农业灌溉的计量与控制
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农业灌溉的计量与控制
作者：谭力
来源：《品牌与标准化》2014年第08期
1 立项背景
农业是我国用水最多的产业，用水总量4000亿m3，占总用水量的70%以上，其中农田灌溉用水量3600～3800亿m3，占农业用水量的90%～95%。农业灌溉每年平均缺水300多亿m3，平均每年受旱面积约占全国耕地总面积的1/5，每年因旱灾减产粮食约350亿kg 。然而，我国水资源短缺与水资源浪费并存的现象十分严重。农田灌溉水的利用率低，平均仅为45%左右。因灌溉方式不合理， 计量设施落后，管理粗放，节水意识不高等多方面的原因，造成水资源浪费严重、利用率低下，加剧了水资源短缺的现状。因此缓解资源供需矛盾的重要途径之一就是发展节水灌溉。为此，我所与丹东环欣电子有限公司在积累多年水资源计量、管理应用的经验基础上，报辽宁省质量技术监督局立项，联合开发研制了适合中国国情的“灌溉流量节水控制器”，为农业的节水灌溉提出了全新的解决方案。
2 技术总体方案分析与设计研究
农业灌溉主要有如下过程，水泵将地表水（地下水）引来称为过程1，然后经过渠道（或管路）称为过程2，将水送到禾苗（喷灌或滴灌）称为过程3。
在水泵在抽出地表水（或地下水）时出水量与水泵就消耗的功率成正比，与水泵扬程成反比同时出水量还与水泵的电机效率及机械效率有关，把以上这些参数用数学模型描绘出来，然后通过计算机软件实现电量转换成水量。并且准确度达到2%以上。因该控制器不与水接触，水中夹杂泥沙以及抽水中形成的“水锤”都不会影响设备性能。在原理上是创新的；在结构上也是创新的，它与农田灌溉现场用的IC 卡电表及自行设计的“标准计量管”，通过自行开发的软件与水资源部门的计算机联合起来，组成松散的系统共同完成水的计量、计费及各种管理任务；该设备硬件量较少，投资少，对现场操作者的技术要求不高，原有的电管员即可；该设备现场安装调试很方便，维护方便。是国内其它计量设备无法比拟的。
灌溉流量节水控制器是专门针对我国农业机井灌溉的现状开发的专利产品，成功解决了农村机井灌溉普遍地长期地存在的电费、水费计量不准、拖欠及人为浪费严重的现象，使用时，农户需先到相应的管理部门开卡充值，也可使用系统配套的手持POS 机进行卡的管理，如发卡、充值、查询、打印等。然后才能划卡浇地，一机多卡，多用户分时使用，按电（水）量收费，卡内电（水）剩余量为0自动控制水泵停止；再次划卡关闭水泵，所用水量（电量）自动从卡中扣除。同时可通过内置GPRS 模块与管理中心计算机进行数据交互，形成灌溉管理系统，实现对灌溉取水的监测和科学化、现代化管理，真正实现农业灌溉从源头节水，提高了水资源的利用效率，节约了农业用电、用水，在农业灌溉中发挥着越来越重要的作用。