時間：2023-03-01 16:36:19
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二、智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
（一）免去了控制模型的建立
在電氣工程的傳統(tǒng)工作中，自動化系統(tǒng)控制的實現(xiàn)必須有控制模型的建立。但是，在實際的操作中，被控制對象往往需要十分復(fù)雜的動態(tài)方程，這就影響了精確效果的獲得。由此，在設(shè)計對象模型的環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會遇到無法科學(xué)預(yù)測、無法準(zhǔn)確估量的一系列困難。然而，智能化系統(tǒng)的出現(xiàn)，使這些困難得到了較好解決，極大促進(jìn)了工作效率的提升，同時對于一些不可控制的因素，也實現(xiàn)了較好的控制，大大提升了自動化控制器的準(zhǔn)確性。
（二）實現(xiàn)了便捷的電氣系統(tǒng)控制
智能化控制器的實際應(yīng)用實現(xiàn)了更加便捷的電氣系統(tǒng)控制，隨時都可以完成對系統(tǒng)控制程度的有效調(diào)整，極大提升了系統(tǒng)的整體工作性能，是對自動化控制順利實現(xiàn)的進(jìn)一步保障。從這一項優(yōu)勢中就可以看到，和傳統(tǒng)的自動化控制器相比較，在任何條件下，智能化控制器都具有更加完善的調(diào)解控制功能，在電氣工程的自動化實踐應(yīng)用中占據(jù)優(yōu)勢。
（三）實現(xiàn)了一致性的智能化控制
在自動化控制中的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，智能化控制器可以實現(xiàn)一致性的智能化控制，很好解決了不同數(shù)據(jù)的處理困難。而且，在自動化控制的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行上，即使遇到陌生的數(shù)據(jù)，也依舊可以獲得具有較高準(zhǔn)確度的估計。但是，如果發(fā)現(xiàn)智能化控制器在實際的應(yīng)用中沒有發(fā)揮出理想的效果，一定要全面排查工程的各個細(xì)節(jié)，細(xì)致地進(jìn)行分析，不能盲目的否定智能化控制技術(shù)。
三、智能化技術(shù)的實踐應(yīng)用
（一）系統(tǒng)病因診斷
在電氣工程診斷工作中，采用傳統(tǒng)的人工手段具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，雖然對工作人員要求十分嚴(yán)格，但是也無法獲得較為準(zhǔn)確的診斷病因。在電氣工程工作中，實現(xiàn)自動化控制的過程中經(jīng)常會遇到一些如設(shè)備、數(shù)據(jù)等方面的問題，這是不可能避免的，采用傳統(tǒng)的人工診斷辦法不能確保病因處理的及時性，而且處理效果也不佳。但是，智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得自動化控制工作的診斷效率得到大幅度提升。而且，定時檢測診斷應(yīng)用，有效避免了一些不必要的問題。
（二）系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
在電氣工程發(fā)展中，傳統(tǒng)的工程設(shè)計需要工作人員進(jìn)行多次重復(fù)的實驗操作和改良，而且，在這一工作過程中，對工作人員的工作素質(zhì)也有著較高的要求，既需要工作人員掌握一定的專業(yè)設(shè)計知識，還需要工作人員能夠很好的將知識理論應(yīng)用于實踐工作中。但是，在實際的設(shè)計工作中，工作人員往往不能做到全面的考慮，經(jīng)常會漏掉一些具體的問題。所以，一旦發(fā)現(xiàn)復(fù)雜問題，很多情況下都不能做到及時解決。而智能化技術(shù)的出現(xiàn)，較好解決了這一問題。設(shè)計工作可以借助于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成，也可以借助于相關(guān)的軟件完成，既保證了設(shè)計中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也實現(xiàn)了設(shè)計樣式的豐富化，更能夠做到對復(fù)雜問題的及時處理，較好保證了自動化控制的穩(wěn)定性。
（三）系統(tǒng)的自動化控制
在電氣工程中，智能化技術(shù)可以應(yīng)用于多個控制環(huán)節(jié)，能夠很好的實現(xiàn)整體性的自動化控制。智能化技術(shù)的主要控制工作是借助于三種手段實現(xiàn)的，一是模糊控制，二是專家系統(tǒng)控制，三是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。運用這三種控制手段，極大提升了自動化控制效率，使遠(yuǎn)距離的自動化控制成為可能，增強(qiáng)了對電氣系統(tǒng)的運行反饋。特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)算法的反向?qū)W習(xí)，在信號處理方面得到了較大應(yīng)用。
2計算機(jī)遠(yuǎn)動控制技術(shù)的應(yīng)用分析
計算機(jī)遠(yuǎn)動控制技術(shù)的應(yīng)用主要是通過遙測、遙信、遙控以及遙調(diào)等功能實現(xiàn)的，計算機(jī)遠(yuǎn)動控制技術(shù)是電力系統(tǒng)自動化技術(shù)中的核心技術(shù)，其在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮著重要的作用，尤其是在電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集、通信傳輸以及信道編譯碼等環(huán)節(jié)中占據(jù)著重要的地位。其中，計算機(jī)遠(yuǎn)動控制技術(shù)的工作原理如圖1所示。2．1遠(yuǎn)動控制技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)遠(yuǎn)動控制技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要有A／D技術(shù)和變送器技術(shù)等，其處理的信號多數(shù)為0～5V的TTL電平信號，而在電力系統(tǒng)自動化技術(shù)中，多數(shù)采用大功率參數(shù)，為了實現(xiàn)采用遠(yuǎn)動控制技術(shù)處理電力系統(tǒng)中的信號，只有通過變送器將大功率參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)門TL電平信號，從而達(dá)到遙信信息的編碼和遙測信息的采集任務(wù)。其中在電力系統(tǒng)中，其遙信信息需要經(jīng)過采集遙信對象的狀態(tài)，將采集到的描述遙信對象狀態(tài)的二進(jìn)制位編進(jìn)具體的遙信碼中這2個途徑進(jìn)行傳送，然后再通過數(shù)字多路開關(guān)將電力系統(tǒng)各路的遙信狀態(tài)輸出到接口電路中，最后通過接口電路將遙信信息送入到CPU系統(tǒng)中進(jìn)行處理，從而實現(xiàn)遙信信息編碼。2．2信道編譯碼技術(shù)分析在計算機(jī)遠(yuǎn)動控制技術(shù)中的信道編譯碼技術(shù)主要有編碼、譯碼以及信息傳輸協(xié)議（規(guī)約）等。在電力系統(tǒng)自動化控制中，想要實現(xiàn)采用遠(yuǎn)動控制技術(shù)進(jìn)行信息采集，則必須通過通信信道傳輸?shù)秸{(diào)控中心才能使用。因此在電力系統(tǒng)自動化控制中，為了進(jìn)一步保證傳送的信息具有非常好的抗干擾能力，必須要對信息進(jìn)行信道編譯碼，其中數(shù)字傳輸系統(tǒng)模型如圖2所示。在上述電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)中，通過采用遠(yuǎn)動控制進(jìn)行數(shù)字傳輸中，其干擾是不可避免的，而通過信道編譯碼能夠有效克服通道中的干擾，其中，信道編譯碼的方法主要采用線性分組碼中的循環(huán)碼進(jìn)行編譯碼。2．3循環(huán)式數(shù)據(jù)傳送規(guī)約遠(yuǎn)動控制技術(shù)在變電站、電廠以及調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中，首先需要在信道編譯碼前，預(yù)先設(shè)定通信方式和數(shù)據(jù)格式，也就是通信信息傳輸協(xié)議（規(guī)約），以保證電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的可行性。另外，在電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動控制技術(shù)中，其數(shù)據(jù)傳輸主要是以幀結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行傳輸?shù)?，其中重要的遙測信息主要安排在A幀，次要遙測信息安排在B幀，一般遙測信息安排在C幀。通過采用幀格式進(jìn)行包裝后，電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)就能夠有效按照規(guī)約進(jìn)行傳送，從而實現(xiàn)信道全部編譯工作，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全方位監(jiān)控。
3電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展及建議
對于電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展方向，應(yīng)從以下幾點出發(fā)：（1）兼顧提高經(jīng)濟(jì)效益和改善自動化服務(wù)水平，我們追求的自動化技術(shù)應(yīng)向著更優(yōu)化、更具實效性、更加智能化、區(qū)域覆蓋更廣的方向前進(jìn)。（2）加強(qiáng)電力自動化系統(tǒng)的設(shè)備穩(wěn)定性，有效保障其安全運行，盡量減少大面積停電，建立一系列行之有效的處理機(jī)制，將停電損失降到最低。（3）開拓電力系統(tǒng)自動化的數(shù)字化之路，使數(shù)據(jù)更加全面，數(shù)字更加精準(zhǔn)，力求節(jié)省更多時間和人力。（4）隨著科技的不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)設(shè)備相繼出現(xiàn)，對電力企業(yè)的工作人員提出了更高的要求，加強(qiáng)電力企業(yè)人員的技能培訓(xùn)和技術(shù)隊伍建設(shè)，注重對新技術(shù)高素質(zhì)人才的引進(jìn)和吸收，培養(yǎng)全面發(fā)展的技術(shù)人才，鼓勵員工以先進(jìn)的理論知識和豐富的實踐武裝自身，投入更多精力到電力自動化的發(fā)展中去，推進(jìn)電力自動化的發(fā)展進(jìn)程。（5）在全球能源危機(jī)的嚴(yán)峻形勢下，正是挑戰(zhàn)電氣自動化進(jìn)程的關(guān)鍵時期，要以可持續(xù)的發(fā)展觀，改善傳統(tǒng)的管理模式，從整體化逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际?、集約化的運營模式，實現(xiàn)能源利用的最大化、功耗的最小化、資金節(jié)約化。
2面向自動化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
本次設(shè)計以水泥工藝生產(chǎn)中的自動化控制系統(tǒng)作為研究對象，該現(xiàn)場單元使用了相對領(lǐng)先的DCS控制系統(tǒng)，以對現(xiàn)場設(shè)備和數(shù)據(jù)實行監(jiān)視管理作為主要功能。具體而言：在該控制系統(tǒng)的中控室部分，由工程師站、操作員站硬件以及相關(guān)軟件組成。電子控制控制柜內(nèi)部包括模擬量隔離器、各種卡件、起始量的輸出、輸入繼電器、各種信號處理設(shè)備等。集散型計算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）是由通訊總線、控制單元、隔離設(shè)備以及通訊模塊等組成。該廠設(shè)備中存在一個中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料燒結(jié)、水泥包裝、生料調(diào)配及運輸?shù)壬a(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，對參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行控制，并對物理設(shè)備的運行和系統(tǒng)回路進(jìn)行自動控制。在中央控制室內(nèi)，相關(guān)人員都能夠車間工藝參數(shù)實施操作和管理。中央控制室內(nèi)部還包括工程師站、操作員站、報警打印機(jī)以及報告打印機(jī)等部分。其中，工程師站主要任務(wù)是對邏輯程序進(jìn)行修改，完成系統(tǒng)實時監(jiān)視控制以及維護(hù)的需要。通訊網(wǎng)絡(luò)是為了保證系統(tǒng)運轉(zhuǎn)安全，尤其是信號傳輸?shù)目煽?，通訊介質(zhì)一般以光纖為主。在現(xiàn)場控制站（FCS）方面：依據(jù)生產(chǎn)實踐的情況，該控制區(qū)域可以劃分為六個現(xiàn)場控制站，分別是原料粉磨站、石灰石破碎遠(yuǎn)程站、燒成窯頭控制站，窯尾控制站，水泥粉磨站、水泥包裝控制站等。在現(xiàn)場控制站中，一般在低壓配電室內(nèi)安裝各個自動控制模塊，這樣有助于DCS控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性和完整性。
3程序邏輯控制的實現(xiàn)
3.1功能說明（1）在對機(jī)組電機(jī)的開啟順序設(shè)定上主要根據(jù)機(jī)組的步狀態(tài)字，保證電機(jī)在啟動功能上符合設(shè)定的時間間隔。依據(jù)機(jī)組狀態(tài)字上的命名規(guī)定，能夠比較容易的借助機(jī)組號來匹配到對應(yīng)的步狀態(tài)字，還能夠運用步狀態(tài)字來對應(yīng)的機(jī)組號進(jìn)行查詢。（2）在電機(jī)控制功能模塊對內(nèi)部邏輯完成相應(yīng)的執(zhí)行后，可以在DR管腳上輸出相應(yīng)的運算結(jié)果，而且能夠直接停止控制電機(jī)。（3）依據(jù)經(jīng)驗，電機(jī)開啟時間通常不會超過1秒，這個啟動時間比較符合于大部分電機(jī)。對于部分對啟動時間延遲具有較長要求的電機(jī)，在啟動時可以借助于延遲程序。（4）在電機(jī)聯(lián)鎖上，該電子控制系統(tǒng)存在三種聯(lián)鎖信號：分別是設(shè)備聯(lián)鎖、啟動聯(lián)鎖以及運行聯(lián)鎖。用“1”來表示連鎖滿足的含義，也就設(shè)計可以啟動；“0”則意味著不滿足，也即不可以啟動。對于啟動聯(lián)鎖，通常大型設(shè)備都只會輸出一個允許啟動的指令，把信號接入到功能模塊。在運行連鎖上，依據(jù)工藝程序，該設(shè)備前的全部主要設(shè)備都可以常規(guī)啟動，那么該設(shè)備才可以獲得啟動指令。（5）電機(jī)控制字?？梢园衙恳粋€控制位共同組合為一個字節(jié)，直接傳輸給功能模塊，從而更加高效、快捷。電機(jī)狀態(tài)字在編號上依據(jù)同一個規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一編排。（6）電機(jī)的下位調(diào)試。通常該電子控制系統(tǒng)內(nèi)，下位調(diào)試就是對STEP7編程進(jìn)行直接調(diào)試。
3.2計算機(jī)監(jiān)控組件實現(xiàn)在整個電子控制系統(tǒng)內(nèi)，邏輯程序控制系統(tǒng)獨立于計算機(jī)監(jiān)控組件，二者作為各自自主運行的控制單元。不過，由于二者都應(yīng)用SIMATIC的通訊協(xié)議與總線網(wǎng)絡(luò)后，這兩個控制單元了一定的整體性。工業(yè)以太網(wǎng)為主的通訊中介不僅可以服務(wù)于控制站與控制站間的通信，還可以作為操作站與控制站之間的穩(wěn)定介質(zhì)，有助于以上不但站點之間數(shù)據(jù)的及時傳輸。在控制站點和現(xiàn)場模塊間，該系統(tǒng)主要借助于分布式IO來完成通訊需要，借助于穩(wěn)定安全的通訊總線能夠把現(xiàn)場信號及時發(fā)送給相應(yīng)的控制單元。對于該DCS的控制核大腦，主要包括了計算機(jī)監(jiān)控組件、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)以及邏輯程序控制系統(tǒng)等三個構(gòu)成部分。這意味著現(xiàn)場必須配備有必有的計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，在此基礎(chǔ)上DCS控制系統(tǒng)可以高效、及時、精確地完成自動化生產(chǎn)線的控制任務(wù)。
閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的探究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外非凡是歐美等先進(jìn)國家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動化澆灌系統(tǒng)，可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其他信息，通過計算機(jī)處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對閘門的自動監(jiān)控進(jìn)行了探究。
1、系統(tǒng)的總體設(shè)計
本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，分一個主站和若干個子站，通過無線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個無線通訊網(wǎng)絡(luò)，對多個斷面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機(jī)中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對水位及閘門開度信號進(jìn)行編碼，在通過避雷器將編碼信號傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機(jī)，上位機(jī)即系統(tǒng)主站，可分別和不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測點的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對各閘門進(jìn)行控制，下位機(jī)中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過計算，發(fā)出控制信號自動控制閘門到一定的開度，達(dá)到自動控制的目的。
圖1閘門遠(yuǎn)程自動監(jiān)測和控制結(jié)構(gòu)圖
2、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計
設(shè)計下位機(jī)重點在于閘門自動控制箱的設(shè)計，本文提出閘門的運行控制模式，并進(jìn)行可靠性處理，然后利用無線傳輸設(shè)備和上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。
2.1下位機(jī)硬件電路設(shè)計
本系統(tǒng)采用AT89系列單片機(jī)，采用矩陣式鍵盤進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤提供切換鍵、時間設(shè)置鍵、控制鍵三個按鍵，通過三個按鍵顯示水位、流量、閘門開度、日期和時間。切換鍵實現(xiàn)上述四個功能的轉(zhuǎn)換，時間設(shè)置鍵用于修改日期和時間，控制鍵用于對電機(jī)啟停進(jìn)行控制。
2.2閘門控制系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)下位機(jī)接收到上位機(jī)傳來的要求流量值（或水位值），當(dāng)要求的流量值（或水位值）和系統(tǒng)所測的流量值（或水位值）不一致時，單片機(jī)啟鍵閉合，閘門電動裝置控制箱自動啟動電機(jī)，提升或下降閘門，當(dāng)所要求的流量值（或水位值）和當(dāng)前所測流量值（或水位值）相等時，單片機(jī)閉鍵閉合，電機(jī)自動停止，達(dá)到自動控制的目的。
閘門的運行控制模式有實時型控制模式和定時型控制模式兩種，在實時型控制模式中，上位機(jī)根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關(guān)系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機(jī)聯(lián)系，下位機(jī)接到信號后，由電動裝置控制箱控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求時停止轉(zhuǎn)動。定時控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動作的時間，下位機(jī)的控制箱在規(guī)定的時間里自動開啟和關(guān)閉閘門，進(jìn)行控制。
2.3無線通訊設(shè)備SRM6100調(diào)制解調(diào)器
SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器原是美國Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應(yīng)用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應(yīng)用智能頻譜跳頻技術(shù)，在無阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達(dá)32.18公里，可實現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無線連接。SRM6100應(yīng)用跳頻，擴(kuò)頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無需昂貴的射頻點檢測技術(shù)。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點現(xiàn)場許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點對點通訊和多點通訊。多點通訊對子站數(shù)目無限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達(dá)到擴(kuò)展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。
2.4下位機(jī)可靠性處理
為了精確控制電動閘門的關(guān)閉，避免電動閘門在工作中出現(xiàn)過載破壞或關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，用來監(jiān)測閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動力矩，以判定閘門是否關(guān)嚴(yán)、是否被卡住。閘門電動裝置用于檢測和控制閘門的開度，本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動軸上安裝了光電碼盤，考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉(zhuǎn)交替，為了避免錯位和丟碼，采用雙光耦技術(shù)，光耦輸出的兩路信號經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行整形，89C51的INT0和INT1對其進(jìn)行計數(shù)、計時，并判定轉(zhuǎn)動方向，計算閘門開度。電動閘門在工作中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)會自動報警，切斷電機(jī)電源并顯示故障情況。
2.5下位機(jī)軟件設(shè)計
下位機(jī)的軟件設(shè)計分為閘門自動裝置控制箱程序設(shè)計和串行口中斷服務(wù)程序設(shè)計兩部分。閘門自動裝置控制箱程序設(shè)計主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務(wù)的程序完成下位機(jī)向上位機(jī)數(shù)據(jù)的傳送和用戶設(shè)定參數(shù)的接收?？刂葡涑绦虻闹骺驁D如下摘要：
圖2、閘門自動控制程序流程圖
3、上位機(jī)設(shè)計
上位機(jī)的軟件部分采用VB6.0為開發(fā)工具，將各個功能模塊化，分別解決相應(yīng)新問題，再將各個模塊組裝，構(gòu)成上位機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，上位機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎(chǔ)上，本文利用VB的API函數(shù)編寫串口通訊程序，程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫，并對其進(jìn)行管理。
圖3、上位機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖4、通信模塊程序流程圖
4、結(jié)語
本文以國內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計，對其軟件開發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結(jié)了提高自動化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具，具有較高的使用價值和廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)摘要：
（2）顯示控制屏按鈕齊全，顯示直觀，指示燈壽命長，光效好，可靠性強(qiáng)?？刂朴嬎銠C(jī)不僅具有動態(tài)協(xié)調(diào)能力，還可以存儲記錄，分析相關(guān)報告。其啟動控制方式大小不一，如小功率采用直接啟動的控制方式，大功率采用星形或三角形啟動控制的方式，還有的采用變頻調(diào)速控制的方式。這些不同的控制方式很好的確保了生產(chǎn)設(shè)備的運行穩(wěn)定。
（3）確保運行時各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準(zhǔn)確性，同時提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運行。設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，人可以馬上進(jìn)行連鎖控制，非常人性化。
2電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計原則
（1）優(yōu)化供配電的設(shè)計，促進(jìn)電能的合理利用。設(shè)計時首先考慮的是設(shè)計的適應(yīng)性，滿足工程的動力、供應(yīng)、控制和安全等要求制定，以滿足建筑運行的要求，同時可以使它的運行處于一種安全的環(huán)境中。
（2）提高設(shè)備運行效率，力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用以及維修方便。在整個的設(shè)計過程中，安全和滿足工程的運行時整個設(shè)計的基本前提，在該前提下，一方面要注意不斷的擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷的降低工程的成本，這就要求工作人員不僅僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單經(jīng)濟(jì)，而且還要使得系統(tǒng)的使用、維護(hù)方便、成本低，不宜盲目的追求自動化和高指標(biāo)。
（3）合理調(diào)整負(fù)荷，提高設(shè)備利用率。在設(shè)計的過程中，要盡可能的提高系統(tǒng)的質(zhì)量，使它的的負(fù)荷量在一個合理的范圍內(nèi)，當(dāng)在一個特殊的用電環(huán)境中，可以合理的選取節(jié)能方法，提高店的利用率。
3電氣自動化控制系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀
我國的電氣自動化技術(shù)和國外發(fā)達(dá)國家相比差距仍然很大。到現(xiàn)在為止DCS系統(tǒng)的應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)中仍然有著重要的不可取代的地位。
（1）電氣自動化工程的分散控制系統(tǒng)，它是由過程控制和過程監(jiān)控來組成的計算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基本思想是集中操作、分級管理、配置靈活和組態(tài)方便四大方面，在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常的廣泛。但是該系統(tǒng)缺點明顯，如可靠性能低，維修困難；生產(chǎn)廠家之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，維修互換性低；價格昂貴等。
（2）WindowsNT和IE是電氣自動化控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語言規(guī)范。第一點是，在電氣自動化領(lǐng)域，具有靈活性和易集成化等優(yōu)點的人機(jī)界面操作，已成為一種主流的發(fā)展方向。第二點是，對于電氣自動化控制系統(tǒng)的維護(hù)難度減小。
（3）監(jiān)控的集中化。其缺點是處理速度緩慢，成本費用大，可靠性能低、設(shè)備很難擴(kuò)容操作、故障查找難度大等。
（4）信息的集成化。在存儲和讀取信息時，需要使用規(guī)定的瀏覽器才可以訪問到信息，并且信息技術(shù)會在電氣自動化設(shè)施、系統(tǒng)和機(jī)器中進(jìn)行橫向擴(kuò)展比較。
4電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，伴隨而來的是電氣自動化控制系統(tǒng)技術(shù)方面的競爭，不但競爭愈演愈烈。同時，此系統(tǒng)對節(jié)約有效資源，降低成本費用，甚至改變我國工業(yè)的發(fā)展都有著積極意義。所以，我們必須根據(jù)自身的發(fā)展情況，來對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃，積極的發(fā)揮自己的有力的條件，實現(xiàn)我國的自主研發(fā)，只有這樣才有可能在有限的時間內(nèi)搶占先機(jī)。
（1）軟件地位大大提升。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用的廣闊前景，尤其是OPC技術(shù)、IEC61131標(biāo)準(zhǔn)和Win-dows平臺的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，計算機(jī)在電氣自動化控制系統(tǒng)融合方面的作用，已無可替代。
（2）電氣自動化控制系統(tǒng)統(tǒng)一化、信息化。為了獨立開發(fā)系統(tǒng)，更為了方便達(dá)到客戶要求，使得電氣設(shè)備、計算機(jī)監(jiān)管體系和企業(yè)工程管理體系之間數(shù)據(jù)信息能夠及時的傳遞和暢通的交流，那么需要對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一化的管理。此外，信息化是電氣自動化控制系統(tǒng)的另一發(fā)展趨勢，即實現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化和管控一體化。也就是說信息技術(shù)不僅滲透在管理層面上，同時在應(yīng)用信息技術(shù)的基礎(chǔ)上迅猛發(fā)展。
（3）科技的不斷發(fā)展是電氣自動化行業(yè)的關(guān)鍵，由于電氣自動化是結(jié)合了多門學(xué)科的一項技術(shù)工程，在它的組成原件方面科技的含量比較高，由于在自動化的關(guān)鍵技術(shù)是大部分的企業(yè)都沒有屬于自己的知識產(chǎn)權(quán)，造成同行業(yè)的企業(yè)以較低的價格和各種的渠道來加大自己的競爭力，所以，技術(shù)的不斷發(fā)展的選擇是整個自動化行業(yè)的突破點，也是關(guān)于電氣行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵所在。只有在不斷的科技發(fā)展中，電氣自動化制系統(tǒng)不斷突破，才能在全球化市場競爭中，立于不敗之地。
2水泵自動控制的應(yīng)用
水泵自動化可以采用電路系統(tǒng)內(nèi)的軟件和硬件系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)整，通過編程操控，對數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)多臺水泵的自動開啟、停止、功能疊加或轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)自動控制，應(yīng)急處理。采用浮球水位控制原理，調(diào)節(jié)自動控制標(biāo)準(zhǔn)。在實際的電機(jī)傳動水泵自動調(diào)節(jié)過程中，通過調(diào)節(jié)電動機(jī)的頻率確定功能效果，對水泵的基本效率進(jìn)行節(jié)約處理。減少未使用調(diào)頻水泵的調(diào)頻次數(shù)，提高水泵能源的調(diào)頻使用效果，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)水廠工業(yè)頻率調(diào)整，結(jié)節(jié)約不必要的電能費用。變頻技術(shù)調(diào)節(jié)分為交流變直流、直流變交流兩種。在工業(yè)生產(chǎn)活動中，交流變直流的應(yīng)用較為常見，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。前者的組成電路由整流器、電路逆流器、過濾器綜合組合，形成變頻裝置設(shè)備。將交流電轉(zhuǎn)換為直流電是依靠整流器完成。整流器是供電設(shè)備的逆變裝置。在電路交直流轉(zhuǎn)換過程中，電路會剩余一部分交流電，將直流電中的交流部分過濾的設(shè)備是過濾器裝置。電流過濾器是將電流重新分化，去電電流中不穩(wěn)定的元素，完成交流電或直流電的平穩(wěn)過渡，最終實現(xiàn)電流的逆變過程，輸出需要的直流電流或交流電流。電流逆變和電流整流是相互對立的，也是通過調(diào)頻控制電路，完成電路橋接。電機(jī)應(yīng)用電路中的電流進(jìn)行交換處理，實現(xiàn)有效輸出。調(diào)節(jié)電機(jī)的運轉(zhuǎn)頻率，從而提高電機(jī)的運轉(zhuǎn)速度，確保水泵的有效功率。電機(jī)在使用過程中，通過調(diào)頻控制技術(shù)完善電源的有效功率設(shè)定，逐步改善電源的有效頻率，確保頻率的使用效果。逐步增加電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過控制電流的使用頻率，提高水泵的使用壽命，改善水泵基礎(chǔ)運行環(huán)境，逐步減少水泵的基礎(chǔ)維修費用，降低人力消耗，降低物力消耗，減少噪聲污染水平，確保工作人員的基本工作環(huán)境。
1 前言
電氣自動化系統(tǒng)在我們?nèi)粘５纳a(chǎn)中扮演著重要的角色，維持其工作的穩(wěn)定性至關(guān)重要，而就當(dāng)前我國電氣自動化運行現(xiàn)狀來看，存在著很多因素影響著電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)而可能導(dǎo)致電氣自動化運行的終止，因此，我們在工作中應(yīng)該著重加強(qiáng)電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)的安全性。
2 電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的重要性
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前電氣自動化的水平也正在逐步提高，尤其是電氣自動化的智能化水平越來越高了，需要用到的人員也越來越少了，雖然這在一定程度上大力的解放了人力資源，減少了人工消耗，但是卻不利于電氣自動化設(shè)備的有序運行，一旦出現(xiàn)問題而又無法及時解決的話就會導(dǎo)致極為嚴(yán)重的后果。電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性，指的是在相應(yīng)環(huán)境條件下，或者是在規(guī)定時間的范圍之內(nèi)，可以完成，或者是可以完成某一特定任務(wù)的能力。然而，要想完成某種特定任務(wù)能力的大小及其完成質(zhì)量的高低，在很大程度上決定著電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的高低。通常來講，電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的高低最容易在相對惡劣的環(huán)境條件中表現(xiàn)出來。
目前，在全球范圍內(nèi)，對電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的使用范圍界定還比較寬松，不管是較大的系統(tǒng)，還是小的設(shè)備和單元，都需要采用穩(wěn)定性來加以衡量，在實際的衡量中最好采用概率來描述。一般情況下，電氣自動化可以依照預(yù)先設(shè)定的程序或者計劃進(jìn)行操作、控制、監(jiān)視等一系列的必要功能，而且其相關(guān)設(shè)備還能在無人或者少人的狀態(tài)下自動運行。由于在電氣自動化設(shè)備的工作環(huán)境中，操作和管理無需更多人員，甚至不需要任何人員即可工作，所以電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性已經(jīng)成為生產(chǎn)者與使用者之間的關(guān)鍵問題。在經(jīng)濟(jì)全球化沖擊下，各國經(jīng)濟(jì)之間的競爭日益激烈，只有提高電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性才能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，才能提升電氣自動化控制設(shè)備的市場競爭力，即探討電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性是當(dāng)前的主要任務(wù)。
3 電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性現(xiàn)狀
關(guān)于電氣自動化的控制設(shè)備穩(wěn)定性的現(xiàn)狀分析，主要是要考慮工作環(huán)境多樣化的情況下，從而形成的操作維護(hù)不當(dāng)現(xiàn)象。眾所周知，不同行業(yè)具有不同的工作環(huán)境，甚至有的工作環(huán)境極其惡劣，實際運行中，電氣自動化控制設(shè)備必須面對各種各樣的工作環(huán)境，以便消除環(huán)境因素對電氣自動化控制設(shè)備造成的不良影響。經(jīng)實踐證明，引起這些不良影響的環(huán)境因素主要有氣候因索、機(jī)械作用力因素，電磁干擾因素等。
3.1 氣候因素
對氣候因素進(jìn)行分析，主要體現(xiàn)在濕度、電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性措施探究文/王宏友電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性體現(xiàn)于特定時間和環(huán)境下能達(dá)到規(guī)定功能的能力，特別是在不利環(huán)境中，電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性對于控制和把握設(shè)備運行過程中的細(xì)節(jié)問題至關(guān)重要。摘要氣壓、溫度、大氣污染、厭惡等方面，此類不利的環(huán)境因素會對電氣自動化控制設(shè)備的性能帶來嚴(yán)重干擾，進(jìn)而損壞電氣自動化的設(shè)備結(jié)構(gòu)、運動的靈活性，及其溫升過高等重要環(huán)節(jié)，更嚴(yán)重的情況下，也會導(dǎo)致電氣自動化設(shè)備完全毀壞而無法正常工作。
3.2 機(jī)械作用力因素
對機(jī)械作用力因素進(jìn)行分析，具體表現(xiàn)為，在不同運載的工具中，電氣自動化控制設(shè)備可能會受到不同種類的機(jī)械作用力，比如：沖擊、震蕩、離心加速力等方面。在這些機(jī)械作用的嚴(yán)重影響下，電氣自動化控制設(shè)備的元器件容易受到損壞，參數(shù)易發(fā)生變化，甚至?xí)霈F(xiàn)元器件發(fā)生變形和斷裂情況，以及電氣自動化設(shè)備的金屬件也會因疲勞而受到嚴(yán)重?fù)p壞。
3.3 電磁干擾因素
對電磁干擾因素進(jìn)行分析，這方面的因素盡管屬于一種看不見、摸不著的因素，但是它對電氣自動化控制設(shè)備所造成的不良影響不可忽視。通常來講，電氣自動化控制設(shè)備的工作運行中，同時充斥著各種各樣的電磁波，這些電磁波會不同程度地增大設(shè)備的輸出噪聲，由此導(dǎo)致電氣自動化控制設(shè)備的運行失去穩(wěn)定性，甚至?xí)纬砂踩鹿省?/p>
4 電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的作用
4.1 穩(wěn)定性能夠衡量設(shè)備質(zhì)量
產(chǎn)品要實現(xiàn)其自身價值，產(chǎn)品質(zhì)量是硬道理，同時也是一個企業(yè)生存的生命線，而要確保產(chǎn)品質(zhì)量的要素，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的特性上，涉及其性能、穩(wěn)定性、實用性、安全性等?？梢?，穩(wěn)定性在確保產(chǎn)品質(zhì)量的過程中起著不可估量的主導(dǎo)作用，即穩(wěn)定性越高，電氣自動化控制設(shè)備發(fā)生的故障次數(shù)就越少，維修費用也越低，同時也大大提高了安全性能。一句話，穩(wěn)定性是產(chǎn)品質(zhì)量的精髓所在，也是每一個企業(yè)家必須尋求的最高目標(biāo)。
4.2 穩(wěn)定性能夠提高設(shè)備市場競爭力
當(dāng)今社會，國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度非?？?，用房對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也在不斷提高，現(xiàn)代人不但要求性能比較優(yōu)的產(chǎn)品，同時更加重視產(chǎn)品的穩(wěn)定性能，特別是電氣類產(chǎn)品。在市場競爭非常激烈的今天，優(yōu)者則勝，劣者就會被淘汰，只有提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，才能贏得現(xiàn)代化市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主動權(quán)，才能獲得公眾認(rèn)可和青睞。因此，在電氣自動化控制設(shè)備自動化程度、復(fù)雜度的不斷提高下，穩(wěn)定性技術(shù)能夠提高設(shè)備的市場競爭力。
5 提高電氣自動化控制設(shè)備穩(wěn)定性的措施
5.1合理地制定設(shè)計方案
首先要認(rèn)識和把握產(chǎn)品的自身特點、實際應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用條件，需要依據(jù)這三種影響因素的綜合情況，對設(shè)計方案進(jìn)行確定。值得注意的是，在此過程中，由于各個廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品都不盡相同，他們之間會存在許多差異，所以在同一個項目當(dāng)中，最好統(tǒng)一使用同一種常見的產(chǎn)品，以便最大程度地保證各個設(shè)備之間的良好協(xié)調(diào)性。
5.2 選擇合適的零部件
在滿足設(shè)計合理的條件下，必須選擇合適的零部件，這就要考慮相關(guān)電路的實際性能，最好選擇專業(yè)常見的零部件，只有這樣，才能有所保證，不論是在產(chǎn)品質(zhì)量上，還是在后期維護(hù)上，都能有效地保障電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性。此外，選擇零部件的時候，還需要高度重視零部件的使用參數(shù)。
5.3 強(qiáng)化控制設(shè)備的散熱防護(hù)
在各種電氣設(shè)備的運行過程中，溫度是一個極其危險的因素，由于溫度變化容易大大降低電氣設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，同時溫度變化過大也會發(fā)生嚴(yán)重事故。究其原因，這主要由于電氣自動化設(shè)備在運行當(dāng)中不斷向外散發(fā)熱量造成的，如果散發(fā)的熱量不能及時排出，就會積累在較小空間內(nèi)，從而使設(shè)備周邊環(huán)境溫度不斷升高，結(jié)果不堪設(shè)想。因此，在進(jìn)行電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計時，要關(guān)注散熱問題，合理地確認(rèn)散熱方式，從最大程度上避免設(shè)備本身
6 結(jié)束語
綜上所述，深入探討電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性，不但要有一定的理論基礎(chǔ)，也要具備充足的實踐經(jīng)驗，這樣才能全面把握電氣自動化控制設(shè)備的穩(wěn)定性。與此同時，研究電氣自動化控制設(shè)備的過程中，很有必要注意研究方法，堅決杜絕盲目操作的不良現(xiàn)象。因此，需要科學(xué)地結(jié)合國內(nèi)外電氣自動化控制設(shè)備的實際情況，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，根據(jù)最新的穩(wěn)定性試驗方法制定更加合理的控制措施。
廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處，占地面積620畝。為加速實施全省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，先后從美國﹑法國﹑埃及﹑日本及國內(nèi)10多個省市科研育種單位引進(jìn)優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬株，果茶母（接）穗1萬公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。
果茶場也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新，景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶；夏有枇杷、蘋果、葡萄、桃、李、楊梅、無花果與瓜類；秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃；冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香，是個名副其實的“百果園”。
該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴(kuò)至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達(dá)到1000萬株，優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加，更多的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)將落戶該場。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設(shè)施將全部完善和配置。屆時，一個全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會展現(xiàn)在你的面前。
百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結(jié)晶，而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園，全部由從以色列引進(jìn)的先進(jìn)滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢起伏較大，最高處海拔達(dá)86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進(jìn)行，而先進(jìn)的滴灌系統(tǒng)由于對地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，而且特別適應(yīng)山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫中取水，經(jīng)過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水準(zhǔn)確地送到每片需水地園中，保證果樹的正常需水。不過其系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量還不能實現(xiàn)有效的控制，有望進(jìn)一步提高。
2滴灌系統(tǒng)
滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤作物根系最發(fā)達(dá)的區(qū)域，使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進(jìn)作物生長和提高產(chǎn)量的作用，是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術(shù)。
百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹，如果采用其它灌水方法，不僅浪費水資源，而且很難保證滿足果樹的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡單，易于實現(xiàn)自動化、對土壤地形適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，所以滴灌成為了百果園地首選。
2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成
百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設(shè)備灌水器以及流量、壓力控制部件和測量儀表等組成，如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖：
1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開關(guān)7.灌水總開關(guān)8.壓力表
9.主過濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)
15.滴灌支管16.尾部開關(guān)(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調(diào)節(jié)閥20.施肥器21.干管
2.1.1水源
江河、湖泊、水庫、井、渠、泉等水質(zhì)符合微灌要求的均可作為水源，百果園采用從園中的水庫中取水。
2.1.2首部樞紐
百果園的首部樞紐包括泵組、動力機(jī)、肥料罐、過濾設(shè)備、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力表、流量計等。其作用是從水庫中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級加壓式離心泵，在水庫中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計劃建一水塔蓄水。
2.1.3輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材，大于63毫米的常用聚氯乙烯（PVC）管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。
2.1.4尾部設(shè)備
尾部設(shè)備是微灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。
2.2百果園滴灌灌溉系統(tǒng)
灌溉系統(tǒng)的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司負(fù)責(zé)承建，全園采用先進(jìn)的滴、噴灌相結(jié)合的微灌節(jié)水技術(shù)，是我國南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見下：
2.2.1設(shè)計原則
滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：
①必須滿足果園果樹生長對水分的要求；
②灌溉系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)結(jié)合耕作實際，便于操作；
③應(yīng)使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生；
④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；
⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時，工程建設(shè)的綜合造價最小。
2.2.2設(shè)計步驟
2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計時，必須掌握以下資料：
①地形資料：根據(jù)實際情況測繪大比例尺地形圖，其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。
③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。
④水源資料：水源屬性（個人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機(jī)井時，還應(yīng)調(diào)查機(jī)井的靜水位和動水位，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時間、可能的配水時間等。同時，還應(yīng)特別注意水源的保證率問題，不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源，都應(yīng)考慮這個問題。
⑤百果園作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。
⑥百果園的環(huán)境資料：包括百果園周圍的地形、交通和供電等。
2.2.2.2灌水方法的選擇灌水方法選擇適當(dāng)與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設(shè)施情況、工程區(qū)社會經(jīng)濟(jì)情況等，合理地選擇相對投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹生長的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主，滴噴灌相結(jié)合的方式。
2.2.2.3滴灌系統(tǒng)布置，百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級，布置時干、支、毛三級管道要求盡量相互垂直，以使管道長度和水頭損失最小。通常情況下，園內(nèi)一般出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。
2.2.2.4滴灌灌溉制度的擬定
①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設(shè)計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計算，即
H——計劃濕潤層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米；
p——土壤濕潤比，70%-90%。
②設(shè)計灌水周期：滴灌設(shè)計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用式（4－9）計算，即
③一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設(shè)計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時間，用式（4－10）計算，即
i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計算：（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，則有：
ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積為
f=SeL(4-13)
式中f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）
L——毛管長度（米），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度。
（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為
2.2.2.5滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為
2.2.2.6管網(wǎng)水力計算滴灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設(shè)計工作壓力的20％，流量差值不超過10％；對于采用壓力補(bǔ)償式滴水器時，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計長度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PVC塑料管道。管道中水流在運動過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設(shè)計中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計算，局部阻力損失常用式（4－18）計算。①沿程阻力損失hf
當(dāng)管道有多個出水口時，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k，對應(yīng)計算公式
②局部阻力hj
工程設(shè)計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。
2.2.2.7管道系統(tǒng)設(shè)計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設(shè)計、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進(jìn)行選擇。一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時一定要注意，不同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠(yuǎn)，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時，一定要注意管壁的厚度是否達(dá)到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒有達(dá)到，千萬不能使用，否則將會埋下隱患，造成運行時管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價格比上的優(yōu)勢下降，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動管最好不采用塑料管。
②管徑的選擇：當(dāng)輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設(shè)計流量，依據(jù)這個設(shè)計流量來確定管道的管徑。若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計流量來確定管徑。同一級管道的不同管段通過的最大流量不同時，可分段確定設(shè)計流量。（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運行時的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計狀況。但這樣增大了支管的投資，對移動支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動強(qiáng)度。管徑選得小，支管投資減少，移動作業(yè)的勞動強(qiáng)度降低，但由于運行時支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)果造成果園各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各滴頭實際出水量的相對偏差不大于20％，國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間。考慮地形高差Z的影響時上述規(guī)定可表示為
許的水頭損失即為從式（4－20）
可以看出：逆坡鋪設(shè)支管時，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時，因Z的值本身為負(fù)值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說因支管順坡鋪設(shè)時，因地形坡降彌補(bǔ)了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當(dāng)?shù)男⌒?。?dāng)一條支管選用同管徑的管子時，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計算支管內(nèi)水頭損失時，可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失，即h''''f=hw，式（4－20）可改寫為
滴頭選定后，滿頭的設(shè)計工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進(jìn)水口高程差（實際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計算值。因管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計算出的管徑規(guī)范取整。對滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運行與管理的方便，最大的管徑一般不超過100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。（b）支管以上各級管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級管道流量和壓力的前提下按費用最小的原則選擇的。管道的費用常用年費用來表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價（常用折舊費表示）將隨之增高，而管道的年運行費隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會使上述兩種費用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟(jì)管徑。經(jīng)濟(jì)管徑中對應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟(jì)流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經(jīng)濟(jì)管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計算相當(dāng)繁瑣，往往需要分別計算出多種管徑的年投資和年運行費，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計方法，如微分法、動態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書籍。對于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗公式估算管道的直徑：
應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟(jì)的，但管中流速應(yīng)控制在2.5～3米／秒以下。
③管道縱剖面設(shè)計：管道縱剖面設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進(jìn)行，設(shè)計的主要內(nèi)容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點，有起伏時應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)壓。
ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離，埋深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機(jī)耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2米；在農(nóng)村機(jī)耕道下埋深為0．5～0．9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時也應(yīng)考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應(yīng)緩些。總的來說，管道坡度不得超過1:1，通?？刂圃?:1.5～1:3以下。
ⅱ管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉(zhuǎn)向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。
為了按計劃進(jìn)行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。白果園中為了實現(xiàn)灌水的有效控制,設(shè)置了30多個電子閥.而且各級管道的首端還設(shè)了進(jìn)水閥或水分閥；當(dāng)管道過長或壓力變化過大時，設(shè)置節(jié)制閥。為保證管道的安全運行，還安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進(jìn)水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進(jìn)水閥后的干管上設(shè)高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端設(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設(shè)置安全閥。
2.3評價
從整體上來看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設(shè)的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設(shè)計施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進(jìn)的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效果。不過當(dāng)時考慮到經(jīng)濟(jì)條件的限制，其毛管采用了單行直線布置，灌水均勻度不高，鑒于對多種毛管布置形式的比較分析，筆者認(rèn)為百果園應(yīng)改進(jìn)為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量都不能實現(xiàn)有效的控制，故需進(jìn)一步對其控制系統(tǒng)加以設(shè)計改進(jìn)。正在建設(shè)的二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進(jìn)一期工程中的不足，特別是應(yīng)該實現(xiàn)灌水的全自動控制。
3灌溉自動化控制系統(tǒng)
灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實現(xiàn)自動化控制，灌水的自動化控制能有效的實現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對微灌的自動化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運行的方式不同，一般可分為手動控制、半自動控制和全自動控制三類：
①手動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，如水泵、閥門的開啟、關(guān)閉，灌溉時間的長短，何時灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點是成本較低，控制部分技術(shù)含量不高，便于使用和維護(hù)，很適合在我國廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差，不適宜控制大面積的灌溉。
②全自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)不要人直接參與，通過預(yù)先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機(jī)外，還包括中央控制器、自動閥、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等）及電線等。
③半自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒有安裝傳感器，灌水時間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預(yù)先編制的程序，而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來控制的。這類系統(tǒng)的自動化程度不等，有的一部分實行自動控制，有的是幾部分進(jìn)行自動控制。
為了對先進(jìn)的滴灌自動化控制系統(tǒng)有具體認(rèn)識和了解，下面我們將對滴灌的自動化控制作詳細(xì)介紹：
3.1滴灌首部控制樞紐
滴灌自動化系統(tǒng)的基本控制方法有：時間控制、水量控制和反饋控制三種。時間控制系統(tǒng)是按預(yù)定好的時間放水或關(guān)水；水量控制系統(tǒng)是按照設(shè)計的配水量放水或關(guān)水；反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)濕度感受器的反應(yīng)，然后將信號傳送到首部控制樞紐部分來關(guān)水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實現(xiàn)自動化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠(yuǎn)地區(qū)，沙漠地帶的防護(hù)林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟(jì)力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國外發(fā)達(dá)國家在滴灌區(qū)普遍使用了計算機(jī)管理系統(tǒng)，并通過專用的滴灌系統(tǒng)軟件來控制和檢測作物生長、土壤狀況和氣象趨勢，取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長測定技術(shù)的可能性和實用性，具有農(nóng)藝上的綜合性，為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設(shè)備在滴灌系統(tǒng)中應(yīng)用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計劃和作物管理計劃。
3.2作物生產(chǎn)管理計劃制定
控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能提供一套科學(xué)的管理系統(tǒng)，它通過提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關(guān)用戶提供一套針對灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進(jìn)、完善的管理系統(tǒng)，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖，方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的準(zhǔn)確土壤水分含量，還能夠確定準(zhǔn)確的日水分利用量，能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對不同農(nóng)田進(jìn)行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計劃使農(nóng)場或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。
控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對灌溉的反應(yīng)制定合理的灌溉計劃，作為一個完整的灌溉計劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠?qū)喔葲Q策的制定和作物管理進(jìn)行數(shù)據(jù)資料存儲、運算處理、顯示輸出。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)資料主要由中子探測儀、石膏電阻塊和張力計測定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動氣象站獲得，作物生長資料如籽粒大?。ㄖ睆剑?、株高和葉片硝酸鹽含量等可直接田間測定，根據(jù)相應(yīng)的作物響應(yīng)，作物生長資料結(jié)合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計劃，通過實際調(diào)查能夠提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的管理技術(shù)能夠詳細(xì)地驗證作物生長、土壤水分和氣候之間的關(guān)系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長問題，其中包括過量灌溉導(dǎo)致的灌溉水排滲問題、肥料向根部以下淋溶損失問題以及為了達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)的籽粒重和穗粒數(shù)或結(jié)果率的控制管理問題。
3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計劃制定
滴灌系統(tǒng)灌溉計劃一般是指確定何時進(jìn)行灌溉及應(yīng)該的灌溉量，灌溉計劃的應(yīng)用可消除代價巨大的不可預(yù)測的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，如在作物生長臨界期由于土壤類型和作物自身生長能力，不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量，因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計劃。農(nóng)民通過土壤水分測定技術(shù)利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過程的理解，以便進(jìn)行更精細(xì)的灌溉計劃和灌溉管理決策的制定，以確保土壤水分總是保持作物生長所需的最佳含水量。
當(dāng)土壤水分和被作物利用的水分的準(zhǔn)確數(shù)量被測定后，通過軟件可以計算下一次滴灌的日期和準(zhǔn)確的灌水量，它將考慮當(dāng)前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來幫助管理者制定以后的灌水計劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級。了解需要灌溉補(bǔ)充的水量有助于協(xié)調(diào)不同用戶之間和同一用戶內(nèi)部的水分供給，充分了解雨后何時開始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過多和灌水不及造成地危險減到最小。
3.4土壤水分時間圖和深度圖的應(yīng)用
3.4.1時間圖時間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應(yīng)隨時間的變化。時間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點和需灌溉補(bǔ)充點；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預(yù)測的灌溉日期；關(guān)于水分飽和點、需灌溉補(bǔ)充點、當(dāng)前和過去的土壤水分測定值及計劃安排的灌水日期和灌水量的總結(jié)表；作物生長及其對灌溉管理技術(shù)措施的響應(yīng)；該軟件所做的時間圖可進(jìn)行大小調(diào)整，通過調(diào)整縱坐標(biāo)軸上的最大值和最小值及橫坐標(biāo)上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進(jìn)行疊加來同時比較不同地點的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當(dāng)季和前季的作物的生長，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達(dá)到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)來建立相互作用關(guān)系圖。
3.4.2深度圖深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況，通過該軟件和現(xiàn)代化儀器結(jié)合能夠迅速直接測定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到，對深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分?jǐn)?shù)量、土壤緊實度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問題能夠通過對根部活動的仔細(xì)分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來確定滲入和排出土壤剖面的水分的運動狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點和需灌溉補(bǔ)充點的準(zhǔn)確設(shè)計值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分?jǐn)?shù)量能夠通過深度圖準(zhǔn)確測定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時間以避免水分從土壤剖面排出而損失，控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失，同時也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個非常有用的工具，能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運動的關(guān)鍵問題，通過分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個點的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運動狀況，用戶能夠利用研究所得的結(jié)果來減少水分和肥料排滲，同時確保作物根系能夠一直得到適量的水分。
3.5軟件的程序特點
3.5.1程序結(jié)構(gòu)滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲于一個樹狀結(jié)構(gòu)，這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負(fù)責(zé)管理幾個農(nóng)場或幾塊農(nóng)田，每個農(nóng)場或農(nóng)田可能有許多檢測點，每一個檢測點都有一套不同時間收集的實際測定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機(jī)軟件處理，能顯示有關(guān)每一單個田塊的詳細(xì)資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細(xì)資料。能夠顯示農(nóng)場的每個監(jiān)測田塊或某一年份的每一監(jiān)測點的情況，指明灌溉飽和點和需灌溉補(bǔ)充點，當(dāng)前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預(yù)測出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測定值，對未來作物在整個生長季節(jié)的長期的用水量作出估算。顯示某一具體的時期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量，同時顯示土壤水分需要量，中子儀測定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結(jié)重要的信息形成報告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時也可以編輯出前幾個生長季的作物生長、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行綜合分析，為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評價標(biāo)準(zhǔn)。該軟件程序的所以結(jié)構(gòu)層次能為所選擇的農(nóng)場、監(jiān)測點和某一日期建立報告。報告分為五種：深度圖、時間圖、記錄讀數(shù)報告。監(jiān)測點報告和灌溉計劃報告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機(jī)系統(tǒng)對程序進(jìn)行修改編譯，選擇公制和英制計量單位進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動粘貼到?jīng)]一個具體的農(nóng)場欄、監(jiān)測點欄和日期欄。每一個監(jiān)測點的測定日期，時間及估計的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。
3.5.2數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關(guān)作物的數(shù)據(jù)可以測定得到，作物生長參數(shù)與土壤水分含量相關(guān)聯(lián)可以確定作物生長期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個數(shù)沒有限制，它可以與任一個作物生長測定值和任一水平的土壤水分含量相關(guān)聯(lián)制作相互作用關(guān)系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測定的日水分使用量相比較來調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計劃。
3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計算使土壤剖面達(dá)到灌溉飽和點所需的準(zhǔn)確時間數(shù)。同時計算自從播種或其他生長時期（如發(fā)芽、開花等）以來的天數(shù)，使土壤水分能夠與過去多年的作物生長資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析，以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評估作物總產(chǎn)量，尤其是對于玉米、小麥和棉花?？梢酝ㄟ^作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過速率方程，計算作物生長速率。計算作物當(dāng)前日水分利用量占整個生長季日水分利用量地比例。同時也可計算不同水分含量地土壤水分變化速率，這些速率地變化表明土壤緊實問題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)地土壤水分測定儀器使用，該軟件能夠指導(dǎo)我們最有效地利用有限的水資源獲得最大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的準(zhǔn)確時間和灌水量。同時減小過量灌溉和水分不足對產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異；建立如不同品種、土壤緊實情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異；建立現(xiàn)代耕作技術(shù)和傳統(tǒng)耕作技術(shù)條件下的水分利用效率的關(guān)系。確定灌溉和降水的利用效率，用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問題。建立土壤水分含量、作物長勢及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫以使作物產(chǎn)量和質(zhì)量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高，使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3.6灌溉自動化控制系統(tǒng)
要實現(xiàn)灌水的自動化，必須有自動灌溉控制器，該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成，能夠按土壤墑情和作物需水特性實施自動灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達(dá)到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬元，可以建立自動灌溉控制系統(tǒng)。自動灌溉控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)科學(xué)灌溉，節(jié)能、省水，使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。智能化，精準(zhǔn)化灌溉技術(shù)是伴隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感器制造技術(shù)、塑料工業(yè)技術(shù)的提高而逐步實現(xiàn)的
自動化計算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價格高昂，這種控制設(shè)備最早應(yīng)用于高爾夫球場灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計算機(jī)工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計算機(jī)系統(tǒng)操作難度越來越小，功能越來越豐富，價格也逐漸降了下來。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來越多了起來，雨鳥公司針對不同用途，研制、開發(fā)出了中央計算機(jī)控制系統(tǒng)：Maxicom
智能化灌溉中央計算機(jī)控制系統(tǒng)具有如下功能：
①動采集各種氣象數(shù)據(jù)，計算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；
②根據(jù)前一天的ET值自動編制當(dāng)天灌溉程序并實施灌溉；
③可由連接的土壤濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動、關(guān)閉、暫停灌溉系統(tǒng)；
④連接流量傳感器可自動監(jiān)測、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網(wǎng)輸水能力；
⑤運行程序而不起動灌溉系統(tǒng)（干運行），測試程序合理性，不合理時預(yù)先修改；
⑥自動記錄、顯示、儲存各灌溉站的運行時間；自動記錄、顯示、儲存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù)，以積累資料，修改程序，修改系統(tǒng)等。
⑦頻繁灌溉功能：可將設(shè)計好的灌水延續(xù)時間分成若干時段，以便提供足夠的土壤入滲時間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。
⑧一套中央計算機(jī)系統(tǒng)可控制無數(shù)臺田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計算機(jī)控制系統(tǒng)可控制小到一個公園，大到上百個公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。
⑨儲存數(shù)百套灌溉程序；一臺田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個輪灌區(qū)獨立灌溉或同時灌溉。
⑩手動干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門上手動啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動控制系統(tǒng)，也可在計算機(jī)上手動啟、閉任何一站，任何一個電磁閥。可控制灌溉系統(tǒng)以外的其它設(shè)備，如：道路或公共場所燈光，大門、噴泉、水泵等
自動化中央計算機(jī)控制系統(tǒng)主要由中央計算機(jī)，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構(gòu)成。中央計算機(jī)可裝置在任何一個地方。比如：一套中央計算機(jī)系統(tǒng)控制50個公園的灌溉系統(tǒng)。中央計算機(jī)可安裝在市園林局認(rèn)為合適的位置。CCU安裝在各個公園內(nèi)。中央計算機(jī)與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無線連接，電話線連接或移動通訊方法連接。一臺CCU最多可連接28個田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。由中央計算機(jī)到終端電磁閥的工作過程為：中央計算機(jī)編程，并將程序下達(dá)到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關(guān)田間控制器。田間控制器依中央計算機(jī)制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：
中央計算機(jī)上的初始程序由控制人員編制，之后，計算機(jī)每日自動收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計算ET值，并不斷對原有程序自動修改。如遇傳感器傳來異常信息（如降雨，過分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復(fù)程序運行。
如果將智能泵站連接到中央計算機(jī)控制系統(tǒng)上，則效果會更好。這樣從水泵到電磁閥之間復(fù)雜的系統(tǒng)將由一個高度智能化的系統(tǒng)管理起來，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備運行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問題：
①過量灌溉或灌水不足，浪費水資源或不能滿足植物需水；
②管網(wǎng)破裂，漏失水；
③系統(tǒng)運行壓力不合理；
④水泵運行效率低下；
⑤地形起伏不平時或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費寶貴的水資源；
⑥降雨時，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；
⑦管理、維護(hù)成本高。
3.7百果園灌溉的自動化控制設(shè)計
百果園一期工程灌水基本實現(xiàn)了半自動化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開啟。我們可在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn)與提高，使其實現(xiàn)灌水的全自動化，具體見下：
3.7.1控制原理
自動化控制采用電子技術(shù)對田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集，輸入計算機(jī)，按最優(yōu)方案，控制各個閥門的開啟及水泵的運行狀態(tài)，科學(xué)有效地控制灌水時間、灌水量、灌水均勻度，為項目區(qū)作物提供一個良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時進(jìn)行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外，通過變頻器控制改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動化提供依據(jù)。具體包括以下幾個方面：
①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風(fēng)速、管道壓力等參數(shù)的自動化采集
②自動化控制設(shè)計安裝
③監(jiān)控軟件設(shè)計
④變頻系統(tǒng)設(shè)計，通過改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動化提供依據(jù)
⑤系統(tǒng)運行管理模式評價，包括系統(tǒng)評價、灌水指標(biāo)、灌溉制度等
3.7.2控制系統(tǒng)的組成
欲實現(xiàn)真正意義上的全自動控制，需要控制田間參數(shù)及對象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對濕度、降水量、風(fēng)速、管道壓力、閥門開啟、水泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)等，都要送入控制器?？紤]到要控制的對象較多，又要滿足良好的人機(jī)界面要求，可以采用工業(yè)控制計算機(jī)作為整個控制系統(tǒng)的核心，來協(xié)調(diào)各部分的工作。
系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個系統(tǒng)的工作主要工控機(jī)和變頻器兩部分來控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，工控機(jī)主要用來采集田間土壤及氣象指標(biāo)，按照設(shè)定的程序，控制各地塊中電磁閥的開啟，并通過變頻器控制電機(jī)的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。
3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機(jī)能夠完成控制功能的重要基礎(chǔ)，監(jiān)控軟件設(shè)計的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項目要求及滴灌的特點，筆者建議百果園采用雨鳥公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng)，該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期，系統(tǒng)便會自動計算當(dāng)前作物所處生育期，確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號，控制水泵電機(jī)的運行狀態(tài)及閥門的開啟，自動完成整個灌水過程，完全不需要人工干預(yù)，實現(xiàn)全自動控制。
該控制軟件在此所完成的主要功能及特點如下：
①自動采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預(yù)先設(shè)定的時間，自動地采集土壤濕度、溫度風(fēng)速、雨量等參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的處理后，實時顯示在屏幕上。
②作物生育期的判斷：當(dāng)管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后，系統(tǒng)便根據(jù)計算機(jī)時鐘自動計算出各種作物已種植的天數(shù)，判斷出作物所處的生育期，自動查找資料庫中所存的原始資料，確定出當(dāng)前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。
③滴灌的全自動控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當(dāng)前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實際含水量小于作物要求下限值，便自動開啟該地塊的第一個電磁閥。進(jìn)行灌溉。達(dá)到所需灌水定額后，自動關(guān)閉第一個電磁閥，同時開啟下一個電磁閥，直到完成整個地塊的灌溉任務(wù)。灌溉過程中，若出現(xiàn)溫度過低、風(fēng)速過大以及降雨過程等天氣時，系統(tǒng)會自動暫停當(dāng)前的灌溉任務(wù)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)氣象條件滿足時，繼續(xù)進(jìn)行未完成的任務(wù)。
④形式多樣的控制方式：全自動控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動、手動等控制方式。全自動方式只需運行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動完成灌溉的全過程，無需人工干預(yù)。所謂半自動方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實際情況控制開停機(jī)。用戶可人為啟動某個閥門，或某個地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當(dāng)然這些操作全部都是通過鍵盤或鼠標(biāo)來完成的，而且在工控機(jī)屏幕上均有明顯的提示。所謂手動方式是指人工去開啟各個電磁閥，筆者建議百果園選用美國雨鳥公司生產(chǎn)的電磁閥：手動、電動兩用閥門，既可手動，又可電動，使用非常方便。當(dāng)手動打開某個電磁閥時，噴頭出水，主干管道壓力開始下降，系統(tǒng)會自動通過變頻器升高水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務(wù)。
⑤豐富的辦公自動化功能：系統(tǒng)在運行過程中，可自動生成各種定時、日、月、年報表，并通過打印機(jī)打印出來。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風(fēng)速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當(dāng)?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實的依據(jù)。
⑥良好的可維持性：可維護(hù)性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，在編寫本系統(tǒng)時我們也充分考慮了這一點，例如用戶在種植一類新作物時，可能系統(tǒng)的資料庫中并沒有該作物，便無法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時，用戶可按自定義按鈕，通過鼠標(biāo)各鍵盤輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù)，滿足實際情況的需要。
⑥友好的人機(jī)界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實時顯示各傳感器送來的數(shù)值及系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，工作人員無需學(xué)習(xí)便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應(yīng)的提示，指導(dǎo)用戶完成相應(yīng)的功能。
3.7.4效果
百果園通過增加自動化控制系統(tǒng)后，灌水時間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹某些需水參數(shù)自動啟閉水泵和自動灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時也提高了果樹的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效果。
3.8第二期工程的設(shè)想
正在建設(shè)第二期工程計劃今年完工，第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照第一期工程建設(shè)，也采用滴噴灌相結(jié)合的方式，其水源計劃應(yīng)采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進(jìn)的電腦全自動控制方式，實行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動式（毛管）的有機(jī)結(jié)合。二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進(jìn)一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應(yīng)該增加灌水的全自動控制部分，實現(xiàn)灌水的全自動化，精確控制作物的有效灌水。
4存在的問題及建議
通過對滴灌系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認(rèn)識，筆者系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了滴灌這種先進(jìn)的果園節(jié)水灌溉方法，在實踐的基礎(chǔ)上深化了理論，并對滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認(rèn)識與建議。
4.1滴灌的優(yōu)缺點
4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點
4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時，由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節(jié)水效果達(dá)50%-90%。
4.1.1.2環(huán)境濕度低，滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護(hù)地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。
4.1.1.3提高作物產(chǎn)品品質(zhì)，由于滴灌能夠及時適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益高。
4.1.1.4滴灌對地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時，滴灌還可減少中耕除草，也不會造成地面土壤板結(jié)。
4.1.2百果園滴灌的缺點
4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損，產(chǎn)生灌水的不均，嚴(yán)重影響節(jié)水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會產(chǎn)生局部壓力過高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至?xí)a(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費水資源。
4.1.2.3滴灌一般僅潤濕作物根系區(qū)土體的一部分，所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進(jìn)而引起作物倒伏。
4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當(dāng)?shù)氐貏菖c地形，在原則的基礎(chǔ)上加以靈活運用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。
4.2滴灌的建議
4.2.1百果園應(yīng)加強(qiáng)灌水的自動化控制，保證各種果樹的精準(zhǔn)灌水，實現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉
4.2.2滴灌的水量應(yīng)該有保證，應(yīng)該建一水塔蓄水，確?？菟诟鞣N果樹的需水要求
4.2.3滴灌的毛管布置應(yīng)采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結(jié)合，確保果樹灌水均勻度。
4.2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該和其他節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，互相補(bǔ)給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢。
2.緊急停車系統(tǒng)的應(yīng)用
緊急停車系統(tǒng)依據(jù)自動化控制和安全聯(lián)鎖在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。假如某設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢驗和維修，系統(tǒng)會在第一時間內(nèi)啟動緊急停車系統(tǒng)，設(shè)備停止作業(yè)后，維修人員既可以開始維修工作。在實際生產(chǎn)必然存在突然停止動力供應(yīng)的情況，化工生產(chǎn)過程中這種突發(fā)事故很多，緊急停車系統(tǒng)可以有效地解決因突然停止動力供應(yīng)產(chǎn)生的意外損失，在保障生產(chǎn)安全的同時，還能為化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障?；どa(chǎn)中的緊急剎車系統(tǒng)不能與其他設(shè)備同時存在，在保持獨立設(shè)置的同時，既不影響其他設(shè)備的正常工作，也不會因為系統(tǒng)突然啟動引發(fā)的系統(tǒng)問題。最后，化工生產(chǎn)技術(shù)人員還應(yīng)該減少緊急剎車系統(tǒng)運行過程中的冗余設(shè)備，為系統(tǒng)的安全運行提供動力保障。因此緊急剎車系統(tǒng)的使用必須堅持故障安全的原則，只有保障系統(tǒng)設(shè)備的安全運行才能從根本上發(fā)揮緊急剎車系統(tǒng)的作用。
3.安全自動化裝置的應(yīng)用
安全自動化裝置是自動化控制及安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用形式之一。安全自動化裝置在化工安全生產(chǎn)中的主要目的有：第一，在實際施工過程中，如果施工人員很難發(fā)現(xiàn)安全隱患，安全裝置在接受到安全隱患信號后將會自動發(fā)出報警動作，實際施工中安全自動化裝置發(fā)出相應(yīng)動作的事例有：對有毒氣體進(jìn)行密封隔離、發(fā)生火災(zāi)時自動啟動滅火裝置等。第二，安全裝置的自動化還能有效處理施工現(xiàn)場工作人員難以解決的困難，減少因施工人員親自解決施工危害產(chǎn)生的傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，減少施工過程中各種不必要的意外事故。
要對機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備進(jìn)行安全評估，其出發(fā)點為邏輯控制管理，根據(jù)相關(guān)的安全評估結(jié)果使機(jī)械設(shè)計方案得到進(jìn)一步的優(yōu)化，從而使得機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備符合全部的安全要求，更好的實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備在使用過程中的安全操作及安全控制管理。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的過程當(dāng)中，要嚴(yán)格遵照國家的相關(guān)進(jìn)行設(shè)計工作，使得所設(shè)計及制造的機(jī)械自動化設(shè)備的工藝操作流程得到較好的安全保證，從而使得自動化安全系統(tǒng)的設(shè)計得到更深一步的優(yōu)化，質(zhì)量水平進(jìn)一步的提升。
1.2機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全評價
機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全評價工作的主要內(nèi)容是對相關(guān)的安全風(fēng)險進(jìn)行綜合且全面的分析，并對機(jī)械設(shè)備存在的安全風(fēng)險進(jìn)行全面的分析及優(yōu)化，從而有效的增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備安全能力，為機(jī)械的安全操作及全面的安全管理工作創(chuàng)造更加優(yōu)越的條件。在機(jī)械設(shè)計的整個過程當(dāng)中，要將設(shè)計方案及設(shè)備控制模式兩者進(jìn)行密切的聯(lián)系，從而使得機(jī)械設(shè)備的整體控制能力均得到提高。此外，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全風(fēng)險評價時，要對存在的諸多安全危險點進(jìn)行徹底的、詳盡的分析，使得機(jī)械設(shè)備自動化安全能力及機(jī)械控制管理工作質(zhì)量都得到全面提升。在機(jī)械設(shè)備自動化控制管理中，要特別強(qiáng)調(diào)安全限制的作用，在機(jī)械設(shè)備的使用過程中要嚴(yán)格遵守安全使用章程，在機(jī)械的有效壽命周期內(nèi)，要時刻對機(jī)械自動化設(shè)備進(jìn)行安全控制管理，從而避免因人為操作不當(dāng)而造成的安全事故，全面發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的安全及控制水平。基于對機(jī)械自動化設(shè)備的正確操作及使用，可以較好的實現(xiàn)對機(jī)械的安全風(fēng)險分析，有助于機(jī)械安全控制管理水平的完善及提高。
1.3機(jī)械設(shè)計中自動化設(shè)備的風(fēng)險評定
機(jī)械設(shè)計中要對設(shè)備進(jìn)行自動化安全風(fēng)險評定，才能更好的減少安全風(fēng)險，對機(jī)械設(shè)備的正常運行創(chuàng)造良好的條件。隨著機(jī)械自動化水平越來越高，機(jī)械設(shè)備的風(fēng)險評價迭代過程越來越復(fù)雜，需要從風(fēng)險識別的全過程出發(fā)，不斷加強(qiáng)自動化設(shè)備安全管理，提高機(jī)械設(shè)備的安全自動化控制能力。機(jī)械設(shè)計中自動化設(shè)備的風(fēng)險識別要從信息確認(rèn)開始，保證機(jī)械設(shè)計風(fēng)險自動化迭代符合安全控制的要求。
2機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全控制的基本原則
2.1機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全控制要符合機(jī)械功能要求
在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備自動化設(shè)備安全控制管理時，最基本的要求就是要滿足機(jī)械設(shè)備的使用功能，即其各項安全自動化控制功能要得到全面的保障。機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全控制要符合核心功能的要求，保證機(jī)械信息和設(shè)備控制能夠符合技術(shù)指標(biāo)的要求。在機(jī)械自動化設(shè)備的具體操作過程當(dāng)中，要結(jié)合其設(shè)計、制造及相應(yīng)的安全操作規(guī)程等多個方面的因素，進(jìn)行全面的安全掌控，進(jìn)而從基礎(chǔ)上提升機(jī)械設(shè)備的自動化安全控制管理水準(zhǔn)。
2.2機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全控制要利用先進(jìn)技術(shù)
我國原有的機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)水平與西方技術(shù)發(fā)達(dá)國相較起來，還存在著較大的差距，要想使我國的相應(yīng)技術(shù)得到快速的提升，就要虛心向先進(jìn)國家學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)其先進(jìn)行設(shè)計及制造技術(shù)和先進(jìn)的安全管理技術(shù)。機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全管理不管從產(chǎn)品還是從系統(tǒng)角度出發(fā)，不斷提高機(jī)械設(shè)備自動化安全控制能力。機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備安全控制要以技術(shù)為主，才能保證機(jī)械能夠完成智能化功能，同時能夠滿足人性化的安全管理要求。機(jī)械設(shè)計自動化安全設(shè)備管理要對各種加工設(shè)備的框架進(jìn)行優(yōu)化，從安全管理的角度出發(fā)，不斷增加輸出設(shè)備的功能。在能量轉(zhuǎn)換機(jī)械設(shè)備的過程中需要保證各種能量轉(zhuǎn)換能夠安全可靠，提高機(jī)械設(shè)備的安全控制能力。
2.3機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備控制要堅持安全性和可靠性原則
機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備控制要從產(chǎn)品故障管理角度出發(fā)，保證機(jī)械設(shè)備能夠進(jìn)行自動化故障處理，提高機(jī)械設(shè)備的控制管理能力。機(jī)械自動化控制與產(chǎn)品優(yōu)化是緊密結(jié)合在一起，機(jī)械自動化產(chǎn)品要和安全智能化控制緊密融合，保證各種機(jī)械設(shè)備的診斷、處理和監(jiān)控能夠符合安全控制的基本原則。機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備控制要從操作環(huán)節(jié)出發(fā)，減少機(jī)械事故發(fā)生的幾率，通過對機(jī)械設(shè)計自動化設(shè)備的安全控制，可以提高機(jī)械設(shè)備的靈敏度。機(jī)械設(shè)備安全控制管理要從方便操作的角度出發(fā)，不斷優(yōu)化設(shè)計方案。機(jī)械設(shè)備中各種自動化產(chǎn)品的功能要進(jìn)行有效的監(jiān)控，保證操作流程能夠符合設(shè)備控制管理的要求。通過對機(jī)械設(shè)備各種安全程度的控制，達(dá)到優(yōu)化操作的總體目標(biāo)，從而能夠全面實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動化控制和管理。機(jī)械設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的安全指標(biāo)要從不同的周期出發(fā)，積極引進(jìn)新的技術(shù)方案，從而能夠?qū)Π踩刂频拇胧┻M(jìn)行全面的分析，提高機(jī)械設(shè)備的綜合管理水平。
與科技的發(fā)展相呼應(yīng)，我國自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)了新的突破。與以往的常有儀表相比，智能化的儀表在性能上更完善，具有數(shù)字化、精準(zhǔn)化和小型化等諸多優(yōu)點，智能化儀表占有更多的市場份額，常規(guī)儀表漸漸不在人們的選擇需求之列。智能化的儀表具有如此優(yōu)勢，源于其內(nèi)部具有小型的計算機(jī)，可以更簡便地控制系統(tǒng)內(nèi)部多個元件的工藝流程也去除了原來使用接線式繼電器完成一次工藝流程之后，就得重新布線的弊端，重新編程功能的實現(xiàn)是智能化儀表的一個飛躍。
我國自動控制系統(tǒng)的新突破還表現(xiàn)在分散型控制系統(tǒng)的優(yōu)勢上。分散型控制系統(tǒng)實際上是一個微處理器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過運用系統(tǒng)內(nèi)部的軟件、硬件以及控制語言，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部各部分的控制。自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)并應(yīng)用是將人工智能與控制理論完美結(jié)合的結(jié)果。
2.對我國自動控制技術(shù)的簡要分析
自動化裝置的應(yīng)用越來越廣泛，這跟我國自動化控制技術(shù)的發(fā)展有直接的關(guān)系。相對于原有的工藝流程來說，可編程控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使現(xiàn)代化的工藝流程越來越簡潔與安全。以擠出吹塑成型機(jī)為例，該中機(jī)械是目前國內(nèi)最大的一種生產(chǎn)容器和空中制品的吹塑成型設(shè)備，其可以生產(chǎn)出大小各異的各種容器制品?，F(xiàn)代生產(chǎn)的擠出吹塑成型機(jī)都具備高精度熱電偶模塊和模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊，既可以滿足內(nèi)部溫度，又可以控制其擠出壓力以及型坯厚度，并且成品具有精度重復(fù)性好的優(yōu)點，尤其是采用高速硬件解析技術(shù)和專用共享數(shù)據(jù)區(qū)的模擬量擴(kuò)展模塊，還可以極大的提高熔料塑化速度、擠出速度以及開合模速度，既縮短了成品成型周期又保證了成品質(zhì)量。不但如此，化工行業(yè)內(nèi)普遍存在對化學(xué)反應(yīng)爐的溫度的控制現(xiàn)象，原有的控制過程都是通過手工操作來完成，車間溫度高，生產(chǎn)環(huán)境惡劣不說，且很難掌握溫度的平衡。自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用到化工產(chǎn)業(yè)中之后，這樣的現(xiàn)象得以改善，從整個工藝流程來看，爐內(nèi)溫度基本恒溫，控制在士0．5℃范圍內(nèi)絕非難事。
3.我國自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中存在的問題
（1）首先表現(xiàn)在熱電偶溫度檢測布線環(huán)節(jié)上，在化工行業(yè)中，較常使用的溫度檢測元件是熱電偶和熱電阻，且檢測的過程中，使用的也無非是控制器機(jī)柜、安全柵機(jī)柜、端子柜和現(xiàn)場熱電偶原件。自動化控制系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)均應(yīng)仔細(xì)把握，因為即使使用的重要元件沒有問題，只是小小的配線被忽視，也會影響的所測數(shù)值的精確度。以DCS系統(tǒng)為例，在熱電偶溫度測量中，DCS系統(tǒng)中的溫度問題值得關(guān)注。如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號，數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器，經(jīng)過冷端補(bǔ)償之后，會進(jìn)入端子柜，但在數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間如果使用的是普通信號線的話，那么，兩者之間必須具有相同的溫度，不能具有溫差，否則就很難得到精確的數(shù)值。而實際情況是，控制柜內(nèi)的電子元件具有散熱功能，端子柜中的元件沒有這一功能，所以很難形成相同的溫度，也就存在著不同的電勢，所以數(shù)值不精確是必然的。只有在數(shù)據(jù)采集器和端子柜之間采用補(bǔ)償導(dǎo)線連接才能解決這一難題。
（2）其次是沖程泵出口流量測量表的選用上，也是我們需要關(guān)注的問題。眾多的化工裝置中，完成對某些原料的微量測量的是單頭沖程泵和雙頭沖程泵。在沖程泵的出口處設(shè)置流量測量儀來監(jiān)測配料的瞬時流量。沖程泵依靠柱塞通過往復(fù)運動來輸送配料，在使用單頭沖程泵的時候，要特別關(guān)注測量儀表類型的選擇，因為儀表類型選擇不對，對配料的流量的準(zhǔn)確監(jiān)控就無法實現(xiàn)。另外的典型例子，在橡膠裝置中，在堿液沖程泵中，使用質(zhì)量流量計要遠(yuǎn)勝于使用轉(zhuǎn)子流量計，因為在使用轉(zhuǎn)子流量計時，得到的數(shù)值只是在最大值與最小值之間晃動，很難得到真正意義上的精確值，而質(zhì)量流量計得采用解決了這一難題。
（3）再次需要探討的問題是關(guān)于壓差計量儀表使用過程中的溫壓補(bǔ)償問題。計量儀表的使用在化工行業(yè)來說是極為普遍的，壓差計量儀表是計量儀表中的一種，對其使用的過程中，要關(guān)注溫壓補(bǔ)償問題。在實際的工業(yè)流程中，很難實現(xiàn)被測介質(zhì)的溫度與壓力皆保持不變，這往往會在一定程度上影響了被測介質(zhì)的密度，從而影響到測量的精確度。
（4）最后所要論述的是檢測套管，筆者認(rèn)為，攪拌設(shè)備在使用的過程中，要特別關(guān)注攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管的安裝問題。溫度參數(shù)至關(guān)重要，攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度的測量時通過熱電偶和熱電阻來實現(xiàn)的。被攪拌的介質(zhì)在攪拌的過程中會形成一定的渦流，這種渦流存在一定的動力，作用于檢測套管壁，會使檢測套管形成微弱的晃動，時間長久，隨著疲勞應(yīng)力的加大，套管根部會形成斷裂，嚴(yán)重的還會造成生產(chǎn)事故。
4.結(jié)束語
總之，我國的化工產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型期，新型科技的不斷引進(jìn)，化工自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景更加廣泛。要關(guān)注化工自動控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的諸多問題，并加強(qiáng)對于此領(lǐng)域的研究開發(fā)，只有真正做到合理應(yīng)用化工自動控制系統(tǒng)，確保設(shè)備控制系統(tǒng)穩(wěn)定，對儀器儀表操作得當(dāng)，控制設(shè)備選型合理等才能做到自動控制裝置實現(xiàn)長期穩(wěn)定的生產(chǎn)，才能提高設(shè)備的使用壽命。
參考文獻(xiàn):
