节水控制（共12篇）
节水控制 篇1
0 引言
建国60年来, 农业得到了很大发展, 但也为此付出了巨大代价, 如地下水位下降、河湖干枯、季节性缺水、江河污染、水土流失和生态环境恶化等。当前, 制约我国农业发展的主要因素是水资源严重不足。其中, 山东省是我国水资源十分缺乏的省份之一, 资源性缺水, 水资源分布不均匀, 各地降水量差别较大, 春季干早少雨, 汛期降雨集中, 加大了水资源开发利用的难度。胶东半岛经济较发达, 人口集中, 而水资源更是缺乏, 即使有重大的“引黄济青”工程, 但是还是面临着严重的缺水危机[1,2]。
胶东半岛盛产茶叶, 茶树种植广泛, 茶树生长需要水分, 主要靠自然降水供给, 而胶东半岛全年自然降水偏少, 并且雨水的时间与空间分布不匀, 分散又难以预料。因此, 及时采取茶园合理的灌溉措施, 有利于实现稳定茶叶产量和品质[3]。鉴于以上所述, 对茶园进行节水灌溉有着重要的意义。本文主要是对胶东半岛茶园的节水灌溉控制系统进行设计。
1 系统的总体设计
系统的框图如图1所示。该节水灌溉自动控制系统主要由检测部分、控制器、执行装置及监测部分组成。检测部分主要包括茶树生长信息采集部分, 如土壤湿度传感器、土壤温度传感器和光照强度传感器等;监测部分中最重要的是利用计算机的强大数据处理功能, 建立包括茶树生长期间所需要的土壤含水量、气温和湿度等信息的数据库, 并通过系统软件和LABVIEW实现灌溉监控功能;控制器及执行装置是利用变频器、PLC、电机、水泵和电磁阀实现变频恒压灌溉[4,5,6]。
2 系统设计
2.1 灌溉方式
茶树生长离不开水分, 目前主要依靠自然条件降雨, 可是由于各月降雨量分配不够均匀, 所以会常常出现供水不足的情况, 如夏秋茶期间 (7-9月份) , 光照强, 气温高, 茶树耗水量很大, 而在这一时期, 胶东半岛降水量很少, 蒸发量大, 常出现高温干旱现象。这时进行茶园灌溉, 对茶叶优质高产以及茶树生长都有好处。
合理的灌溉方式既要做到按茶树需要均匀供水, 又要达到节约用水、促进茶树生长的目的。目前, 在茶园中使用的灌溉方法主要有喷灌、滴灌、流灌和浇灌方式等几种。
2.1.1 喷灌
喷灌就是把灌溉的水通过机械压力, 由特制的喷头射向四周空中, 以自然降雨的方式落在茶园中。喷灌有固定式和移动式两种:固定式投资大, 要经专门设计, 在茶园中铺设管道, 合理安装固定喷头;移动式使用方便, 较灵活, 但转移搬动多, 效率不及固定式。
喷灌的优点是用水量较少, 水的利用率较高, 在高温季节可以降低土温和叶温, 有利于茶树生长。
2.1.2 滴灌
滴灌就是滴水灌溉, 是在一定的水压作用下, 使水通过一系列管道, 最后从滴头向茶树根部缓慢滴水, 使土壤保持茶树需水量最佳状态。同时, 还可结合施肥灌溉。
滴灌的优点是省水, 不破坏土壤的物理结构, 但投资大, 对水的清洁度要求高, 不然会造成滴头堵塞。
2.1.3 流灌
流灌就是在茶园中修筑水渠, 利用地形, 让水从高处按一定的坡度比流向低处, 让其自然渗透。
流灌的水利用率低, 灌溉均匀度也差, 一般适用于水资源比较丰富的地区。
2.1.4 浇灌
浇灌就是人工挑水灌溉, 劳动强度大, 多用于小面积局部抗旱。进行浇灌时, 若能结合稀薄水粪效果会更好些。喷灌可以提高产品的品质和产量, 灌溉均匀, 与地面流灌相比可省水30%～50%;该系统工作效率高, 节省劳动力, 对土壤结构的破坏小, 水土流失少, 保持水土。另外, 虽然该种方式起初投资较高, 但从长远来看, 它能带来非常可观的经济效益。
综合考虑各种因素, 考虑到茶树的特殊性, 选择微喷灌溉方式。该茶园灌溉系统的输水部分主要由水源、输水渠系、水泵、压力输水管道及喷头等部分组成。采用固定式微灌, 除喷头外, 其余均固定不动, 其干、支管道埋设在茶园土层内, 由水源、动力机和水泵构成泵站。
2.2 检测和监测部分
将茶树不同生长期的需水参数 (如土壤的湿度 、土壤的温度 、大气的温度、大气的湿度和光照强度等信息) , 利用ACCESS建立数据库, 而相应的传感器采集到实时的土壤的湿度 、土壤的温度 、大气的温度、大气的湿度与光照强度等信息与先前建立的茶树生长信息数据库进行比较和推理, 然后形成灌溉方案。通过控制器控制执行装置, 完成灌溉。该系统可以实时保存采集到的数据、查询或者检索以往的历史数据。监测与检测部分由系统软件可自动生成灌溉方案, 实现了自动化灌溉, 如图2所示[7]。
2.3 控制器及执行装置
通过查阅大量资料发现, 大部分农业灌溉中所使用的水泵基本上是采用电动机全额运行, 通过阀门来调节流量与压力, 电机不能调速, 通过调节多个阀门以满足灌溉流量的需要, 能量消耗大。而采用变频器进行调速, 虽然一次投资较大, 但可节约电能30 %。因此, 该灌溉系统采用基于PLC的变频恒压灌溉, 实现了茶园微喷的自动化控制。 该控制器及执行装置以变频器和可编程序控制器为系统控制的核心部件, 以设定压力为控制目标, 采用PID为控制算法, 与变频器组成恒压闭环控制系统, 如图3所示。
当变频器运行频率达到频率上限值时, 保持一段时间, 则PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行, 并迅速启动下一台泵变频运行。此时, PID会继续通过由压力变送器送来的检测信号进行分析、计算和判断, 进一步控制变频器的运行频率, 使管压保持在压力设定值的上下限偏差范围之内。变频控制程序框图如图4所示。
2.4 通信的设计
考虑到该茶园的具体实际需要, 采用了有线通信方式。这是因为该种方式信号不易受到外部的干扰, 技术比较成熟。
3 结束语
本文针对某茶园的实际需要, 把虚拟仪器技术、传感器技术、数据库技术、变频技术和PLC技术结合起来, 开发了一套基于虚拟仪器技术的节水灌溉系统。该系统可以实现对茶园灌溉进行信息的自动监测和结果的后处理, 并利用lab view处理的结果来实现PLC、变频器及水泵等执行机构的合理喷灌。管理人员可坐在控制室里, 对采集土壤湿度等数据进行综合分析, 利用手动或自动方式, 足不出户地对整个茶园进行自动化灌溉。同时可以查询和打印, 还可以利用数据查询系统和打印系统, 随时记录茶园的土壤湿度、灌溉进程以及灌水历史记录等数据。
该系统能自动、适时和适量灌溉, 减轻了以往灌溉的劳动强度, 既提高了工作效率, 又实施精准灌溉, 提高了科学管理水平。整个系统运行可靠, 整套系统易于控制, 安全节能, 使用起来稳定性高, 获得了最佳的经济效益。
摘要：首先分析了茶园节水灌溉的必要性, 利用虚拟仪器技术、传感器技术、数据库技术、变频技术和PLC技术开发了一套茶园节水灌溉系统。整套系统使用起来稳定性高、易于控制且安全节能, 获得了最佳的经济效益。
关键词：茶园,节水灌溉,自动控制
参考文献
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[9]梁贺程.农业灌溉中自动化控制系统的应用[J].湖北农机化, 2008 (2) :32-33.
节水控制 篇2
一、洗衣机节水控制器管理系统概述：
随着水资源的日益短缺，节水已成为各个用水单位、整个国家以及世界各国的重要课题。在我国，用水存在着巨大的浪费，这既有政策方面的问题也有技术层面的原因。要实现用水的现代化管理，北京泰德汇智研制和改造的洗衣机节水控制器管理系统有效的减轻了这一现象。
洗衣机节水控制器管理系统有联网和脱机两种方式。脱机时可用采集卡进行数据采集；联网时可以与电脑通过网络连接后用软件进行设备参数设置、消费数据采集及查询、统计、报表、结算等处理。从而达到节水节电，科学收费，高效管理的目的。广泛应用于学校、企业、政府、工厂澡堂、浴室、开水房、饮水机等
北京泰德汇智科技有限公司是国内最大洗衣机节水控制器管理系统生产企业之一, 15年 洗衣机节水控制器管理系统生产经验，高品质量洗衣机节水控制器管理系统售后服务，数百家企业、上千台节水控制器设备使用中。
二、洗衣机节水控制器管理系统产品特点：
1．乳白色外观，造型简洁、美观大方；
2．外壳喷漆容易清洗；
3．人性放卡槽设计（解决浴室无处放卡问题）； 4．防水防潮（尤其浴室潮气严重）专用模具； 5．红外开关（无寿命限制、开关暂停水流非常方便）； 6 ．稳定、维修率极低。
三、洗衣机节水控制器管理系统技术参数：
技术指标及技术参数： 电源： 12V 存储容量： ≥30000条 功耗： ≤2W 适用卡类： Mifare® One 读写速度： ≤0.1秒/次 工作温度： 0℃—70℃ 工作湿度： 10％—90％RH 感应距离： ≤10mm 通讯速率： 9600bps－38400bps 黑名单数量：65530个
支持控制阀类型：电磁阀、电机阀 计费精度： 1秒
外形尺寸： 145×102×45 mm 重量： 400g
四、洗衣机节水控制器管理系统功能特点：
1.全新防水设计，上下壳接缝装有硅胶密封件防水。
2.节水设计，采用读卡和红外感应双重方式控水，通过节水器上红外感应自由控制水的通断。
3.剩余金额不足洗浴 分钟时自动提醒，让浴客体会到人性化的设计。4.软件功能齐全，数据安全可靠。完善的黑名单管理机制。
5.可选择计量(水流量)方式扣费，配合流量表，计费更加科学、公平、合理。
6.脱机型采用电子钱包方式，设备仅记录消费总额，免去帐目核对的烦恼；采用采集卡即可提取消费累计数据，无须复杂联网，减少施工量。7.软件可强制水控器开阀或者关阀，便于远程灵活控制。8.无人值守的自助使用方式全天候运行，节省人力物力资源。
9.不同人员类别可设置不同费率，（在学校，老师一个价，学生一个价；在单位：经理一个价，员工一个价）使管理者对帐户的控制有足够的灵活性。
10.洗浴时实时显示卡中余额，让浴客更了解自己的消费情况，有利于提高节水意识。11.系统软件自动把消费明细转换成Excel格式,并一键打印输出各类统计报表。管理员如需打印消费明细单，直接打印即可，无需在用办公软件进行编辑。
12.强大的帐户管理功能（挂失、补办新卡、个人补助、集体补助、退款等等）。13.若浴客未通过红外感应开关关闭节水控制器，而强行将卡拿开，节水器将自动关闭阀门，并蜂鸣提示浴客将卡放回以便将余额回写，避免浴客洗后不关水，有效的控制了用水环节。
14.开放卡未使用的扇区空间，有利于扩展其他一卡通功能。15.超强大的帐户容量（10万人）。
16.精确的计算精度（消费计算精度：0.01 元）
17.功耗为6W，电压12V，节约用电的同时也百分百的防止了洗浴人员触电的危险。18.终端按区域管理，让管理者得心应手.19.可脱机也可联网。
五、洗衣机节水控制器管理系统组成：
洗衣机节水控制器管理系统由控制器、电磁阀（电动阀）、读卡器、通讯器、IC卡、软件组成。
六、洗衣机节水控制器管理系统原理：
通过服务器将现金货币转化为电子货币，存储于IC卡电子钱包内，当消费者需要消费时，只需将IC卡放在水控机即可消费，从卡中扣除消费金额。在交易过程没有现金参与其中，真正实现智能消费。
七、典型用户：
1、校园类：
安徽医科大学，天津大学，上海师范学院，杭州师范学院，中华女子学院，沈阳药科大学，徐州建筑职业技术学院，徐州师范大学，哈尔滨工业大学威海分校，内蒙古职业技术学院，青岛大学，西安外事学院，西安航空旅游职业学院,山西大学，天津理工大学，和河北工业大学,秦皇岛卫校，北京交通职业运输学院,北戴河海事学校,湖南交通职业学院36路，贵阳亚太学院，吉林农业科技学院, 姜堰三水学校, 淮北师范学校,河源中学，安徽医科大学，延安大学创新学院，西安思源学院，陕西航空旅游学院，长春师范大学，北京十四中，扬州仪征师范,江苏仪征职业技术学院，南京审计学院，江苏射阳中学，内蒙古锡盟6中，甘肃平凉一中。
2、企业类：
辽宁油田，大唐热电，张家口卷烟厂，石家庄市政府，塘沽口岸，北京市朝阳区劳动局，包头少年宫，北京市国土资源局，北京剑江制衣，河北昌黎宏信钢厂，河北唐山联通总部，张家港科技园。
3、地铁类:
北京地铁9号线, 北京地铁10号线, 北京地铁4号线，北京地铁5号线。
节水控制 篇3
关键词：水利工程；灌溉渠道施工；质量控制
中图分类号：TU761 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-18-52-1
1 灌溉渠道施工质量控制
基本的施工标准和要求都会在工程合同中有所明示，一些施工工艺、操作规范及作业方式都会有所标定，质量控制就是要达到或超过规定的标准而采用的手段和方法。在实际施工中，由于利益驱动、施工工艺水平、人员的经验、用料等方面因素，超过标准的少之又少，所以在施工过程中采取一定的措施和方法进行质量控制是十分必要的。
2 影响水利工程施工质量的因素
一是工程质量保障体系不完善，或是在施工中执行不到位；二是对于施工人员、所用材料及一些机械的管理等都有很大的欠缺；三是施工的环境不同及所采用的工序等都有差别，导致工程的质量标准难以一致；四是施工的操作，由于人员的经验等因素，难以达到符合规范，质量达不到标准；五是施工质量缺乏监督或是监理工作不到位，使工程质量难以控制。
3 确保水利灌溉工程质量的控制措施
3.1 建立工程质量的保障体系
工程的质量保障体系贯穿整个工程施工的始终，在施工的每个细节上都能体现到，可靠的质量保障体系是工程质量得以控制的前提。在施工前要在前期实地考察测量的基础上，编制质量手册，制定监督程序和一些细节的检查，对技术管理目标进行锁定，以体现操作性、监督性、系统性和指令性的原则进行手册编制。
3.2 人员、材料和机械的管理
工程的建设者是施工人员，施工人员的技术、经验、态度、心情等因素直接影响工程的施工质量，作为施工管理者，如何选用技术水平高、有经验的施工人员，并采取一系列的措施调动这些人员的积极性，以饱满的热情，愉快地投入到工作中，发挥技术专长，运用成功经验，保质保量的完成施工，如何调动人员积极性、增强责任感和对工程的重视程度，是每个管理者都要研究的问题。
在工程中，材料是工程的主体，要严格控制材料的质量，做好把关，确保不会因为材料问题而影响工程质量。对于机械设备的应用，要合理、科学、正确，按照统筹学进行调配安排，使每台机械在合理的时间内都能发挥最大的效用，这样才能更好地提高施工进度及工程质量，不至于因机械原因而匆忙赶工。
3.3 施工环境的控制
施工环境包含面较广，在水利灌溉工程施工中，质量的管理环境、工程技术环境是影响工程质量的两大主要环境，管理环境指的是如何建立健全质量保障体系，比如管理体系、监督体系、检测、验收及施工企业的质量管理标准等。工程技术环境包括水文、地质、气象等，对于这些环境因素，在施工前，要做好充分的考虑，尽可能把所有的因素都列出来，进行汇总，在充分考察的基础上，根据不同环境因素的具体问题和特点做出预案，提前做好准备工作，研究出合理有效的解决方案。
3.4 施工工序的控制
工艺流程应该受到严格控制。整个工艺流程是施工作业的基本依据和规定章程，任何施工人员不能擅自对工艺流程进行改动。工序施工中的作业条件必须进行严格控制，包括所有的施工人员、机械、施工材料、施工方法与环境等。只有把各个作业条件有机高效地串联结合起来，才能够使所有工序活动过程稳定正常地运行。要及时地检验工序活动的施工效果，统计工序活动的施工质量并进行综合性分析，及时了解工序活动进展质量的动态，以使施工工序中的工作效果达到设计要求与规范。制定若干连续控制质量阶段的目标。在达到了某个既定阶段目标之后，要尽快总结该阶段目标的质量控制经验，以此确保实现下一个预定阶段目标，只有这样才可以使施工工序活动从头至尾处于良好质量控制状态中。
3.5 施工操作要严格按照规范实行
合同书中一般都会标有施工操作规范，为了控制工程质量，一定要按照施工规范进行施工，一方面施工场地选择要科学合理，比如预制场、堆料场、拌合场的场地，应交通方便，地势平坦，能节省时间、节省运送费用。工程中混凝土配制，一定要按照实验的参数严格执行，砂、水泥、水、沙的比例都要比照实验参数进行配比，不能随意更加，任意加大或减少。要配备质量检查员，及时对工程进行统一检查，发现问题及时处理或上报，或按条款处罚或责令返工。对于灌溉的管道及接头，要确保材料质量及施工质量，科学合理进行安装，结实坚固，做好防护处理，对于弯接管件的接口质量，跑、冒、滴、漏情况要加强检查，避免问题的出现。
3.6 做好施工监理工作
施工监理工作一定要保质保量不折不扣地进行，监理人员要亲自到工地现场，在各个施工阶段进行现场监督，及时处理施工过程中出现的问题，做到工序、工程的阶段检查验收，进行证书签发或对问题进行纠正。工序或阶段工程不合格，绝不允许进行下一工序或目标工程，同时要做好监理日志的记录工作，对工程施工质量的动态情况进行合理有效地控制，确保工程质量在每阶段都达标，这样才能确保整体质量。
自发电感应式节水控制系统 篇4
笔者提出一种可自行发电的自动感应式节水器设计方案,采用微型水轮机和发电机将管道中的水流动能转换成电能后为感应式节水器供电。 在节水的同时,解决了节约电能消耗的问题。
1自发电感应式节水控制系统
自发电感应式节水控制系统主要包含管式水流发电单元、感应节水控制单元和蓄电池充电控制单元3个部分,如图1所示。管式水流发电单元主要包含旋翼式水轮机和小型直流发电机,将管路中的水流动能转换成电能; 红外感应节水控制单元主要包括红外感应器、电磁阀和电磁阀控制驱动器; 蓄电池充电控制单元将发电机输出的电压转换成蓄电池充电所需电压,完成蓄电池的充电控制。
1.1发电装置结构
自发电感应式节水控制系统的核心部分是水流动能到电能的转换单元,该部分利用旋翼式水轮机带动小型发电机发电,产生感应电动势经整流、滤波及稳压等处理后进行直流信号输出。为了方便机械传动,将水轮机和发电机设置为一体化结构,并在3D MAX上进行建模[9,10],机械结构3D效果如图2所示。
1.2发电功率计算
依据能量守恒原理,理想状态下,水轮机输出功率即发电机输入功率,由于水流势能和动能损失不能全部转换为机械输出,因此需要通过转换效率进行修正,水轮机输出功率P1的数学模型为:
式中g ———重力加速度,m/s2;
h ———落差,m;
m———水质量,kg;
v1———入口水流速度,m/s;
v2———出口水流速度,m/s;
η1———水轮机转换效率,% 。
同样,发电机的输出功率也存在损失,经过修正后发电机输出功率Pi的数学模型为:
式中 η2———发电机效率,% 。
联合式( 1) 、( 2) ,可将发电机输出功率的数学模型演算为:
2系统设计
2.1感应节水控制器
红外感应装置主要包括红外发射、红外接收、 信号比较和控制驱动3个部分,如图3所示。红外发射信号经信号调制后,产生特定频率的红外光,有人靠近时,红外光波受到人体的反射,反射回来的红外光波由红外接收部分接收,经比较器比较后输出控制电磁阀开关,感应距离可通过电位器调节,调节范围0. 0 ~ 0. 6m。
2.2充电控制装置
为了保证发电装置产生的电能可用于感应节水系统的供电,系统采用低成本的6V/1. 2A免维护铅酸电池实现电能的储存。铅酸电池单体充电电压不应当高于标称电压的0. 3V,所以该电池的充电控制器输出电压应该小于6. 9V。由于管式水流发电机输出的电压经过整流、稳压后输出12V稳定电压。因此需要设计一个充电控制器将发电装置输出的电压经过降压、稳压后为蓄电池充电,以保证铅酸电池的使用寿命[11]。充电控制器选用专用电源管理芯片TL494实现,其内置一个5. 0V的基准电压源Vref,使用外置偏置电路时,可提供高达10m A的负载电流,内部基准电压源能提供 ± 5% 的精确度[12,13]。通过控制输出端反馈电阻R4和R5的分压比,分压电阻计算公式为,设定其中一个电阻,即可确定另外一个电阻大小,最终保证发电输入的电压经充电电路实现6. 9V电压的稳定输出,具体的充电控制电路原理图如图4所示。
3实验与数据测试
为了验证该方案的实际效果,在THPCAT-I型过程控制装备安装调试技能实训装置中对的自发电感应式节水系统进行验证。装置中使用的相关设备有16CQ-8P型磁力驱动循环水泵( 扬程0 ~ 10m) 、TGLDBE-15S型电磁流量计( 压力范围0. 0 ~ 1. 6MPa) 、KYB-800型压力变送器 ( 压力范围0 ~ 2MPa ) 、2W-250-25型电磁阀 ( 0. 1 ~ 1. 6MPa) 。分别进行管道流量 - 压强关系、电压 - 压强关系和电压 - 流量关系测试,测试曲线如图5所示,图5a为流量 - 压强曲线,当水压增加至1. 5MPa后,流量基本维持不变; 图5b为电压 - 压强曲线趋势,与流量 - 压强曲线趋势一致,依据上述两条曲线,可以绘制如图5c所示的电压-流量曲线,可以看出,电压和流量近似线性关系。
4结束语
“节水马桶”真的节水吗？ 篇5
抽水马桶是家庭污水的最大来源，占耗水总量约40%。所以，选择一个节水马桶也成为了大部分家庭的共同选择。但你家的“节水马桶”真的节水吗?
Talk1：冲水量是马桶节水的可考指标
市场上有很多种节水马桶，冲水量不同，名字更是眼花缭乱，但大部分节水马桶的基本主要原理是一致的，通过一些压力装置让带有较高压力的气体和水先进行强冲洗，然后再用水进一步冲净，以实现节水的目的。
把这一原理利用得越好，冲水量越小，马桶自然也就越节水。
当然，也有一些辅助性的设计可以进一步减少马桶的冲水量。
Talk2：冲水量和冲净度共同影响家用马桶节水程度
但需要注意的.是，家庭日常使用马桶的冲水量是建立在冲净秽物的基础之上的。
所以，单次冲水量小，并不能代表马桶节水。
如果马桶的冲水量与冲净度不能兼顾，需要消费者多次冲洗，就反而更费水了。
而影响马桶冲净度的因素则有很多，其中包括水件、釉面、排水管道等。
Talk3：挑选冲水量小冲净度高的马桶
所以，消费者在挑选节水马桶的时候不仅要选择较小的冲水量，还要综合考评其他影响因素。
一般来说，口碑较好的大品牌节水马桶质量相对可靠，消费者可自行考量马桶水件是否结构紧凑、灵敏平整、用材讲究，釉面是否平滑，排污管道口径大小是否合理。
从普通消费者日常使用抽水马桶的情况来看，影响节水程度的因素不仅有冲水量，还要考虑它处理秽物的效果，我们称之为冲净度。
节水控制 篇6
【摘 要】在当前的水稻的种植中，新技术的应用层出不穷，其中，水稻控制灌溉的应用就比较的广泛。在这个技术的推广当中，要结合当地的实际情况，更好的结合生产性用水和控制灌溉两者之间的关系，以求更好的发挥新技术的作用。
【关键词】寒地水稻；节水控制；灌溉技术
1.水稻控制灌溉技术的概念
水稻调亏灌溉技术是对于水稻控制灌溉技术的另一个名称，是指在秧苗本田移栽后的各个生育期，在田间，已经不需要把灌溉水层的建立时间延长了，也不需要把灌溉水层作为一个硬性的指标来遵循，而是对于生育期不同的根层土壤作为一个是否灌溉的硬性指标，是必须要严格执行的，以此来确立注水的时间，次数和定额的一项新的水稻栽植新技术。
控制灌溉技术，它不是充分灌溉及不充分灌溉两个范围的其中之一，水稻在发育的时期当中，要对其进行适当的水分胁迫，这样会使水稻的耐旱性增强，这样做就避免了水稻减产的发生。其基本原理是：基于作物的生理生化作用受到遗传特性和生长激素的影响，如果在其生长发育某些阶段主动施加一定程度的水分胁迫，可以发挥水稻自身调节机能和适应能力，同时能够引起同化物在不同器官间的重新分配，降低营养器官的生长冗余，提高作物的经济系数，并可通过对其内部生化作用的影响，改善作物的品质，起到节水、优质、高效的作用。
简单的来说，控制灌溉技术是一项水稻的栽培技术，而不是单纯的节水技术，是通过节水调节水稻的长势长相，促使地下的根系能够发达，同时与之配套耕作技术、施肥技术、除草技术等，最终获得节水、优质、高产、高效的目的。经过大量的试验以及田间实地研究，得出的结论是，对于节水控制灌溉技术来说，它是通过对无效分蘖的有效控制来达到成穗率普遍提高的效果，并且使物种的群体结构达到理想的最佳状态，很好调控穗数与粒重的最佳关系，并且促进营养生长向生殖生长转变。
2.控制灌溉技术与常规灌溉技术的区别
2.1灌溉依据不同
水层的多少对于常规灌溉来说起着非常重要的作用，水层的多少直接影响了是否需要灌溉，控制灌溉依据土壤含水量大小是否达到控制标准判断是否需要灌溉。
2.2灌水方法不同
常规灌溉采取“浅、湿”或“浅、湿、干”循环交替，“浅”为30mm，“湿”为0mm，“干”为田面无水脚窝有水；控制灌溉采取“浅、湿、干”循环交替法，“浅”为30mm，“湿”为0mm，“干”为土壤含水量控制下限值。
2.3灌水程度不同
常规灌溉属于充分灌溉，要把充足供水放在第一位，绝对不能让水稻处于旱的状态；控制灌溉则实行人为调亏，对于水稻的生育期的生理特性的不同来进行时时挑换，在分蘖等需水非敏感期实施人为胁迫，使作物适当的干旱，而在拔节孕穗和抽穗开花等需水敏感期又保证供水，使水稻后期呈现生长的补偿效应，这样就达到了充分供水与非充分供水的有机结合，利于作物的生长。
2.4 田间水层不同
常规灌溉长时间保留水层， 控制灌溉长时间不保留水层。
3.控制灌溉技术如何实施
控制灌溉技术的“干”（即稻田干到什么程度开始灌水）如何掌握，有两种办法：一是用仪器测量当地土壤含水量， 采用小区试验测定当地各类土壤含水量；二是目测，用裂缝宽度来表述当地各类土壤含水量。
在水稻种植中实施灌溉技术以后，相关的一些措施就会有所更改，例如农艺措施和耕作措施等。秧苗的素质、田面平整度、插秧机型号等都能影响控制灌溉技术实施。
3.1掌握基本的灌水方法
基本的灌水方法，即“浅、湿、干”循环交替法。
“浅”指灌溉水层上限，一般为30mm；“湿”指水层为零，土壤含水量100%；“干”指各生育期土壤含水量要求的下限值，可通过仪器测试，或依据不同下限值对应的土壤裂缝宽度、脚印深度等经验值判断。一般不到土壤含水量下限值不灌溉，何时灌水依据土壤含水量而定，到了下限值就灌，不到就等。每次灌溉原则上不超过灌水上限。
3.2高效利用降雨
到了每年的下半年，随着降雨量的增多，在大多的状况下，是不需要灌溉的，土壤含水量就完全能够达到标准的。蓄雨水深度一般不超过50mm，除超过规定的蓄雨上限和盐碱地排碱要求外，大多数情况是不需要排水的，每次蓄雨时间不能超过7d。
3.3处理好生产性用水与控制灌溉的关系生产性用水指施药、施肥、防冷害等用水，生产性用水要求必须有水层才行，特别是分蘖前期封闭灭草时一般要保留水层7d 左右。控制灌溉的水层管理要服从生产性用水要求，什么时候需要生产性用水就什么时候建立水层， 但施肥用水要与控制灌溉用水结合起来， 以减少水层保留时间。
3.4掌握关键生育期的用水管理
返青至分蘖末期（一般是5月20日～7月2日）是水稻需水非敏感期，也是控制灌溉的关键期，是最需要节水的时期，要严格控制。分蘖末期不管土壤水分是否控制到下限，都要及时排水晒田重控。拔节孕穗期和抽穗开花期是需水敏感期，不能控得太重。
4.控制灌溉技术推广应用须知
控制灌溉技术在推广应用时，要与垦区应用的“浅、湿、干”灌溉技术有机结合，要与水稻叶龄诊断技术相结合。
5.寒地水稻叶龄诊断节水控制灌溉技术模式
5.1 培育壮苗
采用钢骨架大棚高台旱育秧，4月10～15日播种，机插盘育芽种播量125g/盘。严格温、湿调控，强化通风炼苗。
5.2建立合理的耕作体系
5.2.1轮耕
稻田连年旋耕使耕层变浅， 不能满足高产栽培的需要，因此要制定严格的轮耕制度，使耕层深度常年保持在15～20cm 以上，充分发挥耕深效应。轮耕制度：深翻（18～20cm）—旋（8～10cm）—浅翻（12～15cm）。
5.2.2旱整地
秋季用大马力平地机械进行平高填洼，达到条田内基本平整。早春泡田前对秋翻稻池耙碎整平，能减少泡田用水。
5.2.3施基肥
将尿素4kg/667m2、磷酸二铵8kg/667m2、硫酸钾4～6kg/667m2 混拌均匀，或准备配方肥20kg/667m2，在灌水泡田前均匀撒施于稻池。
5.2.4水整地
早春泡田后用大、中马力平地机械一次完成灭茬碎土平田工作，使稻田土壤实现“平、碎、软、深”，达到每个稻池内田面平整（高低差不过±1cm）干净、边沿整齐，上有泥糊、下有团块，做到“灌水棵棵到，排水处处净”。
由于近年来水整地使用大、中马力平地机械，沉浆时间要保证15d 以上。早春泡田要早，才能保证沉浆时间，确保插秧期，保证插秧质量，减少基肥肥料的损失。
5.2.5除草
在水整地达到标准后， 立即封闭灭草，甩施12%农思它乳油100g/667m2。
5.3插秧
推广薄水层（1cm 左右）插秧。机械插秧规格30.0cm×10.0cm、30.0cm×13.3cm，穴苗数4～5株/穴，平均4.5株/穴，穴数应保持在28～30个/m2，基本苗数120～130株/m2。选用日本洋马、井关高性能插秧机，插秧不伤根，而且通过性能好，插秧质量有保证。
5.4叶龄诊断节水控制灌溉
节水控制 篇7
迄今为止, 全世界范围内, 有40%的国家处于缺水状态, 并有26个国家处于严重缺水的状态, 我国拥有23万亿m3的储水量, 位于世界人均占有水资源量的109位, 属于世界最缺乏水资源的国家之一。当前, 我国每年缺水量高达400亿m3, 农业缺水尤为显著, 约300亿m3, 农业占总用水量的70%, 高达90%的用水量是用于灌溉, 因此, 农业节水是节水工程的关键所在, 若采用传统的灌溉模式, 全国每亩地的平均需水量在450~500 m3以上, 研究一种有效的农业节水灌溉方式是当前的首要任务之一。
微灌溉技术是一种有效的现代节水技术, 20世纪70年代中期在发达国家中开始蔓延, 国内进步缓慢, 仅有2~3.4万m3的土地试行微灌技术, 我国在20世纪70年代开始对此技术进行研究, 并在山西渗灌工程中得到了应用, 取得了较好的效果。
制约我国自动化节水工程发展的主要原因是自动化水平不高, 多采用传统的灌溉模式, 自动化意识低下, 仍然属于粗放型的灌溉操作, 因此, 提高有效灌溉率、缩短工作时间, 是节水的关键, 节水技术则是重中之重。本文旨在针对已经存在的作物生长土地湿度自动监控系统的理论进行研究, 并且提出相应的修正措施, 进而能够极大地发挥其本身的优越性, 使其促进作物生长的同时, 节约大量的水, 降低能耗。
1 灌溉控制系统的组成以及工作原理
此系统以单片机为核心, 对微灌工程中其他主要设备进行监测、控制, 同时将各种信息综合处理, 系统结构如图1所示。
滴灌系统的主要组成以及工作原理有以下几点:
(1) 图1所示的灌溉控制系统的主要装置由水泵、过滤器、肥料罐、压力表以及流量计等组成, 能起到将水从源头进行加压 (1×105~3×105Pa) 的作用;并能将化肥溶液混合施肥, 同时将内存的杂质过滤出来, 形成肥料的混合液体进入管道。
(2) 管道系统:管道部分主要由干管、支管以及毛管组成, 前两者的管径 (内径) 在37.5~100 mm左右, 毛管径在10 mm左右, 几种管材均由乙烯或者聚乙烯构成, 但一般制管时, 为防止堵塞, 可以添加炭黑, 同时各级管道之间通过不同形式的接头进行连接, 可以是二通、三通等。
(3) 滴头:滴头的主要功能在于将较大的水流经微小的滴孔形成较小的水滴, 进入土壤。
(4) 用于测试土壤湿度的传感器:是该灌溉控制系统收集数据的重要组成部分, 关系着整个自动灌溉系统的优劣, 又称之为土壤水分传感器, 其功能是测量土地内部的湿度, 从而对该土地的灌溉需求以及保水能力进行评价。
(5) 单片机:单片微型计算机 (Single-Chip Micro Computer) 简称单片机, 具有体积微小、成本低下、功能强等特性, 被广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制以及自动化工程中, 已发展成为现代电子信息行业中重要的智能工具, 它是自动灌溉系统的关键技术部分, 由一块集成芯片集成内部单元, 主要由中央处理单元、随机存储器、只读存储器、定时器、计算器等部分构成, 单片机虽然是一块芯片, 但具备了较多的功能。
2 节水灌溉系统模糊控制决策分析
智能控制的传统理论依据主要是根据被控模型的数学模型建立, 本系统进行的是模糊控制, 主要依赖被控系统的物理特性, 如何提取物理特性主要依靠制定者的直觉和经验, 一系列的物理特性经过人类自然语言组织, 抽象成概念和规则, 自然语言又具有一定的不确定性, 因此人类能通过不确定的信息组合出一个有意义的推理。模糊控制即通过对人类思维方式以及控制经验的模仿, 并运用电脑取代人脑进行有效的控制, 实际上, 模糊控制已发展成为智能控制不可或缺的部分。
模糊控制理论已成为控制领域中比较前沿的理论体系, 主要在于模糊控制具有优于传统控制方法的优点, 主要体现在:
(1) 采用简便的语言方式, 避免了繁杂的数学精确模型建立的困难, 这是因为生产过程本身是难以运用精确的数学模型进行归纳的, 而利用语言方式可以对其进行简单的描述。
(2) 对于具有一定操作经验, 但是并不是机械、计算机控制专业的普通工作人员来说, 模糊控制方法是一种简便易学的方法。
(3) 操作器械的工人可以依靠人类的语言优势进行人机结合的工作, 这样的计算机模糊语言在控制中起着关键的作用。
(4) 经过模糊控制的运行过程, 其本身的动态识别性比普通的PID更有效, 因此通过参数的改变能使其具有较强的适应性, 正因为模糊控制具有以上特点, 才能利用模糊逻辑将计算机系统设置成为模拟人类直觉的系统, 同时还能对不确定的信息进行正确的判别。因此综合来讲, 模糊控制可以有效地应用于工业控制领域, 并且具有非常广阔的发展前景, 随着模糊控制理论的深化、发展和运用, 该技术必将在今后的工业自动化中发挥重要的作用。
2.1 输出信息的模糊判决
目前单片机对土壤湿度进行的模糊控制方法大部分均是采用双输入单输出的模糊控制器, 其优点在于能对系统控制的稳定性有所保证, 并且能降低干扰能量, 从而减少振荡现象的发生, 并能对控制效率和精确度进行调整, 图2为双输入单输出模糊控制器的模拟图, 图中论域X中的模糊集合E是系统误差e进行的模糊化成果, 论域Y的模糊集合EC则是来自系统误差产生的变化率ec模糊化的结果, 因此两者构成了模糊控制器的二维输入, 论域Z进行的模糊化集合云是对控制量改变的情况采取微输出的方式而获得的结果。
模糊控制器产生的输出其实是一个模糊集合, 体现的是控制语言取不同值时所获得的结果, 一旦被控过程仅仅接受单一控量, 此时就需要将输出的模糊子集对控制量进行精确的判断, 即, 需要设计一个映射, 将模糊集合映射到普通集合, 这一映射被称为判决, 执行判决的方式较多, 比较常用的有:最大隶属度法、取中位数法、加权平均法。
2.2 定义输入量、输出量模糊子集和语言论域等级
在进行灌溉时, 土壤湿度可以作为智能灌溉判别的重要指标, 此设计中, 土壤的湿度产生的误差e、误差变化率ec均以输入变量的形式输入, 系统采用双输入单输出的方式进行模糊控制。图3为模糊控制的结构模拟图。
现有的系统采用的是模糊控制算法合成推理查表法, 微机收集土壤湿度精确值S, 并将此值代入系统中, 与原始AS值进行比对, 产生的误差信号e=AS-S, 同时得出误差变化率为ec, 并且将输入的e、ec以及变量u进行模糊化处理。
根据节水灌溉的现实条件以及控制的精确度, 将模糊化后的误差定义为E、误差变化率为EC, 并将控制量的变化U的语言变量分为7级:负大、负中、负小、零、正小、正中、正大, 并将其标记为:NB、NM、NS、ZO、PS、PM以及PB, 并将论域设为:
2.3 输入量和输出量的模糊化过程
将误差e和误差变化率ec进行模糊量转换, 当精确量X的变化区间在[a, b]之间, 并将该区间的精确变量进行转换后在[-3, +3]范围内产生的变化量Y, 采用以下公式计算:
计算后的Y值要进行圆整, 从而计算出相应的等级值的模糊量E和EC, 通过这一算法, 将精确值模糊化, 形成模糊集, 之后是在[-3, +3]范围子集分布讨论。
依据农业部针对长期生产经验进行总结所得出的规律, 提出模糊控制表, 如表1所示, 同时定义E、EC以及语言变量赋值表, 如表2和表3所示。
2.4 模糊控制响应表的生成
根据以上的双输入单输出模糊控制器, 以及模糊控制规则表能获得控制系统的基本控制形式, 并通过计算机语言来实现:
依据模糊控制的规则, 能计算出控制系统的控制细则, 其形式为:E=Ei且EC=ECj, 则U=Uij (i, j=1, 2, …, 7) 等。具体上讲, 可以将7×7条模糊控制规则进行组合, 其中部分进行合并, 后可以概括为25条, 因此以下面第1条模糊控制规则来讲解算法, 其余部分几乎相同, 均可以写成E=NB且EC=NB, 则U=PB。根据要求, 求出符合上述语句的模糊关系矩阵, 在算出R后, 依据U= (E×EC) T×R进一步求得E和EC的输入模糊向量, 并采用函数最大原则进行控制量的判定, 进而获得模糊控制表, 如表4所示。
2.5 模糊控制过程
模糊控制算法是根据模糊控制的语句条件要求实现的基本思路, 将偏差e以及偏差ec进行模糊化处理, 该结果是将e、ec通过运算转换成为模糊集合中映射的论域值M、N, 并依据该值, 在模糊控制表中获得相应的响应值, 并得到输出量, 系统对输出量的控制可以通过系统设置的启闭状态来实现, 因此设备的运行状态设定为:保持原状态、从停止转换为启动和从启动转换为停止。
3 结语
该模糊控制灌溉系统并不是依据传统的精确数学模型, 而是以单片机为基础结构, 将模糊规则和合成推理相结合, 根据实践经验而获得的模型。模糊控制灌溉系统在以后的实践中还可以根据现场应用的实际需要进一步完善, 不断改进软件程序的交互性, 提高控制系统的控制精度, 这也是灌溉控制系统发展的主要趋势。
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节水控制 篇8
近几年我国农业节水灌溉自动化逐渐发展起来。但是, 农业节水灌溉项目地分布零散, 面积相对较小, 并且控制系统多为简单独立的时序控制灌溉器, 不能完全满足日益增长的农业节水灌溉水资源, 节约管理维护成本的需要。因此, 将多处节水灌溉项目地联合起来采用一个中央计算机控制全部灌溉系统的中央控制系统开始在农业节水灌溉中使用。
2 TDC解码器中央控制节水灌溉系统
TDC解码器系统, 是一种分散型现场总线控制系统, 是农业节水灌溉自动化系统中新的解决方案。而对现场总线结构的简要了解有助于理解分散型控制系统的构造和控制方式。
2.1 现场总线的概念及特点。
现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通讯网络, 遵循ISO开放系统互联参考模型的全部或部分通讯协议。分散控制系统是用开放的现场总线控制通讯网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。现场仪表与中控计算机之间的数据传输采用总线型结构, 所有的节点 (模块) 共享一条物理传输通道 (总线) 。这种总线结构有利于系统扩展节点, 而且某个节点出现故障不会影响其他的节点工作。现场总线控制系统各控制器节点下放分散到现场, 构成一种彻底的分布式控制体系结构, 网络拓扑结构任意, 可为总线形, 星形, 环形等, 通讯介质不受限制, 可用双绞线, 电力线, 无线, 等各种形式。开放性, 分散化和低成本是现场总线最显著的三大特征。
2.2 RS-485现场总线介绍。
RS-485总线是目前使用最为广泛的一种通讯方式, 其价格低廉, 通讯速率和通讯距离都能很好地满足一般远程控制的要求。RS-485现场总线系统是一种开放通信网络, 又是一种全分布控制系统, 它作为智能设备的联系纽带, 把挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统。RS-485网络采用一对双绞线完成数据的发送和接收, RS-485接口的传输设备, 传输距离可达1KM以上, 并且通过中继器可以延伸传输距离, 扩展系统。RS-485总线以双绞线为物理介质, 工作在半双工的通信状态下, 即同一时刻, 总线上只能有一个节点成为主节点而处于发送状态, 其他所有节点必须处于接收状态。如果同一时刻有两个以上的节点处于发送状态, 将导致所有发送方的数据发送失败, 即所谓总线冲突。为了避免总线冲突, 系统中采用主从方式的工作模式, 整个通信系统由一个主节点和若干个从节点组成, 由主机控制完成总线上的每一次通信开机时, 所有从节点全部复位, 即处于监听状态, 等待主机呼叫。当主节点发送控制命令 (附带所要控制的节点的地址) 。所有从机接收到该地址并与自己的地址作比较, 具有相匹配地址的从节点收到命令后向主节点发送响应信号表示开始接收后面的命令和数据。地址不匹配的从节点则不予理睬, 继续监听呼叫地址。主机收到从机应答后, 开始一次通信。通信完毕后, 从节点则一直处于侦听状态, 等待下一次呼叫。另外, 对于所有节点, 发送和接收采用两条不同的传输通道 (即双绞线中其中一条用于接收, 而另一条用于发送) , 从而保证了在某一时刻, 总线上只有一个节点处于发送状态, 有效避免了数据冲突。
3 TDC解码器农业节水灌溉控制系统
TDC解码器系统是利用RS-485现场总线系统开发出的新分散型控制系统, 系统的基本组成结构为:
-TDC控制器 (高端控制界面)
-解码器 (1站, 2站, 4站和感应器)
-直流电磁阀
-解码器双芯控制电缆
TDC解码控制器, 该控制器提供了快速简单的人机交互界面, 编程十分简单。并且控制界面足够控制1-200个灌溉区间的各种灌溉操作。
解码器是输出转码模块, 它将控制器传送来的信号可靠的转换到对应的灌溉阀门站。解码器的工作原理和规则是和传统控制一样的, 所不同的是, 解码器系统是将灌溉电磁阀连接到防水田间解码器上, 而不是直接连接到控制器输出端子上。一根双芯控制线就可以将全部解码器和灌溉控制器连接起来。
作为控制最末端的阀门部分, 电磁阀采用了专用的直流电磁阀。直流闭锁电磁阀采用的工作电流是一种快速脉冲电流, 开启阀门和关闭阀门只需要一个直流脉冲信号即可开启或关闭阀门。采用1.5mm2控制电缆时, 从解码器到电磁阀的连接线最长可达到120米。
解码器连接使用双芯控制电缆, 采用2.5mm2的双芯控制电缆即可采用任意形式, 如总线型, 星型, 环型等方式连接解码器, 只要从起始点到任意分支的终点总距离不超过4000米即可。
4 TDC解码器控制系统主要特点性能
4.1 TDC解码器系统的编程系统是人机界面最为优秀的控制系统, 无需软件即可迅速在控制器上进行编程。
4.2 模块化控制器无需购买新的控制器即可由现有控制器扩展到200站系统。
4.3 配套1站, 2站, 4站输出的解码器, 每个输出可控制2个电磁阀。
4.4 在4000米内的一个控制系统中可以同时开启20个阀门。
4.5 采用2.5mm2通讯线缆连接解码器。
4.6 设计和安装相当简单, 由于电量消耗低, 无需计算电力损失或者变化电线的尺寸来保证最低的启动电压。
4.7 TDC解码器系统采用直流自锁电磁头进行阀门控制, 此种控制方法无需持续供给电流以保持打开状态, 只需简单发送信号。
采用专利技术的电磁头耗电量更低, 允许采用更细的信号线连接直流电磁头和解码器, 并且可以同时打开更多的电磁头。
4.8 解码器采用1.5mm2*1.5mm2控制线控制直流电磁阀时, 最远控制距离可达120米。
4.9 TDC解码器系统采用工业控制中领先的防电涌技术, 并且使用市场中最好的安装工具。
4.1 0 无需硬件升级即可连接计算机, 采用专业的软件对系统进行控制。
4.1 1 控制器功能强大, 可以设置10个同时启动的程序, 每个程序6个启动时间。
5 安装和维护成本较低
5.1 TDC解码器系统安装简单, 节省人工。
从对比可以看到, 传统集中控制方式需要铺设多根控制电缆将电磁阀和控制器进行直接连接, 在安装过程中需要大量人工进行开挖管沟, 并铺设控制电缆。而两线解码器控制系统对应的只需要铺设1根双芯电缆即可通过控制解码器来控制电磁阀, 从而节省了大量的劳动力。
5.2 TDC解码器系统维护方便, 扩展系统容易。
当系统需要进行增加控制阀门时, 传统集中控制方式需要进行大量的开挖将电磁阀连接到控制器上, 而两线解码器控制系统只需要将电磁阀连接到解码器上或者直接在双芯电缆上增加解码器再控制即可。系统的可扩展性极好, 充分考虑到系统的升级性。
5.3 TDC解码器系统对能源消耗极低, 且更加安全。
首先控制器数量的减少, 就直接减少的对电力的消耗。并且在解码器控制系统中采用了直流电磁阀。TDC解码器系统采用最新科技的直流闭锁电磁阀, 工作时不需要持续供电, 系统只在开启和关闭时发送电子信号开启或关闭电磁阀, 运行时不耗电。TDC解码器控制系统的电力成本降低到了最低, 能够为客户节省大量的电费。
6 结论
节水控制 篇9
1灌区干渠节水改造的重要性
首先, 我国水资源非常缺乏, 应用紧张, 而现阶段由于灌溉的设施设备存在着大量浪费的情况, 这使得某些地域干渠存在着严重缺水情况, 而有些干渠水资源却未能得到合理利用, 因此干灌区干渠节水改造迫在眉睫;其次, 目前我国灌区干渠中的水资源, 既要用于灌溉农田, 还要用于供给人们日常生活用水, 如果浪费情况继续持续下去, 不仅影响农田灌溉效果, 还影响人们日常供水情况;再次, 现阶段我国灌区干渠因为设备比较陈旧, 工作效率普遍比较低, 而且蓄水能力也很弱, 如果能够有效的进行节水改造, 相应的设备进行更新, 这样不仅灌区干渠效率得以提高, 农田产量得到提升, 这对促进我国农业经济发展有着非常的作用;第四, 灌区节水改造之后, 水资源会得到更加充足的利用, 在此基础上, 还能够保护生态环境, 使得土地荒漠化得到有效的缓解, 而且改造之后, 地上水资源利用更加充分, 对地下水资源的应用就会相应的减少, 因此也间接保护了地下水资源;第五, 灌区节水改造, 定要更新灌溉设备, 应用先进技术, 这对实现干渠管理现代化起到促进作用, 与此同时, 还能够健全灌区体制, 使得干渠资源得到更加合理的配置。
综合上述阐释, 我国灌区干渠节水改造符合现实发展要求, 对促进我国农业发展有着积极的作用, 而且如果灌区干渠节水改造成功, 其他水利设施也会因此发挥出更大的作用价值。
2灌区干渠节水改造技术
2.1新型防渗材料
复合土工膜与厚浆防水涂料是现阶段应用最为普遍的新型防渗材料。复合土工膜主要功能就是防渗, 而主要应用在灌区干渠防渗中。此种防渗材料运输量不高, 成本低, 因此应用于山区渠道或施工位置比较狭小的位置, 由于其施工便利, 成本也比较低, 所以深得防渗工程施工人员的青睐。厚浆防水涂料最开始应用在引水渠道防渗以及高水位防渗中, 现如今被大规模应用在新型防渗材料中。厚浆防水涂料具有非常强的粘结力, 而且无论是抗渗性, 还是低温柔性否非常强, 热稳定性也优于大多数防渗材料。除此之外, 延伸性以及抗老化性都非常强。如果灌区干渠对防渗性要求非常高, 施工人员会将这两种材料结合起来使用, 会构成非常好的防渗体。施工人员完全可以按照需求, 选择任一厚度。如果厚浆防水涂料与细砂结合起来应用, 通常是充当伸缩缝填充材料, 不仅成本非常低, 同时施工也非常便利, 即便是在温度比较低的天气中施工, 也不会影响防水材料。
2.2施工新工艺
目前应用于灌区干渠节水改造的新工艺有两种, 一种是U形渠滑膜施工防渗, 另一种是喷射混凝土护坡。现阶段, 我国灌区农田应用的基本上都是小型渠道防渗体系, 石料与混凝土是其主要材料, 不仅质量差, 标准也非常低, 使用寿命也不长, 但是应用U形渠滑膜施工防渗方法后, 施工工艺得以明显改善, 灌区干渠水资源能够得到最明显的改善。至于喷射混凝土技术, 最初是用在煤矿与隧道支护中, 近些年来应用在灌区干渠中。由于喷射混凝土具有非常高的密度, 而且粘结力也非常强, 这样原有渠道脱落后, 能够应用此种方法进行加固, 提高防渗能力。
3灌区干渠节水改造施工质量管理与控制
3.1质量管理
3.1.1项目负责人的质量检查
对于灌区干渠节水改造施工, 要由承建单位的项目负责人进行监督, 工程部针对施工地点的情况, 要采取相应的措施。加强设计、施工等各部门之间的沟通, 协调分工。技术部门主要负责工程施工技术、质量问题, 技术部门的主管对于工程质量进行审核。施工人员要与设计人员积极沟通, 理解设计者要表达的意思。
3.1.2施工单位质量保证
施工企业作为主要的施工单位, 严格遵守灌区干渠节水改造工程施工规章制度, 按合同规定与设计工程人员的要求进行施工, 可以推行建立项目经理责任制, 建立完善工程质量控制网络。实现分工明确, 责任分明, 利用专业的设备, 各部门之间的合作, 使工程施工在控制范围之内。对员工进行培训。由项目部技术人员实施测量放样, 可以确保放样的准确性。
3.2工程管理
3.2.1工程设计质量
工程设计方案要满足灌区干渠总体布置要求以及对原有灌区干渠进行渠道防渗水、节水改造。要保证在不改变灌区过水面的基础上, 提高输水能力。为了保证工程设计的质量, 工程设计人员要到实地勘察和测量, 为实施工程做好准备, 设计单位要严格遵守设计工作流程, 例如图纸的绘制、审核、检查设计方案的合理性。对设计中存在的问题进行调整、更新、 修改, 优化设计方案。
3.2.2原材料供应质量
灌区干渠节水改造工程需要的材料, 例如水泥、沙子、条石等, 施工单位要根据工程情况进行采购, 而且所有的施工材料都必须符合标准, 要经过检测合格才可以使用, 以此保证施工质量。
3.2.3施工过程质量控制
第一, 严格按照合同要求来实行。施工单位要严格按照合同要求来施工, 达到合同所要求的标准。在双方存在问题时要及时处理, 施工单位严格履行合同并强化合同管理, 业主委托施工单位完成任务, 对项目进行控制。一般合同确定工程目标:工期、质量、价格等, 合同管理是为了实现这些目标, 任何问题都要按合同来解决。
第二, 认真记录现场施工情况, 加强现场施工质量管理。通过掌握和控制工程质量, 能够及时了解工程进展, 承包商要坚持“三检”原则, 做到每道工序完成以后, 检查合格, 经现场业主技术人员以及质量人员验收合格后才可转入下道工序。对重要的工序经行全面的跟踪、监测。
4结论
由于灌区干渠在目前的使用中依然存在很多的不足, 因此我们可以通过引进新技术对于灌区干渠节水改造施工进行改进和提高, 对于毁损较为厉害的灌区总干渠, 如果可以维修就进行维修, 不能维修就放弃或者修建新的灌区干渠, 这样可以使水资源得到合理的使用, 实现可持续发展的目标。
摘要：灌区输水工程由很多部分构成, 灌区干渠是其中最为重要的部分。如果灌区干渠存在着严重的浪费水的情况, 对灌区实现持久灌溉将产生不利影响。但是现阶段我国灌区干渠浪费水现象严重, 如果加以改造将会有所改善。而要想改造成功, 就必须对改造施工质量进行管理与控制。本文主要通过对灌区干渠节水改造的重要性以及相关技术的介绍, 探讨了灌区干渠节水改造施工质量管理与控制方法, 仅供参考借鉴。
关键词：灌区灌区,节水改造,施工质量,控制
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节水控制 篇10
节水灌溉分滴灌、喷灌、渗灌及微喷灌等, 传统节水灌溉监测手段较为单一, 如温度计、湿度计等, 观测较为简单, 无法全面准确地掌握作物施肥及需水情况。自动控制技术因其全面、自动、高效等优点, 应用较广。
1自动控制技术应用类型
1.1按物理控制量分
包括压力型、土壤湿度型、时间型、雨量型、空气湿度型、综合型等。
压力型主要对灌溉管道压力予以控制, 以提高灌溉的均匀性, 常结合变频控制器应用。针对相同压力灌溉系统, 设置压力传感器, 便能达到控制目的, 但成本较高, 操作复杂, 适用于灌水均匀性高要求场所。
土壤湿度型控制物理量是土壤湿度, 达到土壤含水量控制效果, 常结合渗灌及滴灌应用。此类型多用于温室大棚及大田中, 范围广。针对土壤湿度, 设定最小值和最大值, 并由传感器对土壤湿度进行探测, 若达最大值, 则关闭系统;若达最小值, 则开启系统, 使用较方便, 成本相对较高[1]。
时间型主要对灌水时间进行控制, 可按事先设定的时间进行自动开启及关闭, 如设定每日上午8:00到9:00运行和下午4:00到5:00运行;并能事先对开启及关闭时间间隔进行设定, 如育苗微喷灌为保证湿度, 设定开启10 s和关闭5 min连续运行, 满足用户要求。该技术成本低, 制造简单, 适用范围广, 使用方便, 可促进生产效率提高。
雨量型控制物理量是降雨量, 主要对灌水量进行控制, 常结合微喷灌和喷灌应用。传感器对灌溉降雨量进行采集, 达到设定值后关闭系统。
空气湿度型主要对空气温度予以控制, 确保环境适宜作物生长, 常联合微喷灌应用, 多用于大棚及温室中, 尤其是育苗灌溉, 控制较准确。针对空气湿度, 设定最小值和最大值, 并由传感器对空气湿度进行探测, 若达最大值, 则关闭系统;若达最小值, 则开启系统加湿, 使用方便简单, 但实际应用少。
综合型同时控制灌溉管理压力、土壤湿度、灌水时间、降雨量、空气湿度中的几种, 如控制空气湿度+时间, 空气湿度+时间+压力, 压力+时间等, 针对系统开启和关闭设定条件, 物理量满足条件时便能执行动作。
1.2按控制系统复杂程度分
包括多路控制型、简易型及中央计算机控制型。
多路控制型包括输出信号及多路输入, 可对多台设备予以控制, 适用于大面积灌溉。多路控制较微机控制操作缺乏方便及直观, 但能够满足基本控制需求且价格低, 实际应用有较好前景。
简易型适用于小面积灌溉, 空气湿度型1路信号采集, 1路或2路信号控制;时间型1路输出, 对一台设备进行控制, 如电磁阀、水泵等。
中央计算机控制型主机控制依靠中央计算机, 辅以编制软件, 操作控制较直观, 其子系统为多路控制型, 可按照需要进行无限扩展, 适用于大面积灌溉。微机软件进行数据输入, 显示各设备数据及状态, 并保存数据, 利于决策。将辐射、温度、风速、相对湿度等气象参数, 经电子气象站传输至中央计算机, 进行自动决策, 通知执行设备关闭或开启子系统[2]。此外, 还可控制单个部件。微喷灌及滴管灌水器内部的水流道尺寸小, 水中杂质多, 极易堵塞, 需选择配套过滤器, 同时过滤器本身易堵塞, 引起进出口压力差, 一旦压力差过大, 则通过水量达不到灌溉要求, 甚至引起过滤器爆裂, 故应定期清洗过滤器, 也可选择具有自动清洗功能的过滤器。
2自动控制技术应用现状及发展方向
2.1应用现状
国外电子技术发展快, 水平高, 节水灌溉有很长发展时间, 故自动控制技术更先进、更完善。有国家使用地下湿度传感器, 对土壤湿度进行探测;运用智能系统, 测得植物果、茎等直径变化, 分析作物灌溉量及灌溉计划。小型控制器多用在设施较多的场所, 一般可控制几路到十几路的电磁阀, 管理程序有多套, 可事先设定开始时间、间隔时间及结束时间, 智能化及自动化控制更为可靠、精密, 操作方便, 节省人力。
我国自引进节水灌溉后, 多为示范性应用并未大面积使用, 特别是自动控制技术使用方面较为缺乏。近几年节水灌溉及自动控制技术发展加快, 在自行研制方面取得一定成果, 从简易型控制到中央计算机控制, 均有实际应用。
2.2发展方向
未来自动控制技术方向多为专家化、智能化、网络化及系列化, 在小面积灌溉上, 如塑料大棚、家庭庭院及温室等, 推广智能化小型化控制系统, 使用更为方便。在大面积灌溉上, 需结合各种传感器, 并辅以农艺系统, 科学编制软件, 促进施肥及灌水精确控制, 并结合无线遥控, 实现在家中或办公室远程控制。发展同时监测气温、土壤储水量、土温、有效储水量、相对湿度、田间湿度、灌溉水pH值、气温、降水量、土壤pH值、蒸发量等参数的整套系统[3]。采用图表显示、打印输出及曲线显示等, 使计算及监测结果更加直观显示, 并经无线传输, 定量定时控制管道阀门及水泵, 对于故障进行报警及控制。采用数学模型, 根据每日湿度的监测数据, 预报灌溉时间, 并参考气象站阴天及降雨等数据, 对预报进行自动修改。
3结语
节水灌溉属于高标准先进技术, 对促进农业可持续高效发展有重要作用。节水灌溉中运用自动控制技术, 可更加准确、迅速的掌握作物情况, 如生长环境、生长情况、生长规律等, 对灌溉施肥进行及时精确控制, 促进自动化水平提高, 进而提升农业经济效益。
参考文献
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[2]金永奎, 方部玲, 夏春华.自动控制技术在节水灌溉中的应用[J].计算机与农业 (综合版) , 2003 (12) :18-20.
节水控制 篇11
关键词：水田节水；抗旱节水；途径
中图分类号：S275文献标识码：A文章编号：1674-0432（2010）-12-0323-1
吉林省四平市目前有水田66万亩，是全省水田面积比较多的地区之一。多年来，水田缺水是制约当地农村经济发展的主要矛盾。现阶段，为了解决这一矛盾，在采取工程措施的基础上，水田实行节水灌溉，这不仅是抗旱节水的有效途径，也是节约资源的有效方法。
1 从四平市的水资源看节水灌溉的必要性。
四平市位于吉林省中西部，地处东辽河等河流下游，幅员7131km2。历年平均降水总量为54.3亿m3，其中蒸发和渗漏占降水量的20%左右，河川径流占30%左右。四平市水资源总量为10.9亿m3，河川年平均径流量为13.6亿m3，地下水资源量1.50亿m3，与全国和吉林省的平均人均占有水量相比，四平市的人均占有水量明显不足。导致我市水资源匮乏的原因之一是地表径流和降水处于同一时期。年径流深从南部的190mm，向北递减到120mm，在空间上分布不均。一般春季干旱，夏季多雨，秋季降水少，枯水期较长，水分充足的时间较短，这是引发水资源匮乏，最终导致干旱的重要原因。干旱制约着四平市水田的发展，每年一到春季就要开始进行抗旱工作，消耗了大量的人力和物力。尤其是2002年的大旱，对四平市水田造成了巨大的毁坏，使东辽河四大灌区水田面积减少了将近一半。要想维持水田的良好发展，保证粮食增产，就必须先解决缺水问题，尤其是春季缺水问题。根据四平市多年的实践经验表明，解决缺水的问题有两种方法：一是采取工程措施增加水量，二是通过节水灌溉来节约用水，用有限的水量发挥最大的灌溉效益。以上两种方法是促进水田发展，保证粮食增产的有效途径。
2 我市推广水田抗旱节水灌溉的可能性
为了尽早解决水田用水问题，应在我市大范围推广水田节水灌溉。其推广具有一定的优势。
2.1 我市的旱育苗技术已实施多年，发展空间很大
可以对其进行进一步的改进，使技术日趋成熟。现阶段，已全面普及化学除草技术，并且前几年在市农田水利研究所也已进行过节水方面的试验，并积累了一定的经验，只要技术成熟便可以达到高产的目的。在我市发展水田节水灌溉虽然存在着很多优势，但同时也有许多不利因素，我市灌区田面工程渠道不配套，在一定程度上影响节水效果。应该及时对现有的灌溉水渠道进行改造，促进节水工作的顺利进行。
2.2 让农户知道节水灌溉的好处
在农机具方面，适宜旱整地的农机具不多，加之农民群众对节水灌溉技术了解较少，在今后的工作中需要加大宣传力度，让农户知道节水灌溉的好处。
2.3 减少泡田整地的用水量
在耕作方面采用旱整地，减少泡田整地的用水量，我市按传统泡田方法用水量每200-250m3，每亩可节水100m3以上，节水50%。采用这种方法进行整地，插秧后秧苗不下沉，缓苗快，土壤结构疏松，透气性好，地温较高，有利于水稻根系发育，不早衰，活杆成熟。其方法可在秋翻地或春翻地块用重耙进行干耙，没翻的稻田可用旋耕机旋耕，要求耙碎耙细，田面无大块，然后进行旱打埂。在旋耕前将底肥均匀撒到田内，然后进行旋耕和旱耙，使肥料在耙层内均匀分布，减少肥料流失，提高肥效。每亩可施磷酸二铵10kg，尿素3.5kg，硫酸钾10kg。
节水间断灌溉，是目前水田灌溉制度的一项创新，它是按水稻生长阶段对水稻生理需求进行灌溉的方法。水稻各生育期需水的要求是不同的，只要满足移栽缓苗期，有效分蘖期，幼穗分化期，减数分裂期及抽穗灌浆期对水分的供应，就可获得较高的产量。而在幼苗期，有效分蘖终止到幼穗分化期，以前是比较耐旱的，缓苗至有效终止期，应尽量保持土壤含水充足，可采用浅湿灌溉，隔3-5天一次；有效分蘖终止到幼穗分化期以前，应停灌或减少供水，以控制无效分蘖，提高地温，幼穗分化至减数分裂期为水稻需水临界期，采用浅湿灌溉，隔3-4天灌一次，适当推迟断水期，防止发生枯熟现象，為节省灌溉用水，灌水最好与追肥、化学除草结合起来，以取得最佳节水和高产效果，随着节水技术的应用，所产生的社会效益是非常大的。
3 大力推广节水灌溉
由于我市的水资源现状，要想促进水田发展，保证粮食增产，就应该坚持走抗旱节水的道路，确定克服大水漫灌的现象，杜绝过去淹水种稻的方式，把节水灌溉技术落到实处，针对上述问题，日前应抓好一是要在群众中大力推广节水灌溉技术，要与水量计价计费挂钩，使节水灌溉真正变成群众自觉行动，二是结合目前国家加大水利资金投入，进一步完善灌区工程配套，建立节水灌溉制度相匹配的管理机制，从技术层面做好节水灌溉，使节水灌溉技术真正得以推广，真正进一步开源节流，真正在管理科学，提高效益上下功夫。
节水控制 篇12
关键词：红外光电计数,电磁水阀,节水,自动控制
1设计背景
目前我国公共卫生间大都采用浮球式水箱, 这种方式工作时不论便池是否有必要冲洗, 也不论是白天或夜间, 只要水箱放满水, 浮球装置就开阀放水, 造成水源的巨大浪费。特别是在学校、火车站等场合, 会发现这里的公共自动冲水装置不分白天黑夜, 不管有人无人都一直在哗哗的流个不停, 造成了水资源极大的浪费。
我们知道, 水资源是基础性、战略性的自然资源、经济资源。自然界能提供的水总量是确定的、有限的, 而水的需求量却在急剧上升。我国水资源时空分布上的不均、开发程度低、再加上污染与低效利用, 供需矛盾尤为突出。水是生命的源泉, 面对严重的水荒, 根本出路在于节水。要把节约用水、推广各种节水措施、建立节水型社会作为缓解水资源紧缺的头等大事来抓, 以满足经济和社会可持续发展的需要。建立节水型社会, 其核心工作是推广高效节水产品, 减少水资源浪费, 提高水资源的使用效率。全方位节约利用水资源, 发挥有限水资源的最大效益和潜力, 将是缓解水资源供需矛盾的主要途径。水是人类生存发展因素之一, 面对日益严重的水资源危机, 要引起全社会的重视。我们要提高全民意识, 合理利用水资源, 建立节水型社会, 而这离不开每个人的参与, 每一个用水者都有一份应尽的责任和义务。
基于此分析, 我们提出了对公共卫生间长流水系统的改进要求:在人流量较大时, 应安排较大流量供水和较小供水时间间隔;而人流量小时, 应安排较长供水间隔, 这样不仅能够保持公共卫生间的清洁, 而且合理利用了水资源, 达到了节水目的。
2方案论述
解决该问题的关键在于对公共卫生间供水的灵活控制, 故考虑把水龙头的手动控制开关修改为由电路控制的自动开关, 再设计相关电路对其进行分时控制, 以按人数来供水, 即人多时多供水, 人少时少供水。
准备采用红外光电式计数控制方式, 该装置的基本工作原理是:在公共卫生间入口处对人数进行统计, 使用红外光电计数装置计数, 当计数值等于设定数值时, 控制器自动打开电磁水阀放水。
设计思路计如下:
(1) 红外计数模块:为增强系统的抗干扰能力, 采用红外光电计数方式。在公共卫生间门口安装红外计数装置, 使用红外发光管和与之相配套的红外光电二极管, 构成直射式红外光通道。当有人从门口经过时, 红外光通道被遮挡阻断, 从而引起光电二极管电流的变化。把该电流变化放大再转换成脉冲信号输出, 该脉冲信号即可作为计数电路的计数脉冲输入, 且每一脉冲信号对应一人次的通过。
(2) 数值比较模块:该模块使用电子计数器来实现。在本模块中, 计数器先预设一固定数值, 作为公共卫生间冲水装置工作的最低人数标准, 然后对红外计数模块的输出脉冲进行计数。当计数脉冲达到预设数值时, 计数器给出信号驱动定时装置和冲水装置的启动, 并清零计数器开始新一轮的计数。
(3) 定时与输出驱动模块:在本电路中用555定时器构成一单稳态触发器, 通过调节其暂稳态输出脉冲的宽度来实现不同的定时时长。并利用该输出脉冲信号加到一电子开关的控制端来控制电磁水阀的断开与闭合, 从而利用555定时器实现了定时和输出驱动的双重控制。
本方案使用灵活方便, 仅需一次设定好预置人数和供水时间的比例系统就可以长期工作, 不需再时常调节;易于操作维护, 只用调节几个简单的开关即可方便的设置其各种参数;适用性强, 适用于多种场合。
3方案设计与应用
3.1 图纸设计电路原理图见图1
3.2 红外发射模块器件选择
公共卫生间的门宽度一般为1～2米。为了达到在公共卫生间门口安装红外发光管的红外探测距离的要求, 在本方案中采用HG505型中功率红外线发光二极管, 其工作电流200mA, 光辐射功率达50～70mW, 峰值波长为940nm, 最大控制距离可达10m, 完全可以满足要求。若是控制距离要求更大, 可选用大功率红外线发光二极管HG520系列, 其控制距离可达几十米。上图中R1为限流电阻, 改变R1的阻值大小, 使驱动红外发光二极管的电流为最佳电流, 从而使输出红外功率尽可能大。限流电阻R1的阻值大小可由下式计算:R1= (Ec-Uf) /If
式中, Ec为供电电源的电压;Uf为红外发光二极管的正向压降;If为红外发光二极管的工作电流。本方案中Ec=12V, Uf=1.6V, If=200mA可得, 限流电阻R1=52欧, 故R1值至少要为52欧, 实际中可根据发光距离的要求选择R1的阻值, 只要使其大于52欧即可。
3.3 红外接收器件
红外光电接收器件可选用光电二极管或光电三极管。本方案采用2CU2B型红外接收二极管, 其主要参数如下:暗电流≤0.1uA, 光电流≥30uA, 光电灵敏度≥0.5, 峰值波长880nm。
把红外发光管D1与光电二极管Q0正对安装构成一直射式光通道, 平时Q0受光照产生光电流处于导通状态, 该信号通过一1K电阻加至晶体三极管Q1的输入端使其导通, 此时大部分电压加至分压电阻R3上, 故Q1集电极输出电压为低电平;当有人经过将光通道阻挡时, Q0呈截止状态, 暗电流小于0.1uA, Q1截止, 输出为高电平;当人离开时, 又重复上述过程, 从而可在Q1输出端输出脉冲信号。晶体三极管Q1选用小型功率管9013, 该晶体管为NPN型管, 耐压达50伏, 电流达0.5A, 放大倍数Hfe=78～260。在Q1的发射极再串接一发光二极管D0, 作为D1与Q0对齐的指示器件。当D1与Q0刚好相对在一条直线时, Q0光电流最大, 故Q1发射极电流最大, D1最亮。安装时可通过观测D1的亮度来判断D1与Q0是否在同一直线上。Q1输出高低电平信号分别为10.95V和2.25V, 满足CD4017的脉冲电平要求。
3.4 微分电路参数
微分电路参数R4取阻值100K, C1取值0.01uF。刚上电时电压电路电压突变到12伏, 开始对电容C1充电, 瞬间电容相当于短路, 故此时加到两片4017的清零端R上电压为高电平12V, 使计数器清零。C1阻值较小, 充电很快结束, 故加至R端电压降为零, 计数器能够正常计数。
3.5 定时与输出驱动模块
计数比较模块与定时模块的连接采用Q1相似的方式, 用一多档开关将计数模块输出信号连至晶体三极管Q2的基极。Q2采用与Q1相同的晶体管9013。则当计数值到设定值时, 输出高电平信号将两片计数器同时清零, 同时高电平信号使Q2导通, 故Q2集电极输出电压为低电平;当计数器清零后计数模块输出信号又恢复为低电平, 使Q2截止, Q2集电极输出电压为高电平。上述过程在Q2输出端输出一低电平脉冲信号, 该信号用于启动555定时器工作。
定时部分取C3=100uF, R9取一10M欧可调电阻, 则定时最大时长取值为:
Tw=1.1×R9×C3≈18min
即定时时长在0～18分钟内任意可调。
定时器对电磁水阀的输出驱动也采用与Q1相似的方式, 参数取R7=10K, Q3采用NPN晶体三极管9013。在定时器的输出端通过限流电阻R10接一发光二极管D2, 可用于指示电磁水阀的工作状态。则当定时器输出为高电平时D2亮, Q3导通, 电磁水阀由电源直接供电驱动, 驱动电流为170mA, 可以达到开启目的。当定时器输出为低电平时, D2变暗, Q3截止, 电磁水阀无法导通开启, 停止供水。
按键开关S1接至Q2输入端, 可作为手动冲水开关, 方便公共卫生间清洁的需要。
4方案验证
照图连好电路, 为方便调试进行, 调节S2先连接至定时器输出端Y1, 即设定计数初值为9×1=9人次。调节R9=100K, 即定时时长为11秒。接通电源, 则555定时器在刚通电时定时启动, D2亮, 电磁水阀吸合。约11秒后, D2熄灭, 电磁水阀跳开, 定时结束。用万用表测Q1输出电压, 在光通道未被阻挡时, N1输出为低电平2.25伏, D0很亮。当有障碍物遮挡光通道时, Q1输出为高电平10.95伏, D0很暗。可知红外计数模块工作正常。
当有多个计数脉依次顺序冲加至计数器的CP输入端时, 分别测量两片CD4017的输出信号, 每计数到9时, 第二片4017Q1端输出高电平, 该信号用于驱动定时器工作, 并使两片计数器立即清零, 再重新开始下一轮计数, 从而构成九进制计数器。
测量定时器输出时间, 当R9=100K时, 555定时器构成的单稳态输出脉冲宽度即定时时间为11秒。
改变S2的档值和R9的阻值, 即改变预置人数和定时时间的设置, 重复上述过程, 可以测得系统工作正常, 符合设计要求。
5结论
本方案通过对进入卫生间的人数的计量来控制电磁水阀的通断时间, 有效的达到了节约用水的目的。系统操作灵活方便, 仅需一个波段开关和一个可调电阻即可方便的调节预置人数和冲水时间的长短;使用性强, 可广泛用于学校、车站、医院等人流量大的场合;结构简单, 成本低;节水效率高, 推广性较强。
需要注意的是因本方案是对遮光次数的计量, 而遮光次数约为进入人数的二倍, 故设计时也要设置计数器预置数为进入人数的二倍。并且要通过一段时间的试用总结出人流量与定时时间的规律, 合理设置预置人数与冲水时间, 以期使节水效果最佳。另外本装置安装时应安装在距地面约1.5米处, 即人肩部以上位置, 这样可以避免一人多次遮光和地面对红外光的反射影响造成的继电器误动作。
参考文献
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