李金铖，徐智勇，罗 辉，吴晗平

(1. 武汉工程大学 光电信息与能源工程学院，湖北 武汉 430205；2. 武汉工程大学 光电子系统技术研究所，湖北 武汉 430205)

0 引言

我国是农业大国，农业是国民经济命脉，农业现代化是当今农业的发展方向。灌溉作业是农业生产的基础和关键。而目前大多数农田灌溉都是靠人工操作，导致灌溉效率低下，浪费了大量水资源[1-2]。智能灌溉系统的设计具有重要的实用价值，但目前的智能灌溉系统多基于时间控制，存在水源浪费和浇灌不均等缺点。为了提升效率，降低成本，让灌溉作业走向智能化、高效化、安全化，本文设计基于 PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和无线多点探测网络的智慧农业灌溉控制系统[3-4]。可以实现精准灌溉，提高生产效率，节约水资源。

1 设计思路

构建一个智慧农业灌溉系统，满足农田灌溉基本要求的基础上，提高系统的效率和精度。根据无线液位传感器组成的多点探测网络对水位信息进行采集与反馈。当水位达到恒压水位设定值下限时，系统控制变频水泵电动机开始变速运作，使水位达到预期值；当水位超过预期值时，系统控制水泵电动机停止或降速，来维持农田恒压水位的实现[5]。水泵电机需要变频调节以减少能量的损耗，且恒定水位的调节精度控制在 1～5mm之间。

2 系统构成与工作原理

2.1 系统构成

智慧农业灌溉系统构成图如图1所示。智慧农业灌溉系统由设备执行层及远程监控层组成。设备执行层主要是由无线多点探测网络、变频器、水泵电机、电磁阀、扩展单元等组成通过Modbus总线或Profibus-dp总线连接[6]。……