寧津縣高效節(jié)水灌溉工程運(yùn)行信息化設(shè)計(jì)淺析

李立峰　邢景林

【摘要】近年來，寧津縣大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)，為進(jìn)一步提高高效節(jié)水灌溉工程的管理水平，與水利現(xiàn)代化信息管理相銜接，全面開展水利信息化建設(shè)，寧津縣采用了多項(xiàng)水利信息化技術(shù)，收到了很好的效果。筆者結(jié)合近年來從事信息化管理的實(shí)踐，談?wù)勛约旱膸c(diǎn)體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】高效節(jié)水灌溉工程；信息化技術(shù)；體會(huì)

一、機(jī)井射頻系統(tǒng)

機(jī)井射頻卡灌溉管理系統(tǒng)就是將計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的系統(tǒng)。用于多個(gè)用戶共同使用一個(gè)或多個(gè)水源進(jìn)行灌溉的場合，系統(tǒng)按用戶射頻卡內(nèi)信息對各用戶進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)收水、電、計(jì)時(shí)費(fèi)、不交費(fèi)自動(dòng)停機(jī)等功能，有效避免用水、電糾紛，方便管理和提高用戶節(jié)水節(jié)電的意識，非常適用于農(nóng)業(yè)灌溉。

其工作原理是：利用射頻卡，對每個(gè)用水戶進(jìn)行建檔管理，配合計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。

具體做法是：每個(gè)用戶一張射頻卡，射頻卡寫有用戶的名字（ID）和密碼，用戶預(yù)交水、電、計(jì)時(shí)費(fèi)寫入卡中，在終端機(jī)上刷卡開機(jī)提水，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，從卡中扣除所需費(fèi)用。若卡中水、電、計(jì)時(shí)費(fèi)用盡或刷卡關(guān)機(jī)，則自動(dòng)停機(jī)，無法提水灌溉。

（1）系統(tǒng)組成

系統(tǒng)硬件由管理機(jī)、多臺安裝在泵房的終端機(jī)和用戶射頻卡組成。管理機(jī)是指可以管理多臺終端機(jī)和多張用戶卡的機(jī)器，是整個(gè)系統(tǒng)的管理核心。終端機(jī)指射頻卡灌溉計(jì)費(fèi)控制機(jī)，可以根據(jù)用戶的操作來控制完成整個(gè)灌溉過程，實(shí)現(xiàn)計(jì)量、收費(fèi)作用，并提供多種保護(hù)功能，是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用戶射頻卡是記錄用戶信息的載體和實(shí)現(xiàn)對終端機(jī)操作的鑰匙。

管理軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)維護(hù)、卡片管理、分機(jī)管理、綜合統(tǒng)計(jì)、安全加密、輔助系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。它是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的功能強(qiáng)大的灌溉計(jì)費(fèi)管理平臺，它是應(yīng)用于對管理要求較為嚴(yán)格和詳細(xì)的場合，它比管理機(jī)功能要強(qiáng)大很多。

（2）系統(tǒng)功能

1）終端機(jī)功能

①計(jì)量功能：可以實(shí)現(xiàn)電量計(jì)量、水量計(jì)量、計(jì)時(shí)計(jì)量等準(zhǔn)確的計(jì)量工作。計(jì)量最小單位如下：電量為0.1度，水量為0.1立方，計(jì)時(shí)為1分鐘，完全高于普通農(nóng)業(yè)灌溉的計(jì)量精度。

②收費(fèi)功能：在計(jì)算水量的基礎(chǔ)上，按定額計(jì)算出電費(fèi)單價(jià)、水費(fèi)單價(jià)和計(jì)時(shí)單價(jià)，并根據(jù)用戶的用量從預(yù)交費(fèi)用中扣除本次使用的費(fèi)用，并顯示卡中余額。

③統(tǒng)計(jì)功能：可以統(tǒng)計(jì)本機(jī)使用的電量、水量和累計(jì)時(shí)間等信息。

④非法操作保護(hù)及查詢功能：在用戶非法操作時(shí)，可以鎖定用戶卡并可以由管理員對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，防止給用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。

⑤存儲功能：可以存儲多條用戶使用信息，方便管理和維護(hù)。采用非易失性器件，數(shù)據(jù)可以保存10年，反復(fù)擦寫10萬次以上。

⑥控制功能：可以根據(jù)用戶刷卡的操作完成對電機(jī)等電動(dòng)設(shè)備的開啟和關(guān)閉功能。

⑦保護(hù)功能：可以對電動(dòng)設(shè)備完成缺相、短路、過載、過壓、欠壓、三相不平衡等保護(hù)，有效減免由于供電質(zhì)量和人為誤操作等原因?qū)е掠秒娫O(shè)備的損壞。對于雷區(qū)的應(yīng)用還提供避雷保護(hù)，可以有效減免雷電對設(shè)備的損壞。

⑧刷卡關(guān)機(jī)延時(shí)功能：用戶刷卡關(guān)機(jī)30秒后停機(jī)，在30秒內(nèi)下個(gè)用戶刷卡啟動(dòng)，中間不停機(jī)，解決頻繁起停對電動(dòng)設(shè)備的損害。

⑨強(qiáng)大的參數(shù)設(shè)置功能：終端機(jī)可以提供如下參數(shù)設(shè)置：計(jì)量單位、計(jì)量單價(jià)、用電功率、保護(hù)參數(shù)、系統(tǒng)復(fù)位（參數(shù)清零）、系統(tǒng)時(shí)間、通訊參數(shù)。

2）管理機(jī)功能

①發(fā)卡功能②消卡功能③補(bǔ)卡功能④充值功能⑤建立管理卡功能⑥統(tǒng)計(jì)功能⑦查詢功能⑧存儲功能⑨寬范圍供電功能⑩強(qiáng)大的參數(shù)設(shè)置功能。

3）管理軟件系統(tǒng)功能

本軟件主要完成檔案管理、日常售電開戶、寫補(bǔ)卡、清卡、票據(jù)打印、報(bào)表打印、各種情況的匯總、任意條件的查詢、數(shù)據(jù)的備份、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存等功能。

4）室外型設(shè)備的安裝和保護(hù)

為防止用戶私自接線竊電，終端機(jī)可以采用接線端子不外漏形式，需要打開終端機(jī)面板才可以進(jìn)行操作。安裝監(jiān)管單位還可以在終端機(jī)上粘貼封條形式，進(jìn)一步加強(qiáng)防護(hù)。

①采用金屬防護(hù)體：可以焊制如下簡圖所示的保護(hù)箱，在保護(hù)箱上部居中方位預(yù)留刷卡及顯示窗，用于用戶的操作。終端機(jī)安裝其內(nèi)，所有電纜線通過地埋方式。這樣可以實(shí)現(xiàn)對終端機(jī)的防護(hù)、防盜、防止用戶對電纜線路的私自改裝。

采用這種方式，造型美觀、大方，整體效果好。

②采用水泥預(yù)制保護(hù)體：采用水泥預(yù)制保護(hù)體，其基本原理同采用金屬保護(hù)體相同，但是，其造價(jià)成本低，更不容易被盜。

二、地下水水位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

1、系統(tǒng)設(shè)備特性

（1）數(shù)據(jù)采集終端

系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端基于中國移動(dòng)的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)232數(shù)據(jù)口，RS485，模擬量，脈沖接口。傳輸速率達(dá)171Kbps，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

（2）投入式水位傳感器

投入式水位傳感器性能指標(biāo)：量程：0～50m；精度：1.0級；工作電壓：12～6vDC；輸出4～20mA（2線制）；溫度補(bǔ)償范圍：-5℃至+45℃（無冰期）；允許溫度：工作-20℃～80℃，貯存 -40℃～120℃；傳感器材料：外殼—不銹鋼；導(dǎo)氣電纜材料：聚氯乙烯與丁腈橡膠復(fù)合物；防護(hù)等級：IP65；接線引出方式：可根據(jù)需要從任何一出口引出，可使用φ10工業(yè)電纜作為引線，密封引出頭選用通用電纜接頭PG16，不引線一端用端封蓋?。徽{(diào)節(jié)：零點(diǎn)調(diào)節(jié)±3%FS，滿量程調(diào)節(jié)范圍為±10%FS。

（3）后臺管理軟件

GSM/GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控中心管理軟件是基于“客戶機(jī)/服務(wù)器”（Client/Server）的體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)集中存放在水務(wù)局后臺服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，監(jiān)控室或移動(dòng)監(jiān)控站（WINDOWS操作系統(tǒng)）通過局域網(wǎng)以請求/應(yīng)答方式與后臺服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，完成對灌區(qū)水位、降雨量等數(shù)據(jù)的監(jiān)測。

三、田間小型氣象站自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

為更好的監(jiān)測預(yù)報(bào)氣象變化情況，及時(shí)指導(dǎo)項(xiàng)目區(qū)以及全縣農(nóng)業(yè)灌溉，在項(xiàng)目區(qū)每年建設(shè)WMO小型氣象站工程1處。

WMO氣象站是一套完整的氣象監(jiān)測系統(tǒng)，采集方式和數(shù)據(jù)存儲符合國際氣象組織和《中國氣象局地面氣象監(jiān)測規(guī)范》要求。既可作為為小氣候監(jiān)測也可以作為氣象觀測。

WMO氣象站采用最新一代DLxMET數(shù)據(jù)采集器，具備10個(gè)通道（可擴(kuò)展至20個(gè)通道）?？赏瑫r(shí)測量風(fēng)速，風(fēng)向，空氣溫濕度，太陽總輻射，雨量及氣壓等。

該系統(tǒng)內(nèi)存可存儲多達(dá)一年的數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)可保存20年。支持RS232，F(xiàn)TP，TELNET，USB等多種通訊協(xié)議。系統(tǒng)測量精度高，穩(wěn)定性、可靠性強(qiáng)，適合長期監(jiān)測使用。