[发明专利]一种基于现场总线的节水灌溉系统设计方法

说明书

本发明公开了一种基于现场总线的节水灌溉系统设计方法,所述方法包括以下步骤：第一步，确定从节水灌溉自动化的角度出发设计和研究中小型灌区、农场的经济实用的自控管理系统；第二步，对灌区自控管理系统通信网络的总体需求和总体架构进行设计；第三步，完成灌溉系统通信网络的基本硬件设计；第四步，完成CAN灌溉系统通信网络的基本软件设计；第五步，对上位机的软件架构进行设计；到田间现场进行CAN网络系统的控制操作。本发明的基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，针对中小型灌区、农场的灌溉自控管理系统进行研究，设计一种通过PC机作为主控上位计算机、CAN现场总线作为下位网络的节水灌溉系统，解决了农业灌溉方面的节水问题。

技术领域

本发明涉及一种基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，属于农业自动化技术领域。

背景技术

灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，其过程包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节；在各个环节所采取的相应节水措施，组成了一个完整的节水灌溉技术体系，包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术；节水管理技术是指根据作物需水规律控制或调配水源，以最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的水分调控管理技术，其内容包括：灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术，土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等；其中，输配水自动量测及监控技术采用高标准的量测设备，及时准确地掌握灌区水情，如水库、河流、渠道的水位、流量、抽水水泵运行情况、在全世界范围内，灌溉水的平均有效率仅及37%，其余的63%都浪费了；这不仅浪费了水源，增加了成本，而且还造成养分的流失，更严重的是引起土壤盐渍化和水涝，造成地下水污染，以及引起某些疾病(如疟疾和血吸虫病)的传播等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，针对中小型灌区、农场的灌溉自控管理系统进行研究，设计一种通过PC机作为主控上位计算机、CAN现场总线作为下位网络的节水灌溉系统，解决了农业灌溉方面的节水问题。

本发明的基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，综合分析当今世界和我国水资源情况和用水情况，尤其是农业用水情况，特别分析节水灌溉的紧迫性，确定从节水灌溉自动化的角度出发设计和研究中小型灌区、农场的经济实用的自控管理系统；

第二步，进行通信技术的选型，比较多种现场总线通信技术后，根据系统实用、经济、新颖的特性要求最终确定选用CAN总线作为实现本灌溉系统的网络技术；在CAN总线的技术规范下，对灌区自控管理系统通信网络的总体需求和总体架构进行设计；

第三步，完成灌溉系统通信网络的基本硬件设计，对其进行调试，达到系统的设计要求；

第四步，完成CAN灌溉系统通信网络的基本软件设计，确定CAN应用层的基本协议规范，并完成基本的通信程序及流程；

第五步，对上位机的软件架构进行设计，并选择合适的开发工具；

第六步，到田间现场进行CAN网络系统的控制操作，通信控制效果令人满意，证明系统硬件设计和软件设计是成功的，达到设计的预期目的。

进一步地，所述第三步的具体工作为设计一下位CAN总线网络与上位机通过串口通信的PC-CAN模块和一置于田间灌溉现场的田间节点。

本发明与现有技术相比较，本发明的基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，针对中小型灌区、农场的灌溉自控管理系统进行研究，设计一种通过PC机作为主控上位计算机、CAN现场总线作为下位网络的节水灌溉系统，解决了农业灌溉方面的节水问题。

具体实施方式

本发明的基于现场总线的节水灌溉系统设计方法，所述方法包括以下步骤：