導語：如何才能寫好一篇灌溉系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：小管出流 灌溉系統(tǒng)

（一）小管出流灌溉系統(tǒng)的特點與適用條件

小管出流灌溉系統(tǒng)是中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院研究開發(fā)成功的一種微灌系統(tǒng)。它主要是針對國產(chǎn)微灌系統(tǒng)在使用過程中，灌水器易被堵塞的難題和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平不高的現(xiàn)實，打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸（一般直徑為0．5～1．2毫米）而采用超大流道，以φ4PE塑料小管代替微灌滴頭，并輔以田間滲水溝，形成一套以小管出流灌溉為主體的符合實際要求的微灌系統(tǒng)。主要適宜于保護地蔬菜、花卉栽培中應用，在保護地應用該項技術(shù)時可配合地膜覆蓋，以降低保護地環(huán)境濕度。小管出流灌溉系統(tǒng)具有下列特點：

（1）節(jié)能、堵塞問題小、水質(zhì)凈化處理簡單小管灌水器的流道直徑比滴灌灌水器的流道或孔口的直徑大得多，而且采用大流量出流，解決了滴灌系統(tǒng)灌水器易于堵塞的難題。因此，一般只要在系統(tǒng)首部安裝60～80目的篩網(wǎng)式過濾器就足夠了（滴灌系統(tǒng)過濾器的過濾介質(zhì)則需要120～200目）。如果利用水質(zhì)良好的井水灌溉或水質(zhì)較好水池灌溉，也可以不安裝過濾器。同時，由于過濾器的網(wǎng)眼大、水頭損失小，既減少能量消耗，又可延長沖洗周期。

（2）施肥方便果樹施肥時，可將化肥液注入管道內(nèi)隨灌溉水進入作物根區(qū)土壤中，也可把肥料均勻地撒于滲溝內(nèi)溶解，隨水進入土壤。特別是施有機肥時，可將各種有機肥理入滲水溝下的土壤中，在適宜的水、熱、氣條件下熟化，充分發(fā)揮肥效，解決了滴灌不能施有機肥的問題。

（3）省水小管出流灌溉是一種局部灌溉技術(shù)，只濕潤滲水溝兩側(cè)作物根系活動層的部分土壤，水的利用率高，而且是管網(wǎng)輸配水，沒有輸滲漏損失。據(jù)北京海淀區(qū)試驗，可比地面灌溉節(jié)約用水60％以上。

（4）適應性強對各種地形、土壤、各種果樹等均可適用。

（5）操作簡單，管理方便。

這些特點正好與當前我國果樹栽培管理水平相適應，因而該項技術(shù)自1978年在北京市海淀區(qū)果園試驗以來，很快得到推廣應用。

（二）小管出流田間灌水系統(tǒng)的組成

小管出流田間灌水系統(tǒng)包括支、毛管道及滲水溝。如圖4-19所示。滲水溝可以繞樹修筑，也可以順樹行開挖。前者多用于高大的成齡果樹，并稱之為繞樹環(huán)溝，溝的直徑約為樹冠直徑的2／3；后者則用于密植果樹，或葡萄園、蔬菜等，一般每隔2～3米用土埂隔開，故又稱為順行隔溝。滲水溝的作用是把灌水器流出的水均勻分散地入滲到果樹周圍的土壤中。

目前，干、支、毛管和小管采用PE塑料管，為了減緩老化，延長使用壽命，并方便果園田間管理，均埋于地表以下，小管灌水器在滲溝內(nèi)露出10～15厘米。

（三）小管出流灌溉系統(tǒng)的設(shè)計

1．小管規(guī)格的選擇目前國內(nèi)可供選擇的塑料小管有內(nèi)徑d為3毫米、4毫米、6毫米等三種PE塑料管。應根據(jù)流量、技術(shù)可行性與經(jīng)濟性等進行分析，選擇合適的規(guī)格。對于φ3、φ4和φ6小管，常用流量q（升／小時）在不同工作水頭H（米）情況下的小管長度，如表4-22所示。

由表4－22可以看出：

（1）內(nèi)徑d為3毫米的小管其優(yōu)點是在一定的毛管長度下，流量較小。因此可采用較小的流量和較大的工作水頭，灌水均勻度對地形變化影響小，且支管流量小，有利于減少系統(tǒng)投資和增大輪灌組的面積。但是，在大株行距（4米×5米以上）和輕質(zhì)土壤的果園，毛管采用雙向布置時，要求小管出流量達120升／小時以上，小管計算長度往往達不到安裝要求。另一方面內(nèi)徑為3毫米的小管尚沒有制造出專用接頭，一般是直接插于毛管上，插入長度不易掌握，毛管內(nèi)產(chǎn)生的局部水頭損失不易估計，而且可能插入深，小管進口與毛管內(nèi)壁接觸，小管時流受阻，甚至不出水。這種安裝方法對毛管打孔要求嚴格。如果打孔太小，會出現(xiàn)"卡脖"，打孔偏大則出現(xiàn)漏水。

（2）內(nèi)徑d為4毫米的小管在工作水頭4～6米時，常用流量范圍內(nèi)的長度L＝1．01～3．71米，這在技術(shù)上是可以接受的。這個工作水頭雖然對灌水均勻度反應較內(nèi)徑為3毫米的小管敏感一些，但按照1／1500～1／1000地形圖的地形誤差，相對比例是比較小的，是可以允許的，采用較大流量時，可用較高工作水頭，以保證安裝要求的長度。目前國內(nèi)已有內(nèi)徑4毫米小管的接頭，完全可以克服內(nèi)徑為3毫米的小管安裝上可能出現(xiàn)的問題。

（3）內(nèi)徑d為6毫米的小管，則出水量和灌水均勻度對小管的長度反應敏感，一般不采用。

因此，目前選用內(nèi)徑d為4毫米的PE塑料小管作為灌水器是合理的；在采用小流量而水頭較高的地方，可用內(nèi)徑d為3毫米的小管，但要安裝合適。

由實驗測得φ4小管的經(jīng)驗公式見式（4－33），該式可用于確定φ4小管的長度：

2．小管灌水器的結(jié)構(gòu)小管灌水器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是φ4PE塑料小管與φ4塑料接頭連接毛管而成；另一種是用1個穩(wěn)流器與φ4塑料小管連接插入毛管而成。第一種的價格比第二種便宜，但水力計算較麻煩，為了滿足設(shè)計均勻度，必須計算出沿毛管每根小管的長度。第二種小管長度可以不必計算，只要滿足安裝的需要即可。其缺點是目前使用的補償器流量偏小，只有40升＼小時。對于大果樹每株樹可以插兩個灌水器。

轉(zhuǎn)貼于 3．小管灌水器的流量小管灌水器的流量應滿足在滲水溝內(nèi)具有較高流速，在開灌后的很短時間內(nèi)水流封溝，以達到沿溝水量分布均勻。常用灌水器流量為80～120升／小時。輕質(zhì)上應取高值。

4．滲水溝的結(jié)構(gòu)滲水溝的橫斷面結(jié)構(gòu)如圖4－20所示。試驗表明較深窄的滲水溝水流封為較快，但是其結(jié)構(gòu)往往由開溝工具決定。目前多用鐵鍬開挖滲水溝，橫斷面呈梯形，溝底寬b＝10～15厘米，h=12～15厘米。

（四）毛管直徑與允許最大長度

目前，最常用到的毛管直徑分別是12毫米、15毫米和20毫米的PE塑料管。顯然，在達到要求灌水均勻度的前提下，不同直徑的毛管的最大允許長度不同，設(shè)計方法類似于滴灌。建議的毛管布設(shè)方式見表4-23所示。

篇2

關(guān)鍵詞：自壓管道 灌溉系統(tǒng) 灌區(qū) 節(jié)水改造

白河堡水庫灌區(qū)是北京市十大灌區(qū)之一，灌區(qū)內(nèi)有輸水干渠4條，總長度92.12公里，控制灌溉面積32.4萬畝，是延慶縣最大的自流灌區(qū)。灌區(qū)原規(guī)劃支渠82條，1998年前建成43條，全部都是漿砌石或砼襯砌渠道。由于襯砌渠道有輸水損失大、占地多、對地形起伏變化適應能力差、受凍脹影響變化大、維修管理困難、使用壽命短等多方面的缺陷，因而從1998年至2002年白河堡水庫灌區(qū)進行節(jié)水改造時，我局根據(jù)干渠大部分渠段都在高處與田間落差大，適合自壓管道輸水灌溉這一特點，在支渠建設(shè)中，改變傳統(tǒng)的襯砌渠道方式，配套自壓管道灌溉系統(tǒng)，在節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、省工、便于管理等方面取得較好的效果。實踐證明，自壓管道灌溉系統(tǒng)是一項值得在灌區(qū)節(jié)水改造中推廣應用的技術(shù)。

1．自壓管道灌溉系統(tǒng)的機理和組成

1．1自壓管道灌溉系統(tǒng)的機理

自壓管道灌溉系統(tǒng)就是利用地形的自然高差形成的壓力水頭，通過管道輸水到田間的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。它突出的特點就是充分利用自然壓差，形成壓力管道系統(tǒng)，不需要消耗電能就可配套低壓管道灌溉、噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉設(shè)施。

1．2自壓管道灌溉系統(tǒng)的組成

自壓管道灌溉系統(tǒng)包括：水源、首部樞紐（攔污柵、閘門、量水設(shè)備、輸水渠或管、沉沙池和壓力池）、輸水管網(wǎng)系統(tǒng)、田間灌溉系統(tǒng)。

首部樞紐的作用主要是保證有足夠的水量供應，同時，保證水質(zhì)清潔，避免管網(wǎng)堵塞。

2．自壓管道灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計

2．1需要收集的基本資料

自壓管道灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計之前，必須收集以下基本資料，作為設(shè)計的依據(jù)。

1 地形地貌；地理位置

灌區(qū)內(nèi)地理位置基本地形和地貌要在局部地形圖上標出，并繪出管網(wǎng)的走向及有關(guān)設(shè)施的位置。

2 氣象

灌區(qū)內(nèi)的多年降水量、蒸發(fā)量、主風向及風速，最高、最低、平均氣溫，無霜期的長短 ，日照小時數(shù)。

3 土壤特性

土壤質(zhì)地，耕層厚度，養(yǎng)分狀況。

4灌區(qū)內(nèi)主要作物分布

灌區(qū)總面積，農(nóng)作物種類，種植比例，各種作物的種植面積。

5經(jīng)濟情況

規(guī)劃區(qū)內(nèi)人口，勞動力，耕地面積，產(chǎn)量，人均收入，交通狀況。

6管道材料

管道材料性能，生產(chǎn)廠家，管材類型。

2．2系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容

自壓管道輸水灌溉工程設(shè)計主要包括八個方面的內(nèi)容。

1確定管道長度及走向，并繪制管道縱斷面圖。

2灌溉制度的制定。計算灌水定額，灌水周期。

3水量平衡分析。根據(jù)灌溉面積確定供需水量。

4管道布局。確定管網(wǎng)的走向、管道各段的長度。

5確定灌溉方式、灌溉工作制度。

6管道水力計算。確定管網(wǎng)入口的工作壓力、管道水頭損失、管徑的大小；管道內(nèi)流速校核。

7工程概算。

8經(jīng)濟效益分析。

2．3系統(tǒng)管網(wǎng)布置及灌溉制度的確定

1管網(wǎng)布置

管網(wǎng)布置的合理與否，對工程投資、運行狀況和管理維護有很大影響。一般管道布置應遵循以下原則。

Ⅰ、充分利用壓力水頭。

Ⅱ、力求管道總長度短、管線平直，減少折點和起伏。

Ⅲ、灌區(qū)內(nèi)田間固定管道的長度宜為6－10米/畝。

Ⅳ、支管道走向宜平行于作物種植方向。支管間距單向控制時不應大于75米，雙向控制時不應大于150米。

2灌溉制度的確定

灌溉制度是根據(jù)作物生育期內(nèi)一定的氣候、土壤和耕作技術(shù)條件為獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)進行適時適量灌水的一種制度。其內(nèi)容包括灌水定額、灌溉定額、灌水時間及次數(shù)。

Ⅰ、灌水定額的確定

在管網(wǎng)設(shè)計中，采用作物生育期內(nèi)各次灌水量中最大的一次作為設(shè)計灌水定額。對于種植不同作物的灌區(qū)，通常采用設(shè)計時段內(nèi)主要作物的最大灌水定額作為設(shè)計灌水定額。

一般灌水上限按田間持水量的85～95%計算，下限按田間持水量的55～65%計算。

灌水定額按式2—3—1計算。

2—3—1

式中： —設(shè)計灌水定額，mm、m3／畝；

—計劃濕潤層深度，cm；

—田間持水率；

1、 2—土壤適宜含水量上、下限；

土、 水—計劃濕潤層土壤干容重、水容重，t／m3。

Ⅱ、灌水周期的確定

根據(jù)灌水臨界期作物最大日需水量值，按式2—3—2計算理論灌水周期。因為，實際灌水中可能會出現(xiàn)停水、配水設(shè)備故障等原因，故設(shè)計灌水周期應小于理論灌溉周期。

T理=m／Ea＞T設(shè)

2—3—2

式中：T理—理論灌水周期，d（天）；

Ea—控制區(qū)內(nèi)作物最大日需水量，mm／d；

T設(shè)—設(shè)計灌水周期，d（天）；

m—同前。

控制區(qū)內(nèi)種植不同作物時，按式2—3—3求權(quán)法計算理論灌水周期。

2—3—3

式中：T理、m—同前；

A—系統(tǒng)設(shè)計灌溉總面積，畝；

Eai、Ai—設(shè)計時段內(nèi)不同作物最大日需水量、作物種植面積，mm／d、畝。

Ⅲ、灌水設(shè)計流量的確定

根據(jù)灌水定額、灌溉面積、灌水周期、每天工作的時間和灌溉水利用系數(shù)計算灌溉設(shè)計流量。用式2—3—4計算。

2—3—4

式中 設(shè)—灌溉設(shè)計流量，m3／h；

m、A、T—同前；

—灌溉水利用系數(shù)，一般取0.80－0.90；

t—每天工作的時間，h，一般取15－20h

Ⅳ、水量供需平衡分析

水量供需平衡按式2—3—5計算。

Q供＞Q需

2—3—5

式中：Q供—水源供給水量，m3；

Q需—灌溉需水量，m3。

為了達到規(guī)劃區(qū)內(nèi)節(jié)水增產(chǎn)的目的，應采用先進的節(jié)水灌溉技術(shù)，減少灌水定額。當出現(xiàn)供水量小于需水量時，應開辟新的水源。無新水源時應重新調(diào)整作物結(jié)構(gòu)布局或減少灌溉面積。

3灌溉工作制度

傳統(tǒng)灌溉方式是續(xù)灌和輪灌相結(jié)合的方法，即：支管之間采用輪灌，支管內(nèi)采用續(xù)灌。

Ⅰ、系統(tǒng)輪灌組數(shù)目的確定，用式2—3—6計算

N=int（nq／Q設(shè)）

2—3—6

式中：N—系統(tǒng)輪灌組數(shù)；

n—系統(tǒng)出水口總數(shù)；

q—出水口的出水量，m3／h；

int—取整符號；

Q設(shè)—同前。

Ⅱ、出水口實際出水量計算，按式2—3—7計算

q=NQ設(shè)／n

2—3—7

式中：所有符號同前。

Ⅲ、同時工作出水口數(shù)目的確定，按式2—3—8計算

X=int（n／N）

2—3—8

式中：X—同時工作的出水口數(shù)

其它符號同前。

Ⅳ、每個輪灌組工作時間，按式2—3—9計算

tN=T／N

2—3—9

式中：tN—每個輪灌組工作時間，h；

T、N—同前。

2．4水力計算

1管網(wǎng)各級管道的流量計算

在管網(wǎng)管道流量計算時，采用自下而上的方式推求各管段的流量。

Ⅰ、支管流量的確定

根據(jù)輪灌組及出水口的水量，同時工作的出水口數(shù)，計算支管道的流量。

2—4—1

式中： 支—支管進口流量，m3／h；

—支管控制的出水口數(shù)；

—同前。

Ⅱ、干管流量的確定

干管內(nèi)的水量是同時工作支管水量的總和。即：

2—4—2

式中： 干—干管進口流量，m3／h；

干—干管控制支管數(shù)；

支—同前。

2管網(wǎng)水力計算

Ⅰ、給水栓工作水頭

在采用移動軟管灌溉系統(tǒng)中，一般軟管直徑為φ50～φ100，長度不超過100米。此時給水栓工作水頭用式3—4—3計算。

Hg=hyf+Hgy+（0.2～0.3）

2—4—3

式中：Hg—給水栓工作水頭，m；

hyf—移動軟管沿程水頭損失，m；

Hgy—移動軟管出口與給水栓出口高差，m。

當給水栓直接配水入渠道時：Hg=0.2～0.3，m。

轉(zhuǎn)貼于 Ⅱ、管網(wǎng)各管段管徑的確定

自壓管網(wǎng)水力計算是根據(jù)：設(shè)計水量、管網(wǎng)入口壓力確定管網(wǎng)中各級管徑，各節(jié)點壓力。最后選用與計算出的管徑接近的商用管徑。管徑選定后要進行不淤流速（一般取0.5m／s）和最大允許流速（通常限制在2.5～3.0m／s）校核。

為了充分利用自然水頭，其管徑用式2—4—4計算。

2—4—4

式中： —管道內(nèi)徑，mm（m）；

—沿程水頭損失摩阻系數(shù)；

—管道內(nèi)設(shè)計流量，m3/h（m3/s）；

—流量系數(shù)；

—管徑系數(shù)。

—平均水力坡度。為管段上游節(jié)點與下游節(jié)點水頭差除以管段長度。

經(jīng)濟流速的確定原則：

通過流量大時，應選擇較小值；反之，應選擇較大值。干管選擇較小值，支管選擇較大值。

Ⅲ、管網(wǎng)水頭損失計算

沿程水頭損失計算：

根據(jù)選定的管材、管徑、設(shè)計流量、管道長度，按式2—4—5計算其沿程水頭損失。

2—4—5

式中： —管道沿程水頭損失，m；

—管道長度，m；

—管道內(nèi)設(shè)計流量，m3/h（m3/s）；

—管道內(nèi)徑，mm（m）；

—沿程水頭損失摩阻系數(shù)；

—流量系數(shù)；

—管徑系數(shù)。

地面軟管沿程水頭損失通常采用塑料硬管計算公式計算，然后，乘以一個系數(shù)1.1～1.5。

局部水頭損失一般以流速水頭乘以局部水頭損失系數(shù)來表示。

2—4—6

式中： —管道局部水頭損失，m；

—管道局部水頭損失系數(shù)；

—斷面平均流速，m/s；

—重力加速度，m/s2。

一般為簡化計算，按沿程水頭損失的10%～15%計算。

3輸水管道性能的選擇

Ⅰ、輸水管道設(shè)計要求的工作壓力確定。管材允許工作壓力應為管道最大正常工作壓力的1.4倍。當管道可能產(chǎn)生較大水擊壓力時，管材的允許工作壓力應不小于水擊時的最大壓力。

Ⅱ、管壁要均勻一致。

Ⅲ、管材內(nèi)壁要光滑。

Ⅳ、管與管、管與管件連接要方便。

2．5水擊壓力計算與保護裝置

1水擊壓力計算

Ⅰ、水擊波傳播速度

=

2—5—1

式中： —水擊波傳播速度（e/d＜1/20＝，m/s；

— 。K：水的體積彈性模量，KN/m2；E：管材縱向彈性模量，Km/m2；

—管徑，m；

—管壁厚度，m。

Ⅱ、水擊類型判別

水擊相時按式3—4—8計算。當閥門關(guān)閉歷時不大于一個水擊相時，此時所產(chǎn)生的水擊為直接水擊。反之，則為間接水擊。

2—5—2

式中： —水擊相時，s；

—計算管段長度，m；

—同前。

Ⅲ、水擊水頭的確定

直接水擊水頭：

2—5—3

間接水擊水頭：

2—5—4

式中： —直接水擊水頭，m；

—間接水擊水頭，m。關(guān)閥門為正，開閘門為負；

—閘門前水的速度，m/s；

—關(guān)閉閥門的時間，s；

、 、 、 —同前。

2防止水擊壓力的措施

Ⅰ、操作運行中應緩慢啟閉閥門，以延長閥門啟閉時間，從而避免產(chǎn)生直接水擊，并可降低間接水擊壓力。

Ⅱ、由于水擊壓力與管內(nèi)流速成正比，因此，在設(shè)計中應控制管內(nèi)流速不超過最大流速限制范圍。

Ⅲ、由于水擊壓力與管道長度成正比，因此，在設(shè)計中可隔一定距離設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或安裝安全閥和進排氣閥，以縮短管道長度，削減水擊壓力。

3安全保護裝置

管道輸水灌溉系統(tǒng)的安全保護裝置主要有進（排）氣閥、安全閥、調(diào)壓裝置、逆止閥等。

Ⅰ、進排氣閥的選擇

進排氣閥按式2—5—6選擇。一般在順坡布置安裝在管道系統(tǒng)首部，逆坡布置時在管道系統(tǒng)尾端，安裝在管道系統(tǒng)的凸起處，管道朝水流方向下折及超過10度的變坡處。

2—5—6

式中： —進排氣閥通氣孔直徑，mm；

—被保護管道內(nèi)徑，mm；

—被保護管道內(nèi)水流速度，m/s。

Ⅱ、安全閥

安全閥是一中壓力釋放裝置，安裝在管路較低處，起超壓保護作用。

3．自壓式管道輸水灌溉管理及技術(shù)要求

自壓管道灌溉工程同其它水利工程一樣，必須正確處理好建、管、用三者關(guān)系。建是基礎(chǔ)，管是關(guān)鍵，用好增產(chǎn)是目的。在保證管道系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量的前提下，只有管好用好才能充分發(fā)揮效益。

3．1管理制度

自壓管道灌溉系統(tǒng)也需要有完善的管理制度，如果沒有一套與其相適應的管理措施，也是不能正常運行的。要從以下四個方面完善管理制度：

1建立健全管理組織；

2依法管水；

3實行管理責任制；

4建立管理考核標準

3．2自壓管道灌溉系統(tǒng)運行技術(shù)要求

1灌溉前必須首先打開應澆地塊的給水栓，每條主管道打開的給水栓數(shù)不少于3個。

2打開給水栓后，再開進水閘，閘門開啟度應根據(jù)渠道水位，滿足管道用水量，待壓力池水位和堰頂一平，穩(wěn)定為好。

3灌溉結(jié)束后，先關(guān)閉進水閘，然后再關(guān)閉給水栓。

4冬灌結(jié)束后，必須將管道內(nèi)的水排掉，防止凍壞管道。

5用前必須做好管道的檢修工作。

4．自壓管道灌溉系統(tǒng)效果分析

自壓管道灌溉系統(tǒng)與明渠灌溉相比具有以下優(yōu)點：

1節(jié)水、節(jié)能

自壓管道灌溉系統(tǒng)輸水損失小，渠系水利用率達95%以上，比土渠提高30%，比防滲渠道提高5%，綜合節(jié)水達40%左右。

由于用管道輸水，減少了滲漏和蒸發(fā)損失，綜合節(jié)能在20%～30%。

2省地、省工

自壓管道灌溉系統(tǒng)中管道埋入地下，比明渠灌溉減少占用耕地2%，對土地資源的充分利用有著重要意義。

管道灌溉不僅能減少大量的田間建筑物，而且還可以實現(xiàn)規(guī)范化、系統(tǒng)化；輸水時間短，縮短了輪灌期，節(jié)省了工日。

3適應性強、管理方便

自壓管道灌溉系統(tǒng)是有壓供水，可適用于各種地形，如：越溝，跨路，拐彎和爬坡等。

管道灌溉設(shè)備比較簡單，技術(shù)容易掌握，管理方便，用水量便于控制和計量 ，并為農(nóng)業(yè)機械化、自動化的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

4使用壽命長

管道埋入地下，塑料管不易老化、不宜腐蝕 、不宜破壞，一般使用壽命在50年左右。

5．典型工程效益分析

香營鄉(xiāng)3000畝蔬菜基地自壓管道節(jié)水灌溉工程，以白河堡水庫北干渠為水源地，設(shè)首部沉淀過濾池和調(diào)節(jié)池各一座，配套φ315管2410米，φ200管4000米，φ160管650米，φ110管35700米，出水口640套。自壓管道節(jié)水灌溉系統(tǒng)完成后，項目區(qū)的面貌發(fā)生了根本性變化，灌溉條件得到明顯改善。經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益有了顯著變化，在全縣的節(jié)水灌溉建設(shè)和管理上起到了真正的示范樣板作用，對延慶縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機制改革和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整具有深遠意義。

5．1經(jīng)濟效益分析

通過節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，改善了當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，結(jié)合農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和名、特、優(yōu)、新品種的發(fā)展，必將會提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加當?shù)剞r(nóng)民收入。

1增產(chǎn)效益

農(nóng)田實行節(jié)水灌溉后，由于減少了渠道和田埂占地，可增加作物有效種植面積，并能適時灌水，提高灌水質(zhì)量，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。每畝按2000K量，單價按1.2元/Kg計，每畝年增加收入1250元，每年可增加收入375萬元。

2節(jié)水效益

與土渠灌溉相比，自壓管道灌溉每畝每年可節(jié)水100m3；項目區(qū)年節(jié)水總量為30萬m3。每方水按0.12元計，可節(jié)約水費開支3.6萬元。節(jié)水轉(zhuǎn)移效益按每方水0.08元計，每年可增加效益2.4萬元。

3省工效益

管灌每畝每年可節(jié)省人工3工日，項目區(qū)每年節(jié)省人工9000工日，節(jié)省人工支出18萬元。

4節(jié)地效益

據(jù)測算，管灌可增加有效種植面積5%左右，項目區(qū)可增加有效種植面積150畝。

實踐證明，自壓管道灌溉系統(tǒng)節(jié)水效果明顯，減少了水資源的浪費，緩解了當?shù)氐乃Y源供需矛盾，提高了當?shù)氐墓喔人胶娃r(nóng)業(yè)抗御干旱災害的能力，促進了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)制度改革和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。運用自壓管道灌溉系統(tǒng)后，每年節(jié)約用水30萬m3，節(jié)約的水為社會經(jīng)濟的其他發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。同時，項目區(qū)內(nèi)外部環(huán)境和整體面貌也將發(fā)生根本性變化，不僅豐富了城鄉(xiāng)居民的“菜籃子”，還綠化美化了環(huán)境，改變了當?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)意識。使農(nóng)民認識到節(jié)水改造的好處，深深體會到水利是農(nóng)業(yè)的命脈，只有水利設(shè)施的發(fā)展，才能改變農(nóng)業(yè)的面貌，才能富裕農(nóng)民。

5．2生態(tài)環(huán)境效益分析

項目區(qū)應用自壓管道灌溉系統(tǒng)以后，使得當?shù)胤N植結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整，水土流失得到有效控制，土地成方連片，糧果豐收，綠樹成行，水資源供需矛盾得到緩解，環(huán)境優(yōu)美。同時，水土資源的利用更趨于合理，并可以把當?shù)氐姆N植、養(yǎng)殖、加工和旅游有機地結(jié)合起來，以開發(fā)促旅游，旅游促發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)雛形基本形成，項目示范區(qū)當?shù)氐纳a(chǎn)生活環(huán)境面貌煥然一新。采用節(jié)水措施，減少農(nóng)業(yè)用水量，相應減少了對地下水的開采量，對涵養(yǎng)補充地下水起到一定作用，節(jié)約的地表水，可增加對官廳水庫的補水，對恢復官廳水庫飲用水源功能有著重大意義。

6．結(jié)束語

篇3

關(guān)鍵詞：園林 灌溉系統(tǒng) 設(shè)計 施工

1、研究背景

園林灌溉不僅要滿足各植物需水的標準,又要為園林增添水景景觀,因此做好園林灌溉設(shè)備方面的工作具有尤為重要的作用[1]。

2、灌溉技術(shù)發(fā)展史

隨著世界人口的不斷增長和能源、水資源危機的逐步加劇,園林灌溉系統(tǒng)正趨向更加環(huán)?；?、能耗節(jié)省化、控制智能化、行業(yè)開放化、噴灑低壓、利用綜合化、用途多向化等技術(shù)快速開發(fā)[2]。

2.1灌溉方式的多樣化

植物供水作為園林灌溉系統(tǒng)的主要對象,基于植物的各異性,必須有針對性的對不同植物的需水規(guī)律和需水量提供“精準”灌溉。隨著園林灌溉系統(tǒng)的進一步創(chuàng)新研發(fā),對于噴灌、滴灌等灌溉方法的界限將逐一被突破。其中,在噴灌區(qū)域中有多種不同的微灌方式,主要包括滴灌、微噴灌、滴箭、涌泉灌、樹木根部灌溉等。然后,針對園林綠地植物的多元化需求,同一個灌溉系統(tǒng)將采納不同的灌溉方法。不同植物的根系層深度各有差別,吸水范圍也不盡相同,可以結(jié)合地上灌、地面灌、淺層灌、深層灌,統(tǒng)一調(diào)配降水、灌溉水和地下水,形成綜合一體化的植物灌溉水分管理系統(tǒng)。

2.2灌溉產(chǎn)品的多樣化

在園林灌溉產(chǎn)品方面,具有世界知名品牌的園林制造商已制定了完善的系統(tǒng)。我國的園林灌溉設(shè)備產(chǎn)品與世界的同類相比,距離還相差很大。其主要表現(xiàn)在產(chǎn)品類型單調(diào),配件不全,質(zhì)量控制體系和質(zhì)量檢測手段相對來說不成熟。當前國產(chǎn)的控制器和電磁閥可靠性不高,在小型電子控制器研發(fā)方面,還留有空白。

3、灌溉系統(tǒng)設(shè)計與施工

3.1灌溉系統(tǒng)設(shè)計

近年來，在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，更多的新技術(shù)、新材料開始運用于市政園林灌溉系統(tǒng)之中，灌溉方式也從簡單噴灌向著噴灌、滴灌、微灌、涌泉灌等多種灌溉相結(jié)合的系統(tǒng)性灌溉過渡，并開始將準確把握植物需水規(guī)律的“精確”灌溉作為設(shè)計目標。設(shè)計中應首先考慮灌溉地域的土壤、地形、氣候、植物群落等基本情況，并注意設(shè)備的隱蔽性以保證景觀效果的美化?？赏ㄟ^自動控制系統(tǒng)提高灌溉的精確程度，達到提高效率和經(jīng)濟實用的雙重效果。

灌溉系統(tǒng)由水源、首部樞紐、管網(wǎng)以及噴頭等部分組成。首先應保證水源的水量及水質(zhì)，在市政園林灌溉中通常選擇城市供水系統(tǒng)；首部樞紐一般包括動力設(shè)備、水泵、水表、壓力表，以及控制設(shè)備等，用于取水、加壓、水質(zhì)處理和系統(tǒng)控制。在設(shè)計中應根據(jù)水源條件、灌溉產(chǎn)品類型及灌溉對象適當增減設(shè)備。管網(wǎng)包括不同管徑的干管、支管、毛管等，作為壓力水的運輸通道，通常以防銹蝕的UPVC管、PE管等作為首選。噴頭是使灌溉水均勻噴灑在綠化區(qū)域的設(shè)施，可根據(jù)不同情況選擇不同射程的噴灌、滴灌或微灌產(chǎn)品。

在灌溉方式上，應以整體噴灌與局部滴灌或微灌的方式相結(jié)合，并根據(jù)設(shè)計需要選擇全自動或半自動控制系統(tǒng)，其中全自動系統(tǒng)可通過預先編制好的控制程序和根據(jù)反映植物需水的某些參量（土壤氣候條件、植物群落條件等）自動開閉水泵并按一定的輪灌順序進行灌溉，可極大地降低人工成本和資源浪費。

3.2灌溉系統(tǒng)施工

牽連到有關(guān)建筑物的施工更改,應嚴格符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

(1)在施工開始之前,需要確定好相應的水源位置,測量并記錄靜態(tài)水壓。

(2)清晰把握整體布局設(shè)計規(guī)劃,并了解當?shù)氐膬鐾翆雍穸?明確水管線的埋深度。

(3)根據(jù)不同型號噴頭的工作壓力、出水量,做好選擇合適的噴頭型號工作。

(4)放線,定點。根據(jù)不同噴頭直徑所噴灑的距離,確定兩個噴頭之間的間距,同時還需要考慮當時給水的壓力、當?shù)氐臍夂驐l件等。點噴頭之前,其控制點,邊角點必須先點上,并統(tǒng)計管材管件數(shù)量。一般的布置方式選用正三角形布置,而對于正方形布置,應注意的一個限制因素就是最大間距對角線的限制。

(5)開挖噴灌溝。開挖之前,要分開放置表層土與下面的陰土或者建筑垃圾,管溝找準坡度,其下面不能有尖銳的東西阻截, 要保證平與直。

(6)連接管材。先用大號砂紙打磨接口,再用干凈的抹布擦拭干凈,在接口處用水膠均勻涂抹,接著迅速插入并用力轉(zhuǎn)一圈,停一分鐘以防接口接觸不全面。

(7)測試壓力,回鋪管溝。先在管材上面回鋪一層好土,然后把原先挖出的土回填,清理好當?shù)氐慕ㄖ?/p>

4、節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)

隨著世界性能源問題的出現(xiàn)，市政園林除了其發(fā)揮其美化城市生活、調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境等作用外，其節(jié)能性也逐漸受到人們的關(guān)注。節(jié)約型生態(tài)園林概念的提出，對灌溉系統(tǒng)提出了更高的要求，促進灌溉系統(tǒng)不斷向低成本、低能耗、多樣化、自動化的節(jié)水、節(jié)能、節(jié)勞的方向發(fā)展。

首先，應以不同植物的灌溉特點優(yōu)選灌溉方式及灌溉器具。低矮易蒸發(fā)的草地宜采取射程較遠的噴灌以降低水的霧化程度和空氣中的漂移損失；自然型灌木宜采用滴灌方式，將滴頭設(shè)置在植物的根部附近減少水的損失；大型喬木可用根部灌水器和涌泉噴頭將水分直接送入其根系，解決表層壓實土透水性、透氣性差的問題。而時令花卉與修剪型灌木則應分析具體情況，以滴灌、微灌或人工澆灌相結(jié)合的方式操作。其次，管材和配件的選擇直接關(guān)系到節(jié)水的效果。管材的人為損壞、老化、凍裂等情況，都可能破壞其密閉性，產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，故應選擇質(zhì)量較好，柔韌度較高的UPVC或PE材料。而將某一區(qū)域的入口水壓保持在同一最佳范圍內(nèi)，可產(chǎn)生更為均勻的灌溉效果，因此可在入口管道處設(shè)置水壓調(diào)節(jié)器，使灌溉器在最適壓力下工作。此外，灌溉系統(tǒng)后期的維護和對自動化程序的不斷修正也將起到良好的作用?？傊姓ぷ髡邞侠碓O(shè)計和運用灌溉技術(shù)，根據(jù)不同的園林環(huán)境設(shè)置不同的灌溉模式，為城市節(jié)約型生態(tài)園林的建設(shè)貢獻力量。

5、結(jié)語

園林灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與施工是否科學合理,直接關(guān)系到園林的綠地植物是否健康成長及其水資源是否科學合理利用。針對這種情況,我國必須在借鑒國外先進的灌溉技術(shù)的前提下,加大技術(shù)研發(fā)資金投入,科學創(chuàng)新,與時俱進,實現(xiàn)資源的綜合可持續(xù)利用,創(chuàng)造更多的園林企業(yè)的經(jīng)濟價值。

參考文獻：

篇4

摘 要：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中，運用有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能化灌溉，不僅成本較為高昂，整體布設(shè)過程也很復雜，需要花費大量的人力物力。正是基于這種情況，相關(guān)技術(shù)人員研發(fā)了ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，主要利用的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、超聲波水位傳感器以及土壤水分傳感器等，整體系統(tǒng)能有效實現(xiàn)信息反饋和數(shù)據(jù)收集，十分便利。本文從ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分析入手，對硬件實施方案以及軟件實施方案進行了集中的闡釋，旨在為技術(shù)研究人員提供有價值的技術(shù)建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：ZigBee；智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)；硬件；軟件

中圖分類號：S275 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230059

1 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的參數(shù)包括用戶終端系統(tǒng)、主控制器、ZigBee內(nèi)部協(xié)調(diào)節(jié)點以及監(jiān)控系統(tǒng)等，利用節(jié)點參數(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，并借助控制命令優(yōu)化系統(tǒng)的運行流程。另外，在ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)運行過程中，當終端節(jié)點檢測到農(nóng)田水位超標后，就會產(chǎn)生自動斷電制動，系統(tǒng)能利用其自身系統(tǒng)控制參數(shù)對電磁閥進行控制，從而有效地停止灌溉操作。而針對檢測水位在閾值范圍以下時，需要利用系統(tǒng)自動化控制功能開啟電磁閥，確保振動控制灌溉項目。技術(shù)人員要利用模塊對開啟灌溉和停止灌溉進行集中管理，針對狀態(tài)信息以及終端節(jié)點建立有效的控制框架[1]。

2 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的硬件實施方案

ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)主控制結(jié)構(gòu)主要包括微處理芯片、USB和SPI等，結(jié)合圖像傳感器和MCI，能優(yōu)化實現(xiàn)系統(tǒng)的高效管理目標，并且可以利用JAVA進行編程操作，將信息緩存后直接輸入到存儲指令和數(shù)據(jù)控制模塊中。

2.1 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的終端節(jié)點設(shè)計

ZigBee技術(shù)在實際應用過程中，能有效實現(xiàn)低能耗和低成本，同時保證整體運行結(jié)構(gòu)安全可靠，正是基于其自組網(wǎng)能力，能在定義標準結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈層級和物理層級的優(yōu)化連接，保證工作參數(shù)運行環(huán)境維系在2.4G赫茲、868赫茲以及915赫茲3個頻段結(jié)構(gòu)中，并保證拓撲結(jié)構(gòu)運行的完整度。

2.2 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的控制模塊電路設(shè)計

要想實現(xiàn)整體ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化目標，就要保證系統(tǒng)在TC35i模塊能有效維護主控制器和用戶之間的數(shù)據(jù)交流，保證傳遞結(jié)構(gòu)的安全可靠。系統(tǒng)運行過程中，技術(shù)人員要保證基帶處理器和天線接口之間有效連接，并且充分滿足供電電路的時序性，符合接口需求，利用40幀電纜線對主控制器和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行集中管控。在電源接線引腳數(shù)據(jù)處理時，技術(shù)人員要保證短信息收發(fā)和軟件流的系統(tǒng)化控制，確保工作狀態(tài)引腳也能得到有效傳遞[2]。

2.3 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制模塊設(shè)計

ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)之所以能實現(xiàn)自動化管控，主要是基于網(wǎng)絡(luò)連接和智能模塊技術(shù)，借助節(jié)點實現(xiàn)系統(tǒng)管控，確保能隨時隨地提高灌溉系統(tǒng)的訪問實效性。除此之外，在系統(tǒng)內(nèi)還要借助主控制器嵌入以太網(wǎng)，從而有效支持控制層協(xié)議，利用物理結(jié)構(gòu)芯片提升處理水平。

3 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的軟件實施方案

3.1 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的主程序設(shè)計

在軟件系統(tǒng)中，借助自動組網(wǎng)層級能實現(xiàn)ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化運行，技術(shù)人員要對農(nóng)田水位的上限和下限進行集中管理，保證水位、土壤以及電磁閥實現(xiàn)自動灌溉。另外，在系統(tǒng)中能借助路由節(jié)點和協(xié)調(diào)節(jié)點進行控制器管理，保證信息用戶終端對數(shù)據(jù)建立集中采集機制，能在提升系統(tǒng)容錯能力的同時，保證控制組網(wǎng)的可靠性。

3.2 基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的控制模塊應用程序設(shè)計

在ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)運行過程中，要滿足實時性需求，對短信息標志位進行集中關(guān)注，從而保證檢測程序發(fā)揮實效性。

3.3 基于ZigBee的智能r業(yè)灌溉系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)搜索設(shè)計

嵌入式網(wǎng)絡(luò)搜索設(shè)計結(jié)構(gòu)被應用于ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能在提升系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)有效性的同時，優(yōu)化異地管控終端結(jié)構(gòu)，確保控制命令在發(fā)送后實現(xiàn)灌溉操作。特別要注意的是，在系統(tǒng)嵌入結(jié)構(gòu)中，技術(shù)人員要遵循HTTP通信協(xié)議，保證結(jié)構(gòu)的有效性和完整度[3]。

4 結(jié)束語

總而言之，ZigBee智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的推廣，實現(xiàn)了自動化農(nóng)業(yè)管理項目的有效運行，不僅能運行遠程監(jiān)控和系統(tǒng)管理，也能進一步升級參數(shù)解析能力，一定程度上推動了農(nóng)業(yè)項目的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]滕志軍，何建強，李國強，等.基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2013，52（3）：681-684.

篇5

【關(guān)鍵詞】風景園林；灌溉系統(tǒng)；設(shè)計；施工

1 市政園林灌溉系統(tǒng)的設(shè)計

近年來，在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，更多的新技術(shù)、新材料開始運用于市政園林灌溉系統(tǒng)之中，灌溉方式也從簡單單一的噴灌向著噴灌、滴灌、微灌、涌泉灌等多種灌溉相結(jié)合的系統(tǒng)性灌溉過渡，并開始將準確把握植物需水規(guī)律的“精確”灌溉作為設(shè)計目標。設(shè)計中應首先考慮灌溉地域的土壤、地形、氣候、植物群落等基本情況，并注意設(shè)備的隱蔽性以保證景觀效果的美化，可通過自動控制系統(tǒng)提高灌溉的精確程度，達到提高效率和經(jīng)濟實用的雙重效果。

灌溉系統(tǒng)由水源、首部樞紐、管網(wǎng)以及噴頭等部分組成。首先應保證水源的水量及水質(zhì)，在市政園林灌溉中通常選擇城市供水系統(tǒng)；首部樞紐一般包括動力設(shè)備、水泵、水表、壓力表，以及控制設(shè)備等，用于取水、加壓、水質(zhì)處理和系統(tǒng)控制，在設(shè)計中應根據(jù)水源條件、灌溉產(chǎn)品類型及灌溉對象適當增減設(shè)備；管網(wǎng)包括不同管徑的干管、支管、毛管等，作為壓力水的運輸通道，通常以防銹蝕的UPVC管、PE管等作為首選；噴頭是使灌溉水均勻噴灑在綠化區(qū)域的設(shè)施，可根據(jù)不同情況選擇不同射程的噴灌、滴灌或微灌產(chǎn)品。

在灌溉方式上，應以整體噴灌與局部滴灌或微灌的方式相結(jié)合，并根據(jù)設(shè)計需要選擇全自動或半自動控制系統(tǒng)。其中全自動系統(tǒng)可通過預先編制好的控制程序和根據(jù)反映植物需水的某些參量（土壤氣候條件、植物群落條件等）自動開閉水泵并按一定的輪灌順序進行灌溉，可極大地降低人工成本和資源浪費。

2 灌溉系統(tǒng)施工中應注意的幾點問題

施工前，應先確定水源的靜態(tài)水壓。通過描繪精確的施工圖把握住系統(tǒng)的整體布局，并根據(jù)地區(qū)凍土層厚度確定挖埋管線的深度。根據(jù)具體的氣候條件及水壓情況確定噴頭之間的距離，間距通常在噴頭直徑的60%左右，射程應互相壓蓋25%～30%，實際操作可以單獨將小塊綠地分開布置，布置方式可選正三角形或正方形，并從中間進行施工。一般的埋地式噴頭應低于地面以下5mm，此外還應注意噴頭射程與馬路和建筑物間的距離。開挖噴灌溝時要找好坡度，并盡量保證其平直，溝下不應有尖銳的東西。連接管材時，應將接口處打磨平滑并擦拭干凈，涂上膠水的接口要立即連接，并在插入后用力旋轉(zhuǎn)一周，停留1min以保證接口的完全接觸。

施工中要重視灌溉系統(tǒng)與其他市政設(shè)施的整體協(xié)調(diào)，如管網(wǎng)的鋪埋與其他地下隱蔽工程的配合、處理好各工程間的關(guān)系、促進統(tǒng)一的規(guī)劃和實施。施工完成后，還應進行水壓試驗，確保系統(tǒng)的正常運作。

3 節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)

隨著世界性能源問題的出現(xiàn)，市政園林除了其發(fā)揮其美化城市生活、調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境等作用外，其節(jié)能性也逐漸受到人們的關(guān)注。節(jié)約型生態(tài)園林概念的提出，對灌溉系統(tǒng)提出了更高的要求，促進灌溉系統(tǒng)不斷向低成本、低能耗、多樣化、自動化的節(jié)水、節(jié)能、節(jié)勞的方向發(fā)展。

首先，應以不同植物的灌溉特點優(yōu)選灌溉方式及灌溉器具。低矮易蒸發(fā)的草地宜采取射程較遠的噴灌以降低水的霧化程度和空氣中的漂移損失；自然型灌木宜采用滴灌方式，將滴頭設(shè)置在植物的根部附近減少水的損失；大型喬木可用根部灌水器和涌泉噴頭將水分直接送入其根系，解決表層壓實土透水性、透氣性差的問題；而時令花卉與修剪型灌木則應分析具體情況，以滴灌、微灌或人工澆灌相結(jié)合的方式操作。

其次，管材和配件的選擇直接關(guān)系到節(jié)水的效果。管材的人為損壞、老化、凍裂等情況，都可能破壞其密閉性，產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，故應選擇質(zhì)量較好，柔韌度較高的UPVC或PE材料。將某一區(qū)域的入口水壓保持在同一最佳范圍內(nèi)，可產(chǎn)生更為均勻的灌溉效果，因此可在入口管道處設(shè)置水壓調(diào)節(jié)器，使灌溉器在最適壓力下工作。此外，灌溉系統(tǒng)后期的維護和對自動化程序的不斷修正也將起到良好的作用?？傊?，市政工作者應合理設(shè)計和運用灌溉技術(shù)，根據(jù)不同的園林環(huán)境設(shè)置不同的灌溉模式，為城市節(jié)約型生態(tài)園林的建設(shè)貢獻力量。

參考文獻

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篇6

【關(guān)鍵詞】C8051F340；can；物聯(lián)網(wǎng)；cp2200

物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。我國是農(nóng)業(yè)大國，人口眾多，對糧食蔬菜等農(nóng)作物需求巨大，隨著農(nóng)村大量勞動力流向城市，農(nóng)村勞動力長遠看會出現(xiàn)短缺，而我國農(nóng)業(yè)灌溉中大多還是采用傳統(tǒng)的灌溉方式，不僅耗人力而且水資源也是浪費，傳統(tǒng)的灌溉還有不及時，效率低，灌溉量不精確等問題。本文提出了智能大棚灌溉系統(tǒng)的設(shè)計，研究了通過傳感器檢測來判定是否灌溉，灌溉是否完成，充分考慮關(guān)照，溫濕度等對需求量的影響，并考慮到不同季節(jié)不同作物需水量的不同，通過水位監(jiān)測判定是否灌溉完成，通過vc界面選擇不同季節(jié)，不同作物，通過傳感器檢測到的環(huán)境參數(shù)與上位機數(shù)據(jù)庫中的標準參數(shù)比較，判定是否要進行灌溉，灌溉量是多少，由上位機傳達命令到下位機控制執(zhí)行機構(gòu)工作，進行澆水灌溉，達到最佳的灌溉效果。

1.總體設(shè)計

1.1 總體框圖

如圖1所示，由C8051F340構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，傳感器采集的信息輸入到這些從機，從機通過can總線傳遞給主機C8051F340，主控機匯總消息，傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)然后傳到上位機電腦，采集的數(shù)據(jù)信息與上位機中數(shù)據(jù)庫內(nèi)的標準參數(shù)比較，分析，優(yōu)化，最后上位機發(fā)出控制命令控制下位機工作。

1.2 下位機框圖

下位機（如圖2）由C8051F340單片機和采集裝置、執(zhí)行機構(gòu)組成。其中C8051F340單片機是核心，起控制作用；采集裝置由一些傳感器構(gòu)成。灌溉時要考慮光照，空氣溫濕度故檢測裝置有光照傳感器和溫濕度傳感器，灌溉是否完成需要水位監(jiān)測；執(zhí)行機構(gòu)有通風裝置，灌溉裝置和加溫裝置，在灌溉時需要通風，而冬天東風溫室大棚內(nèi)溫度會低，故要進行加熱升溫，當需要灌溉時，單片機從機接收指令，控制執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)灌溉。

2.硬件設(shè)計

C8051F340是美國Silabs公司生產(chǎn)的與標準8051兼容的高速單片機，它具有速度高，功耗低，有豐富的設(shè)備，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制所常用的模擬部件、其他數(shù)字外設(shè)和功能部件，是完全集成的混合信號系統(tǒng)及芯片。

2.1 傳感器與單片機的連接

如圖3，溫濕度傳感器選用SHT11，這是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度等，分辨率高。光傳感器選用TSC2561，它是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程的光強度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，可直接通過I2C總線協(xié)議，由MCU訪問。

SHT11的供電電壓范圍為2.4-5.5V，建議供電電壓為3.3V。在電源引腳（VDD，GND）之間須加一個100nF的電容，用以去耦濾波。

2.2 Can總線

CAN屬于現(xiàn)場總線，能有效的支持分布式實時控制，主機向從機1命令時，其他從機可接受命令，但不需要作出反應，只有從機1接受命令并作出反應，在CAN總線通信中，控制器采用PHILIPS公司的SJA1000和收發(fā)器選用82C250芯片。為了增強抗干擾能力，選用了高速光電耦合器6N137。單片機對SJA1000進行初始化，通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。采用雙絞線進行連接。SJA1000的AD0-AD7連接到單片機的8個I/O接口，對應的引腳相連，單片機可對SJA1000執(zhí)行讀寫操作，可通過中斷方式訪問SJA1000，如圖4。

2.3 以太網(wǎng)控制器與單片機連接

如圖5，CP2200是集成了IEEE 802.3以太網(wǎng)媒體訪問控制器（MAC）、10Base-T物理層（PHY）和8KB非易失性FLASH存儲器的單芯片以太網(wǎng)控制器；可以為具有11個以上端口I/O引腳的任何微控制器或主處理器增加以太網(wǎng)通信功能；8位并行總線接口支持Intel和Motorola總線方式，可以使用復用或非復用方式尋址；是目前體積最小的單芯片以太網(wǎng)控制器。

將地址總線端口A0～A7接F340的管腳P2.0～P2.7，數(shù)據(jù)總線端口D0～D7接P4.0～P4.7，F(xiàn)340通過這兩條總線對CP2200進行尋址和數(shù)據(jù)收發(fā)。INT和CS和分別接F340的管腳P3.6和P3.7；單片機通過管腳P3.6控制CP2200，CP2200通過P3.7向單片機發(fā)出中斷申請。

2.4 執(zhí)行機構(gòu)

電動機作為執(zhí)行機構(gòu)，負責通風，灌溉，加熱，執(zhí)行機構(gòu)均由繼電器間接控制。所用電機為步進電機，方便控制器控制速度，電磁閥采用220V交流的，型號：2W-160-15，型式：常閉式（即：通電打開，斷電關(guān)閉；）。

2.5 注意事項

（1）電磁閥遠離控制器，需通過繼電器間接控制，另外要加入電阻電容緩沖，防止影響控制其正常工作。

（2）電源采用開關(guān)電源，接通220交流電，輸出12V6A直流電，電流電壓都要注意，電流過小會造成開關(guān)冒火花但電動機不工作。

（3）C8051F340與繼電器之間加反相器，控制電動機，防止啟動時燒壞電源。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 上位機設(shè)計

界面采用vc編程，參數(shù)放置采用數(shù)據(jù)庫，不同季節(jié)灌溉量不同，不同季節(jié)具體灌溉量在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置好，比如夏季要增加灌溉量，冬季要減少灌溉量，在界面中可用鼠標點擊按鈕選擇季節(jié)。同樣不同的作物也是。光照不同，空氣溫濕度不同，灌溉量也不同，具體的標準參數(shù)設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中，檢測到的信息與標準參數(shù)進行比較。

主機通過無線傳輸接受從機發(fā)來的信息，然后通過無線傳輸裝置發(fā)送到上位機PC，上位機專家系統(tǒng)中有不同作物（西紅柿、茄子、辣椒、西瓜等）的標準參數(shù)（不同的作物在不同的季節(jié)所需要的光照，溫度，水分不同，白天晚上溫差大時所需要的光照也不同），標準參數(shù)與采集的信息比較后發(fā)出命令，主機接收上位機的指令，傳給從機節(jié)點。

上位機控制下位機關(guān)鍵是協(xié)議，協(xié)議要一致，比如在上位機中設(shè)置ComPort.Settings="4800，n，8，1"那么下位機程序中要對應，可以這樣寫程序：

EA=1；ES=1； TMOD=0x20； SCON= 0x50；

TH1=0xF3；//定時器初值高8位設(shè)置//12MHZ晶振，波特率為4800

TL1=0xF3；PCON=0x80；TR1=1；

3.2 CAN通信軟件設(shè)計

（1）SJA1000的初始化子程序：初始化包括工作方式的設(shè)置、接受濾波方式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器和接收代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置等。

（2）發(fā)送子程序：發(fā)送時將等待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合幀報文，送入SJA1000發(fā)送緩存區(qū)，啟動SJA1000發(fā)送即可。

（3）接收子程序：處理接收報文的過程中，同時要對諸如總線關(guān)閉、錯誤報警、接收溢出等情況進行處理。

4.結(jié)束語

本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的專家系統(tǒng)，利用C8051F340單片機與can總線以及以太網(wǎng)控制器進行設(shè)計，利用傳感器檢測環(huán)境參數(shù)，通過與標準參數(shù)比較做出判斷，溫濕度不同，光照不同時，電腦自動設(shè)置不同的灌溉量，有利于精確灌溉，節(jié)約用水，有利于植物的生長，節(jié)約了人力資源。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；精量灌溉；作物水分狀況；路由協(xié)議；傳感器節(jié)點

中圖分類號 S275.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）24-0216-02

水是人類及一切生物賴以生存、必不可少的重要物質(zhì)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境改善不可替代的極為寶貴的自然資源。雖然我國水資源總量很大，但由于人口眾多，每年的用水量也非常多，目前我國人均水資源占有量約為世界人均占有量的1/4，排名百位之后，被列為世界人均水資源貧乏的國家之一。另外，我國南北自然環(huán)境差異大，北方的幾個省區(qū)更屬少水地區(qū)。近年來，城市人口劇增，生態(tài)環(huán)境惡化，工農(nóng)業(yè)用水技術(shù)落后，浪費嚴重，水源污染，使原本貧乏的水資源更加緊缺，缺水已成為制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展最主要的因素。因此，在農(nóng)作物、果樹等的生產(chǎn)和種植中，實施節(jié)水灌溉勢在必行，而推行精量灌溉又是重中之重。

隨著水資源的日益緊缺，世界各國水資源供求矛盾越來越突出。解決這個矛盾的根本出路是大力發(fā)展和推廣精量灌溉，根據(jù)作物需水信息適時、適量地進行科學灌溉，達到節(jié)水增產(chǎn)的目的[1]。農(nóng)業(yè)作為我國的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，其對用水量的需求不言而喻，長期以來限于思想觀念、資金支持、技術(shù)設(shè)備等方面的原因，對作物的灌溉一直沿用傳統(tǒng)落后的大水漫灌。隨著水資源日益短缺與農(nóng)業(yè)需水量逐年增加兩者之間矛盾的不斷加劇，精量灌溉這種現(xiàn)代節(jié)水灌溉模式正逐漸取代傳統(tǒng)的大水漫灌模式。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在精量灌溉中的應用

1.1 精量灌溉的意義

農(nóng)業(yè)節(jié)水是以高效用水為核心，其中對作物實施精量灌溉一直是節(jié)水灌溉的研究重點，即解決何時灌和灌多少的問題[2]。精量灌溉指通過微噴、滴灌等方式，根據(jù)農(nóng)作物水分生理特性和需水規(guī)律，以及作物生長與土壤水分、土壤養(yǎng)分、空氣濕度、大氣溫度等環(huán)境因素的關(guān)系，把握合適的時機，掌控適當?shù)乃俣?，實施精準的水量控制，從而擺脫土壤、氣候、水源和灌溉設(shè)施等條件的約束，使農(nóng)田水勢保持在適宜作物生長的最佳狀態(tài)，并實現(xiàn)節(jié)水灌溉的目的。

精量灌溉技術(shù)，不僅可以最大程度地利用有限的水資源緩解淡水短缺、地下水開采過度的嚴峻局面，同時能夠通過與精確施肥的有效結(jié)合，改善農(nóng)作物、果樹等的土壤環(huán)境和生長條件，從而提高作物、果實的產(chǎn)量和品質(zhì)，帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。精量灌溉不僅是保證作物生育需水、獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要手段，也是提高肥效和藥效、減少環(huán)境污染的重要措施[3]。精量灌溉能夠極大限度地提高水資源的利用率，減少肥料的浪費，避免雜草滋生，改善土壤條件，降低對水資源需求的壓力，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活真正做到低投入、高收益。精量灌溉以科學配水、科學用水、科學節(jié)水為核心，可以大大提高水的利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，是解決我國農(nóng)業(yè)用水緊張的有效途徑。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless　sensor　network，WSN），是由監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機分布的大量種類繁多的微型傳感器組成，它們通過無線通信方式迅速自行組網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的動態(tài)信息進行采集、計算和處理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被視為繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，其作為信息獲取的重要和常用的新技術(shù)之一，發(fā)展迅速，逐漸深入到人們的生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)中的精量灌溉領(lǐng)域。

1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應用于精量灌溉的優(yōu)勢

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛地應用于各個領(lǐng)域，其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特別是農(nóng)業(yè)精量灌溉領(lǐng)域的應用前景十分廣闊。實現(xiàn)精量灌溉需準確獲取作物需水信息，并根據(jù)需水信息制訂灌溉控制方案[4]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、覆蓋面積大、數(shù)據(jù)傳輸距離遠、兼容性好、感知精度高、應用成本低的特點，非常適合于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的實現(xiàn)。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)精量灌溉，符合農(nóng)作物生長和果樹種植的特點和發(fā)展方向，同時能夠緩解我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用水緊缺的問題，有效解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源消耗和浪費的問題。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)深入研究，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實施農(nóng)業(yè)精量灌溉呈現(xiàn)出越來越廣闊的發(fā)展前景。

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，人們需要消耗大量的人力物力，來獲取大田中農(nóng)作物的信息，這種方式既耗費時間精力，獲取的信息又很有限。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以針對大田灌溉中數(shù)據(jù)采集量大的特點，比較方便地實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。實施精量灌溉必須具備3個條件：一是掌握詳細的作物需水資料；二是運用先進的信息化技術(shù)；三是提供兩者相銜接的大量技術(shù)指標，并將這些指標轉(zhuǎn)化為遙感標識和模型?？梢姡魑锼譅顩r監(jiān)測是精量灌溉的基礎(chǔ)與保障[5]。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實時監(jiān)測農(nóng)田中的土壤和作物水分狀況，確定缺少水分的區(qū)域，從而實現(xiàn)精量灌溉。近年來，國內(nèi)外許多學者對作物水分狀況實時監(jiān)測與診斷技術(shù)進行了大量研究，取得了一些成果，其中比較典型的成果有：利用土壤水分診斷作物水分狀況、基于冠層溫度信息診斷作物水分狀況、利用莖直徑變差診斷作物水分狀況、利用植株蒸騰速率診斷作物水分狀況、利用聲發(fā)射信號診斷作物水分狀況等[6]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用來采集和監(jiān)測土壤水分、冠層溫度信息、莖直徑變差、植株蒸騰速率、聲發(fā)射信號等，這些都為更好地診斷作物水分狀況，同時結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備和技術(shù)定時、定量地進行精量灌溉提供了必要條件。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）不但可以實現(xiàn)實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象信息，并對這些信息進行處理，而且可實時將信息通過無線的方式發(fā)送給用戶。將其應用于精確農(nóng)業(yè)可有效解決農(nóng)田信息的獲取問題[7]。在實際的農(nóng)田灌溉過程中，可比較容易地采集土壤濕度等信息，再對農(nóng)田作物缺水環(huán)境進行診斷，并將結(jié)果和解決方案反饋給農(nóng)民。

2 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精量灌溉系統(tǒng)設(shè)計

由于可以對特定的區(qū)域進行大面積監(jiān)控，單個節(jié)點成本低，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適合于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的信息采集工作[8]。利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)實施農(nóng)業(yè)精量灌溉，要求控制精度和智能化程度高，可靠性好。灌溉過程應采取自動控制模式，這樣可基本消除在灌溉過程中人為因素造成的不利影響，提高灌溉的準確性。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了將農(nóng)田土壤和作物水分數(shù)據(jù)實時、準確、穩(wěn)定的傳輸，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須建立一個穩(wěn)定、合理的體系結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)準確傳輸。一個完整的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精量灌溉系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。在這套結(jié)構(gòu)中，利用無線傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的各種傳感器實時監(jiān)測農(nóng)作物生長的土壤墑情和外部環(huán)境，傳感器負責采集田間土壤墑情信息，作物生長的環(huán)境參數(shù)（土壤水分、空氣濕度和溫度）通過傳感器采得信號，經(jīng)處理后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給基站，基站負責將采集的數(shù)據(jù)收集和匯總起來，再發(fā)送給灌溉專家系統(tǒng)，灌溉專家系統(tǒng)的中央處理服務器根據(jù)接收到的土壤墑情信息數(shù)據(jù)，結(jié)合當時的天氣情況和后臺灌溉知識庫，決定相應的灌溉措施和灌溉決策，并形成灌溉控制指令，再通過基站發(fā)送給灌溉控制執(zhí)行機構(gòu)，從而實現(xiàn)大面積、農(nóng)業(yè)信息采集自動化、灌溉精準化的精量灌溉。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在其中實現(xiàn)了土壤墑情的采集和傳輸，以及灌溉控制指令的傳輸。

2.2 路由協(xié)議

隨著國內(nèi)外WSN的研究發(fā)展，許多路由協(xié)議被提了出來，從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的角度可以大體把它們分為2類：平面路由協(xié)議和分簇路由協(xié)議[9]。比較具有代表性的有泛洪協(xié)議（FLOODING）、定向擴散協(xié)議（DD）、低能量自適應聚簇分層協(xié)議（LEACH）。

2.2.1 FLOODING協(xié)議。泛洪協(xié)議是最早也是最經(jīng)典的以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。該協(xié)議具有嚴重缺陷：內(nèi)爆（節(jié)點幾乎同時從鄰節(jié)點收到多份相同數(shù)據(jù)）、交疊（節(jié)點先后收到監(jiān)控同一區(qū)域的多個節(jié)點發(fā)送的幾乎相同的數(shù)據(jù)）、資源利用盲目（節(jié)點不考慮自身資源限制，在任何情況下都轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)）[10]。因此，泛洪協(xié)議不適合應用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 DD協(xié)議。定向擴散（directed　diffusion）是一種基于查詢的路由協(xié)議。定向擴散路由協(xié)議只適合用于少量節(jié)點，否則延時會很大。

2.2.3 LEACH協(xié)議。低能量自適應聚簇分層LEACH協(xié)議的實現(xiàn)具體分2個過程，即網(wǎng)絡(luò)分群階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。LEACH協(xié)議具有放置方式敏感、低擴展性的應用特點。

2.2.4 協(xié)議的選擇。為了滿足精量灌溉的需求，在選擇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議時，應綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳感器節(jié)點部署、數(shù)據(jù)可靠傳輸、復雜度及低功耗等各種因素。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有與應用高度相關(guān)的特點，因而其路由協(xié)議同樣具有多樣性的特點，很難說哪個協(xié)議更為優(yōu)越。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議具有應用相關(guān)性，所以還沒有出現(xiàn)一個普遍適用的無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[11]。需要在農(nóng)作物實際生產(chǎn)或種植過程中，根據(jù)地形地貌和作物面積、位置分布來進行合理選擇和優(yōu)化。

2.3 成本控制

將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應用于農(nóng)業(yè)精量灌溉領(lǐng)域，由于在大面積的灌溉區(qū)域下，有大量的土壤墑情和農(nóng)作物水分信息需要采集，所以相應的需要大量的傳感器節(jié)點。傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元，應具備低功耗、低成本、無線組網(wǎng)等基本屬性[12]。目前，很多技術(shù)先進的傳感器如土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器等還主要依賴于進口，其價格并不低廉。因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點要根據(jù)實際情況和要達到的實際目標進行布置，適量地控制傳感器的數(shù)目，充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計靈活的特點，控制成本。成本的高低是衡量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能否在農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中成功實施的重要指標，只有成本低才能大量部署在大面積的灌溉區(qū)域中，體現(xiàn)出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)精量灌溉中的各種優(yōu)點。

3 結(jié)語

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)需要高效、精確的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，而將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用到農(nóng)業(yè)精量灌溉中，能提供可靠的土壤濕度和作物水分狀況依據(jù)，從而降低灌溉成本，提高水資源利用率，促進農(nóng)業(yè)灌溉向精量灌溉方向發(fā)展，大大提高了農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化水平。

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篇8

1．1硬件設(shè)計

1．1．1電源模塊

電源模塊由開關(guān)電源和LM317芯片組成。開關(guān)電源可以分別輸出+5V和+24V的直流電壓。+5V直流電壓可以驅(qū)動繼電器并且為LM317提供工作電壓。LM317芯片是三端可調(diào)穩(wěn)壓器集成電路芯片，電壓輸出范圍1．2～37V，能承載最大負載電流為1．5A。LM317內(nèi)置多種保護電路，其中有過載保護、過熱保護和安全區(qū)保護等電路。經(jīng)LM317芯片輸出的+3．3V直流電壓為單片機最小系統(tǒng)提供正常工作電壓;+24V直流電壓用來驅(qū)動電壓、電流傳感器和報警器工作。

1．1．2主控芯片

主控芯片選用飛利浦公司的32位單片機LPC2132。LPC2132是一個32/16位ARM微控制器，一個可以實現(xiàn)嵌入式跟蹤和實時仿真的微控制器，且在其內(nèi)部帶有3種(32kB、64kB、512kB)嵌入式Flash存儲器;基于單片機內(nèi)部與眾不同的加速結(jié)構(gòu)和128位寬度的存儲器接口，能夠讓32位代碼在時鐘速率最大的情況下正常運行。對單片機代碼規(guī)模的嚴格控制，有著不同的作用和效果，為了代碼規(guī)模降低幅度提高到30%，而其對應的性能損失仍然很小，可以通過單片機的Thumb模式來實現(xiàn)。該芯片還具有工作可靠、功耗低，數(shù)據(jù)處理能力強，以及內(nèi)部資源豐富等優(yōu)點。芯片內(nèi)部資源豐富主要體現(xiàn)在其內(nèi)部集成的FLASH存儲器足以滿足終端控制程序?qū)τ趩纹瑱C存儲容量的需要，并且還包括了AD轉(zhuǎn)換模塊、UART串口、實時時鐘、I2C數(shù)據(jù)接口等，可以為終端控制設(shè)備省下大量的元件，不僅使控制終端的結(jié)構(gòu)更加緊湊，而且降低了成本［2］。

1．1．3傳感檢測模塊

傳感檢測模塊包括電壓電流傳感器、振動傳感器及溫度傳感器等。通過電壓、電流傳感器可以測定出農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的三相工作電壓和電流。由于電壓傳感器和電流傳感器輸出的是4～20mA的電流量，LPC2132的AD接口可處理的電壓范圍為0～3．3V，因此需要在傳感器信號線輸出端上串接一個電阻，測量出的三相工作電壓和電流可以作為判斷農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)是否正常工作的主要依據(jù)。振動傳感器安裝在門窗上，當門窗發(fā)生一定強度的振動時會觸發(fā)振動傳感器，傳感器信號線輸出的電壓值會發(fā)生變化。該電壓值通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的電平;在沒有振動發(fā)生時，單片機連接到中斷的引腳為高電平;當振動發(fā)生時，該引腳變成低電平，單片機檢測到該電平的變化立即驅(qū)動報警電路并報警。溫度傳感器用于檢測農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)工作時的溫度，本系統(tǒng)選用的是sht11溫度傳感器，通過檢測到的電機工作時的溫度，結(jié)合三相工作電壓和電流來確定電機的工作狀態(tài)。具體傳感器電路如圖2所示。

1．1．4人機對話模塊

人機對話模式屬于計算機工作方式的一種，即操作員通過控制臺或終端顯示屏幕操作控制計算機，以對話方式進行通信和工作，實現(xiàn)遠程控制的效果。人機對話接口包括按鍵和LCD顯示兩部分，按鍵用來設(shè)置多級(省、市、縣三級)SIM控制號碼，在設(shè)置過程中按照LCD顯示的提示內(nèi)容分步進行，通過傳感器檢測到的數(shù)據(jù)也可以通過LCD顯示出來。

1．1．5數(shù)據(jù)存儲模塊

R53通過按鍵設(shè)置的控制號碼需要能夠長期存儲。本系統(tǒng)選用CAT1025芯片，該芯片即使在系統(tǒng)掉電的情況下也能保存數(shù)據(jù)，利用CAT1025可以存儲多級控制號碼。由于CAT1025具有非易失性，系統(tǒng)重新上電時，之前所存儲的SIM控制號碼依然存在，并且可以從CAT1025中讀出，以便使用。其電路圖如圖3所示。

1．1．6執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)主要包括農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的自動啟停開關(guān)和報警器驅(qū)動電路。農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的自動啟停開關(guān)分別由兩個繼電器控制，用以遠程控制農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的開啟和停止，當終端控制器接收到上位機的啟停命令時，發(fā)出指令控制啟停繼電器，完成相應動作［3］。報警器在單片機檢測到有偷盜行為發(fā)生時報警。其驅(qū)動電路如圖4所示。

1．1．7GSM模塊

GSM是全球移動通信系統(tǒng)的簡稱，為本系統(tǒng)提供了遠程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?。GSM模塊具有通話和短信兩大功能，本系統(tǒng)主要用到了其短信功能，以短信的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)射和接收的雙方都必須各自使用一張SIM卡，以SIM卡的號碼作為各自數(shù)據(jù)收發(fā)的地址，短信的內(nèi)容必須嚴格按照短信協(xié)議的要求，不能隨意亂發(fā)。系統(tǒng)的GSM模塊選擇的是TC35I，屬于工業(yè)級的GSM模塊，能夠支持中文短信息交流，通過RS232串口連接LPC2132和上位機，必須通過AT指令才能實現(xiàn)模塊與單片機或上位機之間的雙向通信［4］。GSM是當前應用最廣泛的移動通信標準，系統(tǒng)使用其進行遠程數(shù)據(jù)傳輸具有通訊成本低、保密性好、可靠性高、抗干擾力強和使用方便等特點，保證了遠程控制中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院涂煽啃裕?］。

1．2上位機的設(shè)計

上位機一般都放在相關(guān)單位的辦公室內(nèi)，系統(tǒng)利用PC機作為上位機，運用LABVIEW軟件編寫好上位機監(jiān)控界面程序［6］。管理人員登陸界面后點擊相關(guān)的控制命令就可以完成對農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的遠程管理和監(jiān)護。通過上位機界面可以遠程啟動和停止農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，隨機查詢農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的工作狀態(tài)、累計抽水時間及電機工作參數(shù)等信息。當盜竊發(fā)生時，控制終端在報警的同時也會將信息發(fā)送回上位機，管理人員通過上位機可以了解相關(guān)情況［7］。

2系統(tǒng)程序設(shè)計

系統(tǒng)程序由上位機監(jiān)控程序和控制終端程序兩大部分組成:上位機軟件利用LABVIEW語言編寫，而控制終端軟件的編寫對于整個系統(tǒng)運行的效果至關(guān)重要［8］;控制終端程序主要包括系統(tǒng)初始化程序、GSM模塊通信程序［9］、LCD顯示程序、按鍵程序，溫度檢測程序、AD轉(zhuǎn)換程序和電壓電流測試程序等?？刂平K端程序在ADS1．2環(huán)境下完成編譯調(diào)試后燒寫至LPC2132的Flash存儲器［10］。初始化程序完成對單片機的一系列初始化工作;GSM模塊通信程序用以實現(xiàn)單片機與GSM模塊之間的數(shù)據(jù)通信，以及短信的發(fā)送和接收;LCD顯示程序和按鍵程序?qū)崿F(xiàn)人機對話［11］。系統(tǒng)程序圖如圖5所示。

3系統(tǒng)測試

由于西南地區(qū)部分農(nóng)田在夏季的干旱現(xiàn)象，故需要對干旱的農(nóng)田進行實時、精確、安全的灌溉。系統(tǒng)于2013年7月22日在四川省南充市嘉陵區(qū)八廟河農(nóng)田進行試驗測試，在當天10:25打開上位機監(jiān)控界面，上位機監(jiān)控界面圖如圖6所示;點擊“查詢”灌溉系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制終端自動反饋此時電機的工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)信息，“查詢”實時時間為10:28，狀態(tài)查詢完畢后運行系統(tǒng);系統(tǒng)“開始”運行，“開始”實時時間為10:31，正在抽水的數(shù)據(jù)實時信息如表1所示。累計抽水時間00:50，也即50min(根據(jù)季節(jié)不同，農(nóng)田容量不同，具體灌溉時間不同)，農(nóng)田已灌滿水。在整個測試過程中，系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)穩(wěn)定、控制和管理的操作步驟簡單、系統(tǒng)自動化程度較高。該系統(tǒng)相比以往的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，首先可以根據(jù)季節(jié)天氣不同，實現(xiàn)對農(nóng)田進行規(guī)定時間的準確灌溉，免去了以往的人力頻繁奔波;其次能夠?qū)崟r的監(jiān)測灌溉系統(tǒng)的當前運行狀態(tài);最后在安全性能方面，不會存在盜竊不曉的現(xiàn)象，能夠節(jié)約大量的人力、物力及財力。系統(tǒng)通過了實際運用環(huán)境的檢驗，已運用于四川多個區(qū)縣的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)。

4結(jié)語

篇9

關(guān)鍵詞：MSP430 自動控制 上位機 輪詢方式

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0134-03

當前我國農(nóng)業(yè)灌溉水平低，但是節(jié)水潛力巨大，節(jié)水灌溉技術(shù)的應用和推廣，是緩解我國水資源緊缺的戰(zhàn)略選擇，是建立節(jié)水型社會的需要[1]?，F(xiàn)有的智能灌溉系統(tǒng)控制器通常采用MCS51等其它微控制器作為控制芯片，并配以較多的模擬電路和邏輯門電路，其設(shè)計復雜，功耗、穩(wěn)定性和可靠性難以得到保證[2]。如今，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，一些復雜的數(shù)據(jù)處理完全可以交給計算機通過上位機軟件完成。

本文將分別從硬件編程和軟件上位機兩個方面，結(jié)合電路，介紹一種以MSP430為主控制器的、穩(wěn)定的農(nóng)田自動灌溉系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體構(gòu)架及工作原理概述

這種農(nóng)田自動灌溉系統(tǒng)的整體執(zhí)行思路如圖1所示，本系統(tǒng)采用的是離散型控制系統(tǒng)，其具有三級結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)從下到上依次為：傳感器檢測與灌溉執(zhí)行部分，MCU自動檢測控制部分，田間監(jiān)控中心。

底層的傳感器有多種，分別對土壤的溫度、濕度等進行檢測。本系統(tǒng)能根據(jù)采集到的土壤濕度情況進行自動控制灌溉，其余采集到的環(huán)境參數(shù)供人員參考，做出合適的施肥灌溉決定。這些傳感器或設(shè)備受到MCU控制，將信息呈遞到單片機，通過其內(nèi)部集成的12位ADC對數(shù)據(jù)進行處理，從而判斷是否需要灌溉，并將數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊發(fā)送到田間監(jiān)控中心。

田間監(jiān)控中心可以修改田間各節(jié)點判斷灌溉的標準值，能夠按時接收并儲存各節(jié)點的環(huán)境參數(shù)，記錄灌溉情況，通過折線圖或列表形式顯示。當田間發(fā)生火災或其他異常情況時，軟件通過網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)出短信提示人員前去查看。此外，上位機能自動從網(wǎng)上下載天氣信息，協(xié)助實現(xiàn)自動灌溉功能。

2 系統(tǒng)硬件部分

2.1 主控芯片

MSP430系列單片機是由TI公司1996年推出的一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器。

本系統(tǒng)的主控模塊采用MSP430F2553微處理器。MSP430系列單片機是具有精簡指令集的超低功耗的16位單片機。它的最高工作頻率可達25MHz，同時具有256KB Flash、16 KB RAM，內(nèi)含硬件乘法器、12位ADC，以及SPI模塊[3]等，四種超低功耗模式，非常適合低功耗產(chǎn)品開發(fā)。它具有五種低功耗模式，在不同的模式下消耗電流為0.1～340 uA[4]，是目前功耗最低的單片機。另外它從低功耗模式轉(zhuǎn)到活躍模式，需要的時間僅為6 us，可以被快速喚醒。因此該微處理器被廣泛用在智能傳感器、實用檢測儀器、點擊控制、便捷式儀表等領(lǐng)域[5，6]。

2.2 傳感器選用

本系統(tǒng)的檢測部分分別對土壤的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進行檢測，其中土壤溫度傳感器采用DS18B20，土壤濕度傳感器采用FDR土壤濕度傳感器。

土壤溫度傳感器采用的是不銹鋼封裝的DS18B20，如圖2所示。其具有現(xiàn)場安裝簡單、控制方便、系統(tǒng)性能好、易于擴展等特點[7]，插入土壤對地溫進行檢測，精度較高、工作穩(wěn)定，單片機與其進行單總線通訊獲取溫度值。

FDR（Frequency Domain Reflectometry） 土壤濕度傳感器，見圖3，利用電磁脈沖原理，根據(jù)電磁波在土壤中傳播頻率測試土壤的表觀介電常數(shù)ε，得到土壤容積含水量（θv）[8，9]。其輸出信號為模擬電壓0～ 1.1V，本系統(tǒng)利用MSP430F5438內(nèi)部的12位ADC直接對其采集到的數(shù)據(jù)進行處理得到土壤濕度。

2.3 電源模塊

系統(tǒng)供電采用電源轉(zhuǎn)換器直接將220 V交流電轉(zhuǎn)為12 V直流電，用于給水泵和土壤濕度傳感器供電。MSP430單片機的供電電壓為3.3 V，為保證散熱效果，采用二級降壓的方式分散熱量，集成LM2596與LM1117，依次將12 V直流電壓轉(zhuǎn)為5 V和 3.3 V電壓，取3.3 V為MSP430F5438、土壤溫度傳感器及無線通訊模塊供電。電路圖如圖4所示。

2.4 灌溉控制模塊

灌溉控制模塊由單片機、繼電器和水泵組成。單片機根據(jù)采集到的土壤濕度，結(jié)合此時地溫等條件，判斷是否需要進行灌溉。滿足灌溉條件時，由P3.0口送出控制信號控制至光耦，光耦接通使繼電器開啟，從而開啟水泵。系統(tǒng)中水泵的額定電壓為12V，繼電器作為水泵的開關(guān)，選用12V繼電器，因此在電路中并聯(lián)續(xù)流二極管保護電路。如圖5所示。

2.5 無線通訊模塊

本系統(tǒng)采用的無線通訊模塊為美國TI公司出品的CC1101。CC1101是一款低于1 GHz高性能射頻收發(fā)器，其內(nèi)部集成了一個高度可配置的調(diào)制解調(diào)器，支持多種調(diào)制格式，最高數(shù)據(jù)傳輸率為500 kb/s。在發(fā)射狀態(tài)下，其發(fā)射功率可通過編程調(diào)節(jié)，最大發(fā)射功率可達+10 dBm，接收靈敏度最佳為-110 dBm，抗干擾能力強，且功耗極低，可用于極低功耗的RF應用。它與MSP430F5438結(jié)合，使系統(tǒng)更為節(jié)能。

3 單片機控制部分

3.1 田間節(jié)點及灌溉控制部分

田間節(jié)點以MSP430F5438為控制核心，結(jié)合各傳感器、繼電器、水泵、無線模塊，共同構(gòu)成。以開發(fā)平臺IAR Embedded Workbench為開發(fā)環(huán)境，對MSP430F5438進行C程序開發(fā)，這款軟件具備高度優(yōu)化的IAR AVR C/C++編譯器，可以有效提高用戶的工作效率。

對田間節(jié)點的環(huán)境參數(shù)檢測、數(shù)據(jù)發(fā)送及控制灌溉，由MSP430F5438單片機控制執(zhí)行。土壤濕度的上下閾值保存在E2PR

OM中，可通過上位機軟件發(fā)送更改預設(shè)值命令，更改土壤濕度預設(shè)值即灌溉條件。單片機控制灌溉的基本流程如圖6所示。

田間監(jiān)控中心有中央通訊模塊，通訊模塊由MSP430F5438和CC1101組成。中央通訊模塊通過串口與上位機進行通訊，對田間節(jié)點采用輪詢方式進行無線傳輸，避免信息擁塞。

此外，用戶還可直接使用上位機軟件發(fā)送灌溉命令到單片機，開啟水泵灌溉。

3.2 無線通訊部分

本系統(tǒng)中無線收發(fā)模塊采用CC1101，正常情況下，每隔固定的時間發(fā)送一次數(shù)據(jù)，因此通訊模式為輪詢通訊模式。輪詢方式的工作原理為，總線信道上有一個主站和N個子站，主站向子站發(fā)送詢問命令，子站收到后才可利用信道，以避免信息擁塞。通過MSP430編程對CCll01的4線SPI接口和GDO2測試接口進行配置，結(jié)合MSP430的時鐘，將各田間節(jié)點的CC1101設(shè)置成輪詢通訊模式。

4 系統(tǒng)上位機軟件部分

4.1 開發(fā)環(huán)境

本上位機軟件收集單片機檢測的溫度、濕度、PH值等數(shù)據(jù)，經(jīng)過適當處理，存儲到數(shù)據(jù)庫中并以折線圖和列表的形式顯示。由于Windows API復雜、難度大，本上位機采用C#語言，在Visual Studio 環(huán)境下開發(fā)完成。.NET集成了大量類庫，使用非常方便，可以滿足用戶的各種要求。

4.2 軟件上下位機通訊設(shè)計

本上位機使用SerialPort類進行串口通信，SerialPort類為應用程序提供了通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法，具有功能強大，通信快速，實時性好等特點。此外還使用了Timer控件，當Timer控件啟動后，每個一個固定時間段觸發(fā)相同時間。用Timer控件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)接收。

4.3 自動繪圖功能的實現(xiàn)

關(guān)于折線圖的顯示，本上位機使用Zed

Gragh控件進行折線圖的繪制，ZedGragh是一個開源的.NET圖表類庫。此類庫比.NET自帶類庫使用更加靈活方便。使用DataGridView控件實現(xiàn)以列表的形式顯示數(shù)據(jù)。Form1窗體是本上位機的主窗體，擁有各種功能按鈕，并進行折線圖顯示，List窗體是Form1窗體的子窗體，負責進行列表顯示。

系統(tǒng)采集全天的溫度信息并以折線圖顯示界面如圖8所示。

4.4 異常時短信報警功能的實現(xiàn)

報警是指，當上位機接收到的某些數(shù)據(jù)超過上限值時會發(fā)送短信提醒用戶，如田間發(fā)生火災等。手機短信發(fā)送是本上位機的擴展功能。通過C#編程，實現(xiàn)上位機給手機發(fā)送短信，當客戶不在PC端時提示客戶的功能。該功能的原理是通過一些運營商提供的接口實現(xiàn)的。本上位機采用可發(fā)送短信的Web Service，Web Service是新浪網(wǎng)提供的、可供用戶直接調(diào)用的發(fā)送短消息的Web Service。Web Service中提供了一個發(fā)送短消息的方法"sendXml"。此方法的語法格式如下：

string sendXml（carrier，userid，password，mobilenumber，content，msgtype）

carrier：運營商名稱

userid：新浪網(wǎng)上注冊的手機號

password：成功注冊手機后的反饋密碼

mobilenumber：目標手機號碼

content：所要發(fā)送短消息的內(nèi)容

msgtype：發(fā)送短消息以文本信息形式發(fā)送，輸入"Text"

4.5 上位機軟件其他功能原理及實現(xiàn)

數(shù)據(jù)保存，通過上位機控制根據(jù)用戶需求將接受到的數(shù)據(jù)保存起來，以便以后可以再次讀取歷史數(shù)據(jù)。為了數(shù)據(jù)的安全性，本上位機將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，使用的是Oracle數(shù)據(jù)庫。基本功能實現(xiàn)流程如圖9所示。天氣信息通過中國氣象局提供的API獲取，根據(jù)獲得的晴雨天氣，給下位機發(fā)送信息協(xié)助判斷、控制灌溉。歷史數(shù)據(jù)可按照溫度、濕度、pH值按鈕顯示不同數(shù)據(jù)，可以選擇具體時間或具體節(jié)點查看環(huán)境情況。

5 結(jié)語

本文介紹的節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)，利用MSP430單片機內(nèi)部的ADC模塊使得電路設(shè)計簡單化，田間各節(jié)點的單片機收集環(huán)境參數(shù)并自動判斷灌溉，上位機通過網(wǎng)絡(luò)獲取天氣信息、檢測環(huán)境參數(shù)正常，輔助判斷是否應灌溉，并且能對田間每各節(jié)點的灌溉參數(shù)進行修改，實現(xiàn)自動控制灌溉。

實驗證明，該系統(tǒng)具備較好的穩(wěn)定性，節(jié)能且運行可靠，可以滿足基本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，使用方便，節(jié)水節(jié)能。但對于數(shù)據(jù)的處理性不強，仍需做完善。在硬件和軟件方面仍具備可延展性，可采集周邊環(huán)境參數(shù)如光照、雨量、CO2等，結(jié)合信息融合、PID等算法，提高系統(tǒng)對周圍環(huán)境的分析能力，滿足不同用戶的需求。

參考文獻

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篇10

關(guān)鍵詞：動力機功率；水利工程；水利系統(tǒng)；灌溉系統(tǒng)；水泵

中圖分類號：G812.42文獻標識碼：A

在灌溉系統(tǒng)工作中首先遇到的問題是要選擇合適的水泵。在水泵的選擇中，其性能、設(shè)計流程、設(shè)計揚程以及水泵的選型都是十分重要的，然而最為重要的是其動力系統(tǒng)的配套，對此，本文對動力機功率和配套轉(zhuǎn)速的確定進行了分析研究。

1動力機功率的確定

所選定的水泵需要多在功率的動力機械去配套，通常在選擇水泵型號時，可同時在水泵規(guī)格性能相關(guān)的表中查到，按表中規(guī)定直接選配動力機就可以了。但是，有時水泵機組的工作條件有變化，動力機的類型及傳動方式也有變化，以及其它因素的變化等，造成規(guī)格性能表中規(guī)定的配套功率可能與實際需要的配套功率相距甚遠。如果大功率拖小水泵不但設(shè)備投資大，而且使用中長期多耗油、電，將造成很大的浪費；如果動力機功率改小了就很可能長期超負荷甚至于拖不動，影響機械使用壽命，嚴重時可能會發(fā)生燒壞電動機等重大事故。所以，動力機功率大小必須與所選定的水泵配套。通常動力機配套功率的計算公式按照如下的標準進行：P配=KP軸/η傳。公式中：P配表示動力機的配套功率，單位為KW；P軸表示水泵的軸功率，單位為KW；K表示功率儲備系數(shù)；η傳表示傳動效率，用%表示。功率儲備系數(shù)K的功用，是考慮水泵在運行中可能發(fā)生意外的超負荷現(xiàn)象，避免動力機熄火或燒壞。在一般情況下，配套用大功率的動力機采用的儲備系數(shù)小一些，配用小功率動力機采用的儲備系數(shù)大一些。儲備系數(shù)的值，可在有關(guān)手冊中選取。傳動效率η傳的大小與傳動方式有關(guān)。采用聯(lián)軸器直接傳動時η傳為0.95～0.985，采用平帶傳動時η傳為0.85～0.95。

2配套轉(zhuǎn)速的確定

采用V帶傳動時每臺選定的水泵，都有它自己的額定轉(zhuǎn)速。水泵只有在這個轉(zhuǎn)速下工作，才能最好地發(fā)揮其性能，因此所選動力機的轉(zhuǎn)速以及傳動方式必須滿足水泵對轉(zhuǎn)速的要求。所謂配套轉(zhuǎn)速，是指動力機按它的額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，被拖動的水泵也必須在它的額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。因此，需要根據(jù)動力機類型、性能以及傳動方式來處理好水泵和動力機轉(zhuǎn)速的配套關(guān)系。

一般原則是若采用電動機作為配套動力，應盡量選擇額定轉(zhuǎn)速與水泵額定轉(zhuǎn)速相一致的電動機，并采用傳動效率比率高的聯(lián)軸器進行直接傳動。若選用柴油機作為配套動力，或選用電動機的額定轉(zhuǎn)速與水泵的額定轉(zhuǎn)速不一致時，就需要采用帶傳動裝置進行間接傳動。采用帶傳動時，動力機的額定轉(zhuǎn)速與水泵的額定轉(zhuǎn)速可以不一致。但它們之間必須滿足動力機和水泵的轉(zhuǎn)速之比（速比）與動力機和水泵帶輪直徑之比成反比的關(guān)系。

3水泵在灌溉結(jié)束后的技術(shù)保養(yǎng)

毫無疑問，任何一個機械在使用完畢后，其保養(yǎng)是必不可少的。水泵在灌溉使用前和使用后都要注意這方面的事項。

3.1遵守水泵技術(shù)保養(yǎng)規(guī)程

水泵的技術(shù)保養(yǎng)規(guī)程是根據(jù)水泵在使用過程中的零部件技術(shù)變化發(fā)展情況以及水泵的適應情況而擬定的規(guī)程，因此其規(guī)程對于所有的水泵使用具有指導意義。操作人員在操作過程中，如果能夠認真遵守水泵技術(shù)保養(yǎng)使用的規(guī)程，認真做好水泵的技術(shù)保養(yǎng)工作，可以更好地減少或減輕水泵零部件技術(shù)狀況惡化的速率，延長水泵的使用壽命使其能夠更好地服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田水利工程建設(shè)，因此，要按時、按項、按照質(zhì)量和要求進行水泵的技術(shù)保養(yǎng)工作。在一般的情況下，不能只圖省錢而任意地削減水泵的保養(yǎng)項目，或者任意地拖延水泵的保養(yǎng)周期，以防止水泵的保養(yǎng)不及時而造成嚴重的故障或者重大事故的發(fā)生。

3.2針對水泵的不同使用情況區(qū)別對待

水泵在進行水利工程灌溉時，由于功率不同的性能不同，使用所需要的條件也會有所不同，因此，其技術(shù)狀態(tài)所受到的影響程度當然也會不同。這就要求對于不同和水泵在執(zhí)行保養(yǎng)規(guī)程的時候要區(qū)別對待，即根據(jù)具體情況進行相應的變動。比如說在干旱地區(qū)和夏季天氣炎熱時要防止內(nèi)部膠墊被烤化或磨損而使電機空轉(zhuǎn)發(fā)生燒壞電機的情況，對電機密封處要及時進行線圈的密封等。在季節(jié)可以需要進行灌溉則要注意千萬不能讓水發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，以免影響電機的正常工作和運轉(zhuǎn)。

3.3注重保養(yǎng)質(zhì)量

為了保證水泵使用的技術(shù)質(zhì)量，應當努力提高水泵維護保養(yǎng)的技術(shù)人員的操作水平和正確的使用方法，并且一定還要充分注意到必要的物質(zhì)條件進行補充。有些時候在維修時除常規(guī)的使用工具外，還必須注意使用水泵專用的技術(shù)工具進行維修，必要的時候，對于一些技術(shù)操作要求比較高的復雜操作或者是復雜的技術(shù)維修與調(diào)整，應當聘請專業(yè)人士或者送回廠家進行維修。

3.4提高水泵的使用操作水平

實踐經(jīng)驗證明，水泵技術(shù)保養(yǎng)的好壞，關(guān)鍵在于技術(shù)操作的問題上。而能否在技術(shù)過程中對于水泵進行正確的使用與操作是保證水泵進行技術(shù)保養(yǎng)質(zhì)量好與壞的前提和基礎(chǔ)。因此，一是要對水泵定時進行外部和內(nèi)部的清洗。外部清洗主要是擦拭的方法，防止其有灰塵和水而影響到水泵的正常使用，而且，如果水和灰塵長期得不到清洗會使水泵生銹或者使用時散熱不好而發(fā)生故障。內(nèi)部清洗主要是對水泵進行拆卸上油以保證水泵的作用，避免影響到正常工作。除此之外還要注意定期對水泵進行緊固，防止機器連接部位出現(xiàn)松動現(xiàn)象，從而使機器結(jié)構(gòu)動力和受力不均勻。因此在維修過程中也要充分注意連接部件的正確緊固。

參考文獻

［1］肖興宇．農(nóng)業(yè)機械使用與維護［M］．北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2009．