新型节水灌溉自动化控制系统应用

高建新

渊新疆水利水电科学研究院袁新疆乌鲁木齐830049冤

摘要滴灌是我国尤其是干旱区新疆农业高效节水灌溉的主要模式袁随着滴灌技术规模化应用及提质增效的要求袁大力发展应用滴灌自动化技术提升灌溉运行管理水平显得十分迫切遥针对目前国内滴灌自动化灌溉系统关键技术之一的终端控制阀在田间应用过程中存在对灌溉水质和杂物处理运行能力不足等问题袁研发出了基于互联网的新型节水灌溉自动化控制系统技术遥本文利用这一新型自动化灌溉控制技术袁在新疆博州灌溉试验站进行了为期2年的技术示范应用遥结果表明袁淤新型节水灌溉自动化控制系统田间终端控制阀有明显的结构优势袁对现有终端控制阀改进成为较大口径的过水通道袁解决了灌溉水质含沙量较大难处理困境曰于具有灌溉系统故障自动检测推送功能袁保障了灌溉系统及时更换部件袁提升了灌溉运行时效性曰盂对灌溉系统控制器模块断电尧太阳能电池尧存储器尧电机及电缆等故障具有诊断检测推送功能袁为自动化灌溉控制系统运行管护提供了技术保障遥

关键词节水灌溉曰终端控制阀研发曰自动化灌溉曰技术应用中图分类号TP273文献标识码A文章编号1007-5739渊2020冤12-0188-02开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤

.com.cn. All Rights Reserved.(XinjiangInstituteofWaterResourcesandHydropower,UrumqiXinjiang830049)

AbstractDripirrigationisthemainmodeofagriculturalefficientwatersavingirrigationinChina,especiallyinthearidareaofXinjiang.Withthelarge-scaleapplicationofdripirrigationtechnologyandtherequirementofimprovingqualityandefficiency,itisveryurgenttodeveloptheapplicationofdripirrigationautomationtechnologytoimprovethelevelofirrigationoperationandmanagement.Inviewoftheproblemsofterminalcontrolvalve,whichisoneofthekeytechnologiesofdripirrigationautomationsysteminChina,inthefieldapplicationprocess,suchastheinsufficientabilitytodealwithirrigationwaterqualityandsundries,anewtypeofwatersavingirrigationautomationcontrolsystemtechnologybasedonInternetisdeveloped.Theresultsshowedthatthefieldterminalcontrolvalveofthenewtypewatersavingirrigationautomationcontrolsystemhadobviousstructuraladvantages.Theexistingterminalcontrolvalvewasimprovedintoalarge-diameterwaterpassage,whichsolvedthedifficultproblemoflargesedimentconcentrationinirrigationwater.Ithadthefunctionofautomaticdetectionandpushofirrigationsystemfaults,whichensuredthetimelyreplacementofirrigationsystemcomponentsandimprovedthetimelinessofirrigationoperation.Ithadthefunctionofdiagnosis,detectionandpushofirrigationsystemcontrollermodulepowerfailure,solarcell,memory,motorandcablefaults,whichprovidedtechnicalsupportfortheoperationandmanagementofautomaticirrigationcontrolsystem.

Keywordswatersavingirrigation;terminalcontrolvalveresearchanddevelopment;automaticirrigation;technicalapplication

ApplicationofNewWaterSavingIrrigationAutomationControlSystem

GAOJian-xin

以滴灌为主要模式的高效节水灌溉技术在新疆的应用不断推进袁预计2020年推广应用累计面积达406.67万hm2遥随着节水灌溉野提质增效冶要求的提出袁大力发展滴灌自动化控制灌溉技术应用提升节水灌溉自动化管理水平袁成为高效农业节水灌溉技术发展的重要方向[1-5]遥田间终端控制阀是滴灌自动化灌溉应用的关键技术之一袁目前引进和国内生产的电磁阀以及电动阀具有轻便耐用和启闭功率小等优点[6-8]

术支撑遥1应用区概况研发技术成果中试区在新疆博州水利灌溉试验站实施袁试验站位于精河县境内袁距精河县城约20km袁东距新疆首府乌鲁木齐市425km遥试验站区承担节水灌溉试验尧节水灌溉技术示范推广尧土地经营等工作遥试区处于新疆天山之北西部境内袁山势低矮袁山体狭窄袁干热效应强烈袁光照充足袁冬夏冷热悬殊袁干旱少雨尧风大沙多袁平原区年均气温极端最低气温-36.4益遥年均无霜期171d袁最长为194d袁最短135d遥平原区年均降水量99.7mm袁降水多集中在春尧夏季袁达70.9mm袁占年降水量的71.33%遥冬季空气湿度大袁夏季炎热干燥袁平原区年均蒸发量1626.0mm袁其中4要9月蒸发量1423.9mm袁占全年的88%遥试区属典型的大陆性降水稀少蒸发强烈干旱农业区遥2应用区灌溉主要问题棉花是试验站大田的主要作物之一袁滴灌棉花生长期灌水次数一般达到10次以上袁灌溉用水时间比较长袁灌溉用水为井水抽取袁井水中含沙量多达0.2kg/m3袁经过一段时间的灌溉之后袁滴灌带末端常常会被井水携带的泥沙淤满渊图1冤袁严重影响田间灌溉效果遥出现此种情况时袁工作人员只有将淤满泥沙的末端滴灌带剪断袁拼接新的滴灌带为作物输水灌溉遥

7.4益袁最高温13.7益袁最低温5.3益曰极端最高气温41.3益袁

袁但由于现状电磁阀及电动阀对灌溉水质洁净度要求高袁以及部件内部结构原因时常发生因田间杂物而影响运转等问题袁从而使自动化灌溉设施运行过程时常发生导流孔易堵塞尧影响启闭开度而无法调节灌溉水量袁以及出现田间开启与关闭时农田作物扬花尧农田防风林木柳絮等纤维状杂物进入球状阀芯与阀体之间接缝影响球状阀芯在阀体内正常转动等[9-11]遥针对节水灌溉自动化系统终端控制阀这一关键技术问题袁对现有PE截止阀进行电动改造研发袁形成了电动PE截止阀袁将其接入互联网袁形成了基于互联网+新型节水灌溉自动化控制系统的田间终端控制阀袁解决了自动化控制系统田间终端控制阀的技术困境遥本技术研发成果于2017年在新疆博州水利灌溉试验站田间中试袁于2018年在[12]

试验站滴灌棉花农田进行推广应用遥本文就新型节水灌溉自动化控制系统技术应用进行了分析袁旨在为应用推广提供技高建新渊1976-冤袁男袁甘肃武威人袁高级工程师袁从事农业节水及灌溉自动化等研究应用工作遥

收稿日期2020-03-09作者简介

188高建新院新型节水灌溉自动化控制系统应用剖剖开开前

后

淤满泥沙毛管

图1淤满泥沙的滴灌带3技术应用效果3.1

田间终端控制阀的结构优势新型节水灌溉自动化控制系统田间终端控制阀袁突破了传统的节水灌溉自动化终端控制阀思路袁在PE截止阀基础上进行电动化改造袁并接入新疆节水灌溉自动化控制平台实现远程控制遥首先袁电动PE截止阀具有较大口径过水通道渊图2冤袁即使灌溉水含沙量大袁也不会在截止阀过水通道内沉积袁避免了传统电磁阀结构易堵塞的状况遥除此之外袁目前传统的其他球形电动阀在关闭情况下袁灌溉水泥沙易沉积在阀体内侧表面袁球形电动阀启闭时转动球体袁沉积在阀体内侧表面泥沙会阻滞球体转动袁致使球体无法转动袁同时袁沉积在阀体内侧表面泥沙在球体转动时袁会对球体表面造成擦痕袁影响球形电动阀封水效果遥试验站棉花灌溉2年袁灌溉控制36hm2滴灌棉花袁总计灌溉20余轮72个田间终端电动控制阀遥应用期间没有出现一次因灌溉水质含有泥沙而发生故障袁该节水灌溉自动化控制系统电动控制阀袁解决了灌溉水质含沙量较大影响控制阀运行的问题遥

图2电动PE截止阀具有较大口径过水通道3.2

灌溉运行故障检测推送自动功能新型节水灌溉自动化控制系统具有运行设备故障自动检测及故障推送功能袁可将系统运行中各功能部件出现的故障即时推送至管理人员智能终端处袁管理人员根据智能终端上功能部件故障信息推送提示袁及时进行更换部件保障系统正常运行袁改变了过去出现故障由专业技术人员实地排除的状况袁提高了灌溉系统运行管理时效性遥2018年5月12日袁试验站农户手机收到灌溉系统推送的田间终端功能部件故障信息野十一号终端1号阀电机脱销故障冶袁意思是电机与传导电机动力驱动阀体盖板启闭的联轴器脱离袁无法驱动截止阀运行启闭阀门遥农户赶至田间十一号终端处将1号电动阀拆解后袁发现电机轴断裂袁与农户的手机收到故障信息一致遥农户根据手机提示及现场检查情况袁采用备用电机更换故障电机及时排除了运行故障遥2018年7月15日袁灌溉系统十七号田间终端1号电动阀控制区域棉花灌溉结束自动关闭阀门的过程中袁管理该地块的农户手机收到了野十七号终端1号阀异物堵塞故障冶信息袁农户赶至系统十七号田间终端拆解一号电动阀检查发现袁阀体内有一块PVC碎片袁对电动阀封水阀盖的关闭形成了阻塞袁见图3遥

图3

故障推送信息手机截图与现场发生故障系统田间终端控制器检测到该故障后袁即将该故障对应的代码0x04通过集中控制器上传至新疆节水灌溉自动化控制云平台袁平台将数字代码翻译成文字信息推送至农户手机袁提示农户十七号终端1号阀阀体内有异物堵塞袁致使阀门不能正常关闭袁工作管理人员及时准确方便地解决处理好了这一问题遥新型节水灌溉自动化控制系统除了能准确检测尧推送技术设备运行故障外袁还能准确检测尧推送集中控制器模块断电尧太阳能充电模块故障尧电池模块故障尧存储器模块故障尧电机及电机线缆等故障袁为滴灌自动化灌溉控制系统运行管理可持续应用提供了技术保障遥

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航天大

灌溉建村袁2018袁白云岗渊7冤院.76-78.

基于互联网+电动PE截止阀研发及应

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