現(xiàn)代灌溉節(jié)水技術(shù)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述</p><p><b>　　電氣工程及自動(dòng)化</b></p><p><b>　　現(xiàn)代灌溉節(jié)水技術(shù)</b></p><p>　　摘要：我們是個(gè)水資源匱乏的國(guó)家。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段的節(jié)水技術(shù)的了解，主要有GIS灌溉技術(shù)、GPRS系統(tǒng)灌溉技術(shù)、基于GE Cimplicity的管道灌

2、溉技術(shù)和基于PLC的灌溉技術(shù)等。由于PLC使用方便，可靠性高，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，使得PLC在節(jié)水灌溉上的應(yīng)用是更具優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；灌溉技術(shù)；PLC</p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　中國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，人均水資源量只有2200m3/hm2，約為世界人均水量的1/4，居世界109

3、位；耕地平均占有水量為2.1×104m3/hm2，約為世界平均水平的3/5。由于各地區(qū)處于不同的季風(fēng)帶及受季風(fēng)氣候影響，降水在時(shí)間和空間分布極不均衡，與農(nóng)業(yè)用水、土地資源不相適應(yīng)；再加上水污染嚴(yán)重，水質(zhì)型缺水的出現(xiàn)，更加劇了水資源的短缺[1]。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，用水量持續(xù)增長(zhǎng)，用水結(jié)構(gòu)也會(huì)不斷變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比重已由1980年的88 %下降到66 %；

4、工業(yè)用水由10%提高到22.1%；城鎮(zhèn)生活用水由2%提高到11.9%。城鄉(xiāng)生活及工業(yè)用水的增加，用水結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整，對(duì)供水水質(zhì)和保障率提出了更高要求[1]。節(jié)約用水、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑，是提高用水效率的核心內(nèi)容。農(nóng)業(yè)的節(jié)水灌溉是節(jié)約用水、高效用水的一項(xiàng)無(wú)可替代的戰(zhàn)略措施，是節(jié)約農(nóng)業(yè)用水為中心的高效技術(shù)措施，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)涵[1]。</p><p>　　“節(jié)水”一詞通俗易懂，更確切的提法應(yīng)

5、當(dāng)是“高效用水”?！肮?jié)水灌溉”的真正涵義是，在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉用水，最大限度地滿足作物需水，以獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最佳經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)境效益。</p><p>　　二、現(xiàn)代灌溉節(jié)水的方法</p><p>　　2.1GIS灌溉技術(shù)</p><p>　　地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System 簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）是近

6、20年發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。GIS 就是在計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的支持下，對(duì)地理信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、操作、分析和顯示，以便得到用戶所需的地理以及相關(guān)信息[1]。用GIS描述水利建設(shè)的各個(gè)方面，是十分方便的。如在區(qū)域防洪中，可根據(jù)區(qū)域地形圖，十分輕松地繪制出地面等高線，不同程度暴雨淹沒(méi)范圍皆可以準(zhǔn)確顯示。根據(jù)排水能力和降水過(guò)程，決定排澇站的運(yùn)行狀態(tài)。“數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集（控制）”是指對(duì)被控參數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)、采集，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)輸

7、入進(jìn)行分析，再根據(jù)情況決定進(jìn)一步的控制過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到如電力、電信、水利、化工、交通等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。GIS與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集（控制）系統(tǒng)的集成不是兩者簡(jiǎn)單的合并。本文就GIS在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中應(yīng)用做了一些研究。采用該系統(tǒng)后，對(duì)灌溉區(qū)域的用水量，水泵分布的狀況以及使用的情況有了一個(gè)十分形象和圖形化的了解。方便調(diào)度員與決策者準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行灌溉或排澇調(diào)度。</p><p>

8、　　2.2GPRS系統(tǒng)灌溉技術(shù)</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)主要分為兩層：現(xiàn)地控制層和遠(yuǎn)程監(jiān)控層，現(xiàn)地控制層主要由PLC、智能傳感器以及觸摸屏等設(shè)備構(gòu)成；遠(yuǎn)程監(jiān)控層主要由位于Internet中的防火墻、服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)以及監(jiān)管手機(jī)等構(gòu)成。兩層之間通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，兩層中的設(shè)備都具有相互交換數(shù)據(jù)的能力，其中手機(jī)終端與其他設(shè)備之間、數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTU)之間以短信息的形式通信，GPRS通信模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控層

9、服務(wù)器[2]。</p><p>　　2.3基于GE Cimplicity的管道灌溉技術(shù)</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)界面包括監(jiān)控主界面、水庫(kù)管理站界面、調(diào)度中心管理站界面、1號(hào)用戶管理站界面、2號(hào)用戶管理站界面以及各個(gè)設(shè)備的模擬現(xiàn)場(chǎng)界面。監(jiān)控系統(tǒng)主界面模擬了整個(gè)輸水過(guò)程，能夠監(jiān)視整個(gè)輸水過(guò)程中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，顯示各種數(shù)據(jù)[3]。輸水過(guò)程中各個(gè)設(shè)備的控制主要在各個(gè)管理站界面上實(shí)現(xiàn)。<

10、;/p><p>　　2.4 基于PLC的灌溉技術(shù)</p><p>　　目前，在一些大型的灌區(qū)采用一種用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)出的節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)，但其經(jīng)濟(jì)因素及適用性和針對(duì)性對(duì)中小型的溫室大棚而言并不適用。在節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)中以PLC作為控制核心，通過(guò)PLC的RS232口與管理機(jī)通信，以實(shí)現(xiàn)集中化管理。PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行定期的數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)以及進(jìn)行一定程度的監(jiān)控和數(shù)據(jù)設(shè)定，并且能實(shí)現(xiàn)灌

11、溉的定時(shí)定量控制和循環(huán)控制[4]。PC上位機(jī)主要完成系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)定、灌區(qū)灌溉時(shí)間的設(shè)定和實(shí)時(shí)監(jiān)視灌區(qū)電磁閥的運(yùn)行狀態(tài)。基于此，設(shè)計(jì)選型時(shí)采用一般的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)。PC機(jī)價(jià)格適中，操作簡(jiǎn)單方便，內(nèi)存大，人機(jī)界面友好，且?guī)в袠?biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，易于和外圍設(shè)備相連。根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)灌溉是很方便的[5]。</p><p><b>　　三、結(jié)論</b></p><p&g

12、t;　　我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水約占全國(guó)用水總量的80％以上，在灌溉水的有效利用率只有約40％，即有60％左右的水不能被作物利用。所以，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水在各行業(yè)的節(jié)水中是大戶，節(jié)水首先要抓農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水，不抓緊不行，節(jié)水灌溉必須靠先進(jìn)機(jī)械設(shè)備來(lái)完成。基于PLC的自動(dòng)化控制噴灌系統(tǒng)是將自動(dòng)控制與噴灌系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使噴灌系統(tǒng)在無(wú)人干預(yù)的情況下通過(guò)控制器按規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行噴灌；而且PLC使用方便，可靠性高，操作簡(jiǎn)單，通過(guò)管理的有效途徑，最大限度地滿

13、足作物對(duì)水分的需要，精細(xì)農(nóng)作物灌溉，減少水的浪費(fèi)。同時(shí)，在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下，通過(guò)更改軟件設(shè)置來(lái)適應(yīng)多種運(yùn)行方式的需要，尤其在農(nóng)田水利系統(tǒng)的小型泵站中可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守或半無(wú)人值守，具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價(jià)值[9]。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1］羅云啟，羅毅.數(shù)字化地理信息系統(tǒng)Mapinfo 應(yīng)用大全［M］.北京：北京希

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16、] . 北京:中國(guó)水利水電出版社，1999.</p><p>　　[8] 鐘肇新，范建東．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[9] 張兵，袁壽其等.基于PLC的全自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].廣西水利水電，2004 (3)：15-17.</p><p>　　[11] Agricultural Water Mana