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智慧农业节水灌溉自动化控制系统

  智慧农业节水灌溉自动化控制系统

  方案需求

  现有的节水灌溉系统虽然在降低作物灌溉成本,提高作物产量上有作用,但由于常规滴灌系统存在许多问题尚待解决,致使灌溉的合理性无法得到执行。主要问题:人工操作的随意性过大,不能够严格执行灌溉制度;经验灌溉,无法保证灌溉的均匀度;全部人工操作,工做量大,无法解放劳动力。

  我国农业用水量约占总用水量的80%左右,由于农业灌溉效率普遍低下,水的利用率仅为45%,而水资源利用率高的国家已达70%~80%,因而,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。

  农业用水计量灌溉提高计量管理准确性,逐步理顺了上下级渠道流量的合理分配关系,强化用水管理力度,杜绝水量的跑冒滴漏,减少和降低了渠道输水损失,为科学调度,合理配水。实现精细灌溉、适时灌溉、解放劳动力、发展农业,安科瑞开发了节水灌溉自动化控制系统,应用遥感、遥测等新技术,对土壤墒情和作物生长实时监测,对灌区灌溉用水进行监测预报,实行节水灌溉智能化、水肥一体化管理。

  方案一:以农田灌溉预付费电能表为核心的本地方案

  适用的场景:对用水量没有监控需求,计费方式是计电、计时或者以电折水。

  农田灌溉预付费电能表:DTSY1352三相预付费电能表分别用于计量额定频率50Hz的三相交流有功电能,具有预付费控制、负载控制、时间控制及RS485通信等功能,性能指标符合GB/T17215.321-2008标准。下面是它的主要功能特点:

  具备射频功能,使用非接触式射频卡购电;

  刷卡取电,再次刷卡停电并取回剩余金额/时间;

  支持按电价购电和按时间购电;

  具备报警功能,当剩余电量不足时,电表背光常亮提醒用户购电;

  具备科学的控制功能,如超负荷自动断电功能,单次灌溉时间断电功能。

  余额为0时电表自动跳闸断电;

  超过设定使用时间的余额会自动存入电表,随时可以刷卡取回自己的余额;

  支持一表多卡,一卡多表使用;

  卡内可记录本次充值后的近10条用电记录,再次充值后清除。

  系统结构:

 软件主要功能:

  1、主界面

显示了主要功能:新卡开户,购电写卡,售电查询,读卡。

2、新卡开户功能界面

       该界面包含了客户新卡开户需要填写的信息,主要包含客户基本信息,电卡信息的填写,和购电结算方式的选择和灌溉时间的输入,电价和金额的填写。

  3、售电信息查询界面

 该界面默认主要显示了当月所有的购电记录,也可以通过条件查询购电记录,支持excel导出功能。

  方案二:以水电一体控制器为核心的水电一体控制柜方案

  适用的场景:对节水要求较高的地区,需要远程监控用水量的用电量状态的客户,对于用水总量控制,节水补贴刚需的地区。

  水电一体控制柜:智能灌溉控制箱主要由金属保护箱、智能机井灌溉控制器、断路器、电表、交流接触器、电机保护器、避雷器等部分组成,采用立式安装,适合在田间地头使用。金属保护箱材质和尺寸可根据客户要求定制。可以单机使用,也可以接入云平台。主要有以下功能特点:

  多种计量方式:计水、计电、水电双计、以电折水。

  远程监控功能:控制器可以采集机井的总出水量、总用电量、年取水量、瞬时流量、水位、水泵运行状态、电源供电状态、控制箱门开关状态以及用户用水情况等信息,还可扩展监测水泵的三相电流、三相电压、土壤墒情、土壤温度等信息,并将这些信息实时上传到上层管理软件。

  一机多卡功能:一台控制器可以供多个用水户轮流刷卡使用。

  权限控制:可设置不同区域(村、组)的IC 卡不能相互串用,同一区域的用户卡只能在本区域使用,可以准确设置每个控制器的用户卡。

  远程启停:可通过管理软件或APP远程操作控制器实现水泵远程启停。

  刷卡主动上报:用水户在刷卡开、关泵时,控制器自动上报该用户的灌溉信息。

  故障报警及报警处理:当电表或远传水表、流量计发生故障时主动上报,当控制箱门被非法打开时主动上报,并带有语音报警提示。

  年取水量超限报警功能:当机井的年取水量超过所设的年取水量报警上限时,控制器主动上报报警信息给上层管理软件。

  超量自动停泵功能:当机井的年取水量超过设置的年可开采量时,控制器自动控制停泵,液晶屏提示“年取水量超标停泵”,并且控制器主动把开采量超标信息上报给。

  卡内余额不足报警:用水户在刷卡取水时,如果剩余金额小于设定的报警下限时,控制器会自动发出语音报警,提示用户卡内余额不足,请及时充值。

  断电数据不丢失:用户在使用时,如果突然断电,控制器内的数据不会丢失,来电后用户可以继续使用。

  完善的电磁兼容性设计:完善的电磁兼容性设计和电源电路设计,具有强大的电磁兼容性和电源工作范围,适合没有零线的现场。

  防雷击保护功能:具有防雷击保护功能,能确保在雷雨季节安全运行。

  电机保护:具有缺相保护功能和过载保护功能,当三相中某一相缺相时,自动跳闸断电;当用电负荷超过允许功率时,自动跳闸断电。

  设备自检和故障诊断:具备设备自检和远程故障诊断功能,包括监测计量设备、控制设备、通讯模块、供电设备等,在设备出现故障时自动监测故障,对影响安全的故障设备具备自锁闭功能,并及时上报告警。

  注:云平台正在开发中,相关功能需等平台上线更新程序可用。

系统拓扑图

  可远程,可本地。

 云平台主要功能

  1、首页

  

       包含灌溉管理站地址,可以看到设备状态的统计,今日开户,充值金额,灌溉金额,灌溉电量,灌溉次数,灌溉时长的统计。

  2、灌溉管理站监控页面

 可以更详细的看到各个灌溉箱的状态和每个灌溉箱的详细信息。

  3、大屏展示功能

       该页面显示了灌溉管理站在地图中的所在区域,所有设备状态,今日灌溉电量情况,当月灌溉电量数据,月灌溉电量的度数、次数、时长、金额的统计图。

  方案优点

  可以根据系统建设区域的具体情况选择不同的灌溉方式,提高了灌溉用水的利用率

  具有自动灌溉、定时灌溉、周期灌溉、手动灌溉等多种模式,用户可根据需要灵活选用灌溉模式

  采用了通信技术,实现了农田灌溉的远程监控,减小了劳动强度

  结束语

  2016年1月21日,国务院办公厅印发了《关于推进农业水价综合改革的意见》(国办发〔2016〕2号),要求建立健全农业水价形成机制;农业用水价格总体达到运行维护成本水平,农业用水总量控制和定额管理普遍实行,可持续的补贴和节水奖励机制基本建立,先进适用的农业节水技术措施普遍应用,农业种植结构实现优化调整。

  方案通过水权分配到户、用水用电计量收费、用水补贴、节水奖励、水权交易等方法,提升农民节水积极性,最终实现农业用水总量控制。