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摘要：
以泰興市某節水灌溉示范工程為例，探討了節水灌溉工程信息化管理系統的架構與實現，為節水灌溉工程信息化管理提供了技術保障。
關鍵詞：
節水灌溉；信息化；管理
0引言
我國是一個農業大國，但又是水資源相對貧乏的國家，傳統的農業灌溉模式對水資源造成了極大的浪費，農業用水的有效利用率只有30%～40%，而發達國家則達到了80%～90%?？梢钥闯?，我國的農業用水效率不到發達國家的一半，差距明顯，同時也表明農業節水灌溉研究大有可為。
1項目概況
泰興市黃橋祁巷節水示范工程位于泰興市黃橋鎮境內，該地區為沙性土質，水資源浪費嚴重，旱災時有發生。為了節約水資源，改變該地區農業生產條件，促進地區農業發展，從而推動整個通南高沙土地區節水工程，經批準在該地區實施節水灌溉示范工程。該示范區低壓管道輸水灌溉區位于祁巷村，南起菊花港，北止祁巷門前東西大路，東到祁巷中溝，西至祁巷溝，東西長360m，南北長500m，耕地面積17.3hm2，需建泵站1座，鋪設PVC-U型低壓輸水管1580m。襯砌渠道灌溉區位于祁巷中溝西側，耕地面積72hm2，需建襯砌干渠2條共1000m，襯砌支渠6條共3900m。該示范項目包括：泵站工程、PVC-U型管道工程、襯砌渠道工程、自動化控制及信息化管理系統。筆者重點討論自動化控制及信息化管理系統的研發與應用。
2系統開發原則
由于灌區用水管理涉及農業、水利、經濟工程技術等學科，而且許多因素與灌溉用水過程的關系難以完全通過解析方法進行定量描述，所以應用計算機技術、軟件技術實現用水管理系統時，應遵循以下原則：（1）實用性本系統是一個面向實際的應用系統，系統的功能應盡可能滿足實際要求，考慮到生產單位用戶多數情況下為非專業人員，所以系統的操作應簡單、易學、易用，以圖形技術直觀地實現各種操作。（2）科學性本系統需要實現灌區泵站自動控制、水量計量、污水流量計量、雨量、土壤水分的實時監測，對監測數據要加以科學分析，以提高決策的可靠性。（3）綜合性系統開發過程中應強調用戶、灌區管理人員、軟件開發人員三方面的密切協作，注重“信息—經驗—反饋”之間的聯系，發揮綜合集成系統的整體優勢。（4）可擴充性隨著時間的推移，決策環境以及決策問題都會發生變化，因而要求系統具有可擴充性。系統結構應采用模塊化設計，各子系統留有程序接口。（5）自維護性對于操作人員的誤操作或其它原因對系統造成的破壞，系統應具有較強的自維護能力，迅速恢復。
3系統開發要求
本系統由水務局控制中心、現場控制系統（含水泵控制系統）、田間電動閥控制系統三級系統組成，還包括IC卡水量計量系統（含土壤墑情采集儀、污水流量計IC卡及IC卡軟件）［1］、雨量計等。系統功能要求如下：（1）實現用水量的實時自動采集，實時顯示瞬時流量、存儲累計流量。（2）實現灌區土壤水分的實時自動采集［2］。（3）實現各泵站、各閘門的計算機遠程自動控制。（4）實現泵站用電量的實時監測。（5）充分應用數據庫技術對各類監測數據實現存儲、統計、處理和查詢。（6）形成各類監測數據的各種報表。（7）實現將各關鍵設備的動態實時監測運行狀況以聲光報警技術提醒工作人員，以數據技術實現各設備的運行狀態參數表管理，以備查詢。（8）能科學地預算用水量、預報用水量，實現節水灌溉之目的［3］。（9）系統以圖形界面為主，配合適當動畫技術，實現多媒體用戶界面，方便用戶使用。（10）利用語音處理技術，實現整個系統各種操作的語音提示，更加方便用戶使用。（11）利用圖形技術實現諸如降雨量、河水水位、水池水位、稻田水份水位的各類曲線圖及相關報表，實現對各類采集信息的快速查詢、統計、打印。
4系統架構
系統是由局控制中心主機、現場控制系統、田間控制系統及傳感器構成的具有三級結構的集散型控制系統（DCS）。水務局控制中心計算機作為中央控制級，其主要任務是完成水務局控制中心對灌區各種數據的遠程監測，必要時也可以對現場儀表進行控制；現場控制計算機作為中間控制級，其主要任務是負責灌區現場數據的采集及對各儀表的控制（包括泵站的控制），同時將數據上傳水務局控制；在田間，有田間控制系統作為就地控制級，對采集的數據進行存貯、預處理，并控制現場電動閘閥和水泵動作。本系統利用RS-485通信距離長、抗干擾性能強的特點，采用現場總線方式，將所有現場單元掛接在RS-485通信線上，實現控制主機對現場單元進行參數設置、數據傳遞、存貯和顯示，并接受管理人員現場操作［4］。
5系統軟件開發
系統的總體架構。由泵站檢測控制模塊、閘門控制模塊、泵站上下游水池水位采集模塊、雨量采集模塊、瞬時流量和累計流量采集模塊、稻田水分水位采集模塊、泵站關鍵設備運行檢測模塊、查詢統計模塊、通信模塊等組成［5］。本系統應用Delphi編程語言作為系統軟件開發工具，利用3Dmax、Flash、Photoshop等作為系統圖形界面的開發工具，使系統具有語音提示、界面直觀、易學易操作等特點。（1）泵站控制系統界面。具有電機電流、電壓顯示，雨量、河水位、各泵水流量、儲水池水位顯示，水泵故障報警指示，水泵開關控制，水泵狀態測試等功能。（2）閘門控制系統界面。具有各閘門用水量顯示、水泵故障報警指示、雨量查詢、用水量查詢等功能。（3）河水水位、降雨量、土壤水分數據圖表顯示。
6結語
本信息化管理系統，控制界面均采用動畫設計，用動畫的方式顯示整個系統的流程，方便美觀。每步操作有多媒體語音提示，為操作管理員提供了極大方便。具有自動控制、檢測和數據處理、報警和保護、數據存檔、管理和通信、打印和顯示、防雷、抗干擾等多種功能，從稻田水分數據采集到供水、管水均實現了農田灌溉自動化、智能化和信息化。數據庫不僅自動記錄了每個閥門開關的日期、時間和用水量，同時也記錄了各種儀表采集的數據，為科學分析、科學灌溉提供了依據。在數據庫管理子系統中，根據用戶輸入的查詢日期，計算機可以方便地完成調閱，并用數表和圖形兩種方式顯示出來，使用戶查看分析起來更加便捷。
作者：高榮官 葉軍 單位：泰興市水務局
參考文獻：
［1］齊維貴，丁寶．單片微型機原理•接口•通信•控制［M］.黑龍江：黑龍江科學技術出版社，1997：187－190.
［2］白鵬，莫衛東，張福萍，等．VisualBasic6.0高級編程技巧———多媒體通信篇［M］．西安：西安交通大學出版社，1999：130－135
［3］康立軍，張仁陟，吳麗麗，等．節水灌溉聯動控制系統［J］．農業工程學報，2011，27（8）：232-236.
［4］陳天華，唐海濤．基于ARM和GPRS的遠程土壤墑情監測預報系統［J］．農業工程學報，2012，28（3）：162-166.
［5］胡玲，汪青春．青海省農業區（淺山）土壤墑情監測系統研制［J］．青海氣象，2008（2）：28-31
