基于Web的新疆棉田灌溉信息管理系統

鄭玉玲，馬 蓉

（石河子大學機電學院，新疆　石河子　832000）

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基于Web的新疆棉田灌溉信息管理系統

鄭玉玲，馬 蓉

（石河子大學機電學院，新疆石河子832000）

摘要：針對新疆兵團灌溉信息管理系統單一、覆蓋面窄、無法實現水資源集中管理。利用Access2010數據庫、Web技術、B/S開發模式從建設管理、運行管理、事務管理三方面整合兵團灌溉概況、墑情、用水等信息構建可視化的多級web管理系統。系統數據庫具備信息錄入、查詢、圖表顯示等功能并為可視化的網絡操作平臺提供數據支持。農戶和水利管理人員遠程登錄便可訪問灌水信息獲取灌溉決策。系統實現了灌溉分布式采集集中式管理的交互，打破了運用和管理水資源的時間空間限制，為南北疆灌溉資源共享提供接口，為大數據奠定基礎。

關鍵詞：WEB技術；新疆兵團；棉田灌溉；信息管理

0　引言

新疆兵團地域遼闊，水資源匱乏，各團土壤屬性、作物墑情、灌溉制度差異較大。兵團現有節水灌溉系統存在無灌溉信息管理系統，或是一套采集設備對應一套管理設備，這樣既浪費了硬件軟件資源又無法實現資源共享。數據的不完善和軟件管理技術欠缺導致兵團已有節水灌溉信息管理系統一年建立、二年使用、三年癱瘓的尷尬現象時有發生。由于固定IP費用較高，動態IP運行不穩定且兵團在節水灌溉信息管理建設中網絡投入較少，使得信息存

修回日期：2016-3-7

此節水灌溉信息管理系統是石河子大學機電學院409實驗室節水灌溉項目中的一部分，整個節水灌溉系統實現了灌溉的墑情采集和自動控制。信息管理系統是基于web開發平臺以access2010數據庫為核心將新疆兵團不同師市、兵團、村連近40個站點灌溉資料數據匯總，為不同級別管理人員提供可視化的查詢、統計、決策服務。實現以兵團帶師市、師市帶團場、團場帶村連的不同級別相互依存的階梯形信息管理系統。

1　材料和方法

1.1總體結構和功能

系統以滿足新疆兵團灌溉管理人員和農戶實用性為原則，設計以建設管理、運行管理、事務管理為基礎的階梯型管理系統。各級在統一管理內容標準前提下完成各自獨立的管理任務。搭建實現師市、團部、村連不同級別單位的權限管理、審核編輯及可視化操作的web服務平臺。根據水量平衡原理為農戶提供灌水決策以便優化灌溉控制。系統結構如圖1所示。

圖1　系統總結構圖

1.2數據庫設計

為使數據庫滿足可維護性、兼容性、數據能夠不斷更新擴充，系統選用可存放多類型數據元素，融合Database Engine和圖形用戶界面功能的小型多用戶ACCESS2010數據庫［1］?；谏俣脑瓌t選擇農戶和管理人員最關心的灌溉信息構建數據庫，數據表結構如表1，E-R模型如圖2。數據庫內容如下：

1.2.1建設管理

（1）灌溉項目建設：布線標準、場地標準、包裝貯運標志、設備雷擊保護、軟件開發規范、遙測水位計、水位觀測標準、水閘設計規范、檢測技術規范。

（2）灌溉設備：輸水流量、總揚程、泵站坐數、機井數量、裝機容量、年耗電量。

（3）灌溉概況：地理位置、灌溉風采、經濟情況、灌溉面積、需水合計。

1.2.2運行管理

（1）設備管護：設備管護情況、年修情況、設備更新情況。

（2）墑情信息:降雨量、氣溫閾值、相對濕度、均勻風速。

（3）用水信息：施灌時間、選用方法、需水定額、各時期需水特性。

1.2.3事務管理

（1）灌區監控：檢測方法、雨水情況、水源特性。

（2）水資源調配：用水計劃、配水計劃、年度配水計劃、時段配水計劃。

（3）公眾服務：文檔匯總、水利信息、惠民服務。

表1　部分數據結構

圖2　數據庫E-R模型

1.3系統開發環境

本文立足于Windows平臺，采用B/S模式、.net技術。客戶端界面利用Dreamweaver網頁制作軟件和HTML語言建立，安裝配置合理的IIS使得灌溉信息能在互聯網上進行跨平臺的文件交換，農戶向服務器發出請求，服務器收到后與后臺數據庫構建連接，對請求做出響應并通過HTTP通信協議把結果輸送到客戶端供給用戶瀏覽［2～4］。農戶登錄后可點擊各模塊進入所需界面。

2　系統功能實現

2.1多級管理登錄

本系統為多級階梯型管理系統，不同用戶具有不同權限，各級相互依存，下級受上級管理。兵團為一級工作站匯總下級工作站的報表數據，享有最高權限，能夠訪問下級工作站及任一點采集的數據。為保障系統安全，設置專屬登錄窗口。不同級別單位需輸入統一規格的賬號和密碼方可瀏覽其權限范圍內數據。系統管理員對各級提交資料進行審核后在web平臺上實時發布更新顯示，農戶登錄本系統能對自家棉田信息進行瀏覽查詢并得到灌水決策建議。

2.2棉田灌溉信息編輯

用戶可根據自家實際情況對系統中灌溉信息進行錄入、增刪、實時更新。信息錄入時農戶登錄瀏覽器選擇相應模塊工作區便可進行編輯，提交后交由上級審核。上級用戶登錄后瀏覽器會彈窗顯示下級審核申請，以便快速處理保證灌溉信息的高效管理。某用戶灌溉信息編輯界面如圖3。

圖3　某用戶灌溉信息編輯界面

2.3灌溉信息綜合查詢

信息綜合查詢功能使農戶和管理者將主窗口準確定位在符合相應條件的記錄上，系統可選擇性的下載和導出所需數據文件。方便農戶了解自家灌溉信息和歷年氣象數據直觀地控制灌溉量，為灌溉提前做好準備。兵團灌溉管理人員可通過瀏覽器宏觀了解當地節水灌溉情況。在棉花生育期內系統可根據棉花苗蕾、花蕾、吐絮、花鈴不同生育階段需水特性結合當前棉花溫濕度給出灌溉建議。某用戶灌溉查詢界面如圖4。

2.4預警提示

管理人員在信息管理系統中設定預警值，預警可通過網絡、電話、短信三種方式告知管理者，通過預警提示，管理員迅速對作物進行管理。如當土壤水分當天出現最大值體積含水量達到90%以上或者出現最小值體積含水量降到20%以下將會給管理員發送預警提示。

圖4　某用戶灌溉查詢界面

2.5灌溉決策

節水灌溉決策即確定該不該灌水、何時灌水、灌多少水。結合土壤含水量是否達到棉花適宜生長指標、天氣預報情況、作物所處生育階段是否處于適宜調虧階段等要素。最終的灌溉決策取決于經濟學中的邊際概念與經濟效果原理。

2.5.1邊際灌水成本確定

式中 SF—斗口水價（元）；ρ田ρ斗—田間水及斗渠水的利用系數；cost1—充分灌溉單位面積邊際供水成本；cost2—非充分灌溉單位面積邊際供水成本。

2.5.2邊際灌水效益確定

根據農田水量平衡原理：

式中 M—灌水定額 m3/hm2；P—有效降雨量m3/ hm2；G—地下水補給量m3/hm2；SW —作物根系活動層土壤儲水量變化值m3/hm2；ET—作物蒸發蒸騰量m3/hm2。

式中 B1—充分灌溉邊際灌水效益；B2—非充分灌溉邊際灌水效益；PY—棉田單價，元；△Y1—充分灌溉下棉田增產量kg；△Y2—非充分灌溉下棉田增產量，kg。

2.5.3預報未來灌水時間

式中 Pe—有效降雨量，mm；ASW—土壤有效儲水量mm；ETc—T時段內平均每天作物蒸發蒸騰量，mm/d，Ge—T時段內平均每天地下水有效補給量，mm/d。

由以上各式：若B1＞cost1或者B2＞cost2從經濟角度來講應當施灌，具體采用哪一種方式，在灌水量不受限制的條件下B2/cost2＞B1/cost1則應當實施非充分灌溉的灌水策略，反之，則實施充分灌溉的灌水策略。由（6）式來確定灌溉間隔天數。

2.6提供灌溉便民服務

系統事務管理中的便民信息模塊會定期更新發布先進灌溉技術、利民政策、灌溉作物信息、市場信息等，幫助農戶通過信息網絡，選擇利用先進灌溉技術以發揮自身優勢提高土地和水資源的利用率?；诰W絡平臺的灌溉信息管理系統是管理者和農民之間的一道橋梁，不但加強了灌溉與農作物、市場需求、農業生產資料等部門的信息聯系更使灌溉過程的各個環節不再孤立，形成緊密聯系的產業鏈。用戶可視化瀏覽網頁如圖5所示。

圖5　信息管理系統網頁

3　結論

系統具備多用戶管理登錄、棉田信息編輯、信息查詢決策、可視化瀏覽等功能。本系統實用性強，界面友好，實現了遠程可視化的信息管理。系統匯總南北疆多個采集系統的灌溉資料，節約了灌溉管理成本，對提高用水效率、促進節水灌溉規模經營具有重要意義。

參考文獻:

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doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.01.009

中圖分類號:S275

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7782（2016）01-0028-04

基金項目：國家高技術研究發展計劃（863計劃）智能農業裝備目標識別定位與控制技術項目（2013AA102307）

通訊作者：馬 蓉儲存在問題。未來我們將生活在大數據時代，建立完善的節水灌溉信息管理系統對高效專業的處理海量灌溉信息、共享灌溉資源、優化灌溉內部結構、決策指導灌溉有重要意義。

Xinjiang corps cotton irrigation management information system based on Web

ZHENG Yu-ling MA Rong
（Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832000，China）

Abstract:In order to solve Xinjiang Corps for irrigation information management system single，narrow coverage，unable to achieve centralized management of water resources.Used Access2010 database，Web technology，B/S development model to integrate irrigation Corps profiles，moisture，water and other information，from building management，operation management，transaction management to establish a web-based information management system.System database includes the functions of information entry，query，chart display to support the visual network operating platform，web operating platform to help farmers and water managers have the access to the network to get information and irrigation decisions.The system achieved the interaction irrigation centralized management of distributed capture，breaking time and space utilization and management of water restrictions，provided an interface for the southern and northern irrigation to share resource，laid the foundation for the big data.

Key words:Web technology；Xinjiang corps；Cotton field irrigation；Information management