某节水灌溉控制系统项目规划

朱娴娴，王建华，高　峰（.浙江省钱塘江建设开发总公司，浙江 萧山 30000 .嘉兴钱塘江海塘维护有限公司，浙江 萧山 30000）

某节水灌溉控制系统项目规划

朱娴娴1，王建华1，高峰2
（1.浙江省钱塘江建设开发总公司，浙江 萧山 310000 2.嘉兴钱塘江海塘维护有限公司，浙江 萧山 310000）

本文表述了项目建设目标和技术力量等前期准备工作情况，项目的必要性和可行性。描述了项目是否符合发展规划、是否具有示范、推广和辐射作用，项目实施的组织保障及技术经济可行性等；项目的目标、主要内容以及拟采用的新材料、新工艺、新设备和方案措施。描述了项目前期工作、开工、完成、验收等关键节点时间。

技术；必要性；前景；效益

1　引言

本项目以当地农业发展和种植结构为依据，按照有利于在当地进行示范推广应用和发展为目标，有利于农民增产增收为原则，进行科技创新，根据示范区自然条件、水源条件，建设高效节水灌溉示范区。本项目为一期工程，位于基地东侧，占地50亩，主要包括基础设施建设、给排水管网建设、智能灌溉系统建设和生态护岸建设等内容。该科技推广项目组织单位为海宁水利局；由浙江省钱塘江建设开发总公司和海宁市水利建设投资开发有限责任公司负责具体实施。

2　项目建设

2.1建设目标

为实现智能灌溉，在完善基地给排水等基础设施建设、现有水塘进行生态护岸整治的同时，建设一套集高度自动化控制技术、传感器技术、通讯技术、计算机技术为一体的灌溉及排水管理体系，提高灌溉排水管理水平，节约人力资源，同时最大限度的节约灌溉用水，提高水资源的利用率。①通过视频监控实时查看灌区灌溉情况，直观的了解灌溉系统的运行环境及运行情况；②实时采集灌区灌溉点的大气温度、土壤湿度、光照强度等环境信息，通过转换现场控制柜“远程/就地”切换开关，实现对灌区电磁阀的就地手动、远控自动开闭，实现智能化灌溉，提高灌溉的效率。

2.2建设任务

建设任务包含给排水基础设施建设和控制系统建设。给排水基础设施建设包含泵站建设/改造；给水穿越公路顶管施工；1 200 m DN250 PE管道及相应支管铺设；1 300 m U型渠改造；水塘生态护岸建设。视频监控系统设计具有标准的视频信号保存和处理功能；可实时显示现场画面，每个视频窗口的大小（最大可到满屏显示）、层次和位置可用鼠标任意调整设定；画面明暗度、对比度、色彩度等选择项的应用更加方便；可用鼠标对任一实时图像进行“拍照”，或由事件时间启动自动“拍照”视频信息进行存档；对存档的视频、图像可方便进行查询、打印；操作者可在工作站上非常方便地对摄像机镜头进行控制，如镜头的调焦、变倍、光圈等；可通过计算机远程登录硬盘录像机进行操作和监控。

3　项目的必要性和可行性

3.1必要性

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是经济社会发展的重要支撑，是生态环境的控制性要素。

针对当地苗木与农业生产水浪费严重，相关技术装备整体水平落后的现状，利用先进的智能节水灌溉自动控制系统，通过对水及水肥的精确管理和控制，可减少水用量，提高水肥利用效率以及减少肥料的使用量。智能节水灌溉自动控制系统具有“节约水肥、人力资源、生产效率高、高技术集成、综合性能好、效益明显”等诸多特点，非常适应南方平原区广大的市场需要。示范基地建设促进杭嘉湖平原高效节水灌溉工程建设，对杭嘉湖地区乃至浙江省高效节水灌溉、发展设施农业都将起到积极的示范引导作用。

3.2可行性

经过多年实践，农业（苗木）节水灌溉工程给企业和农民群众带来了巨大的经济效益，使他们从节水高效农业（苗木）生产中得到真正的实惠。单从企业和农民群众自身经济效率出发，都渴望着应用先进的节水灌溉设备与节水技术来提高农作物（苗木）产量和成活率，再加上节水灌溉有利于水利资源可持续发展，在生态环境上功不可没

因此，在政府出台制订有关节水、节能的政策支持下，配合着企业和农民群众良好积极性的情况下，非常有利于智能节水灌溉自动控制系统建设项目地实施。

4　技术方案

4.1泵站施工

本示范基地项目拟新建泵站1座。主要施工方法：土方开挖→基础夯实→浇筑垫层→底板浇筑→底板绑扎钢筋网片→浇筑混凝土→墙体钢筋网片绑扎及浇筑混凝土→预制楼板浇筑及封顶处理→做管道预留→加盖泵房→管道连接。目前在八堡饭店位置有当地乡镇废弃使用的泵站1座，若条件允许，首先考虑将该泵站加以改造使用。

4.2给排水施工

给水管道施工全线长约1 200 m，使用DN250 PE给水管。其施工顺序为挖沟槽→管道安装→部分回填→试压→敷设标志桩→全部回填。同时，目前计划水源及泵站在公路北侧，计划使用顶管工艺穿越公路。排水管道铺设通过改造目前基地南侧U型渠进行，U型渠穿越基地及翁金公路将水排入新塘河，目前有穿越翁金公路管道可供利用。

DST体系又分为两个部分。首先，印度科技部建立了16个区域精密设备中心(RSIC)，专门在该国各地区开展大型仪器设备共享。通常这些RSIC依附于现有的高校或研究机构，其用户对象可以是研究人员和大学生，也可以是各类相关企业。其次是由印度科技部科学工程研究理事会(SERC)管理的大型仪器设备共享机构。该理事会根据国家总体科研现状及科研院所的研究水平对各单位提出的仪器设备共享申请进行审批。

4.3监控点设置

根据前端监控点分布情况，采用搭建光纤传输通道连接监控点与泵站管理中心集中存储、集中管理，在泵站管理中心即可直接看到灌溉点设备运行情况和现场定向影像，系统结构如图1。

图1　

监控点主要由摄像机、避雷针、二合一避雷针、设备箱、视频线、控制线、电源线等组成，在电源处需并联安装一个单相电源避雷器。另外要包括防雷电网、立杆、线缆敷设等土建工程。

设备采用模拟摄像机，能采集清晰的视频，需要敷设电源线接入交流电；为避免交流电网引入雷电或强电流对设备造成的伤害，系统中设备电源线上需要严密的防雷措施；如系统需要埋设良好的接地装置，接地电阻应尽量小于4Ω。

4.4智能灌溉控制系统结构

智能灌溉控制系统分为4个部分：

①现场级传感器采集及电磁阀控制；②从站采集控制器及现场就地控制机柜；③主站采集控制器及以太网通讯模块；④上位机操作控制室。结构图如图2所示。

图2　智能灌溉系统结构图

智能灌溉控制系统说明。本系统采用西门子S7-200系列PLC作为中央处理单元，配合相应DI、DO、AI扩展模块，进行数据采集，以及相应电磁阀的控制，同时将数据通过自带通讯口进行数据有线传送，将从站现场采集器采集的大棚温度、光照强度、土壤湿度、阀门开关、管线压力等数据远程传送到主站PLC，主站PLC通过以太网扩展模块与中央控制室通讯，中央控制室人员通过现场传输过来的数据进行分析、判断，然后进行区域内的阀门开启与关闭，中央控制室首先下达控制命令到主站，主站通过RS485总线与从站PLC通讯，从站响应主站下达的命令，相应区域电磁阀动作，进行灌溉。

5　项目预期效益分析

为了确保本控制系统能安全、可靠的运行，进一步提高控制及管理的水平，作为电磁阀远程控制具备并能完成以下功能：①分区轮灌，不同区域错峰灌溉，这样一来就避免造成主管网供水压力不足，影响滴灌效果。②滴灌时间可设置，当滴灌时间设置过大，虽然滴灌时间未到，但是土壤湿度已超上限，此时显示土壤湿度超上限报警，并自动关闭电磁阀，以达到土壤过湿自动保护作用。③对于采集来的温度、土壤湿度、大棚温度，光照强度等进行实时记录，达到设定报警值时，显示报警信息，以方便操控人员进行正确的判断处理。④分区现场安置控制机柜，可以进行片区内就地/远程切换，控制柜上安置电磁阀控制按钮，控制电磁阀的开启和关闭，达到就地手动控制滴灌的效果。⑤数据记录，以方便用户对片区滴灌时间、当地气温、当时湿度、当时光照度等进行记录，为优质合理灌溉提供数据分析依据。⑥强大的报表功能，能够方便用户进行各种数据的分析及统计。⑦设置多等级用户，普通用户仅能查看片区上传来的数据，操作员可以进行滴灌时间的设定、片区电磁阀开启与关闭等，保证控制系统的安全。盐官示范基地建设，将对生态、社会和经济3个方面产生积极的影响。

该智能节水灌溉自动控制系统的建设，充分利用老沪杭路旁的新塘河作为灌溉水源，最大限度的节约灌溉用水，提高水资源的利用率；智能灌溉系统具有灌水强度低的特点，可有效控制肥料和水土流失；同时可以采集土壤温度及湿度等进行正确的提示，有效保护土地资源，减少环境污染，极大的改善示范基地建设区生产、生活和环境面貌。本项目建设利用智能节水灌溉自动控制系统，以节水、节能农业（苗木）作为发展方向，坚持可持续发展战略，发挥新型农业（苗木）示范作用，节约能源，减少农药使用。

随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。本项目应用推广，坚持了可持续发展战略原则，改善了传统农业（苗木）灌溉技术推广方式，提高灌溉管理水平，是实现农业（苗木）高新技术产业化的有效途径。

6　结束语

智能灌溉自动控制模式与人工控制模式相比，具有节省水、肥、能量、杀虫剂、人工等优点，并可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理和先进灌溉技术的推广。同时通过灌溉控制器适时、适量地灌水，提高农作物产量，有利于我国广大农村劳动力的转移和农村经济结构的调整，同时，对环境保护也起到一定的作用。另外，对于提高农民的文化素质，绿色环保意识，利用节水项目农业改造传统农业灌溉，增强农业后劲，增加农民收入和农村稳定都具有重要的作用，同时为与国际接轨奠定了良好基础。

［1］浙江省水利水电建筑工程预算定额（2010年）［Z］.

［2］浙江省水利水电工程施工机械台班费定额（2010年）［Z］.

［3］浙江省水利水电工程设计概（预）算编制规定（2010年）［Z］.

［4］水利水电工程设计工程量计算规定［Z］.

［5］浙江省水利厅，浙江省发展和改革委员会，浙江省财政厅.关于调整浙江省水利建设工程人工预算单价的通知（浙水建〔2012〕49号）［Z］.

S274.2

B

1672-5387（2016）05-0049-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.017

2016-04-01

朱娴娴（1969-），女，高级工程师，研究方向：水利水电工程。