河北省唐山市豐南區(qū)農(nóng)牧局 高國(guó)昌

農(nóng)業(yè)灌溉智能化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

河北省唐山市豐南區(qū)農(nóng)牧局 高國(guó)昌

農(nóng)業(yè)灌溉智能化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)作物灌溉狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和管理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)井水位、農(nóng)業(yè)灌溉用水量的遠(yuǎn)程和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及數(shù)據(jù)的無(wú)線遠(yuǎn)程采集和監(jiān)控。與傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)相比，智能遙控灌溉測(cè)控系統(tǒng)依托物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為機(jī)井配置了遠(yuǎn)程智能監(jiān)控設(shè)備，以高效節(jié)水信息化管理系統(tǒng)為平臺(tái)，建立了完善的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉管理服務(wù)和智能監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程管理和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，農(nóng)民在家里就可以利用手機(jī)遠(yuǎn)程準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)自家農(nóng)田的土壤墑情、灌溉水量、耗電量等各項(xiàng)信息，極大地改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，提高了灌溉機(jī)械和水資源的合理利用率，改善了農(nóng)作物、果樹(shù)等的生長(zhǎng)條件，提高了單產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

農(nóng)業(yè)灌溉智能化系統(tǒng)主要包含智能遙控灌溉測(cè)控云終端（可連接各種傳感器）、SPWT類機(jī)翼渦輪流量計(jì)、三相三線電子式電度表、智能遙控終端、云計(jì)算中心及展示中心、村級(jí)充值管理終端及APP軟件等。本文重點(diǎn)介紹一下智能遙控灌溉測(cè)控系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中用到的智能遙控灌溉測(cè)控云終端、SPWT類機(jī)翼渦輪流量計(jì)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。

1 智能遙控灌溉測(cè)控云終端

1.1 技術(shù)功能

由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)加密及處理單元、控制執(zhí)行單元、通信單元、后備電源單元等組成，具有用水用電計(jì)量采集、管道壓力采集、地下水位采集、信息存儲(chǔ)及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)水泵及閥門(mén)控制、防盜報(bào)警、IC卡控制（一井多卡，一卡多井）、智能遙控終端控制、水泵缺相保護(hù)、水泵非法啟用報(bào)警、信息交互等功能。

1.2 功能特點(diǎn)

灌溉刷卡取水，一卡多井、一井多卡，易操作。

內(nèi)嵌寬電壓穩(wěn)壓電路，適用于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)的運(yùn)行環(huán)境。

采用無(wú)線GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)通信傳輸功能，且符合《河北省地下水超采綜合治理試點(diǎn)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約—— 機(jī)井類》的有關(guān)要求。

在無(wú)軟硬件資金投入的前提下，隨時(shí)可以啟用和屏蔽階梯計(jì)費(fèi)功能，能夠隨時(shí)滿足定額管理、總量控制的管理需求。

顯示功能：顯示屏采用液晶屏?？刂破骶幪?hào)（固定信息），總用水量、用電量、剩余金額、瞬時(shí)流量、脈沖、報(bào)警、水位、壓力等信息輪流顯示。

計(jì)量功能：能精確采集和計(jì)量總用水量、用電量、瞬時(shí)流量、泵使用時(shí)間；記錄單用戶的剩余金額、累積用水量，并可在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水位值及管道壓力值。

存儲(chǔ)歷史記錄的功能：每個(gè)智能灌溉遙測(cè)遙控云終端可以存儲(chǔ)200個(gè)用戶，保存數(shù)據(jù)大于10000個(gè)，并記錄相應(yīng)用戶最少3次的刷卡時(shí)間、刷卡次數(shù)、卡內(nèi)剩余金額以及用水量、用電量等信息，同時(shí)可記錄每個(gè)泵的總用水量、用電量。

斷電保護(hù)功能：當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí)，突然斷電，來(lái)電后泵不啟動(dòng)，用戶則需取出剩余金額，再刷卡，泵才會(huì)啟動(dòng)；具有后備電源，當(dāng)停電后，系統(tǒng)自動(dòng)切換為太陽(yáng)能和后備電源，達(dá)到不間斷供電。

斷相保護(hù)功能：在三相輸入電源斷相時(shí)，設(shè)備立即報(bào)警并控制水泵停泵；在三相輸出電源斷相或水泵運(yùn)行電流嚴(yán)重不平衡時(shí)，設(shè)備將在8秒后控制水泵停止，避免水泵和設(shè)備因不正常運(yùn)行而損壞。

自檢預(yù)警功能：若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。設(shè)備具有以下報(bào)警功能：

水泵房的箱體門(mén)非法打開(kāi)報(bào)警：當(dāng)箱體門(mén)被非法打開(kāi)時(shí)，立即向中心發(fā)送報(bào)警信息。同時(shí)蜂鳴器蜂鳴報(bào)警30秒。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

位移報(bào)警：當(dāng)箱體被移動(dòng)或傾斜45度以上時(shí)，向中心發(fā)送報(bào)警信息。同時(shí)蜂鳴器蜂鳴報(bào)警30秒。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

電網(wǎng)線路斷一相報(bào)警：電源線因故障或被盜斷一相時(shí)，立即向中心發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)報(bào)警蜂鳴器報(bào)警，并持續(xù)30秒。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

線路斷三相報(bào)警：電源線因故障或被盜斷三相時(shí)，立即向中心發(fā)送報(bào)警信息。同時(shí)報(bào)警蜂鳴器報(bào)警，并持續(xù)30秒。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

終端停電：當(dāng)三相380V電源停電時(shí)，立即向中心發(fā)送提示信息。

終端來(lái)電：當(dāng)三相380V電源來(lái)電時(shí)，立即向中心發(fā)送提示信息。

流量計(jì)、電能表、壓力變送器、閥門(mén)報(bào)警，以上傳感器或閥門(mén)出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊故障或不能計(jì)量時(shí)，立即向中心發(fā)送報(bào)警信息。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

余額下限報(bào)警：屏幕的金額閃爍3次，蜂鳴器一直嘀……嘀……響；余額不足時(shí)，水泵不停，直至金額為0。

灌溉水泵非法啟用報(bào)警：已經(jīng)被責(zé)令暫時(shí)關(guān)停的灌溉水泵被非法啟用時(shí)，會(huì)立即向中心發(fā)送報(bào)警信息。若報(bào)警后未處理，將每天上報(bào)一次。

1.3 技術(shù)參數(shù)

電源電壓：250～420 V交流電壓下正常工作，建議配備備用電源，在外部電源停電狀態(tài)下，保證監(jiān)測(cè)設(shè)備和通訊設(shè)備能夠正常運(yùn)行3個(gè)月時(shí)間。外部電源有電狀態(tài)下自動(dòng)對(duì)備用電源充電，外部電源斷電時(shí)備用電源能夠自動(dòng)切換。

消耗功率：待機(jī)狀態(tài)≤5W；通信狀態(tài)≤8W。

最大接觸電流：≤3.5mA。

數(shù)據(jù)通訊有效距離：無(wú)限制。

有機(jī)械動(dòng)作部件：MTBF≥4000小時(shí)。

無(wú)機(jī)械動(dòng)作部件的電子設(shè)備：MTBF≥25000小時(shí)。

數(shù)據(jù)傳輸誤碼率：≤10-6。

輸入脈沖誤差：≤1%。

環(huán)境：適應(yīng)溫度為-40℃～80℃。

濕度：-20%～40%。

2 SPWT類機(jī)翼式渦輪流量計(jì)

SPWT類機(jī)翼式渦輪流量計(jì)采用的工作原理為當(dāng)流動(dòng)的液體通過(guò)管道時(shí)，沖擊類機(jī)翼渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)黏度、渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比線性關(guān)系。由此，流體流速可通過(guò)渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計(jì)算得到通過(guò)管道的流體流量。具有測(cè)量精度高、壽命長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)需切割管道、壓力損失小、智能化程度高、下限流量低、價(jià)格低、不生銹、免維護(hù)等特點(diǎn)。

SPWT類機(jī)翼式渦輪流量計(jì)安裝在泵首及管道的任意位置，無(wú)須特殊的運(yùn)行環(huán)境。流量計(jì)與配管之間均采用法蘭對(duì)夾的方式，法蘭尺寸必須符合GB/T9119-88的規(guī)定。在安裝時(shí)只需安裝在泵首彎頭與泵管的連接處，不需要特定的前后直管段。