灌溉流量節(jié)水控制器的技術(shù)特點及應(yīng)用

灌溉流量節(jié)水控制器集電量計量、水量計量、系統(tǒng)監(jiān)測、射頻卡預(yù)付費、外部設(shè)備控制、遠(yuǎn)程通訊等多種功能于一體，內(nèi)置嵌入式軟件，用于農(nóng)業(yè)機井灌溉計量、控制。通過采集水泵工作時的電參數(shù)和其它相關(guān)參數(shù)，現(xiàn)場標(biāo)定形成一定的數(shù)學(xué)模型，控制器實時檢測水泵工作時的參數(shù)并對原數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，經(jīng)過計算機的科學(xué)運算，實現(xiàn)電量到水量的轉(zhuǎn)換，精度高，完全滿足農(nóng)業(yè)灌溉的要求。

1 創(chuàng)新性的計量原理

水泵抽水時所耗電能雖然與水泵出水量有一個成正比的關(guān)系，但出水量還與水經(jīng)過的揚程有關(guān)，是反比關(guān)系，即揚程越大同樣功率的水泵出水量越少。另外出水量還與水泵的電效率，機械效率有關(guān)。把這些有關(guān)因素寫成數(shù)學(xué)模型是可以的，但要把這個數(shù)學(xué)模型變成容易操作，可以計算的數(shù)學(xué)式，就必須把這些因素在一定條件下的常數(shù)值找出來。然后經(jīng)過計算機運算才能把水量計算出來。分析離心泵的Q—N、Q-H曲線后可知，采用拋物線形式來表示其數(shù)學(xué)模型，但在水泵實際運行過程中，受水泵揚程、電網(wǎng)電壓的影響，特性曲線也所變化，所以必須實時對曲線進(jìn)行修正，這將通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算獲得，從而保證轉(zhuǎn)換精度，這也是核心的關(guān)鍵技術(shù)所在。

2 射頻卡管理技術(shù)

本產(chǎn)品采用高速射頻卡作為預(yù)付費介質(zhì)，射頻卡讀寫速度快，可以避免因抖動造成讀寫不成功的現(xiàn)象，可靠性、安全性高。產(chǎn)品具有一表多用戶，獨占工作模式，分時使用等功能特點，避免不同用戶的使用糾紛。因為該設(shè)備應(yīng)用的現(xiàn)場環(huán)境大多非常惡劣，要求抗干擾能力，糾錯能力強，而且射頻卡中保存的內(nèi)容主要為用戶信息和水量金額，這些資料是比較敏感的，在對這些資料進(jìn)行讀寫時，如果發(fā)生意外使操作中斷，如何正確恢復(fù)資料是一個很關(guān)鍵的問題，這需要很高的軟件技巧，所以安全性、可靠性是重點要解決的問題。

本產(chǎn)品具有強大的管理功能，一表多用戶，分時使用，用戶的電能卡只能在配套的控制器上使用（卡內(nèi)設(shè)備號、用戶號、市號和鄉(xiāng)號與表內(nèi)的設(shè)備號、用戶號、市號和鄉(xiāng)號一致才能使用），在其它控制器不能作用，并遠(yuǎn)程與管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

3 GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控管理

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的英文簡稱，GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS方式實時在線，可按流量計費，特別適合水務(wù)部門控制點多、分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸特點。

灌溉流量控制器采用GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸功能。設(shè)備通過內(nèi)置GPRS模塊與管理中心計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，定時上報用戶數(shù)據(jù)，包括累計用電量、水量、用戶信息等數(shù)據(jù)，隨機自報設(shè)備報警數(shù)據(jù)，隨時響應(yīng)中心下達(dá)的各項召測命令，如實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備時鐘、設(shè)備地址等各種數(shù)據(jù)信息。控制器與監(jiān)控管理中心間需建立一套完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸協(xié)議及確認(rèn)機制，以保證數(shù)據(jù)的可靠、無誤的傳輸。監(jiān)控管理中心的農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對各個灌溉監(jiān)測點的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控管理。系統(tǒng)實時采集監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計，測站召測，報表打印等功能。

4 應(yīng)用前景

該設(shè)備是專門為地表水、地下水設(shè)計的，特別適應(yīng)地表水、地下水的計量；該設(shè)備是純電子產(chǎn)品，設(shè)有易損件，壽命長，15年以上；設(shè)備本身是一個單片計算機系統(tǒng)，其它輔助設(shè)備相當(dāng)于計算機的外部設(shè)備，便于拓展，更新?lián)Q代比較方便，投資較少。

該設(shè)備是針對我國在農(nóng)田灌溉現(xiàn)場實際面設(shè)計的，對農(nóng)電，對水質(zhì)，對操作人員適應(yīng)能力都很強。

就我國農(nóng)業(yè)電網(wǎng)供電的現(xiàn)狀，普遍存在電源波動范圍過大的問題，該產(chǎn)品超寬供電電源范圍（AC165-420V），較好地適用于農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)場，同類產(chǎn)品的供電全部為220V±10%，或380V±10%。

國內(nèi)其它產(chǎn)品各種水的計量器具都不適應(yīng)我國農(nóng)田現(xiàn)場情況，設(shè)備投資大，且現(xiàn)場無法安裝。