射頻計費技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

朱楚敏

一、技術(shù)理論概況

射頻計費技術(shù)相對于傳統(tǒng)的磁卡及IC卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點，在最近幾年里發(fā)展迅速。

目前常用的射頻計費控制器分為以水量、電量、時間為計量基準(zhǔn)的三種類型?？刂破髌綍r處于拉閘斷電狀態(tài)，機泵無法啟動取水。只有用戶持卡購水（電量、時間）并將射頻卡放在（掠過）控制器感應(yīng)區(qū)，控制器自動讀取卡中所購水量（電量、時間）等信息并合閘啟動機泵取水。如果剩余水量（電量、時間）為“0”，控制器也將自動拉閘停機，用戶必須持卡再次購水（電量、時間）。

射頻計費所使用的射頻卡是在接觸型IC卡的電路基礎(chǔ)上嵌入射頻收發(fā)及相關(guān)電路，具有接觸型IC卡同樣的芯片技術(shù)和特性。射頻卡無正反面之分、無機械磨損、安全、可靠；操作簡單、快捷；防水、防潮；應(yīng)用面廣泛。

二、技術(shù)實際應(yīng)用

1.基本情況

安徽省蚌埠市淮上區(qū)射頻計費式節(jié)水灌溉項目區(qū)位于蚌埠市淮上區(qū)小蚌埠鎮(zhèn)果園村，緊鄰蚌埠到懷遠(yuǎn)的公路，交通十分方便。項目區(qū)呈梯形狀，總面積約為100畝。項目建設(shè)節(jié)水灌溉型式采用滴灌型式，主要種植蔬菜類經(jīng)濟(jì)作物。

項目區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，光照充足，四季分明，無霜期長。多年平均降雨量918mm，歷年最大降雨量1565mm（1956年），最小降水量471.5mm（1978年），多年平均氣溫15.2℃，極端最高氣溫 39.4℃～41.3℃，極端最低氣溫-12.9℃，平均無霜期217天。多年平均日照2640小時，6～8月份日照較多，適宜多種農(nóng)作物生長。

區(qū)內(nèi)現(xiàn)有兩條主要排水溝，排水暢通，除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇以上，農(nóng)田排水系統(tǒng)較為完善。目前，主要種植蔬菜瓜果類經(jīng)濟(jì)作物，其中大棚種植約占55%，其余為露天種植。因區(qū)內(nèi)地表水調(diào)蓄能力低，灌溉水保證率低，現(xiàn)有灌溉水源為當(dāng)?shù)氐臏\層地下水源，取水設(shè)施為農(nóng)民自打的手壓井或小口井。

2.項目實施情況

王小溝節(jié)水灌溉示范項目由安徽省水利廳農(nóng)水處立項，市、區(qū)兩級水利部門實施。項目區(qū)建設(shè)面積100畝，涉及農(nóng)戶60余戶，節(jié)水灌溉采取的類型均為滴灌。項目從2004年3月初建設(shè)，5月底完工。

（1）水源工程

因項目區(qū)無機井，新打了深50mφ600mm的機井1眼，單井控制一個小區(qū)，控制面積為100畝，自成系統(tǒng)。

據(jù)管網(wǎng)設(shè)計流量和設(shè)計水頭，查相關(guān)水泵手冊，選擇安裝了徐州水泵廠生產(chǎn)的QS系列潛水泵，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

（2）項目區(qū)滴灌工程

項目區(qū)內(nèi)布置了8.0m（寬）×60m（長）大棚100棟。單棟大棚南北向布設(shè)，為了避免棚群間的相互遮蔭，大棚側(cè)壁間東西向間距為1.5m，南北向間距為4.0m。地塊中間一眼機井作為灌溉水源。輸水干管東西向布置，分干管沿棚群走向自干管分別向南北方向布置。每條分干管控制一排大棚，從分干管上用配水支管將壓力水流引入棚內(nèi)，再通過旁通將毛管與支管連接，把灌溉水流送至畦中。共鋪設(shè)灌溉管網(wǎng)900m，敷設(shè)大棚滴灌帶1080m。

（3）控制系統(tǒng)設(shè)備的安裝

在機井房內(nèi)購置安裝了由中電集團(tuán)第40研究所開發(fā)研制，山東省萊蕪市水利電氣設(shè)備有限公司生產(chǎn)的射頻計費控制系統(tǒng)一套，并按照項目所在區(qū)農(nóng)戶數(shù)量配置了射頻式智能流量計60臺套。

（4）工作原理

射頻計費卡機井取水用于多個用水戶(農(nóng)戶)共用一個機井灌溉(取水)的場所，一戶一卡。工作原理見圖2。

（5）系統(tǒng)功能

①開戶、售卡，向用戶售水(電、時)。

②制作用水管理的開戶卡、補卡、檢查卡、設(shè)置卡等各種類功能卡。

③讀、寫射頻計費卡中的信息，并自動存儲記錄，查詢用戶購水(電、時)記錄。

④控制器可存貯1000多條用戶動態(tài)信息記錄，方便管理。

⑤控制器顯示窗和狀態(tài)指示燈，顯示剩余水(電、時)，指示傳感信號、合閘、分閘、事故報警狀態(tài)。

⑥控制器具有刷卡延時停機、斷相保護(hù)、防盜防破壞功能。

⑦控制器特殊功能，如限制總?cè)∷抗δ?、非正常原因停機用戶信息自動保存并可讀取功能等。

表1 水泵性能參數(shù)

3.應(yīng)用效果

（1）節(jié)水灌溉可有效緩解水資源的供需矛盾

根據(jù)《蚌埠市供水水資源規(guī)劃》報告，多年人均水資源(未計過境水量)占有量僅有372m3/年·人，屬水資源緊缺區(qū)。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用水量的增大，這一問題將愈加突出，在大旱年或連續(xù)偏枯年（季）供水矛盾更加尖銳。因此，走節(jié)水灌溉之路是緩解水資源供需矛盾最直接、最有效的途徑。

（2）射頻計費控制系統(tǒng)的建設(shè)能有效地解決收費難的問題

水作為商品在農(nóng)村還不能被農(nóng)民所接受，農(nóng)業(yè)收入低下，并且過去的工程計量收費設(shè)施不配套，水費難以征收，不利于工程管理和良性運行。本項目區(qū)射頻計費控制系統(tǒng)的建設(shè)，能有效解決農(nóng)田灌溉中計量計時不準(zhǔn)、水價不一、誤差大、管理難、收費難等問題。

王小溝射頻計費式節(jié)水灌溉工程建成后，經(jīng)過初期運行，效益顯著，受到了廣大農(nóng)戶的普遍歡迎。當(dāng)?shù)貜V大農(nóng)戶及鄉(xiāng)、村兩級均積極要求擴(kuò)大射頻計費控制系統(tǒng)的覆蓋面積，以充分發(fā)揮射頻計費控制系統(tǒng)的省工、節(jié)水、節(jié)電等優(yōu)點。

該項技術(shù)采用非接觸式高頻觸發(fā)磁卡控制技術(shù),克服了接觸式IC卡控制器卡座口外露,異物容易進(jìn)入，頻繁拔插觸點磨損而數(shù)據(jù)易出錯的缺點;以及改變了原低頻卡系統(tǒng)不完善、不穩(wěn)定、故障率高的狀況,真正較好地解決了農(nóng)田機井灌區(qū)澆地、澆水、灌溉用水管理中存在的若干問題。

三、應(yīng)用遠(yuǎn)景

該項技術(shù)在淮上區(qū)王小溝村的應(yīng)用還填補了安徽省機井灌溉技術(shù)的一項空白。該系統(tǒng)利用現(xiàn)代化自動控制、射頻觸發(fā)等新技術(shù)，將機井控制、水量自動計量、水價核算、水價費用存儲等功能融為一體，實現(xiàn)了預(yù)付費后自主刷卡澆地。對農(nóng)作物隨時灌溉，按需灌溉。設(shè)施不需專人職守，節(jié)省管理人員開支；較好地解決了一家一戶生產(chǎn)與灌溉之間的矛盾。該項技術(shù)具有使用安全、計費準(zhǔn)確、故障率低、維護(hù)方便等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景