［摘要］本文詳細介紹現代農業園區水利信息化工程的建設方案，該系統建設集成了水利現代化乃至農業現代化新技術，實現園區全要素的集中監控和管理，最大限度地發揮系統效益，為現代農業園區提供可推廣、可復制的水肥水利信息化工程管理系統解決方案。
［關鍵詞］現代水利工程；節水節肥；現代農業園區
現代農業園區水利信息化工程建設主要以高效農業示范園為平臺，結合園區的規劃設計，滿足園區建設的需要。在園區規劃設計的過程中，要消除水資源的供給不足問題，完善相關的設施，提高自動化程度，滿足自動化控制需要，以“工程水利+農業高效化管理+先進的管理體制”為目的，最終實現園區的示范性引領作用，通過以點帶面實現園區的高水平管理。在建設過程中實現水利工程的管控和使用的一體化，“以水養水”為發展的最終目的，發揮水利工程的長期效益。
在農業科技示范園建設過程中，充分發揮智能化信息的核心作用，以智能化的水利工程提升示范園區的整體水平，實現示范園區的智能化發展，促進本地區農業快速發展。作為示范園區的重點建設項目，智能化水利工程的成功應用對于推動農業發展有著十分重大的意義。
1建設目標與內容
水利信息化建設是在項目區灌溉管網工程的基礎上開展的，系統建設要求實現如下目標：①按照現代農業園區水利工程的要求，實現自動測量流速、自動測量壓力，實現水利工程的自動輸送和配比；②為實現示范園區的便捷管理，在管理過程中采取現場手動控制、展廳中集體控制及網絡遠程批量控制的方式，管理上采用日常管理、管委會管理、用水戶協會管理3種方式；③在土壤灌溉過程中根據墑情確定灌溉指標，通過自動化灌溉實現水資源的節約利用，通過自動化管控根據設定的水量和時間對農田進行灌溉，在灌溉過程中根據氣候條件、農作物的長勢及農作物的需水量進行準確灌溉，達到節約用水的目的；④在示范園區農田管理過程中，需要定期對土壤進行檢測，根據檢測結果對農田進行水肥管理，避免養料不足或養料過多對農作物生長產生影響，實現水肥一體化管理；⑤通過自動化手段對水池內的水位進行自動監測，當水位超過或低于臨界水位時自動報警，水泵能根據水池內水位的多少進行開泵或停泵處理，在出水量方面能根據用水的需要調節出水量，進而實現水泵房的智能化管控；⑥為更加準確地掌握相關數據，可以根據需要將食品信息和數據信息進行遠程顯示；⑦通過二維碼對農作物的生產信息和質量進行追溯；⑧自動化展示廳集中控制和管理；⑨將水利工程和氣象信息進行有效聯通，實現有效的預報。
2灌溉遠程控制系統
墑情的自動化監測和管理系統是現代農業水利工程管理的重點，其中主要包括土壤的實時監測、灌溉的自動化控制等。在灌溉自動化控制過程中，閥門的開啟是控制的關鍵，要根據現場的需要對模塊進行優化設計。在程序設計開發的過程中，要采用統一的數據庫結構，要在《土壤墑情監測規范》（SL364-2006）監測規范的基礎上進行設計，以便于后期根據需要對軟件進行升級和功能擴展，在軟件開發、安裝、調試的過程中，要充分考慮后期開發的需要，采用通用的軟件突破技術門檻［1］。
2.1灌溉系統說明
①現場控制的核心是閘閥，將其安裝在分水處，閘閥的數量根據農業園區面積大小進行設計，其中主站設置在展示廳用于自動化控制；②在設置的過程中在展示廳內布置監控管理系統，灌溉區內布置灌溉區現場控制，實現灌溉區的現場控制；③閘閥的設計要根據農田的灌溉需要對尺寸進行優化設計，為自動灌溉提供便利的條件［2］。
2.2無線通信的設計與實現無線通信設計在現代化農業園區管理過程中占有重要的位置，通過無線通信技術實現遠程控制，在設計的過程中要考慮大容量通信的實施，通信校驗方式采用CRC和校驗，確保通信的正確進行。
3水肥一體化
水肥一體化管理是指全自動灌溉施肥機的使用，其工作原理是在先進的編程控制器的管理下，通過EC/PH值及流量監控對電子閥進行自動化控制，將肥料和養分準確地灌輸到主管網內，對農田進行精確的施肥管理［3］。在使用過程中可以進行遠程和就地控制，在遠程控制中可以通過計算機對土壤的濕度、環境的溫度、蒸發量進行全過程監測，實現智能化自動調節施肥管理。就地控制，是指通過本地鍵盤現場監控，通過計算機實現施肥的精準控制，滿足水肥一體化的需要。
4無線遠傳視頻監控系統
在現代化農業生產過程中一般區域和規模都比較龐大，在自動化管理過程中布線比較困難，為提高現代農業園的管理水平需要使用無線傳輸技術，及時了解示范園農作物的生長狀態、員工的工作技能及日常管理需要，因此無線遠傳技術需要解決如下問題：①需要對園區內的生產過程進行監督，對施肥、灌溉和人工操作進行有效的監管；②隨著園區種植數量的不斷增加，需要針對不同的品種、新的設備和氣候條件進行管理，勞動量大；③園區管理過程中會涉及到生產人員，面對現代化園區建設會有很多的消費者和觀光人員，需要對園區的設備設施進行有序管理；④通過遠程控制來展現園區現代化種植的成果，展現農作物的生產現狀，實現食品安全可視化管理［4］。
5泵房水池自適應控制系統
水泵房控制系統是水利工程自動化建設中重要的核心部件，其主要部件由分站+浮球+變頻器液位開關+水泵控制器+GPRS等組成，通過系統對電磁閥的開度進行控制，通過自動化手段對水池內的水位進行監測，根據水位監測的結果和設定的上限、下線水位進行水泵的開啟和停止，有效調節水池內水位的高度；也可根據出水量和進水量的差值對水池內的水位進行調節，有效管控住水池內水位的高度，做到自動調節，實現無人自動化管控［5］。
6遠程網絡氣象監測站
在農業生產過程中，氣候對農作物的生長有著極大的影響。農業氣象是對異常天氣的總稱，一旦發生異常氣候必然會對農業生產帶來十分嚴重的影響，發生氣象災害會造成農業減產，嚴重的會造成絕收。使用遠程網絡對當地的氣候條件進行監測，對異常氣候進行有效的評估，根據需要對災難的等級進行劃分，通過遠程網絡氣象監測為園區農作物的種植提供基礎依據［6］。
7管理房中心管理系統
主站PC軟件采用Visualstudio2008，數據庫采用SQLSEVER2005進行開發，通過此軟件的應用能實時顯示和查看不同區域控制級別的土壤墑情、用水的壓力及流量、環境溫度、濕度計太陽輻射，同時也能顯現水池的液位高低及相關的灌溉數據；根據實際情況還能顯示灌溉用閥門的開口度，能根據灌溉的需要對閥門的開度及水流量進行自動調節［7］。
通過監控管理級能對示范園內的水利工程進行遠程控制，并對各種參數進行匯總，對上傳到系統內的參數匯總到數據庫進行儲存。同時，數據庫還具有修改、查詢、增加和刪除等多種功能。能根據灌溉的要求通過遠程對調節閥門的開度進行控制，定時定量進行農田灌溉。在灌溉的過程中，既能顯示實時數據，又能查看相關的歷史數據；在使用過程中根據使用要求設置極限報警，對各種參數的上下線進行控制，超出上下線進行預報警，根據上傳和采集的數據分析不同時段的趨勢圖；在灌溉過程中通過對水池內的水位自動監測技術，對水池內的水位進行報警，根據水位上下線的設定自動調節水泵的停啟功能，能在遠程控制的狀態下對水池內的水位進行有效控制，自動調節水池的出水量和進水量，實現自動化管理［8］。
7.1數據庫設計
系統數據庫采用SQLServer2005，作物對象表為作物區域表的父表，作物區域編號、作物名稱、澆灌時間分別為各表的主鍵，主要功能和作用如下。作物對象表，指的是農作物的具體名稱，包括農作物的適宜溫度和適宜濕度；作物區域表，主要是對農作物的生產區域進行編號，包括農作物的種類、主要灌溉方式，區域的大小作為編號的主要內容；作物灌溉計劃表，主要包括灌溉時間、灌溉用水量、灌溉區域、灌溉時的氣候條件等；作物狀態表，指的是農作物在生長過程中所處的狀態，主要包含土壤的養分、濕度、pH值，周邊環境的溫度、風量、濕度、雨量、太陽光強度等和農作物生長相關的數據［9］；作物歷史表，指的是農作物在生產過程中的歷史數據，通過相關數據的分析，確定農作物在生長過程中的參數，為農作物的灌溉、施肥等提供數據支持。
7.2程序設計
程序設計在水利工程管理信息化建設中具有十分重要的作用，當系統啟動后接收相關的數據，能根據需要獲取土壤的墑情，設定農田的灌溉計劃，設定溫度和濕度的預警值；通過自動和手動兩種模式對農田灌溉進行管理，采用自動灌溉模式可以根據土壤的濕度進行灌溉，當土壤的濕度小于設定的數值時會自動灌溉［10］。自動灌溉還可以實現定時灌溉，在規定的時間內對農作物進行灌溉。手動灌溉是根據相關的數據分析有選擇性地對土壤進行灌溉。
8系統功能
①能按照現代農業園區水利工程的要求預設灌溉，實現定時、定量化灌溉，根據需要顯示農田的實時數據，遇到問題對歷史數據進行查詢，設定農田灌溉的上下限值，對超出上下線的進行預警設置。②實現一體化水肥技術，通過自動化手段的應用，對土壤的墑情、養分、濕度進行實時監測，根據工藝參數的設置對農田進行施肥和灌溉。③實現園區設備設施的可視化管理，通過視頻監控園區內的關鍵設備及設備的運行情況，直觀反映出農作物的生產狀態，對園區進行輔助管理。④通過信息化管理自動調節出水量，根據灌溉需要對水泵進行自動調價，實現水泵房的無人自動化管理。⑤通過示范園農作物的自動灌溉系統，能根據農作物的需求進行定量、定時灌溉，實現水資源的節能管理，達到節能效果。
9結語
在現代園區水利工程設計過程中，要積極借鑒國內外的前沿技術，實現農業高效生產。通過示范園的建設，將信息化和計算機技術進行有機的結合，實現自動化無人水泵房的管理，實現農業的快速發展，為傳統農業向高效現代化農業轉變奠定了基礎。
參考文獻
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［9］胡新華，戴素江，王志明.城市綠地節水灌溉模糊控制系統的研究［J］.農機化研究，2008（5）：93-94.
［10］李永華，徐枋同，徐華中.模糊控制中的非線性問題［J］.信息與控制，1992（5）；317-319.(本文于2017年發表于《鄉村科技》)
