遼寧省自動灌溉系統(tǒng)開發(fā)與實踐

郭強（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003）

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遼寧省自動灌溉系統(tǒng)開發(fā)與實踐

郭強
（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003）

［摘 要］遼寧省水利灌溉中心試驗站主要研究不同灌溉制度對農(nóng)作物生長的影響，為了保障灌溉試驗的順利開展，自主開發(fā)一套價格低廉的自動灌溉計量控制系統(tǒng)，并成功應用在灌溉試驗中，效果顯著。

［關鍵詞］自動灌溉；計量；控制

0　引言

遼寧省水利灌溉中心試驗站位于沈陽市沈北新區(qū)黃家街道的石佛寺試驗基地。灌溉試驗是農(nóng)村水利工作的一項重要內(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)用水科學管理的一項基礎性工作。

1　自動灌溉計量控制系統(tǒng)

為了掌握水稻不同的生長期對水分的需求狀況，以及不同灌溉制度對水稻生長的影響，灌溉中心試驗建立了自動灌溉計量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由灌溉管路、執(zhí)行機構、控制計量單元、恒壓給水控制柜及計算機控制軟件五部分組成。實現(xiàn)了按照不同的實驗方案對實驗田進行自動灌溉，同時計量水量，保證試驗數(shù)據(jù)的準確可靠。

2　系統(tǒng)結構設計

遼寧省水利灌溉中心試驗站實驗田分為兩個區(qū)域，一部分是水田區(qū)，共20塊試驗田，采用磚混結構砌筑；另一部分是測坑區(qū)，采用鐵槽結構，共23個測坑。灌溉管路采用PVC管材地埋方式敷設，主管路采用63管，支路采用32管，管路敷設到每個實驗區(qū)域。在每個水田區(qū)附近設有一個控制箱，控制箱內(nèi)裝有控制計量單元、電磁閥和水表。測坑區(qū)的控制箱統(tǒng)一安裝在測坑下方的地下廊道內(nèi)。開始灌溉時首先通過計算機控制軟件啟動水泵，使其工作，管路達到設定壓力后下發(fā)灌溉指令給相應的現(xiàn)場控制單元，控制單元接收到灌溉命令后打開電磁閥開始灌溉，同時水表計量，當達到設定的灌溉量時電磁閥自動關閉，計算機軟件同時記錄每個實驗區(qū)的灌溉時間和灌溉的水量，完成一次灌溉試驗。

3　系統(tǒng)設備選擇

自動灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行是保證試驗成功的基礎，因此設備的選擇尤為重要。系統(tǒng)中最重要的是現(xiàn)場控制計量單元、計量水表和電磁閥。控制單元功能要求簡單，能夠控制電磁閥的開關，同時計量水表的流量即可，由于試驗田比較分散，距離較遠采用集中控制不現(xiàn)實，因此采用分散式控制系統(tǒng)。由于試驗地塊較多，為了節(jié)省投資，現(xiàn)場控制單元采用的是自主研發(fā)設備，該設備采用AT89C2051單片機，對SSR-420D08P固態(tài)繼電器控制實現(xiàn)控制電磁閥的開關功能，同時對水表的脈沖信號進行計數(shù)達到對水量的計量功能，計算機與控制單元采用485通訊方式，實現(xiàn)計算機對控制單元的控制功能。

計量水表選用的是山東濰微科技股份有限公司生產(chǎn)的自保持開關型遠傳冷水表，該水表采用開關量輸出，傳輸距離遠，并且可以直接讀出用水量數(shù)據(jù)?？刂朴嬃繂卧獙㈤_關信號轉換成脈沖信號，由單片機檢測脈沖信號的數(shù)量，從而轉換成用水量，實現(xiàn)水量計量功能。

電磁閥是控制管路開關的執(zhí)行機構，要求長期穩(wěn)定可靠運行，灌溉中心試驗站的電磁閥采用的是美國尼爾森7917電磁閥，該電磁閥采用交流24 V供電電源，開關穩(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備，該柜主要由變頻器、恒壓給水控制器、遠傳壓力表、電流表、電壓表和電氣開關等電氣元件組成。遠程壓力表檢測當前管路水的壓力，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，達到對水泵轉速的控制，實現(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置、灌溉控制、數(shù)據(jù)查詢及系統(tǒng)設置、退出系統(tǒng)等功能模塊。

該軟件實現(xiàn)的核心功能是對電磁閥編組及流量設置，這項功能可以滿足各種不同試驗方案的灌溉要求，靈活組合，操作方便。

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

5　結語

遼寧省水利灌溉中心試驗站自主開發(fā)的自動灌溉計量控制系統(tǒng)，具有性能穩(wěn)定可靠，功能簡單實用、價格低廉、組網(wǎng)靈活等特點，成功應用在灌溉試驗中，為農(nóng)田灌溉試驗的順利開展提供了可靠的保障。

［中圖分類號］S27

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）02－0056－02

［收稿日期］#2015-03-27