自动节水灌溉监测控制系统方案 一、自动节水灌溉监测控制系统方案简介： 自动节水灌溉监测控制系统由5部分组成。1是提水泵站总流量、压力、耗电量、井（河）水位 自动监测系统；2是管灌区土壤墒情自动监测系统；3是土壤墒情及预交费双因子水泵自动启停 控制系统；4是卷盘式移动喷灌机组运行数据自动监测系统；5是典型区（13条）支管流量监测 及预置水量自动控制系统。监测控制中心设在泵站的所在的用水者协会办公室内。 二、自动节水灌溉监测控制系统设计依据 GB50057－94《建筑物防雷设计规范》，1994年。 GB50174－93《计算机房防雷设计规范》，1993年。 GB2887－89《计算站场地技术文件》，1989年。 GB9361－88《计算站场地安全要求》，1988年。 GA173－1998《计算机信息系统防雷保安器》，1998年。 《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》DL/T5051-1996 水利部，《水文自动测报系统规范》，1994年。 国家技术监督局，《水文测报装置遥测水位计》，1990年。 国家建设部，《水位观测标准》，1990年。 国家建设部，《河流流量测验规范》，1990年。 水利部，《水工建筑物测流规范》，1992年。 水利部，《水文站网规划技术导则》，1992年。 水利电力部农水司，《灌溉管理手册》1994年。 公安部标准：《电子计算机系统安全要求规范》。 三、自动节水灌溉监测控制系统管道灌溉水情信息监测自动化系统 （一）灌溉水情信息监测控制中心 管道灌溉水情信息监测控制中心设在泵站的所在的灌溉用水者协会办公室。 中心站功能如下： 该系统为远距离分散遥测系统，遥测内容主要为：典型提水泵站各潜水电泵的出水流量、压 力、耗电量及井（河）水位监测；管灌区土壤墒情监测；泵站管网上各支管流量监测。在办 公室计算机上可实时监测和查看到各泵站灌溉水量、压力、耗电量、井河水位、土壤墒情数 据及变化过程，还可查阅以往的历史数据、生产报表生成和打印。 中心站主要装设工业控制机、水情数据遥测采集及数据处理软件、射频卡预收费软件、UPS 不间断电源、数据通信设备、投影机及电动投影屏、避雷设备等。 软件分为水情数据遥测采集及无线发送、数据处理报表生成软件和射频卡预收费软件。前者 主要完成水位数据的远程采集、传输通信和实时数据的储存和数据库建立；后者主要进行灌 溉预收水费射频卡充值及灌溉管理、建立二级数据库、日月报表的自动生成和查询等。 软件功能强大：具有图形和动画显示界面，全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条 件曲线、计划曲线、相对曲线、多行文本、通用棒图等，能够更方便、更灵活地处理、显示 实时数据。 能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。方便的报警设置，丰富的报警类型，能够 方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。 完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。强大的网络功能， 支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和多种网络体系结构。提供了www浏览 功能。在整个系统内，使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览到与现场一致的 动画画面，实时和历史的数据。强大的报表功能。可显示和打印各种日报表、月报表、年报表。 该软件还可扩充具有控制功能，利用现场增装的硬件设备可对管灌区阀门及水泵进行远程启 闭控制，形成远程分散的监测控制系统。系统拓扑图见下图。 
主要设备如下： 工业控制机 显示器,19寸液晶 清华同方品牌机 水情数据遥测通信软件 数据处理报表生成软件 预收水电费欠费关停软件 高档操作台1800*1000*700、办公椅2把 中心站GPRS通信模块 年通信费 直流电源24v UPS不间断电源 惠普打印机，打印、复印、扫描 投影机及电动投影屏 电缆、穿线管及附件 220v电源避雷器、开关设备箱 接地极，确保接地电阻小于1欧 （二）典型泵站运行数据监测系统 系统功能如下： 该系统可实时监测和显示泵站出水流量、压力、耗电量、井河水位，供管理人员和用水者 在现场查看或记录。同时GPRS移动通信模块又可将上述数据远距离发送到监测中心的工业 控制机，计算机软件再将数据存储建立一级数据库 、数据经处理生成有关生产报表建立 二级数据库等。生产报表可存 档和打印供生产管理者使用。 主要设备如下： 压力传感器 水位传感器 数显控制仪表 开关电源 电量监测系统 GPRS通信模块 年通信费 屏蔽双绞信号电缆及穿线管 监测报警系统 开关设备箱 避雷器及接地极 （三）土壤墒情监测系统 系统功能如下： 系统布设了土壤墒情监测点，采用高精度进口TDR土壤水分传感器对作物根系活动层土壤 含水量进行实时监测。监测数据现场可显示、当降至适宜含水量下限时能报警；同时监 测数据可通过GPRS通信模块无线发送到监测中心的工业控制机，对原始土壤水分数据储 存、历时曲线绘制、下限报警为自动灌溉控制提供控制信号或提醒用水者进行灌溉决策等。 主要设备如下： 土壤水分传感器 数显控制仪表 开关电源 GPRS通信模块 年通信费 屏蔽双绞信号电缆及穿线管 监测报警系统 开关设备箱 避雷器及接地极 （四）土壤墒情及预交费双因子水泵自动启停控制系统 系统功能如下： 系统对典型泵站的潜水电泵，采用了土壤墒情及预交费双因子自动控制技术设备。当作 物根系活动层土壤含水量低至设定的适宜含水量下限值和用水者已预交了水费时才能开 启水泵进行灌溉；当土壤含水量升至设定的适宜含水量上限值时系统便立即关泵停止灌 溉；当预交的水费随灌溉水量的累加在控制器上逐渐递减为零时，系统也会立即关泵停 止灌溉，用水者若想继续灌溉则需重新交费在并控制器上充值后才能开泵灌溉。 土壤墒情及预交费双因子自动控制技术，提升了精准灌溉的技术水平和节水灌溉管理水 平。此外，水位监测自动控制系统，还可实时监测吸水池水位变化，当吸水池水位低至 设定水位下限时系统自动停机，可有效避免机组空转耗能和发热损坏设备。 主要设备如下： 土壤水分传感器 数显控制仪表 远传发信水表 脉冲信号分配器 脉冲信号分配器 开关电源 电量监测系统 射频卡控制器 GPRS通信模块 年通信费 屏蔽双绞信号电缆及穿线管 监测报警系统 开关设备箱 避雷器及接地极 （五）卷盘式移动喷灌机组运行数据自动监测系统 系统功能如下： 该系统是对卷盘式喷灌机组运行流量、压力、耗电量以及水井水位进行实时监测。所有 可供管理人员和用水者在现场查看或记录。同时GPRS移动通信模块还可将上述数据远距 离发送到监测中心的工业控制机，计算机软件再将数据存储建立一级数据库 、数据经 处理生成有关生产报表建立二级数据库等。生产报表可存档和打印供生产管理者使用。 主要设备如下： 压力传感器 水位传感器 数显控制仪表 开关电源 电量监测系统 GPRS通信模块 年通信费 屏蔽双绞信号电缆及穿线管 监测报警系统 开关设备箱 避雷器及接地极 （六）典型区管道流量监测及预交费预置水量自动控制系统 系统功能如下： 系统是对泵站管网上总干管、分干管、支管的灌溉水量实时监测；同时可对支管根 据其灌溉控制面积和设计灌水定额，于灌溉前预交费预置灌溉水量、待灌溉满定额 后自动关阀停止灌溉。从技术设备上实现了基于土壤水分监测和设计灌水定额的精 准灌溉。使定额内的灌溉水量按标准水价收费、超定额灌溉水量加价收费具有较强 的可操作性。若用水户要球进行超定额灌溉，则需按超额水价重新预交费预置水量 再开阀灌溉。从技术上强化了节水意识、提升了节水灌溉管理水平。 系统功能如下： 系统可实时监测管网上 土壤水分传感器 数显控制仪表 远传发信水表 脉冲信号分配器 脉冲信号分配器 电磁水力驱动阀 预交费灌溉水量预置控制器 开关电源 控制设备柜 水表脉冲信号电缆及穿线管 电磁水力驱动阀电源电缆 四、自动节水灌溉监测控制系统避雷及接地 雷电的瞬间过电压使电子设备讯号或数据的传输与存储都受到干扰甚至丢失，致使 电子设备产生误动作或暂时瘫痪；重复影响而降低电子设备寿命甚至立即烧毁元器 件及设备。这一切都会给监测控制系统带来较大损失。 根据瞬间过电压产生、危害途径和自控系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单 元及集控制、通讯、监测为一体且分散面广的特点，我们认为对自控系统要尽可能 降低雷电带来的损失，就必须采取系统的、综合的防雷措施。特别应从供电系统防 雷、自控系统网络线路防雷、构筑物防雷和合理接地等四方面着手。 算机及工控设备系统大量采用大规模CMOS集成电路和分散控制用的CPU单元，使其 对瞬间过电压承受能力大幅度减弱，同时控制系统各种线路伸入到工厂的各种环境 之中，采用任何一种单一的防雷器件都有难以保证其安全，必须采用综合保护的措施， 对症下药将各类可能引起雷害的因素排除，才能将雷害减少至最低限。 工程使用的避雷器主要为单相电源避雷器，选用德国OBO公司出品的v20-C系列。 电源避雷器v20-C内含一个有高非线性特性（a＞30）的氧化锌压敏电阻。 该器件具有响应时间短、保护水平低、高通流量和长寿命的优点，特别当雷击电涌 通过保护器后，后续电流不会出现。 又兼起了接地作用。接地极采用2.5米长的镀锌角钢每间隔3米埋设1根，再用扁钢与 角钢焊接并连接起来，遇有高阻抗地层可考虑施用降阻剂，严格控制接地电阻小于1欧姆。 五、自动节水灌溉监测控制系统监测控制界面示意 
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