系统是一种基于物联网技术的创新解决方案，旨在提高农业灌溉效率、降低资源浪费。
该系统通过集成传感器、执行器和数据分析技术，实现智能化的农田灌溉管理，使农民能够更好地监测和控制灌溉过程。
基于物联网的智能农业灌溉控制系统的核心原理是通过传感器对农田的环境参数进行实时监测，包括土壤湿度、气温、光照强度等因素，通过收集和分析这些数据，系统可以自动决策并执行相应的灌溉控制操作。
系统可以通过自动开关阀门、泵和喷灌装置等来实现精确控制，以适应不同作物的需水量。
智能农业灌溉控制系统的优势在于其高度智能化和灵活性。
首先，系统能够实时监测土壤湿度，避免了传统灌溉方法中由于测量不准确或主观决策导致的浪费和缺水问题。
其次，该系统能够自动调整浇水量和浇水时间，以适应不同季节、不同作物和不同土壤类型的需水情况，从而提高了农田的灌溉效率和生产力。
此外，系统还可以根据天气预报和气象数据进行动态调整，及时响应不同的气候变化，确保农田得到最佳的灌溉管理。
智能农业灌溉控制系统的应用也可以从单一农田向农业生态系统的整体优化扩展。
通过多个农田的数据汇总和分析，系统可以提供综合决策，例如确定最佳的灌溉时间和方式，推荐种植适应当地气候和土壤条件的作物，实现生产方式的可持续性和环境友好性。
然而，智能农业灌溉控制系统也面临一些挑战和问题。
首先，系统的部署和维护成本可能较高，需要投入大量的资金和技术支持。
此外，农民可能需要接受新的技术和管理方式，而且在一些偏远地区或发展中国家，物联网基础设施的建设可能并不完善，这也限制了系统的普及和应用。
为了克服这些挑战，政府、科研机构和农业企业可以合作，提供资金和技术支持，以推动智能农业灌溉控制系统的发展和普及。
此外，还可以进行培训和宣传活动，提高农民对于系统使用和管理的认知和理解。
同时，需要加强国际合作，共享经验和技术，推动全球范围内的农业可持续发展。
在未来，随着物联网技术的进一步发展和成熟，智能农业灌溉控制系统将会得到更广泛的应用。
基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计1、背景介绍智能农业是物联网十二五规划重点领域之一，大量的科技创新技术将应用在农业发展中，其中包括通信技术、自动化控制系统，等等。
通信技术是指通过各种有线、无线、长距离、短距离的通信技术的应用，实现物品与物品之间，机器与机器之间，机器与人之间的信息与数据的交换，这就形成了当今科技领域最为关注的领域之一——“物联网”。
其中，无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，它担负着极其重要的信息传递、交换和传输的重任。
无线传感器网络技术目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点，它能够可靠地、实时地采集覆盖区中的各种信息并进行处理，处理后的信息可通过有线或无线方式发送给远端数据消费系统。
自动化控制系统可以在设定的条件下与远端接收器通信，按照系统预先设定的程序对现场设备进行开、关等操作，还可以按照复杂的业务流程和业务逻辑，实现灵活的操作控制，另外，动态信息采集分析技术也是重点应用，对现场的复杂数据进行分析和管理。
在我国，农业是用水大户，农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的，也是节水潜力最大的领域。
目前，农业节水灌溉的困难在于农田分布范围广泛，各种农作物的用水需求也不相同。
使用大面积的沟渠灌溉技术，不仅浪费水资源，而且在农田利用上也造成很大的浪费。
采用自动化控制的滴灌技术，可以根据各种农作物对水量的要求，以及土壤的水情合理配置各个供水设备运行情况。
另外，通过自动化控制，可以将整个农场系统中的各种资源使用情况进行统计分析，使相关人员及时了解整个系统的相关资源信息，通过统计分析，进行合理使用，从而达到省水节能、省工省地的效果，以及发展节水农业的目的。
托普物联网在农田智能灌溉领域的应用主要是通过无线传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。
由于传感器网络具有多跳路由、信息互递、自组网络及网络通信时间同步等特点，使灌区面积、节点数量可以不受限制，因此可以灵活增减轮灌组。
加上节点具有土壤、植物、气象等测量采集装置，利用通信网关的Internet功能与GPS技术结合，形成灌区动态管理信息采集分析技术，配合作物需水信息采集与精量控制灌溉技术、专家系统技术等，可构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。
2、农业节水及信息管理系统2.1系统结构农业节水及信息管理系统一般负责的区域比较大，如一个乡、一个县、一个市等。
这样大的区域，对于自动化产品来说，采集能力和通信能力都不可能实现，为了将这么大的区域中的相关信息进行收集，需要将这些大的区域划分为多个相对较小的区域，每个相对较小的区域再划分出更小的控制单位，从而能达到一个自动化控制单元所能控制的范围。
因此，农业节水及信息管理系统一般由两个部分组成：集中监控中心、现场监控站。
各部分分工明确、协同合作，使管控一体化的功能在农业节水及信息管理中得到了充分应用。
下图为基于物联网的农业节水灌溉系统网络结构。
现场监控站现场监控站作为整个农业节水及信息管理系统中的最小单元，也是整个监控系统的最底层控制系统，它负责整个系统的数据采集以及将采集到的数据传送到上层集中监控中心的任务。
现场监控站一般控制和采集的设备包括：使用无线ZIGBEE协议的阀门、RTU设备、各种气象、墒情采集传感器等，有些先进的监控站还配置视频采集设备，实时采集控制区域内的视频信息。
现场监控站一般使用具有通用组态功能的组态软件完成现场各种设备的数据的集成，以及数据的传输功能。
本系统中，使用北京九思易自动化软件有限公司的托普物联网组态软件。
集中监控中心集中监控中心根据其所管辖区域大小，将区域内所有现场监控站的信息进行集中采集、展示、存储、分析等。
同时，通过托普物联网组态软件的WEB 发布功能，将所采集的信息发布到INTERNET上，供相关部门查看分析。
集中监控中心通常与现场监控站之间通过移动通信技术GPRS、3G或者WIFI等无线通信方式进行连接，这种方式可以大大节省硬件成本，同时，数据的实时性也能保证。
集中监控中心作为整个农业节水和信息管理系统的中心层，不直接参与现场设备的控制，而是通过对现场监控站相关数据的分析以及历史数据的分析，形成先关的节水灌溉方案，各个现场控制站通过分析所得的方案进行相应的现场控制。
2.2.1 现场监控站现场监控站一般设置在现场控制区域的泵房中，其中配置监控计算机一台，实现对控制区域设备的信息采集和控制，安装托普物联网组态软件，每一个泵房设置一套。
农田节水和信息管理系统中的现场监控站主要使用对象为非专业人士，因此，该系统的功能界面主要以简洁、明了、易于了解和经济适用为主。
该系统的功能主要有：1、数据采集与监视功能现场监控站中由于各种管线与阀门铺设的距离比较远，使用有线数据采集的方式在监控成本和控制线缆铺设上都不现实，因此，使用Zigbee无线通信的方式进行数据采集。
它是一种短距离的无线通信方式，对于在农田这种开阔地带使用比较有优势，它与RTU控制单元结合使用，采集泵房管理系统内的各个阀门与水泵的控制信号，实现水泵和阀门的远程控制，同时还采集相关的模拟量数据，如蓄水池水位、管道流量、过滤器前后水压、电机电流、电压、墒情、气象等数据。
2、画面监控画面监控主要包括设备监控画面、系统管理界面以及数据统计分析画面。
A、设备监控界面按照现场监控站滴灌系统管道铺设管线绘制田间滴灌分布图，在图上直观显示相关电磁阀的位置、状态、是否启用轮灌，正在灌溉的组别，灌溉持续时间、当前系统时间显示等信息。
该界面可以对电磁阀的状态统一实时查询;轮灌启动、界面锁定;电磁阀的单独开启关闭、状态查询。
界面锁定以后(安全模式)，整个界面上操作人员不能有任何操作动作(不能控制设备，只能浏览查询信息)，只有通过密码实现解锁才能进行控制操作。
A、数据统计分析画面包括实时数据显示和历史数据显示两部分内容，显示的数据有电机电压、电流、蓄水池水位、过滤器前后水压、出水口流量、土壤水分以及气象站、设备电池电压等。
B、系统管理界面包括系统通讯诊断、系统设备拓扑结构图、设备地址、时钟、工作参数配置界面、设备列表、轮灌编辑界面、用户管理界面、数据存储设置、调阅、导出界面、设备通讯状态、设备电池电压，首部电压电流、水位、水压等错误或者数据超常报警设置等。
1、设备控制功能设备控制功能包括田间各个电磁阀与水泵的单独控制以及电磁阀的轮灌控制。
单独控制时，农民可以在监控画面上对每一个设备进行单独的打开或关闭操作，当操作没有反馈或反馈信息错误时能进行相应的报警。
轮灌控制需要根据系统管理界面中对于轮灌功能的配置，系统自动完成所有电磁阀的打开与关闭控制以及打开的时间等。
1、数据存储记录功能系统中采集的各种模拟量数据，如首部电压、电流、水位、水压、流量、土壤水分等都进行记录，数据记录使用定时记录的功能，每半小时记录一次相关数据(记录数据时间可设定)，数据保留时间为1年，数据记录使用托普物联网自带的SQLexpress数据库完成。
同时，在画面上可以通过报表、曲线的方式进行历史记录数据的查看。
2、报警功能报警功能主要针对重要的操作和模拟量超限进行。
报警的方式根据现场计算机的条件可以有声光和短信两种方式，需要泵房监控系统中配置相应的音箱及短信发送模块。
重要的报警能记录到数据库中进行历史报警的查询功能。
3、用户管理功能田间泵房管理系统的用户主要包括系统操作的农民和相应参数设置的维护人员。
不同用户通过用户名和密码登陆获取不同的权限。
农民主要权限为设备的单独操作和实时数据的查看。
系统维护人员具有所有功能操作的权限(由于维护人员不是长期驻守在泵房，所以参数维护由监控中心维护人员统一进行远程维护)。
4、数据上传功能现场监控站只是整个系统的最底层监控系统，它是最底层的数据采集系统，对于上层管理系统来说，它还包括数据上传到监控系统的功能。
本系统中，现场监控站与上层集中监控中心的通信方式有两种GPRS和超短波电台的方式。
因此，数据上传功能使用托普物联网IO通信中的modbus 主站方式将数据通过GPRS或者超短波电台发送到监控中心。
2.2.2 集中监控中心集中监控中心负责将所管辖的现场监控站的所有信息进行集中管理，集中监控中心设置在相应的上级管理中心，设置一台监控服务器，监控服务器作为集中数据服务器、历史记录和WEB发布服务器使用。
监控中心实现的功能主要有：1、数据采集功能集中监控中心与各个现场监控站的距离较远，使用有线传输的方式成本太高，因此，选用无线的数据传输方式，根据各个泵房配置的无线模块的不同，主要包括GPRS网络、远传数据网络(电台)。
2、监控画面监控中心是下辖的所有现场监控站信息的汇总，它的监控画面主要包括：A、用户登录界面：监控中心集中了中所有监控系统，不同用户可以按照权限显示不同的项目点分布界面。
B、监控信息管理画面监控信息管理根据不同用户的权限，显示不同的内容，打开相应的监控地图，在地图中可以选取不同的现场监控站，点击后就可以直接显示相应的数据信息。
对于更高级用户，登录后可以在不同信息管理中切换显示画面。
3、数据统计分析功能数据分析统计功能是指对各个现场监控站数据进行集中数据的存储、曲线棒图的对比分析、报表文件的查看等功能。
A、数据存储功能：将系统采集到的相关模拟量数据进行集中历史记录，使用SQLSERVER数据库，历史记录的时间间隔为30分钟，数据的存储周期为2到3年，数据存储到数据存储服务器中。
B、曲线棒图功能：在监控画面中能将各个历史记录数据通过历史曲线，棒图的形式进行展示，主要包括用水量曲线、流量曲线等。
历史曲线可以通过时间查询不同时间段的曲线情况。
C、报表功能：通过历史记录数据，可以形成系统的数据报表，包括日、月、年等报表，操作人员可以通过时间查询相关时间段的数据形成相应的数据报表，同时报表还具有数据查询、打印、导出为EXCEL等功能。
4、报警功能报警功能主要包括系统中监测到的一些设备报警以及模拟量的越限报警，对于不重要报警信息可以通过声光方式在监控室显示，对于重要报警信息可以通过手机短信的方式在报警的第一时间发送到相关人员。
5、用户管理功能用户管理功能配置系统中不同登录用户的操作权限，以及用户登录、注销等功能。
6、WEB发布功能将监控中心中相关的数据画面通过托普物联网的WEB发布功能发布到INTERNET上，相关人员只需要通过各自电脑的IE浏览器就可以直接查看各个现场监控站的运行情况。
