灌区现代化与灌溉自动化系统

王宏

摘要：我国是一个农业大国，引入农业节水灌溉自动化技术能科学高效地控制灌溉水量，从而达到精准用水、节约用水的目的。本文对灌区现代化与灌溉自动化系统进行探讨。

关键词：灌溉工程;高效节水;自动化系统技术

引言：小型高效节水灌溉工程自动化系统通过对本区域农业生产用水情况自动化管理，实现整个系统自动化监测、控制和运行，对于充分发挥节水灌溉效益，提高灌区管理水平和管理能力，有着非常重要的意义。

1农业节水自动灌溉系统概述及应用现状

农业节水自动灌溉系统主要用于农业灌溉，从事农业灌溉的人群基本为农民，故而农业节水自动灌溉系统的操作应该相对简单，使农民在操作过程中不需耗费太多的时间和精力。事实上，农业节水自动灌溉系统的组成部件也较为简单，内部构成较为单一，没有太多复杂的零部件，这也使得農业节水自动灌溉系统在使用之后很容易进行清洗，其自身也能保持很好的洁净度。农业节水自动灌溉系统的抗腐蚀性能优良，这主要是灌溉过程不单只有水分，还有部分化学农药，要避免化学农药对灌溉设备产生腐蚀，必须具备良好的抗腐蚀性。农业节水自动灌溉系统的自动化程度非常高，这主要体现在以下几个方面：第一，灌溉系统可对水肥比例进行自动调节，以获得水肥最佳比例;第二，灌溉过程能保证施肥均匀，避免了这里多那里少的情况;第三，灌溉系统能进行自动判断，在植物生长的不同周期采取不同的施肥量。除此之外，该系统还可以调整为手工模式，并有效控制精度，充分利用水资源，避免了浪费情况的发生。

2小型高效节水灌溉工程系统自动化技术的功能和作用

小型高效节水灌溉工程建设过程中，自动化系统发挥着重要的作用，由于灌区一般面积较大，管线较长，种植片区又较多，传统的人工管理模式必须具有较好的管理设施、足够的管理人员和较强的专业技术，这种方式浪费了大量人力物力，加大了管理成本。而自动化系统技术的推广应用，可大大解放劳动力，提高管理精细化程度，达到了节约灌溉用水，实现科学、高效管理的目的。灌溉工程根据作物需水量、灌溉制度和墒情情况，采用水资源输送、水质处理、定量施肥、墒情监测、远程监控等自动化工艺，可实现整个工程自动化控制和运行。小型高效节水灌溉工程自动化系统的使用可实现下述功能：对系统管网的关键节点状态参数、运行参数，设备的运行状态、运行参数，分区用水流量、墒情数据、水质指标等进行实时检测，全面掌握整体灌区动态运行情况;实现远距离自动化水资源输送、调度、控制，进行自动化水处理，根据需求实现水肥一体化灌溉;在管网出现压力异常、设备存在故障时，能够及时报警，自动保护灌溉设施，避免带病运行或损坏;可及时传输数据，实现远距离、多站点、多监测点的实时视频监视;实现长时间、大数据存储，全面统计分析数据、进行报表汇总，辅助管理决策者进行分析研判，适时调整管理策略。

3小型高效节水灌溉工程系统自动化技术的应用

本自动化系统由监测采集系统、自动控制系统、通信系统、视频监视显示系统4个子系统组成。通过子系统的运行将全面得到系统每个节点的各种信息，并使其得以控制和运行。

3.1监测采集系统

监测采集系统可自动实时采集和处理来自各现场控制层及调度系统的数据，对采集信息进行数字化处理分析，为实施自动化控制提供基础信息。监测采集系统根据灌溉工程特点及规模设置，各部位工作原理不同，监测精度和要求也不相同。本地数据采集及远程站点液位数据采集小于3s，远程站点数据采集（除液位数据外）小于5s，能够一次性传送完整数据;压力、流量（瞬时、累积等）、温度、液位及水质相关参数（pH、浊度等）测量精度≤0.5%;电气相关参数（电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等）测量精度≤1%。

3.2自动控制系统

主要包括中央控制、站点控制、远程控制及电气控制、系统安全防护等内容。在管理中心设置中央控制台（含服务器、显示面板、组态软件和控制软件）、PLC模块和控制软件、控制调度等操作面板。在系统安装测控终端，实现对变频水泵、加压泵、砂石过滤器、叠片过滤器、施肥一体机等设备在线监测与监控管理。远程站点在自动运行模式下均可通过无线网络由中央的控制软件根据采集数据进行自动化操作，也可人为远程，按需选择工作模式。在各远控区域布设土壤墒情传感器，墒情数据实时显示在总控终端，同时关联到对应的控制软件模块，从而实现定量灌溉、定时灌溉、按需灌溉。自动控制系统是自动化控制的核心，所采用的设备应该结构简单、性能可靠、维护方便，具有很好的防误操作、防潮、防腐、防雷击等能力，系统可在无人值守的条件下长期工作。核心模块具有在电磁兼容设计，适合电磁环境和较高温度下的应用需求。远程点应采用先进电源技术，供电电源适应范围宽，提高设备稳定性，能在复杂的环境下开展工作。

3.3通信系统

通信系统是监测控制系统的沟通渠道，凡需要监测控制的所有地点都需要用通信系统连接，通讯覆盖对象包括项目的所有监测控制点。由于灌溉工程具有站点多、关联数据多等因素，组建稳定可靠的通信网络十分重要，是系统自动化监测控制的基础保证。通信系统的组建应该是根据具体工程的通信环境辅以不同的优化组网方案。与中央控制室距离较近的监控点一般采用有线（含光缆）通讯方式;与中央控制室较远的站点、田间电动阀、摄像头等距离较大的监控点之间一般采用无线通讯方式，自设电台或利用无线宽带网络;中央监控室为主动站，其他监控副站为被动从站，以一点对多点的方式与从站通讯，监控室为全向天线，各副站为定向天线，实现通信联系。

3.4视频监视与显示系统

主要包括远程站点的视频摄录、视频传输、视频信号接收与解调、图像处理、中央控制室电视墙等。根据灌溉工程实际情况，本系统主要的设备可采用野外用视频摄像头、多路视频复用发射机、全向、定向通信天线、视频接收解调机图像处理器、电视墙（9画面，46英寸<1英寸=2.54cm>）等。该系统操作界面尽量完备和简洁，充分利用图像、图表等比较直观的技术，符合操作人员的操作习惯，并能提供实时、有效、准确的数据信息。整体系统从硬件方面做到安全可靠，从软件方面制定严格的权限安全体系，确保运行安全。

4结束语

高效节水灌溉在现代农业生产中具有十分重要的作用，通过高效节水灌溉，实现了增产增收，极大地促进了农业健康、快速、可持续发展。采取先进的自动化系统技术，实现灌溉系统自动化管理，也是现代灌溉农业发展的必然要求。自动化系统技术的应用，不仅节省了人力资源消耗，也通过智能系统实现自动化操作，有效地节约水资源，提升水资源的利用率，促进了灌溉工程的精细化、科学化运行管理。

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