自动化应用论文水情自动化监测在灌区节水工程中的应用

来源：职称驿站所属分类：水力论文
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　　水资源严重缺乏和水旱灾害频繁是我国的国情。我国农业用水量约占总用水量的80%左右，水的利用率仅为45%，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。

　　【摘　要】自动化应用论文万全县多年平均可利用水资源量为2.12亿m3，国民经济总需水量为2.17亿m3，略有欠缺，但由于水资源的时空分布不均，大部分地区处于山丘地带，地形坡度大，水利基础设施差，造成区域上和季节性缺水。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。

　　【关键词】自动化监测;灌区节水;工程应用

　　1、建设目标

　　灌区农业用水远程监测与信息化系统实现的是农业灌溉综合调度自动化与信息化。综合调度自动化与信息化，是将涉及各监控站的水位采集、视频监视、气象监测、墒情监测等子系统汇聚至一套计算机主站平台，以实现自动化数据上传、控制指令下发和信息的共享、融合，为取供水远程监控和管理、安全监测、优化调度提供决策依据。

　　根据万全县洋河灌区供水实际情况，采用GPRS通信方式组网方式来实现远程监控站的自动化监控与管理，采用3G网络保证视频监控等多媒体数据的传输，为取供水“数字化、信息化”奠定坚实的技术基础。

　　该项目的建设主要实现目标：

　　对节制闸、泄水闸进行有效的视频监控、水位监测;实时采集灌区内风速、温度、降雨等气象信息;对灌区内农田土壤墒情进行实时监测;对灌区干渠重要节点进行视频监控;实现灌区水位、气象、土壤墒情、视频图像等信息的统一平台、集中显示与管理，随时了解水位、水量情况，及土壤墒情、灌水情况，进行充分管理，节约水资源。

　　2、建设对象

　　灌区农业用水远程监测与信息化系统的主要监控对象为：

　　(1)水闸闸后水位及运行状态。

　　(2)输水干渠监控，主要监测干渠重点位置视频图像。

　　(3)灌区气象信息。

　　(4)灌区土壤墒情数据。

　　3、系统结构

　　灌区农业用水远程监测与信息化系统采用三级管理模式：现场监测级、通讯网络、管理中心。

　　第一层：现场监测级

　　(1)现地监控柜：包括水闸监测柜、气象监测柜、墒情监测柜、干渠监控柜。

　　(2)测量仪表和传感器：包括水位计、墒情传感器、温度仪、风速仪、雨量筒、红外夜视摄像机等。

　　(3)其它设备：包括太阳能供电设备、防雷器、接地设施、各类天线、配件等。

　　第二层：通讯网络

　　考虑到本项目监测点比较分散的实际情况，通讯基于无线通讯，其中，视频通讯基于3G无线网络，数据通讯基于GPRS，以节约投资及运营成本。

　　第三层：管理中心

　　县水务局监控管理中心是整个信息化系统的核心，对整个系统进行指挥以及完成必要的管理功能，集中显示各种数据信息。

　　4、管理中心

　　万全县洋河灌区农业用水远程监测与信息化管理中心部署服务器一台及4M固定IP数据专线，24小时运转。

　　服务器通过数据专线接收现场监控级设备上传的各项数据，将其整合进监测软件平台，以友好的交互界面将各项数据呈现在管理人员眼前，直观了解灌区供水状态，及时进行科学的供水调度。

　　5、水闸监测站点

　　前端视频监控设备采用红外一体化枪式摄像机与多功能数字视频服务器MDVR的组合，红外一体枪形摄像机视频信号接入视频服务器的视频输入端口。数字视频服务器主要完成模拟视频信号的数字化，数字化后的视频信号进行压缩编码，然后通过传输网络将编码后的视频数据以IP包的形式传送给监控服务器或远端用户，实现视频信号的网络传输、网络监控和网络存储。

　　水位监测采用超声波水位计，适用于水利、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。精巧的结构，简单的调校和灵活的安装方式为用户轻松地使用提供了方便，便于安装维护。

　　供电系统采用太阳能电池供电，无需职守，像常规能源一样能向负载供电，系统设计时考虑到当地的阴雨天气情况，将平时多余的电能存储在蓄电池内，可确保用户在阴雨天仍有足够的电能可供使用。

　　通讯网络基于GPRS或联通3G无线网络，实现大范围内网络运行状态监测，为用户省节省网络建设和维护费用，实时性高，组网费用低。

　　6、气象监测站点

　　气象监测站点由太阳能供电系统、风速仪、温度仪、雨量筒以及数据采集传输模块组成。

　　站点电能全部来自太阳能供电系统，其采用大功率太阳能电池板以及高容量铅酸蓄电池，可保证连续5天阴雨天气系统的正常运行。

　　风速、温度、雨量采集设备实时将采集数据传输至数据采集传输模块(RTU)，由RTU完成初步数据分析、整理工作后通过GPRS网络定时传输至管理单位服务器。

　　设备安装于监控杆之上，起到一定防盗作用，同时减少占地面积，同时较为美观。

　　7、土壤墒情监测站点

　　土墒监测站点设备由土壤水分传感器、数据采集终端、太阳能供电系统构成，结构接单可靠，集约化程度高。

　　传感器检测土壤水含量，检测值以电流形式传输至数据采集终端，终端进行初步分析、处理后通过GPRS网络发送至管理中心服务器。

　　系统采用太阳能供电，系统设计在阴雨天气能持续供电5天以上，土壤水份传感器采用反射原理，精度0.5%，数据传输基于移动GPRS网络。数据定时上传，采集终端具有数据存储功能，避免数据丢失。