高效節(jié)水灌溉工程中一體化智能泵站的有效應(yīng)用

魏佳琪

（蘭州市大砂溝電力提灌工程管理處，甘肅皋蘭 730203）

一體化智能泵站指的是采用裝配式泵房結(jié)構(gòu)，集過濾器、機(jī)、電、監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)備等為一體，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)與智能管理的灌溉設(shè)施[1]。與傳統(tǒng)灌溉設(shè)施相比，一體化智能泵站先進(jìn)、智能、灌溉過程精準(zhǔn)可控，能為農(nóng)業(yè)灌溉工作帶來很大幫助?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)際就一體化智能泵站在高效節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用做具體分析。

一體化智能泵站以先進(jìn)技術(shù)為依托，其功能特點(diǎn)也十分豐富，如具備指紋啟動(dòng)、按鈕啟動(dòng)、刷卡或刷臉啟動(dòng)等多種啟動(dòng)方式，在進(jìn)行操作與使用時(shí)十分快速便捷。一體化智能泵站也具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程控制的功能，在需要啟動(dòng)泵站時(shí)，操作人員無須到達(dá)現(xiàn)場，通過電腦與手機(jī)與泵站相連接的智能終端就能完成啟動(dòng)。一體化智能泵站中集量水、恒壓變頻以及水質(zhì)過濾、水肥一體化等裝置為一體，在設(shè)定好相應(yīng)參數(shù)后啟動(dòng)智能泵站，泵站就能完整自動(dòng)灌溉以及灌溉量調(diào)控。泵站在運(yùn)行過程中會(huì)根據(jù)灌區(qū)具體情況自動(dòng)完成精準(zhǔn)灌溉、濕度溫度監(jiān)控等工作。一體化智能泵站不僅能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，而且具有強(qiáng)大的電機(jī)保護(hù)功能。當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過壓、過載、欠壓或是漏水、漏電等故障時(shí)，泵站會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)功能將故障隔斷，使電機(jī)不會(huì)受到大的影響。一體化智能泵站配置有小型灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，能夠滿足灌溉區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化、快速化的灌溉需求[2]。

2.1 泵站取水

在將一體化智能泵站應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)，若有取水灌溉需求，可通過手機(jī)App 端遠(yuǎn)程控制開泵或者是在網(wǎng)頁端進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，將泵站啟動(dòng)使取水需求得到滿足。若灌溉人員在現(xiàn)場，可直接刷卡啟動(dòng)智能泵站進(jìn)行取水。在一體化智能泵站中取水時(shí)，主要是通過相應(yīng)的指令來對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，使設(shè)備自動(dòng)完成相關(guān)動(dòng)作，因而無論是啟動(dòng)泵站還是取水灌溉都十分便捷且靈活。

2.2 電參數(shù)檢測(cè)

在應(yīng)用一體化智能泵站時(shí)，泵站會(huì)自動(dòng)利用其自身攜帶的保護(hù)機(jī)制或保護(hù)程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行防護(hù)，不需要管理人員頻繁檢測(cè)與維修電機(jī)。當(dāng)人員啟動(dòng)泵站后，泵站中的電參數(shù)芯片會(huì)為泵站穩(wěn)定提供功率因素、電網(wǎng)頻率以及無功功率等參數(shù)，在獲得各項(xiàng)參數(shù)后將其傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)重新計(jì)算后再根據(jù)泵站運(yùn)行需求對(duì)電參數(shù)進(jìn)行分配，使泵站更穩(wěn)定地運(yùn)行。由于一體化智能泵站的自動(dòng)保護(hù)功能比較強(qiáng)大，因此灌溉、排水等工作的開展也有了很好的保障。一體化智能泵站有著非常高的集成度，操作簡單便捷，泵站在使用過程中，其自身攜帶的監(jiān)控檢測(cè)元件可對(duì)泵站各構(gòu)成的運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測(cè)，讓整個(gè)運(yùn)行過程都處于透明化、在線化的監(jiān)控中，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷與處理。泵站在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的任何信息都會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到MPIS 在線服務(wù)平臺(tái)，平臺(tái)在收到信息后會(huì)啟動(dòng)故障診斷程序自動(dòng)查找故障位置以及故障原因并實(shí)現(xiàn)在線維修[3]。

2.3 灌溉用水管理

在以往的灌溉工程中，偷水、違規(guī)用水問題比較嚴(yán)重。這是因?yàn)楣喔裙こ讨腥鄙俦O(jiān)控與報(bào)警設(shè)備，導(dǎo)致此類問題得不到有效控制。一體化智能泵站在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)使這一問題得到有效解決。一體化智能泵站具有圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，有先進(jìn)的監(jiān)控裝置。在泵站運(yùn)行期間，若有人進(jìn)入供水室，泵站中的紅外線傳感器就會(huì)自動(dòng)搜集并獲取信號(hào)，在獲取信號(hào)的過程中輸?shù)碗?，觸發(fā)單片機(jī)的外部終端。在這一過程中，單片相機(jī)會(huì)調(diào)整攝像頭對(duì)供水室內(nèi)的情況進(jìn)行監(jiān)控拍照并自動(dòng)儲(chǔ)存各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等。這樣任何的違法違規(guī)行為都能被追根溯源，灌溉用水的安全也能得到保障，水資源的有效利用率也會(huì)顯著提升。

3.1 開展泵站應(yīng)用需求分析

為了使一體化智能泵站的作用與優(yōu)勢(shì)在高效節(jié)能灌溉工程中得到充分發(fā)揮，需在正式建設(shè)與應(yīng)用一體化智能泵站前先對(duì)灌溉區(qū)域的智能灌溉、智能管理需求進(jìn)行分析，在分析時(shí)以大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、云計(jì)算等技術(shù)手段為基礎(chǔ)，構(gòu)建起智能管理平臺(tái)，對(duì)當(dāng)?shù)毓喔刃枨笈c灌溉管理需求進(jìn)行廣泛調(diào)查與深入分析，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定一體化智能泵站應(yīng)用目標(biāo)與方案。在深入調(diào)查與分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用智能管理平臺(tái)軟件與現(xiàn)代通信技術(shù)對(duì)泵站進(jìn)行智能調(diào)度，讓泵站得到最大化的利用[4]。

3.2 建設(shè)智能管理平臺(tái)

在將一體化智能泵站應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域時(shí)，可充分利用灌溉區(qū)域已建成設(shè)施和現(xiàn)有硬件、軟件資源，結(jié)合前期泵站應(yīng)用需求調(diào)查情況建設(shè)一體化智能泵站運(yùn)行管理平臺(tái)。通過該平臺(tái)對(duì)泵站進(jìn)行綜合管控，讓一體化智能泵站發(fā)揮出更大的效益。設(shè)計(jì)與建設(shè)的智能綜合管控平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)泵閘的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，可以快速、準(zhǔn)確地監(jiān)視泵站內(nèi)的各泵閘，并依據(jù)相關(guān)安全需求、經(jīng)濟(jì)需求對(duì)泵閘狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。在泵站運(yùn)行過程中，智能管理平臺(tái)能自動(dòng)監(jiān)視泵閘、自動(dòng)采集與儲(chǔ)存泵閘有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)為管理與運(yùn)維人員提供泵閘運(yùn)行報(bào)表以及相關(guān)的監(jiān)視畫面等，以便運(yùn)維管理人員能及時(shí)、全面且準(zhǔn)確地了解泵閘運(yùn)行情況，并在得到授權(quán)的情況下對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與修改，使泵閘狀態(tài)得到優(yōu)化。

在一體化智能泵站運(yùn)行期間，綜合管理平臺(tái)要對(duì)泵站提供可視化的管理。以監(jiān)控大屏為基礎(chǔ)，應(yīng)用有關(guān)可視化軟硬件對(duì)泵站的運(yùn)行情況做動(dòng)態(tài)化與全面化的監(jiān)控，并向運(yùn)維管理人員提供監(jiān)控信息，使其能及時(shí)全面把控泵站運(yùn)行狀態(tài)，并做好對(duì)泵站的運(yùn)維調(diào)控。

3.3 做好對(duì)泵站的調(diào)度控制

在將一體化智能泵站應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)，應(yīng)當(dāng)立足節(jié)水、經(jīng)濟(jì)等角度，根據(jù)灌溉區(qū)水肥條件、作物在不同生長階段的用水需求以及實(shí)際的氣候特征等制定泵站運(yùn)行調(diào)控方案，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)水目標(biāo)。在對(duì)智能泵站進(jìn)行調(diào)控時(shí)，可利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建起灌溉區(qū)某河段或多個(gè)河段的非恒定流模型，然后根據(jù)附近水位站監(jiān)測(cè)的河流水位變化情況分析出抽水站進(jìn)水池水位變化趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上制定智能泵站調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站的有效調(diào)度[5]。

一體化智能設(shè)備理念先進(jìn)、功能豐富，集自動(dòng)化測(cè)控、現(xiàn)代電氣控制、超聲波計(jì)量以及智能保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)為一體，能大大提高農(nóng)業(yè)灌溉效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉中的節(jié)水目標(biāo)。因此，在當(dāng)前背景下應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)一體化智能泵站的優(yōu)化與推廣應(yīng)用，提高我國農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)水平。