射频计费技术在节水灌溉中的应用

朱楚敏

一、技术理论概况

射频计费技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点，在最近几年里发展迅速。

目前常用的射频计费控制器分为以水量、电量、时间为计量基准的三种类型。控制器平时处于拉闸断电状态，机泵无法启动取水。只有用户持卡购水（电量、时间）并将射频卡放在（掠过）控制器感应区，控制器自动读取卡中所购水量（电量、时间）等信息并合闸启动机泵取水。如果剩余水量（电量、时间）为“0”，控制器也将自动拉闸停机，用户必须持卡再次购水（电量、时间）。

射频计费所使用的射频卡是在接触型IC卡的电路基础上嵌入射频收发及相关电路，具有接触型IC卡同样的芯片技术和特性。射频卡无正反面之分、无机械磨损、安全、可靠；操作简单、快捷；防水、防潮；应用面广泛。

二、技术实际应用

1.基本情况

安徽省蚌埠市淮上区射频计费式节水灌溉项目区位于蚌埠市淮上区小蚌埠镇果园村，紧邻蚌埠到怀远的公路，交通十分方便。项目区呈梯形状，总面积约为100亩。项目建设节水灌溉型式采用滴灌型式，主要种植蔬菜类经济作物。

项目区属暖温带半湿润季风气候，光照充足，四季分明，无霜期长。多年平均降雨量918mm，历年最大降雨量1565mm（1956年），最小降水量471.5mm（1978年），多年平均气温15.2℃，极端最高气温 39.4℃～41.3℃，极端最低气温-12.9℃，平均无霜期217天。多年平均日照2640小时，6～8月份日照较多，适宜多种农作物生长。

区内现有两条主要排水沟，排水畅通，除涝标准达到5年一遇以上，农田排水系统较为完善。目前，主要种植蔬菜瓜果类经济作物，其中大棚种植约占55%，其余为露天种植。因区内地表水调蓄能力低，灌溉水保证率低，现有灌溉水源为当地的浅层地下水源，取水设施为农民自打的手压井或小口井。

2.项目实施情况

王小沟节水灌溉示范项目由安徽省水利厅农水处立项，市、区两级水利部门实施。项目区建设面积100亩，涉及农户60余户，节水灌溉采取的类型均为滴灌。项目从2004年3月初建设，5月底完工。

（1）水源工程

因项目区无机井，新打了深50mφ600mm的机井1眼，单井控制一个小区，控制面积为100亩，自成系统。

据管网设计流量和设计水头，查相关水泵手册，选择安装了徐州水泵厂生产的QS系列潜水泵，其主要技术参数见表1。

（2）项目区滴灌工程

项目区内布置了8.0m（宽）×60m（长）大棚100栋。单栋大棚南北向布设，为了避免棚群间的相互遮荫，大棚侧壁间东西向间距为1.5m，南北向间距为4.0m。地块中间一眼机井作为灌溉水源。输水干管东西向布置，分干管沿棚群走向自干管分别向南北方向布置。每条分干管控制一排大棚，从分干管上用配水支管将压力水流引入棚内，再通过旁通将毛管与支管连接，把灌溉水流送至畦中。共铺设灌溉管网900m，敷设大棚滴灌带1080m。

（3）控制系统设备的安装

在机井房内购置安装了由中电集团第40研究所开发研制，山东省莱芜市水利电气设备有限公司生产的射频计费控制系统一套，并按照项目所在区农户数量配置了射频式智能流量计60台套。

（4）工作原理

射频计费卡机井取水用于多个用水户(农户)共用一个机井灌溉(取水)的场所，一户一卡。工作原理见图2。

（5）系统功能

①开户、售卡，向用户售水(电、时)。

②制作用水管理的开户卡、补卡、检查卡、设置卡等各种类功能卡。

③读、写射频计费卡中的信息，并自动存储记录，查询用户购水(电、时)记录。

④控制器可存贮1000多条用户动态信息记录，方便管理。

⑤控制器显示窗和状态指示灯，显示剩余水(电、时)，指示传感信号、合闸、分闸、事故报警状态。

⑥控制器具有刷卡延时停机、断相保护、防盗防破坏功能。

⑦控制器特殊功能，如限制总取水量功能、非正常原因停机用户信息自动保存并可读取功能等。

表1 水泵性能参数

3.应用效果

（1）节水灌溉可有效缓解水资源的供需矛盾

根据《蚌埠市供水水资源规划》报告，多年人均水资源(未计过境水量)占有量仅有372m3/年·人，属水资源紧缺区。随着工农业生产的发展，用水量的增大，这一问题将愈加突出，在大旱年或连续偏枯年（季）供水矛盾更加尖锐。因此，走节水灌溉之路是缓解水资源供需矛盾最直接、最有效的途径。

（2）射频计费控制系统的建设能有效地解决收费难的问题

水作为商品在农村还不能被农民所接受，农业收入低下，并且过去的工程计量收费设施不配套，水费难以征收，不利于工程管理和良性运行。本项目区射频计费控制系统的建设，能有效解决农田灌溉中计量计时不准、水价不一、误差大、管理难、收费难等问题。

王小沟射频计费式节水灌溉工程建成后，经过初期运行，效益显著，受到了广大农户的普遍欢迎。当地广大农户及乡、村两级均积极要求扩大射频计费控制系统的覆盖面积，以充分发挥射频计费控制系统的省工、节水、节电等优点。

该项技术采用非接触式高频触发磁卡控制技术,克服了接触式IC卡控制器卡座口外露,异物容易进入，频繁拔插触点磨损而数据易出错的缺点;以及改变了原低频卡系统不完善、不稳定、故障率高的状况,真正较好地解决了农田机井灌区浇地、浇水、灌溉用水管理中存在的若干问题。

三、应用远景

该项技术在淮上区王小沟村的应用还填补了安徽省机井灌溉技术的一项空白。该系统利用现代化自动控制、射频触发等新技术，将机井控制、水量自动计量、水价核算、水价费用存储等功能融为一体，实现了预付费后自主刷卡浇地。对农作物随时灌溉，按需灌溉。设施不需专人职守，节省管理人员开支；较好地解决了一家一户生产与灌溉之间的矛盾。该项技术具有使用安全、计费准确、故障率低、维护方便等优点，具有广泛的应用前景