宁津县高效节水灌溉工程运行信息化设计浅析

李立峰　邢景林

【摘要】近年来，宁津县大力发展高效节水灌溉工程建设，为进一步提高高效节水灌溉工程的管理水平，与水利现代化信息管理相衔接，全面开展水利信息化建设，宁津县采用了多项水利信息化技术，收到了很好的效果。笔者结合近年来从事信息化管理的实践，谈谈自己的几点体会。

【关键词】高效节水灌溉工程；信息化技术；体会

一、机井射频系统

机井射频卡灌溉管理系统就是将计算机、自动控制技术应用于农业灌溉的系统。用于多个用户共同使用一个或多个水源进行灌溉的场合，系统按用户射频卡内信息对各用户进行管理，实现预收水、电、计时费、不交费自动停机等功能，有效避免用水、电纠纷，方便管理和提高用户节水节电的意识，非常适用于农业灌溉。

其工作原理是：利用射频卡，对每个用水户进行建档管理，配合计算机进行控制。

具体做法是：每个用户一张射频卡，射频卡写有用户的名字（ID）和密码，用户预交水、电、计时费写入卡中，在终端机上刷卡开机提水，系统自动计时计费，从卡中扣除所需费用。若卡中水、电、计时费用尽或刷卡关机，则自动停机，无法提水灌溉。

（1）系统组成

系统硬件由管理机、多台安装在泵房的终端机和用户射频卡组成。管理机是指可以管理多台终端机和多张用户卡的机器，是整个系统的管理核心。终端机指射频卡灌溉计费控制机，可以根据用户的操作来控制完成整个灌溉过程，实现计量、收费作用，并提供多种保护功能，是整个系统的执行机构。用户射频卡是记录用户信息的载体和实现对终端机操作的钥匙。

管理软件系统由系统维护、卡片管理、分机管理、综合统计、安全加密、辅助系统等子系统构成。它是一个基于计算机的功能强大的灌溉计费管理平台，它是应用于对管理要求较为严格和详细的场合，它比管理机功能要强大很多。

（2）系统功能

1）终端机功能

①计量功能：可以实现电量计量、水量计量、计时计量等准确的计量工作。计量最小单位如下：电量为0.1度，水量为0.1立方，计时为1分钟，完全高于普通农业灌溉的计量精度。

②收费功能：在计算水量的基础上，按定额计算出电费单价、水费单价和计时单价，并根据用户的用量从预交费用中扣除本次使用的费用，并显示卡中余额。

③统计功能：可以统计本机使用的电量、水量和累计时间等信息。

④非法操作保护及查询功能：在用户非法操作时，可以锁定用户卡并可以由管理员对数据进行查询，防止给用户造成经济损失。

⑤存储功能：可以存储多条用户使用信息，方便管理和维护。采用非易失性器件，数据可以保存10年，反复擦写10万次以上。

⑥控制功能：可以根据用户刷卡的操作完成对电机等电动设备的开启和关闭功能。

⑦保护功能：可以对电动设备完成缺相、短路、过载、过压、欠压、三相不平衡等保护，有效减免由于供电质量和人为误操作等原因导致用电设备的损坏。对于雷区的应用还提供避雷保护，可以有效减免雷电对设备的损坏。

⑧刷卡关机延时功能：用户刷卡关机30秒后停机，在30秒内下个用户刷卡启动，中间不停机，解决频繁起停对电动设备的损害。

⑨强大的参数设置功能：终端机可以提供如下参数设置：计量单位、计量单价、用电功率、保护参数、系统复位（参数清零）、系统时间、通讯参数。

2）管理机功能

①發卡功能②消卡功能③补卡功能④充值功能⑤建立管理卡功能⑥统计功能⑦查询功能⑧存储功能⑨宽范围供电功能⑩强大的参数设置功能。

3）管理软件系统功能

本软件主要完成档案管理、日常售电开户、写补卡、清卡、票据打印、报表打印、各种情况的汇总、任意条件的查询、数据的备份、数据的转存等功能。

4）室外型设备的安装和保护

为防止用户私自接线窃电，终端机可以采用接线端子不外漏形式，需要打开终端机面板才可以进行操作。安装监管单位还可以在终端机上粘贴封条形式，进一步加强防护。

①采用金属防护体：可以焊制如下简图所示的保护箱，在保护箱上部居中方位预留刷卡及显示窗，用于用户的操作。终端机安装其内，所有电缆线通过地埋方式。这样可以实现对终端机的防护、防盗、防止用户对电缆线路的私自改装。

采用这种方式，造型美观、大方，整体效果好。

②采用水泥预制保护体：采用水泥预制保护体，其基本原理同采用金属保护体相同，但是，其造价成本低，更不容易被盗。

二、地下水水位自动监测系统

1、系统设备特性

（1）数据采集终端

系统数据采集终端基于中国移动的GSM/GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口，RS485，模拟量，脉冲接口。传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。

（2）投入式水位传感器

投入式水位传感器性能指标：量程：0～50m；精度：1.0级；工作电压：12～6vDC；输出4～20mA（2线制）；温度补偿范围：-5℃至+45℃（无冰期）；允许温度：工作-20℃～80℃，贮存 -40℃～120℃；传感器材料：外壳—不锈钢；导气电缆材料：聚氯乙烯与丁腈橡胶复合物；防护等级：IP65；接线引出方式：可根据需要从任何一出口引出，可使用φ10工业电缆作为引线，密封引出头选用通用电缆接头PG16，不引线一端用端封盖住；调节：零点调节±3%FS，满量程调节范围为±10%FS。

（3）后台管理软件

GSM/GPRS远程监测监控中心管理软件是基于“客户机/服务器”（Client/Server）的体系结构，数据集中存放在水务局后台服务器数据库中，监控室或移动监控站（WINDOWS操作系统）通过局域网以请求/应答方式与后台服务器进行数据通讯，完成对灌区水位、降雨量等数据的监测。

三、田间小型气象站自动监测系统

为更好的监测预报气象变化情况，及时指导项目区以及全县农业灌溉，在项目区每年建设WMO小型气象站工程1处。

WMO气象站是一套完整的气象监测系统，采集方式和数据存储符合国际气象组织和《中国气象局地面气象监测规范》要求。既可作为为小气候监测也可以作为气象观测。

WMO气象站采用最新一代DLxMET数据采集器，具备10个通道（可扩展至20个通道）。可同时测量风速，风向，空气温湿度，太阳总辐射，雨量及气压等。

该系统内存可存储多达一年的数据，且数据可保存20年。支持RS232，FTP，TELNET，USB等多种通讯协议。系统测量精度高，稳定性、可靠性强，适合长期监测使用。