郭強(qiáng)（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

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遼寧省自動(dòng)灌溉系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐

郭強(qiáng)
（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

［摘 要］遼寧省水利灌溉中心試驗(yàn)站主要研究不同灌溉制度對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響，為了保障灌溉試驗(yàn)的順利開展，自主開發(fā)一套價(jià)格低廉的自動(dòng)灌溉計(jì)量控制系統(tǒng)，并成功應(yīng)用在灌溉試驗(yàn)中，效果顯著。

［關(guān)鍵詞］自動(dòng)灌溉；計(jì)量；控制

0　引言

遼寧省水利灌溉中心試驗(yàn)站位于沈陽(yáng)市沈北新區(qū)黃家街道的石佛寺試驗(yàn)基地。灌溉試驗(yàn)是農(nóng)村水利工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是保障水資源合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置及農(nóng)業(yè)用水科學(xué)管理的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。

1　自動(dòng)灌溉計(jì)量控制系統(tǒng)

為了掌握水稻不同的生長(zhǎng)期對(duì)水分的需求狀況，以及不同灌溉制度對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響，灌溉中心試驗(yàn)建立了自動(dòng)灌溉計(jì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由灌溉管路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制計(jì)量單元、恒壓給水控制柜及計(jì)算機(jī)控制軟件五部分組成。實(shí)現(xiàn)了按照不同的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行自動(dòng)灌溉，同時(shí)計(jì)量水量，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

遼寧省水利灌溉中心試驗(yàn)站實(shí)驗(yàn)田分為兩個(gè)區(qū)域，一部分是水田區(qū)，共20塊試驗(yàn)田，采用磚混結(jié)構(gòu)砌筑；另一部分是測(cè)坑區(qū)，采用鐵槽結(jié)構(gòu)，共23個(gè)測(cè)坑。灌溉管路采用PVC管材地埋方式敷設(shè)，主管路采用63管，支路采用32管，管路敷設(shè)到每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域。在每個(gè)水田區(qū)附近設(shè)有一個(gè)控制箱，控制箱內(nèi)裝有控制計(jì)量單元、電磁閥和水表。測(cè)坑區(qū)的控制箱統(tǒng)一安裝在測(cè)坑下方的地下廊道內(nèi)。開始灌溉時(shí)首先通過計(jì)算機(jī)控制軟件啟動(dòng)水泵，使其工作，管路達(dá)到設(shè)定壓力后下發(fā)灌溉指令給相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，控制單元接收到灌溉命令后打開電磁閥開始灌溉，同時(shí)水表計(jì)量，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的灌溉量時(shí)電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，計(jì)算機(jī)軟件同時(shí)記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的灌溉時(shí)間和灌溉的水量，完成一次灌溉試驗(yàn)。

3　系統(tǒng)設(shè)備選擇

自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行是保證試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)，因此設(shè)備的選擇尤為重要。系統(tǒng)中最重要的是現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)量單元、計(jì)量水表和電磁閥。控制單元功能要求簡(jiǎn)單，能夠控制電磁閥的開關(guān)，同時(shí)計(jì)量水表的流量即可，由于試驗(yàn)田比較分散，距離較遠(yuǎn)采用集中控制不現(xiàn)實(shí)，因此采用分散式控制系統(tǒng)。由于試驗(yàn)地塊較多，為了節(jié)省投資，現(xiàn)場(chǎng)控制單元采用的是自主研發(fā)設(shè)備，該設(shè)備采用AT89C2051單片機(jī)，對(duì)SSR-420D08P固態(tài)繼電器控制實(shí)現(xiàn)控制電磁閥的開關(guān)功能，同時(shí)對(duì)水表的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)達(dá)到對(duì)水量的計(jì)量功能，計(jì)算機(jī)與控制單元采用485通訊方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)控制單元的控制功能。

計(jì)量水表選用的是山東濰微科技股份有限公司生產(chǎn)的自保持開關(guān)型遠(yuǎn)傳冷水表，該水表采用開關(guān)量輸出，傳輸距離遠(yuǎn)，并且可以直接讀出用水量數(shù)據(jù)。控制計(jì)量單元將開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，由單片機(jī)檢測(cè)脈沖信號(hào)的數(shù)量，從而轉(zhuǎn)換成用水量，實(shí)現(xiàn)水量計(jì)量功能。

電磁閥是控制管路開關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，要求長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，灌溉中心試驗(yàn)站的電磁閥采用的是美國(guó)尼爾森7917電磁閥，該電磁閥采用交流24 V供電電源，開關(guān)穩(wěn)定可靠，經(jīng)久耐用。

恒壓給水控制柜主要是保證管路壓力恒定的控制設(shè)備，該柜主要由變頻器、恒壓給水控制器、遠(yuǎn)傳壓力表、電流表、電壓表和電氣開關(guān)等電氣元件組成。遠(yuǎn)程壓力表檢測(cè)當(dāng)前管路水的壓力，通過恒壓給水控制器的比較，輸出控制電流給變頻器，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而調(diào)整變頻器輸出電壓的大小，達(dá)到對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的控制，實(shí)現(xiàn)供水管路的恒壓控制功能。

4　系統(tǒng)控制軟件開發(fā)

灌溉系統(tǒng)控制軟件主要包括電磁閥編組及流量設(shè)置、灌溉控制、數(shù)據(jù)查詢及系統(tǒng)設(shè)置、退出系統(tǒng)等功能模塊。

該軟件實(shí)現(xiàn)的核心功能是對(duì)電磁閥編組及流量設(shè)置，這項(xiàng)功能可以滿足各種不同試驗(yàn)方案的灌溉要求，靈活組合，操作方便。

數(shù)據(jù)查詢及系統(tǒng)在線檢測(cè)，包括電磁閥灌溉數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備在線檢測(cè)、灌溉報(bào)表輸出、水泵工作記錄查詢、電磁閥工作狀態(tài)瀏覽等功能。

5　結(jié)語(yǔ)

遼寧省水利灌溉中心試驗(yàn)站自主開發(fā)的自動(dòng)灌溉計(jì)量控制系統(tǒng)，具有性能穩(wěn)定可靠，功能簡(jiǎn)單實(shí)用、價(jià)格低廉、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，成功應(yīng)用在灌溉試驗(yàn)中，為農(nóng)田灌溉試驗(yàn)的順利開展提供了可靠的保障。

［中圖分類號(hào)］S27

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）02－0056－02

［收稿日期］#2015-03-27