現(xiàn)代灌溉節(jié)水技術(shù)【文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻綜述</p><p><b>　　電氣工程及自動化</b></p><p><b>　　現(xiàn)代灌溉節(jié)水技術(shù)</b></p><p>　　摘要：我們是個水資源匱乏的國家。通過對現(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，操作簡單等優(yōu)勢，使得PLC在節(jié)水灌溉上的應(yīng)用是更具優(yōu)勢。</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>　　中國是一個水資源短缺的國家，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)處于不同的季風帶及受季風氣候影響，降水在時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)濟社會的發(fā)展，用水量持續(xù)增長，用水結(jié)構(gòu)也會不斷變化。據(jù)統(tǒng)計，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)的進一步調(diào)整，對供水水質(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、高效用水的一項無可替代的戰(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)濟效益、社會效益、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 簡稱GIS）是近

6、20年發(fā)展起來的計算機空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。GIS 就是在計算機軟、硬件技術(shù)的支持下，對地理信息進行采集、存儲、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，不同程度暴雨淹沒范圍皆可以準確顯示。根據(jù)排水能力和降水過程，決定排澇站的運行狀態(tài)。“數(shù)據(jù)實時采集（控制）”是指對被控參數(shù)的瞬時值進行檢測、采集，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)輸

7、入進行分析，再根據(jù)情況決定進一步的控制過程。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，實時控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到如電力、電信、水利、化工、交通等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。GIS與實時數(shù)據(jù)采集（控制）系統(tǒng)的集成不是兩者簡單的合并。本文就GIS在實時控制系統(tǒng)中應(yīng)用做了一些研究。采用該系統(tǒng)后，對灌溉區(qū)域的用水量，水泵分布的狀況以及使用的情況有了一個十分形象和圖形化的了解。方便調(diào)度員與決策者準確無誤地進行灌溉或排澇調(diào)度。</p><p>

8、　　2.2GPRS系統(tǒng)灌溉技術(shù)</p><p>　　整個系統(tǒng)主要分為兩層：現(xiàn)地控制層和遠程監(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)控主機以及監(jiān)管手機等構(gòu)成。兩層之間通過GPRS通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，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、水庫管理站界面、調(diào)度中心管理站界面、1號用戶管理站界面、2號用戶管理站界面以及各個設(shè)備的模擬現(xiàn)場界面。監(jiān)控系統(tǒng)主界面模擬了整個輸水過程，能夠監(jiān)視整個輸水過程中各個設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，顯示各種數(shù)據(jù)[3]。輸水過程中各個設(shè)備的控制主要在各個管理站界面上實現(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)軟件開發(fā)出的節(jié)水灌溉遠程自動控制系統(tǒng)，但其經(jīng)濟因素及適用性和針對性對中小型的溫室大棚而言并不適用。在節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)中以PLC作為控制核心，通過PLC的RS232口與管理機通信，以實現(xiàn)集中化管理。PC機作為上位機對其進行定期的數(shù)據(jù)收集、存儲以及進行一定程度的監(jiān)控和數(shù)據(jù)設(shè)定，并且能實現(xiàn)灌

11、溉的定時定量控制和循環(huán)控制[4]。PC上位機主要完成系統(tǒng)時間的設(shè)定、灌區(qū)灌溉時間的設(shè)定和實時監(jiān)視灌區(qū)電磁閥的運行狀態(tài)?；诖?，設(shè)計選型時采用一般的個人計算機作為上位機。PC機價格適中，操作簡單方便，內(nèi)存大，人機界面友好，且?guī)в袠藴实腞S-232通信接口，易于和外圍設(shè)備相連。根據(jù)本系統(tǒng)實現(xiàn)灌溉是很方便的[5]。</p><p><b>　　三、結(jié)論</b></p><p&g

12、t;　　我國農(nóng)業(yè)灌溉用水約占全國用水總量的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)水灌溉必須靠先進機械設(shè)備來完成。基于PLC的自動化控制噴灌系統(tǒng)是將自動控制與噴灌系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，使噴灌系統(tǒng)在無人干預(yù)的情況下通過控制器按規(guī)定的程序自動進行噴灌；而且PLC使用方便，可靠性高，操作簡單，通過管理的有效途徑，最大限度地滿

13、足作物對水分的需要，精細農(nóng)作物灌溉，減少水的浪費。同時，在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下，通過更改軟件設(shè)置來適應(yīng)多種運行方式的需要，尤其在農(nóng)田水利系統(tǒng)的小型泵站中可實現(xiàn)無人值守或半無人值守，具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價值[9]。</p><p><b>　　參考文獻</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：華南理工大學出版社，2004．</p><p>　　[9] 張兵，袁壽其等.基于PLC的全自動灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].廣西水利水電，2004 (3)：15-17.</p><p>　　[11] Agricultural Water Mana