寧津縣高效節水灌溉工程運行信息化設計淺析

李立峰　邢景林

【摘要】近年來，寧津縣大力發展高效節水灌溉工程建設，為進一步提高高效節水灌溉工程的管理水平，與水利現代化信息管理相銜接，全面開展水利信息化建設，寧津縣采用了多項水利信息化技術，收到了很好的效果。筆者結合近年來從事信息化管理的實踐，談談自己的幾點體會。

【關鍵詞】高效節水灌溉工程；信息化技術；體會

一、機井射頻系統

機井射頻卡灌溉管理系統就是將計算機、自動控制技術應用于農業灌溉的系統。用于多個用戶共同使用一個或多個水源進行灌溉的場合，系統按用戶射頻卡內信息對各用戶進行管理，實現預收水、電、計時費、不交費自動停機等功能，有效避免用水、電糾紛，方便管理和提高用戶節水節電的意識，非常適用于農業灌溉。

其工作原理是：利用射頻卡，對每個用水戶進行建檔管理，配合計算機進行控制。

具體做法是：每個用戶一張射頻卡，射頻卡寫有用戶的名字（ID）和密碼，用戶預交水、電、計時費寫入卡中，在終端機上刷卡開機提水，系統自動計時計費，從卡中扣除所需費用。若卡中水、電、計時費用盡或刷卡關機，則自動停機，無法提水灌溉。

（1）系統組成

系統硬件由管理機、多臺安裝在泵房的終端機和用戶射頻卡組成。管理機是指可以管理多臺終端機和多張用戶卡的機器，是整個系統的管理核心。終端機指射頻卡灌溉計費控制機，可以根據用戶的操作來控制完成整個灌溉過程，實現計量、收費作用，并提供多種保護功能，是整個系統的執行機構。用戶射頻卡是記錄用戶信息的載體和實現對終端機操作的鑰匙。

管理軟件系統由系統維護、卡片管理、分機管理、綜合統計、安全加密、輔助系統等子系統構成。它是一個基于計算機的功能強大的灌溉計費管理平臺，它是應用于對管理要求較為嚴格和詳細的場合，它比管理機功能要強大很多。

（2）系統功能

1）終端機功能

①計量功能：可以實現電量計量、水量計量、計時計量等準確的計量工作。計量最小單位如下：電量為0.1度，水量為0.1立方，計時為1分鐘，完全高于普通農業灌溉的計量精度。

②收費功能：在計算水量的基礎上，按定額計算出電費單價、水費單價和計時單價，并根據用戶的用量從預交費用中扣除本次使用的費用，并顯示卡中余額。

③統計功能：可以統計本機使用的電量、水量和累計時間等信息。

④非法操作保護及查詢功能：在用戶非法操作時，可以鎖定用戶卡并可以由管理員對數據進行查詢，防止給用戶造成經濟損失。

⑤存儲功能：可以存儲多條用戶使用信息，方便管理和維護。采用非易失性器件，數據可以保存10年，反復擦寫10萬次以上。

⑥控制功能：可以根據用戶刷卡的操作完成對電機等電動設備的開啟和關閉功能。

⑦保護功能：可以對電動設備完成缺相、短路、過載、過壓、欠壓、三相不平衡等保護，有效減免由于供電質量和人為誤操作等原因導致用電設備的損壞。對于雷區的應用還提供避雷保護，可以有效減免雷電對設備的損壞。

⑧刷卡關機延時功能：用戶刷卡關機30秒后停機，在30秒內下個用戶刷卡啟動，中間不停機，解決頻繁起停對電動設備的損害。

⑨強大的參數設置功能：終端機可以提供如下參數設置：計量單位、計量單價、用電功率、保護參數、系統復位（參數清零）、系統時間、通訊參數。

2）管理機功能

①發卡功能②消卡功能③補卡功能④充值功能⑤建立管理卡功能⑥統計功能⑦查詢功能⑧存儲功能⑨寬范圍供電功能⑩強大的參數設置功能。

3）管理軟件系統功能

本軟件主要完成檔案管理、日常售電開戶、寫補卡、清卡、票據打印、報表打印、各種情況的匯總、任意條件的查詢、數據的備份、數據的轉存等功能。

4）室外型設備的安裝和保護

為防止用戶私自接線竊電，終端機可以采用接線端子不外漏形式，需要打開終端機面板才可以進行操作。安裝監管單位還可以在終端機上粘貼封條形式，進一步加強防護。

①采用金屬防護體：可以焊制如下簡圖所示的保護箱，在保護箱上部居中方位預留刷卡及顯示窗，用于用戶的操作。終端機安裝其內，所有電纜線通過地埋方式。這樣可以實現對終端機的防護、防盜、防止用戶對電纜線路的私自改裝。

采用這種方式，造型美觀、大方，整體效果好。

②采用水泥預制保護體：采用水泥預制保護體，其基本原理同采用金屬保護體相同，但是，其造價成本低，更不容易被盜。

二、地下水水位自動監測系統

1、系統設備特性

（1）數據采集終端

系統數據采集終端基于中國移動的GSM/GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準232數據口，RS485，模擬量，脈沖接口。傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。

（2）投入式水位傳感器

投入式水位傳感器性能指標：量程：0～50m；精度：1.0級；工作電壓：12～6vDC；輸出4～20mA（2線制）；溫度補償范圍：-5℃至+45℃（無冰期）；允許溫度：工作-20℃～80℃，貯存 -40℃～120℃；傳感器材料：外殼—不銹鋼；導氣電纜材料：聚氯乙烯與丁腈橡膠復合物；防護等級：IP65；接線引出方式：可根據需要從任何一出口引出，可使用φ10工業電纜作為引線，密封引出頭選用通用電纜接頭PG16，不引線一端用端封蓋住；調節：零點調節±3%FS，滿量程調節范圍為±10%FS。

（3）后臺管理軟件

GSM/GPRS遠程監測監控中心管理軟件是基于“客戶機/服務器”（Client/Server）的體系結構，數據集中存放在水務局后臺服務器數據庫中，監控室或移動監控站（WINDOWS操作系統）通過局域網以請求/應答方式與后臺服務器進行數據通訊，完成對灌區水位、降雨量等數據的監測。

三、田間小型氣象站自動監測系統

為更好的監測預報氣象變化情況，及時指導項目區以及全縣農業灌溉，在項目區每年建設WMO小型氣象站工程1處。

WMO氣象站是一套完整的氣象監測系統，采集方式和數據存儲符合國際氣象組織和《中國氣象局地面氣象監測規范》要求。既可作為為小氣候監測也可以作為氣象觀測。

WMO氣象站采用最新一代DLxMET數據采集器，具備10個通道（可擴展至20個通道）。可同時測量風速，風向，空氣溫濕度，太陽總輻射，雨量及氣壓等。

該系統內存可存儲多達一年的數據，且數據可保存20年。支持RS232，FTP，TELNET，USB等多種通訊協議。系統測量精度高，穩定性、可靠性強，適合長期監測使用。