智能水利远程监控系统的具体解决方案探究

        一、系统整体结构

        本文所提出的智能远程监控系统，主要是通过采集田 间实时水位以及某时期内的降雨数据，再用下位机传输到 系统的中央控制中心，与灌溉区近几年的灌溉资料相结合， 采用模糊理论方法，利用相关信息处理软件求取最适用供 水量，再通过GPRS实现前台灌溉水泵的远程控制，从而 提高农田灌溉的效益最大化，进而实现灌溉系统的智能化 控制。该系统由计算机远程控制水泵、阀门对多个仪表做 同步数据采集，然后进行相关的处理。系统所采用的是利 用传感器、现场控制模块(包括数字输出控制阀门和水 泵)、控制主计算机以及RS一485现场总线所组成的集散控 制系统。RS一485现场总线是联接智能系统各设备问的纽带。RRS一485网络利用两个双绞线进行接收和发送数据， 其接口传输设备最远距离达1MK以上，可以利用中继器 进行系统传输距离的延伸，扩展系统。灌溉区智能控制系统的框架为：各分灌区分别安装对应的控制仪表，采用 RS一485现场总线进行连接，利用GPRS接口通过因特网 将数据传输至远程控制系统。该智能远程控制系统按照功 能来分，可以分为灌溉区数据采集、模糊理论决策以及数 据库等三个子系统，其中具体的模块有：泵站控制、闸门 控制、雨量采集、灌溉区水位采集、关键设备检测、通信、 查询以及决策等八大模块。其中数据前台采集系统在灌溉 区现场下位机中，而数据处理、决策子系统则在客户机中。

        二、灌溉区数据采集系统

        灌溉区数据采集系统采用的是组态软件设计，对灌溉 现场进行控制，其包括l6个继电器输出模组，对一台水泵 以及50个电磁阀进行控制;三个灌溉区仪表控制模组，分 别对一个雨量传感器以及两个水位传感器进行测量读数; 明渠流量计算仪共7台，对灌溉区对应处流量进行采集。 因为控制机软件组态软件与现场仪表控制模组以及数字量 模组的接口通讯协议有所区别，并且明渠流量仪是自行开 发设计的，要单独使用一根RS一485现场总线，所以灌溉 区数据采集子系统的数据传送，要采用三条RS一485现场 总线来实现。该控制界面采用的是动画的形式来说明系统 流程，用户可以实时了解控制区范围情形。如果硬件有损 坏或者异常，系统内部会产生自动报警。

        三、数据库系统

        1.GPRS远程传输

        1.1建立连接

        在现场控制系统中，GPRS的用户开机后经过鉴权认 证，就会自动登陆至GPRS的对应网络，再采用无线基站 系统接到交换中心的GGSN并与因特网进行联接。这时现 场控制机就可以利用GRPS向远程控制中心发送请求连接。 此时，远程控制中心以及现场控制设备就可以通过GPRS 实现数据的双向传输。

        2.服务器/客户端模式

        本文所研究的系统为智能远程控制系统，所以系统模型可以采用构造分布式。而服务器，客户端服务模式是具 有代表性的非对称分布系统，现场控制设备与服务器的连 接请求可以通过该模式来实现，一旦服务器接收到了现场 控制设备的请求，就可以进行正常的通信。服务器一般在 客户端送达连接请求后，才会从休眠状态启动，对客户端 的请求服务做出相应处理。由于本系统采用GPRS进行双 向传输，因此要选择数据流服务。

        1.3数据的存储与转发设计

        远程监控中心的信息控制和管理要借助可靠性高的数 据通信才得以正确完成。该系统由客户端向服务器发送请 求，服务器再执行相关的数据存储和转发的设计，也就是 说客户端可以实现远程监控中心的数据监控以及信息管理 等功能。不过现场的操作控制设备以及接收现场的控制设备所传输的信息，均需经过服务器的转发才能由客户端进 行管理，即服务器为客户端和现场控制设备的通信纽带。

        1.4远程控制操作

        客户端先向服务器发送出有着查询目的的现场控制状 态命令，服务器接收到以后再转给现场的控制设备，并将 现场控制设备的反馈信息传送至数据库，并同步将向客户 端传输该反馈信息。一旦客户端接收到现场控制的反馈信 息，再结合有关灌溉区的历年水利信息，对下步操作做出 处理。远程控制的实行过程中，客户端所发送的控制查询 指令通过服务器向现场控制设备发送，待其完成处理后再 确认一个回执命令至服务器。此时服务器就把用户的操作 信息以及用户名传送至数据库留做记录，此时客户端接到 成功操作的回执信息，完成远程控制操作。

        2.数据库处理

        本系统选择使用SQL Server数据库，引擎采用微软 ADO数据库引擎。系统用户可以通过ADO访问数据库， 从而查询和分析各种水情信息，而且可以实现自动生产相 关图表的功能，以方便打印输出分析。具体查询功能包括： 雨量信息查询，即一年当中某日的雨量统计数据或者某年 某月的平均雨量统计数据;流量信息查询，在界面中输入 相应的查询日期，或者一定的区间，就可以得出该日期或 者该时间段的全部采集点流量信息;查询水位历史信息， 按照不同的需要订制不同的查询区间，来获取对应的水位 历史信息。

        四、模糊控制决策系统

        首先要对灌溉区历年的降雨量、耗水量等数据信息作 出充分的分析，形成一个经验规则库(知识库)。还要考虑 到修改和维护的方便性，因此可以把该知识库和其隶属的 函数表存储于数据库中。再把灌溉区作物的生长日期、年 内某时段的降雨量以及田间水位等实时信息作为输入量。 获取模糊控制器输入变量后，再按照取大取小等模糊理论 的计算原则，结合建成的知识库，做出模糊推理及判断。

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