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關鍵詞：樓宇自動化系統(tǒng)METASYS方案說明
1、METASYS系統(tǒng)概述
METASYS智能管理系統(tǒng)專為各類建筑中所有設備的監(jiān)測、控制和集中管理而設計，該系統(tǒng)的開放性、靈活性、可靠性及高質(zhì)量，集中體現(xiàn)了樓宇管理與控制的最新潮流。
METASYS是一個集中管理、分散控制系統(tǒng)，因而它更高效，更可靠，提高了系統(tǒng)的容錯能力。METASYS是模塊化系統(tǒng)，易于擴展，因而將來的需要并不會損失今日的投資。METASYS具備很強的聯(lián)網(wǎng)能力，可以與任一家愿意開放其通訊協(xié)議的產(chǎn)品或系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶很方便地在任何地方，任一臺操作站上，對所有設備或子系統(tǒng)了如指掌，大大提高管理水平及工作效率。
METASYS完全符合工業(yè)標準，它的設計立足現(xiàn)在，面向未來，適應軟件及硬件的不斷發(fā)展。用戶投資于江森公司的METASYS是明智及長遠的選擇。
以下從硬件結構及軟件功能兩方面分別作詳細的介紹。
⑴硬件結構
①概述：
METASYS的硬件系統(tǒng)是由操作站(OWS)，網(wǎng)絡控制器(NCU)及各種直接數(shù)字控制器(DDC)所構成的一種智能化控制網(wǎng)絡。
②網(wǎng)絡通訊
以太網(wǎng)(Ethernet/IP)作為一種應用越來越廣泛的網(wǎng)絡形式已被超過80%的局域網(wǎng)使用。它具有優(yōu)良的性價比及易于安裝的特性。以太網(wǎng)的通訊協(xié)議(TCP/IP)為開放式系統(tǒng)提供了物理及數(shù)據(jù)連接層通訊的參考模式。它的通訊速率為10Mbps，即每秒可傳遞大約250頁文本所包含的信息。使用以太網(wǎng)具有以下優(yōu)勢：
數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝始胺€(wěn)定性
靈活的布線和設備聯(lián)結方式：可聯(lián)結高速以太網(wǎng)、FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)、ATM等
低成本
可互相兼容的設備及拓補形式：由于以太網(wǎng)的使用廣泛性，可以很容易的將其他廠家設備或系統(tǒng)通過它互相聯(lián)結
易于安裝及擴展
減少維修成本
以太網(wǎng)的網(wǎng)絡拓補結構可為星型、總線型或混合型。星型結構的組成是通過非屏蔽雙絞線或光纖將各個節(jié)點連接至位于網(wǎng)絡中心的集線器上，該集線器可放置于建筑中任何方便的線架上。它的優(yōu)點是易于隔離及修復出現(xiàn)故障的節(jié)點，缺點是比總線形式需要更多的安裝線材。在這三種結構中星型結構適用于NCM與OWS位置較遠的系統(tǒng)，總線型結構適用于NCM與OWS位置較近的系統(tǒng)，而混合性結構適用于NCM與OWS位置有遠有近的系統(tǒng)。
操作站及網(wǎng)絡控制單元之間最常用的連接方式是N1通訊網(wǎng)絡，其通訊方式為Ethernet/IP。N1網(wǎng)上各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換采用點對點（peertopeer）方式，各節(jié)點均具備動態(tài)數(shù)據(jù)訪問（DynamicDataAccess）功能，即無論N1網(wǎng)上任何操作站或任一NCU上，均可以對全部的數(shù)據(jù)實現(xiàn)檢測或控制。
在某些場合，用戶可能需要用到拔號式（Dia-up）通訊方式，用以監(jiān)控遠處的控制系統(tǒng)，這時可以通過調(diào)制解調(diào)器，設置遠程操作站。
N2通訊總線是一種現(xiàn)場存取網(wǎng)絡，它連接控制器及接口模塊至網(wǎng)絡控制器。N2總線使用主/從式通訊協(xié)議，NCU是主導，N2總線設備（DDC）是從屬。N2總線使用Opto-22optimumx®通訊協(xié)議，并且已被證明其優(yōu)越性。N2總線遵循EIA，RS-485電氣標準。）
③聯(lián)網(wǎng)能力
對于樓宇系統(tǒng)的設計和管理者來說，真正的挑戰(zhàn)是：怎樣利用所有子系統(tǒng)的能力？怎樣有效地管理它們，從而提供一個高質(zhì)量的辦公環(huán)境？METASYS系統(tǒng)使上述問題迎刃而解。各個不相聯(lián)系，甚至是來自不同公司的系統(tǒng)，通過METASYS被恰當?shù)芈?lián)系在一起，變成一個系統(tǒng)的集成。各系統(tǒng)相對獨立，自成體系，必要時相互配合，實現(xiàn)聯(lián)鎖控制，從任何地方，任一臺操作站上，都可以收集到全部的數(shù)據(jù)。操作員從一臺操作站上，便可以了解全樓各個角落中任一系統(tǒng)的運作情況，一旦有故障發(fā)生便可立即作出反應，甚至客戶還未感覺到任何不妥，問題便已經(jīng)解決了。
美國江森公司作為美國Ashear學會發(fā)起者之一，其Metasys系統(tǒng)已能與超過75個公司（其中包括Carrier,York,Trane,ABB,Libert等）的子系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，并已完成2000多個聯(lián)網(wǎng)項目。我們隨時準備為用戶實現(xiàn)METASY與任何愿意開放其通訊協(xié)議的公司產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)。
④操作站
操作站為IBM或其他品牌標準個人電腦，操作站提供視窗化的，高水平人機界面，用戶可選擇中文或英文操作。
它以微軟公司的Windows為運行環(huán)境，允許Windows支持的其他軟件同時運行。并可以與他們進行動態(tài)的數(shù)據(jù)交換（DDE）。例如您可以用已熟悉的MicrosoftExce來處理數(shù)據(jù)，做出一系列的統(tǒng)計表。
它可編程及產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫，并直接下傳程序至各控制器。它可備份數(shù)據(jù)庫、存儲點的歷史記錄、趨勢分析、操作員進入/退出記錄、以及報警記錄等。
METASYS界面操作全部視窗化，無需記憶操作指令。它的網(wǎng)絡圖猶如一張聯(lián)絡圖，表示出所有監(jiān)控設備及其相互關系，操作員只要調(diào)出METASYS應用程序，便一目了然：哪個系統(tǒng)為哪一樓層服務；哪些設備為哪些區(qū)域服務等。METASYS使用了一種分布于整個網(wǎng)絡、面向目標的軟件體系。只依靠鼠標操作，便可走遍整個建筑。它用圖形顯示建筑物的各樓層平面和設備簡圖，并通過鮮艷的色彩和動態(tài)數(shù)據(jù)顯示、報告所監(jiān)控的點的信息。
網(wǎng)絡中任一個操作站均可以存取整個網(wǎng)絡的所有信息，各操作站可同時使用。
⑤記錄/報警打印機
打印機用于系統(tǒng)操作的記錄。每臺打印機的記錄內(nèi)容可根據(jù)用戶要求設定，而記錄格式在調(diào)試階段即可定義。
⑥網(wǎng)絡控制器（NCU）
網(wǎng)絡控制器（NCU）是一種高性能的現(xiàn)場盤，它由一系列可兼容的電子智能化模塊所構成。它可以實現(xiàn)復雜高性能控制的任何控制程序，同時也可以協(xié)調(diào)通信網(wǎng)絡中各獨立的DDC控制器,為它們提供報警監(jiān)視和綜合控制功能。NCU可脫離任何上位機（如個人電腦），獨立承擔控制及通訊功能。
網(wǎng)絡控制模塊（NCM）是NCU的主要部件，它裝備高速80386微處理器，其內(nèi)存（RAM）可由8MB擴展至10MB，它帶有自診斷功能，并有72小時后備電池。
NCU上備有多種簡單而通用的系統(tǒng)接口，供操作人員使用。第一個接口是標準RS－232連接件，可連接手提計算機或輸出打印機；第二個接口是手提網(wǎng)絡終端接口，網(wǎng)絡終端象操作站一樣，能夠存取網(wǎng)絡中的所有信息；第三個接口可用于調(diào)制解調(diào)器，用于遠程監(jiān)視或打印。
NCU能支持多用戶環(huán)境，就是說，任意多少位操作員都可同時存取NCU中的信息。
METASYS的5級密碼口令，不僅對操作站提供保護，對NCU上的操作員接口，也同樣使用一致的密碼信息。
⑦直接數(shù)字控制器（DX-9100-8154/XT-XP模塊）
直接數(shù)字式控制器（DDC）是METASYS系統(tǒng)的最前線裝置，它分布于建筑物內(nèi)各處的設備現(xiàn)場，如空調(diào)機房，水泵房，冷凍站等。DDC連接于METASYS的N2總線，NCU及操作站均可對它們實現(xiàn)上位機的超越控制。
直接數(shù)字式控制器（DDC）是METASYS系統(tǒng)的最前線裝置，它分布于建筑物內(nèi)各處的設備現(xiàn)場，如空調(diào)機房，水泵房等。DDC連接于METASYS的N2總線，NCU及操作站均可對它們實現(xiàn)上位機的超越控制。
目前最常用的DX－9100控制器是一個模塊化，可擴展，在現(xiàn)場具有顯示及操作能力的控制器。它的基本配置為8AI，8DI，2AO及6DO，共為24點，根據(jù)現(xiàn)場需要可增加各類型點的擴展模塊，最多可擴展64個點。
DX－9100的軟件功能十分齊全，可實現(xiàn)各種現(xiàn)場控制要求。其操作系統(tǒng)包括實時功能，12個可編程模塊，及PLC邏輯運算模塊。由于它是由一個個功能模塊所構成，其圖形化的編程工具使得程序設計異常簡單。用戶只要簡單地調(diào)用圖塊，填寫參數(shù)，控制程序便自動生成。所有的編程均可在METASYS操作站完成，并直接下傳至DX－9100。它除了完成各種運算及PID回路控制功能外，還具備多級控制及統(tǒng)計功能；其PLC邏輯運算模塊，具備一般PLC控制器的功能；其實時功能可同時設置多達8個時間控制程序，每個時間控制程序，可針對星期一至星期日及特定的一些公眾假期，分別設定不同的啟動/關閉時間。如此強大的軟件功能，決定了DDC具有獨立運作的功能，當中央操作站故障，網(wǎng)絡控制器故障或通訊線斷線，都不會影響其操作。
⑧現(xiàn)場設備
現(xiàn)場設備包括傳送器，變送器，風閥執(zhí)行器等，它們均直接與DDC連接。
⑨程序存貯器
NCU和DX的存貯器采用EEPROM，EPROM及RAM。
系統(tǒng)構成和控制程序存貯在EEPROM和EPROM中，在掉電期間，程序仍可保持。實時時鐘和功能存貯于RAM中，帶有后備電池（NCU中可維持72小時，DX中可維持1年）。存貯器分配的原則是當偶爾在線變更某些參數(shù)時，盡量減少對控制器操作的干擾。在METASYS中，許多用戶變更，甚至是統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，均可以在線進行。
這種安排使得控制器既能提供足夠的內(nèi)存（從而滿足設備管理系統(tǒng)的各種控制功能的需要），又不至于花費太大。假如控制器掉電超過72小時，保存在NCU之RAM中的數(shù)據(jù)將會丟失，這時，METASYS會自動通過高速N1總線，將數(shù)據(jù)自動地由操作站下傳到NCU中。
⑩系統(tǒng)的運行環(huán)境要求及用電量
DX-9100控制器(DDC)：
工作環(huán)境要求：0~50℃(32~120℉)，相對濕度10~90%不結露。
用電量：24VAC，50/60Hz，10VA
XT及XP模塊：
工作環(huán)境要求：0~50℃(32~120℉)，相對濕度10~90%不結露。
用電量：24VAC，50/60Hz，5.5VA
⑵軟件功能說明
各種不同功能的軟件，構成了完整的METASYS操作系統(tǒng)。
主要軟件功能如下；
摘要（各類報告清單）
密碼保護（5級）
用戶編程（圖形化編程語言）
狀態(tài)改變報告
報警信息報告
報告分組/報警管理
監(jiān)控點歷史
動態(tài)趨勢分析
累積、統(tǒng)計功能
數(shù)據(jù)庫下傳/上載功能
基于MicrosoftWindows之圖形化及操作站工作環(huán)境
能量管理控制
時間預定功能
設備循環(huán)啟/停保護
重大設備啟/停延時
供電恢復啟動程序
用電量限定/負載循環(huán)
(2.1)摘要（各類報告清單）
在METASYS中，用戶可以直接得到各種分類的報告清單，這些清單可以顯示于監(jiān)視器上，也可以打印或存盤。可以直接調(diào)用的報告清單有16種，其中最常用的錄示如下：
監(jiān)控點清單
報警點清單
嚴重級別報警點清單
脫機點清單
處于超越控制狀態(tài)下點的清單
禁止通訊點的清單
被鎖定點的清單
被定義于跟進文件中的報告
時間預定的時間表清單
假日時間預定的時間表清單
各監(jiān)控點的高低限及死區(qū)值清單
以上報告清單根據(jù)用戶的指定，可以選擇針對網(wǎng)絡中所有點，也可以針對某一個系統(tǒng)中的監(jiān)控點?；蜻x擇組甚至幾組中各系統(tǒng)中的監(jiān)控點。
(2.2)密碼保護功能
Password
METASYS系統(tǒng)可提供五個等級，多達100個密碼口令，為網(wǎng)絡和操作站提供安全保障。
根據(jù)主管人員的指定，各操作員具有不同等級的口令，口令可限制所訪問的內(nèi)容，具體為可訪問的監(jiān)控點，口令也限制操作級別。
口令訪問在整個METASYS網(wǎng)絡中是一致的。無論操作員走到哪一臺操作站，或是在現(xiàn)場用手持式網(wǎng)絡終端，他只要使用自已的口令，便有相同的放行級別。當對口令系統(tǒng)進行增減或改變時，網(wǎng)絡中各操作裝置同一時間自動配合，而不需要在每個操作裝置作出更改。
對每個口令，系統(tǒng)提供一個自動退出時間，該時間可自由設定，范圍從1到1440分鐘。如果操作員離開前，忘記退出系統(tǒng)，設定的時間過后，系統(tǒng)會自動退出，繼續(xù)受到密碼保護。
各級口令的職能如下：
第5級──只可監(jiān)視，檢查數(shù)據(jù)
第4級──第5級＋操作員控制及預定
第3級──第4級＋監(jiān)控點參數(shù)的改變
第2級──第3級＋數(shù)據(jù)庫增減
(2.3)用戶圖形化編程語言
GraphicProgrammingLanguage
用戶可以通過先進的圖形化編程語言，實現(xiàn)各種復雜的高級算法及超越控制。METASYS的圖形化編程語言通過圖形方式，使用戶以畫流程圖的方式，進行編程。它的特點是直觀、易懂、方便修改。
METASYS提供一系列已經(jīng)證明可靠的圖形化程序，方便用戶直接調(diào)用。用戶可以在自己的程序中插入它們，也可以對它們進行修改。
(2.4)狀態(tài)改變報告
METASYS系統(tǒng)可提供所有雙態(tài)點的狀態(tài)改變記錄，該記錄可以輸出到打印機上，也可以直接報告至指定的操作站及磁盤文件。記錄顯示改變狀態(tài)的點的名稱。點的詳細說明及發(fā)生狀態(tài)改變的時間和日期。
(2.5)報警信息報告及報告分組/報警管理
ReportRouter/AlarmManager
METASYS具有完善的報警管理。操作站優(yōu)先處理和首先顯示最重要的報警點，并且能夠有選擇地把不同的報警傳至位于網(wǎng)絡中任何位置的相應操作站，甚至傳到用拔號調(diào)制解調(diào)器聯(lián)結的遠程操作站。
報警管理提供報警打印，報警緩沖器及直接報告至指定的操作站和存儲文件，所有方式均滿足以下條件：
A)顯示報警點的名稱，點的詳細說明及發(fā)生報警的時間和日期。
B)報警依輕、緩、急，用戶可自行決定報警級別，以便更有效及快速處理嚴重的報警。本系統(tǒng)可將報警分為3類，其中又分4級。
C)作為A)的補充，用戶可對每個報警點增加報警信息，該報警信息可達65個字母（中文為30個字）。報警信息可明確提示操作員如何處理報警。比如采取什么措施，找什么人維修等。對于大型系統(tǒng)的管理者來說，管理上千個點，并及時處理報警，并非易事。給報警點增加報警信息這一功能，大大方便了操作者。
(2.6)監(jiān)控點歷史
PointHistory
METASYS系統(tǒng)中所有監(jiān)控點都自動產(chǎn)生一個歷史，該記錄存放在網(wǎng)絡控制器中。模擬點每30分鐘采樣一次，如有特殊需要，用戶指定一個PC文件，記錄將自動轉入該文件中，提供長期的歷史數(shù)據(jù)。雙態(tài)點可記錄10次開/關動作。每個點具備歷史這一特性，方便用戶隨時分析設備的性能，回顧故障或事件發(fā)生的時間，大大提高設備管理水平。
(2.7)動態(tài)趨勢分析
Trend
動態(tài)趨勢分析可應用于系統(tǒng)中的所有監(jiān)控點，其采樣點數(shù)及采樣間隔（范圍1分鐘至120分鐘）均由用戶自已定義。
當監(jiān)控點歷史不能滿足設備性能分析的要求時，可利用動態(tài)趨勢分析這一軟件功能。
與監(jiān)控點歷史一樣，動態(tài)趨勢分析也存放于網(wǎng)絡控制器中。如需保存數(shù)據(jù)，用戶可指定一個PC文件。當采樣數(shù)接近規(guī)定的數(shù)值時，數(shù)據(jù)將自動轉入該PC文件中。
(2.8)累積、統(tǒng)計功能
各DDC及NCU均具備累積、統(tǒng)計功能。用戶可定義一個限額，當累積或統(tǒng)計值超過此值時，系統(tǒng)統(tǒng)可發(fā)出報警。該功能主要應用在以下幾個方面：
A)運行時間統(tǒng)計－－如水泵、風機等的運行小時
B)模擬量及脈沖累積－－如用電量
C)事件發(fā)生次數(shù)的統(tǒng)計－－如某一段時間中，房間溫度超出高限的次數(shù)。
Totalization
(2.9)數(shù)據(jù)庫下傳/上載功能
METASYS系統(tǒng)中，所有DDC的現(xiàn)場控制程序，均可由操作給直接下載，不論何時，用戶可以從操作站上很方便地修改DDC的現(xiàn)場控制程序，并直接下載至DDC，而不需走到現(xiàn)場。
用戶通過操作站對系統(tǒng)數(shù)據(jù)所進行的任何增減及參數(shù)的修改，均直接儲存于網(wǎng)絡控制器中，系統(tǒng)的運行并不依賴于操作站。為防止現(xiàn)場數(shù)據(jù)（儲存于NCU中）的丟失或損壞，從操作站可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回傳?；貍鲾?shù)據(jù)保存在操作站硬盤中，作為備份數(shù)據(jù)。
如果由于某種特殊原因，NCU掉電超過72小時，由于超出了NCU中可充電電池保持內(nèi)存的最長時間，該網(wǎng)絡控制器的數(shù)據(jù)將會丟失。但是，一旦恢復供電，系統(tǒng)將自動從操作站將備份數(shù)據(jù)下載至NCU，保證系統(tǒng)正常工作。
(2.10)動態(tài)圖形顯示及操作站工作環(huán)境
Graphics
為使監(jiān)控點的位置更直觀及便于對系統(tǒng)的分析，METASYS系統(tǒng)提供采色動態(tài)圖形顯示，包括樓層的平面圖及機電設備蝗系統(tǒng)示意圖。
1、操作員可通過菜單的選擇或直接從圖形上切換不同系統(tǒng)或平面的圖形。
2、圖形中所有監(jiān)控點的數(shù)值或狀態(tài)是動態(tài)顯示，即顯示它們的實際位置和當前數(shù)值或狀態(tài)，各點是自動更新的。
3、操作站的工作環(huán)境是視窗化的，可同時顯示多幅圖形，便于對整個系統(tǒng)的操作進行分析。
4、當某點發(fā)出報警時，其所在的圖形會自動彈出，其中的報警點會以事先指定的顏色不斷閃爍，以提醒操作員報警點的位置。
(2.11)能量管理控制
為達到節(jié)約人力及能源的目的，METASYS提供各種常用的能量管理軟件，這些軟件自動運作不需操作員的介入。同時，它們又有足夠的靈活性，用戶可輕易進行定義及修改。其主要軟件時間預定功能，最佳啟/停功能，焓值切換功能，溫度設定點自動重置功能，制冷機組的自動組合及群8控功能，以及用電量限制功能等。
(2.12)時間預定功能
預定功能使得METASYS系統(tǒng)能按照操作員事先所安排的時間表自動運行，提高設備管理效率。
預定功能適用于設備的定時啟停，設定點定時修改控制程序的定時啟動，趨勢分析的起止，累積/統(tǒng)計的起/止及各種報告的定時打印，等等。
預定共有4種：正常日、替換日、節(jié)假日、及特殊日。用戶可定義一年的日歷。
(2.13)設備循環(huán)啟/停/及重大設備啟/停延時保護
Scheduling
為保證機電設備的使用壽命及避免不正確操作造成設備損壞，METASYS系統(tǒng)提供設備保護功能，限定1小時中設備的啟/停次數(shù)，并且可對設備設置啟/停延時，對每個控制點，用戶可以方便地設置。修改及取消該保護功能。
(2.14)供電恢復啟動程序
對重要的設備系統(tǒng)，如冷凍站，其設備的啟停需嚴格遵循一定的順序，為避免設備運行中動力電突然掉電，又突然恢復時，對設備造成損壞。METASYS提供供電恢復啟動程序，保證任何時候，設備都能按照其正確順序啟動。
(2.15)用電量限制/負載循環(huán)
DemandLimiting/LoadRolling
該軟件功能用于節(jié)約電費的目的，當用電量高峰時，系統(tǒng)可根據(jù)給定的限制，自動對指定負載進行定時的輪流開/關，以防止用電量超出規(guī)定的限額。
⑶系統(tǒng)運行性能(可靠性分析)
①可靠性定義
系統(tǒng)可靠性是指給定的一個周期時間減去非工作時間(檢修、待料等因素停工時間)與這個周期時間的比值。非工作時間開始于故障被確認時。這個概念可描述為正常運行時間與給定的運行時間的比值。特別指出，正常運行時間是指系統(tǒng)運行時間和可能需要運行（即待命）的時間總和。整個時間由正常運行時間（Uptime）和非工作時間（Downtime）組成，如下公式：
系統(tǒng)可靠性=正常運行時間/（正常運行時間+非工作時間）
以上等式是可靠性的定義標準。在這里非工作時間是指維修和返修產(chǎn)品所需要的平均時間。這個平均時間通常稱為平均修復時間，包括預計的時間及不可預計的時間。在正常的情況下，不論白天黑夜，我們的緊急反應時間不超過四個小時。
系統(tǒng)可靠性也被表示為平均修復時間（MTTR）和平均故障間隔時間（MTBF）。平均故障間隔時間是指系統(tǒng)可靠性的一個衡量尺度，平均修復時間是系統(tǒng)可維護性的一個衡量尺度。他們的關系如下：
系統(tǒng)可靠性=平均故障間隔時間/（平均故障間隔時間+平均修復時間）
②系統(tǒng)平均故障間隔時間的計算
該值等于保修期內(nèi)系統(tǒng)累計運行時間除以保修故障點總數(shù)量。設備裝船到安裝開通大約二個月的時間未計入累計運行時間。
江森公司統(tǒng)計記錄在保修期內(nèi)從現(xiàn)場返修部件的數(shù)量。一年故障概率（OYFP）被作為一個指標來描述系統(tǒng)的返修率，同樣設備的船期不計入運行時間。
系統(tǒng)平均故障間隔時間和一年故障概率的統(tǒng)計學的關系式為：
系統(tǒng)可靠性=（1-OYFP）=EXP[（-8760）/MTBF]
計算值概括如下表：
OYFP
MTBF
Availability
NCM(TheCPUboardinNCU)
7.52%
112053hrs
99.9964%
PWR(ThepowersupplyboardtoNCM)
6.25%
135733hrs
99.9971%
NCMorPWR
13.77%
59128hrs
99.9932%
RemoteI/Ounit(DX)
6.12%
138711hrs
99.9971%
RemoteManuaControPane
100%
注：電機啟動盤只包括開關、繼電器、接線端子，它的系統(tǒng)非工作時間實際上趨近為0。
2、系統(tǒng)方案及配置說明
我司對本系統(tǒng)的控制器配置基于如下原因采用一對一的分散式控制。原因①由于高級的控制需求導致控制過程相對復雜，因此使用集中的現(xiàn)場控制器對分散于樓中各處的機電設備將無法滿足采樣及控制需求；原因②使用分散的現(xiàn)場控制器將極大減少施工所需的管線數(shù)量及施工量；原因③分散的控制器將極大降低系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，當控制器因人為破壞等不可預見的因素毀壞時不致影響過多現(xiàn)場設備的安全運行。
⑴暖通空調(diào)自控系統(tǒng)
暖通空調(diào)系統(tǒng)包括：冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)機組，送排風系統(tǒng)相關設備等。以下將就各分系統(tǒng)的控制及采樣點位設置、設備配置、控制方式及功能作一詳細說明。
①冷熱源系統(tǒng)
由METASYS系統(tǒng)按每天預先編排的程序對設備進行優(yōu)化控制，具體功能如下：
控制冷凍機啟停；
監(jiān)測運行狀態(tài)；
監(jiān)測冷凍機故障報警；
監(jiān)測設備手/自動狀態(tài)；
控制冷凍水泵啟停；
監(jiān)測冷凍水泵的運行狀態(tài)；
監(jiān)測冷凍水泵故障報警；
監(jiān)測冷凍水泵手/自動狀態(tài)；
控制冷卻水泵啟停；
監(jiān)測冷卻水泵運行狀態(tài)；
監(jiān)測冷卻水泵故障報警；
監(jiān)測冷卻水泵手/自動狀態(tài)；
控制采暖水泵啟停；
監(jiān)測采暖水泵運行狀態(tài)；
監(jiān)測采暖水泵故障報警；
監(jiān)測采暖水泵手/自動狀態(tài)；
監(jiān)測冷卻塔高/低液位；
控制冷卻塔風機啟停；
冷卻水塔高/低液位報警；
測量冷凍水供/回水間的典型壓差；
測量冷凍水/采暖熱水供/回水溫度；
測量冷卻水供/回水溫度；
測量冷凍水回水流量；
通過量度冷凍水的總供／回水溫度和回水流量，計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷；
根據(jù)實際冷負荷來決定冷凍機的啟停組合及臺數(shù),以便達至最佳的節(jié)能狀態(tài)；
根據(jù)機組啟停情況控制控制相關水泵及碟閥開關；
控制冷凍水旁通閥的開度，以維持要求的壓差；
根據(jù)冷卻塔運行臺數(shù)及運行方式控制相關碟閥開關；
冷凍機、冷凍水泵、冷卻水泵運行時間累積；
各聯(lián)動設備的啟停程序包括一個可調(diào)整的延遲時間功能，以便配合冷凍系統(tǒng)內(nèi)各裝置的特性。各設備的啟停聯(lián)動順序為:
i啟動：電動蝶閥冷凍水泵冷卻水泵冷動機組；
ii停止：冷凍機冷凍水泵冷卻水泵電動蝶閥；
以上工作狀況可用文字或圖形顯示于彩色顯示屏上，也可通過打印機打印出來作為記錄。
通過安裝在冷凍機房內(nèi)的網(wǎng)絡控制器(NCU)和直接數(shù)字式控制器DDC將按內(nèi)部預先編寫的軟件程序來控制冷凍機啟停的臺數(shù)和相關設備的群控。
②空調(diào)機組
METASYS系統(tǒng)的監(jiān)控功能如下：
監(jiān)測風機手/自動轉換狀態(tài)，確認空調(diào)機組風機現(xiàn)是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時可減少故障報警的誤報率；
當機組處于樓宇自控系統(tǒng)控制時，可控制風機的啟停；
監(jiān)測送風機壓差狀態(tài)，確認風機機械部分是否已正式投入運行，可區(qū)別機械部分與電氣部分的故障報警；
測量水盤管表面溫度，當溫度低于設定值(可調(diào)整)時觸發(fā)報警并聯(lián)動一系列的防凍保護動作，如關閉新風閥并打開水閥等；
調(diào)節(jié)新/回風閥門；
回風溫度監(jiān)測；
回風濕度監(jiān)測；
控制加濕器啟停；
通過測定回風溫度與設定點間的差值，實時計算并確定送風溫度的設定點，以滿足空調(diào)空間負荷需求；
通過對安裝于水盤管回水側二通電動調(diào)節(jié)閥的自動調(diào)整，實現(xiàn)對送風溫度設定點（可調(diào)整）的控制，保證空調(diào)機組供冷/熱量與所需冷/熱負荷相當，減少能源浪費；
通過測定回風濕度與設定點間的差值，實時計算并確定送風濕度的設定點；
安裝在機房內(nèi)的直接數(shù)字式控制器(該控制器與現(xiàn)場設備是一對一的安裝及控制方式)將按內(nèi)部預先編寫的軟件程序來滿足空調(diào)機的自動控制和操作順序。
以上工作狀況通過網(wǎng)絡通訊可將現(xiàn)場情況用文字或圖形顯示于中央控制室內(nèi)的中控機的彩色顯示屏上，供操作人員隨時使用，其中的重要數(shù)據(jù)可通過打印機打印出來作為記錄。
③送排風系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)的監(jiān)控功能如下：
監(jiān)測風機手/自動轉換狀態(tài)，確認是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時可減少故障報警的誤報率；
當處于樓宇自控系統(tǒng)控制時，可控制風機的啟停；
監(jiān)測送風機壓差狀態(tài)，確認風機機械部分是否已正式投入運行，可區(qū)別機械部分與電氣部分的故障報警；
⑵變配電監(jiān)測系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)主要對該系統(tǒng)中的設備運行狀態(tài)及運行參數(shù)進行監(jiān)視，具體的監(jiān)視功能如下。
電壓
電流
功率因數(shù)
能量計算
有功功率
無功功率
頻率
⑶給排水監(jiān)控系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)按預先編定的程序進行控制，具體的監(jiān)控功能如下。
監(jiān)測水泵手/自動轉換狀態(tài)，確認設備現(xiàn)是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時可減少故障報警的誤報率；
當設備處于樓宇自控系統(tǒng)控制時，可控制水泵的啟停；
水泵故障報警；
監(jiān)測液位報警；
當達到高液位時進行報警并聯(lián)動相關設備；
當?shù)陀诘鸵何粫r進行報警并聯(lián)動相關設備；
⑷照明系統(tǒng)
(一)人工和機械化倉儲
20世紀,我國的倉儲管理還處于人工與機械化階段,無論是在運輸、控制還是管理上,主要依靠人力的作用進行,機械化水平還不能滿足所有倉儲的需求,只能作為人力的輔助作用。在企業(yè)倉庫管理中,相關機械的操作只能通過人工操作進行控制,比如機械手、傳送帶、升降機等,在操作期間通過行程開關和機械監(jiān)視器對人工操作進行監(jiān)控。該階段倉儲模式的優(yōu)勢是在獲取存取和搬運中能獲得較高的數(shù)據(jù)精度,但速度慢、重復性高。
(二)自動化倉儲
隨著科學技術的進步,企業(yè)倉儲管理逐漸向自動化方向發(fā)展,企業(yè)倉庫可以在自動化技術的作用下自主的完成控制與獨立應用等任務。在計算機相關技術的發(fā)展與革新中,倉儲管理在自動化系統(tǒng)配置中也有了較大的進步,計算機技術完美融合于數(shù)據(jù)采集、機械設備控制中,將數(shù)據(jù)和信息更加直觀的反饋在主機上,通過對倉庫主機進行查詢就可以獲得倉庫管理的信息,比如貨物達到時間、庫存量等,有利于企業(yè)管理人員隨時對資源進行調(diào)配。
(三)智能化倉儲
在經(jīng)濟日益發(fā)展的今天,自動化倉儲技術已經(jīng)難以滿足社會各領域的發(fā)展需求,不斷探索、不斷創(chuàng)新成為了業(yè)界人士重點關注的課題。近年來,人工智能系統(tǒng)的開發(fā),使企業(yè)倉儲智能化成為了現(xiàn)實,以巷道式推垛機為主的立體型倉庫存取逐漸被投入使用,智能化倉儲技術尤其是交通部門和物流中心得到了廣泛的推廣與應用。智能化倉儲對提高物流運輸?shù)乃俣?、精度以及智能性具有十分重要的作?實現(xiàn)了倉庫各環(huán)節(jié)管理工作環(huán)環(huán)相扣,有利于獲取信息與數(shù)據(jù)的及時性和準確性,大大降低了人工勞動強度,真正實現(xiàn)了企業(yè)倉儲智能化。
二、自動化倉儲管理
自動化倉儲管理系統(tǒng)以集中服務為切入點,針對企業(yè)倉儲管理特點與發(fā)展需求進行了節(jié)點移動,有利于對倉庫各環(huán)節(jié)管理基本數(shù)據(jù)和信息的采集與檢驗,有利于對倉儲過程中各項工作指令數(shù)據(jù)進行采集,從而確保倉儲管理工作達到標準,提高數(shù)據(jù)錄入的真實性、完整性和及時性。在一定的范圍內(nèi),企業(yè)倉儲采取自動化管理,為工作人員提供了完整的物品信息,有利于掌握物品準確的位置,從而提高企業(yè)倉儲管理的質(zhì)量與效率。自動化倉儲管理在物品運輸、管理,以及最大限度利用倉庫空間、及時獲得精準數(shù)據(jù)等方面有比較突出的優(yōu)勢。根據(jù)自動化倉儲管理的特點,可以設定一個多層、大容量的貨物存放倉庫系統(tǒng),超過30m高度設置高中低三層面系統(tǒng),在貨物存放有變動的情況下,按照企業(yè)發(fā)展需求隨時進行調(diào)整。多層面立體倉儲設計大大節(jié)省了倉庫空間,有利于出入輸送機對貨物的移動與搬運,從而提高貨架層的利用率。另外,自動化倉儲管理實現(xiàn)了貨品種類、數(shù)量等信息的自動核對和記錄,企業(yè)管理人員只需要對倉庫計算機進行查詢,就可以獲取需要的信息與數(shù)據(jù)。
三、自動化倉儲管理解決方案分析
自動化倉儲管理實質(zhì)就是在企業(yè)倉庫管理中,構建一個自動化倉儲系統(tǒng),從而真正實現(xiàn)企業(yè)倉儲管理的自動化和標準化。自動化倉儲系統(tǒng)包括兩大部分,即硬件和軟件,完整的自動化倉儲管理系統(tǒng)在設計與構建上分為管理層、服務層、監(jiān)控層以及執(zhí)行層,解決方案是通過服務層對系統(tǒng)服務器進行數(shù)據(jù)的反饋,幫助管理層和局域網(wǎng)對物品信息進行核實和檢驗,利用執(zhí)行層實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享。管理層主要任務是對整個系統(tǒng)進行管理,以此實現(xiàn)自動化倉儲系統(tǒng)貨位管理,并進行貨物報表查詢、貨物出入庫次數(shù)管理、系統(tǒng)故障分析以及日常維護保養(yǎng)等工作,有利于及時下達指令進行信息傳遞和交互,實現(xiàn)企業(yè)倉庫監(jiān)控管理。監(jiān)控層作為倉庫管理的心臟,主要承擔著管理系統(tǒng)指令的控制、接收、轉發(fā)和分解等重任,平衡企業(yè)其他設備執(zhí)行命令控制。為更好的對信息進行跟蹤和處理,需要在執(zhí)行層對倉儲管理各環(huán)節(jié)執(zhí)行作業(yè)指令,并依次完成各項指令任務。
(一)貨存管理功能
貨存管理功能主要包括:建立備品貨位明細表、周期庫存資金統(tǒng)計表、出入庫信息記錄表、采購計劃表等,建立貨物編碼、部門、用戶編碼、庫存量等檔案,建立運行記錄,比如設備故障和報警記錄、作業(yè)執(zhí)行情況等。
(二)貨位管理功能
為提高系統(tǒng)運行的自動性和靈活性,分析貨位安排的合理性,確保貨位存取始終處于高層貨架受力均衡和高效運行狀態(tài)中。作業(yè)計劃功能是接受備品出入庫和供應商材料等信息,從而制定出合理的生產(chǎn)計劃,單項處理或批量處理作業(yè)單。作業(yè)調(diào)度功能有效的提高了堆垛機的效率,避免因一臺機器出現(xiàn)故障而影響企業(yè)倉庫相關環(huán)節(jié)的作業(yè),同時預測備品的儲存周期,針對推垛機出入庫特點,合理的分配貨位。
(三)監(jiān)控系統(tǒng)功能
首先將接收的作業(yè)信息、堆垛機狀態(tài)、故障信息等以動態(tài)圖形的形式顯示在監(jiān)控界面中,并將接收到的倉庫管理系統(tǒng)的作業(yè)單轉化為指令,村入至待發(fā)任務隊列中,并向推垛機發(fā)送。其次針對企業(yè)倉儲管理實際需求,通過自動化倉儲管理系統(tǒng),封鎖某條巷道或者通過指令使推垛機停止和返回。最后,通過計算機屏幕和聲卡,系統(tǒng)或者設備故障發(fā)生聲光報警。部分故障發(fā)生后,故障設備會自動停用并封鎖,并及時將故障信息傳遞給倉庫管理員,有利于管理員迅速的調(diào)整作業(yè)計劃,避免故障設備打亂正常工作流程,并通知維修人員盡快維護。
四、結束語
關鍵詞：配電自動化配電管理系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)配電供電可靠性
1引言
隨著我國加入WTO，電力供應將逐步從賣方市場走向買方市場，電力用戶對電能質(zhì)量提出了更高的要求，國際一流供電企業(yè)的供電可靠性指標要求：農(nóng)村用戶≥99．5％，供電系統(tǒng)用戶≥99．99％（市中心＋市區(qū)＋城鎮(zhèn)）。而要實現(xiàn)這一目標，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結構及保護、運行和管理方式已經(jīng)不適應電力市場發(fā)展的需求，迫切需要新的配電模式和配電自動化及管理系統(tǒng)來解決這個矛盾。
配電自動化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術，將配電網(wǎng)實時信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結構參數(shù)、地理信息進行集成，構成完整的自動化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和配電管理。它是實時的配電自動化與配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。
2配電自動化及管理系統(tǒng)
2．1配電自動化及管理系統(tǒng)的等級劃分及結構
根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模、地理分布及電網(wǎng)結構，分為特大型、大中型和中小型系統(tǒng)。主要由主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)、遠方終端、通信系統(tǒng)組成。其組成結構分別見圖1（特大型配電自動化及管理系統(tǒng)組成結構）、圖2（大中型配電自動化及管理系統(tǒng)組成結構）和圖3（中小型配電自動化及管理系統(tǒng)組成結構）。
2．2配電自動化及管理系統(tǒng)的主要功能
2．2．1配電自動化及管理系統(tǒng)的主站
配電自動化及管理系統(tǒng)主站是整個配電自動化及管理系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心。其主要功能有實時功能和管理功能：實時功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、控制功能、事件報告、人機聯(lián)系、系統(tǒng)維護、故障處理等。
管理功能：指標管理、地理信息系統(tǒng)（GIS）、運行管理、設備管理（FM）、輔助設計（AM）、輔助工程管理、應用軟件等。
2．2．2配電自動化及管理系統(tǒng)的中心站
在特大城市的配電自動化及管理系統(tǒng)中可設中心站，是下屬主站經(jīng)加工處理后的信息匯集、管理中心。主要負責全局重要信息的監(jiān)視與管理，特大城市電力部門可根據(jù)各自實際情況，確定本局配電自動化及管理系統(tǒng)中是否設置中心站。
2．2．3配電自動化及管理系統(tǒng)子站（或稱配電自動化系統(tǒng)中壓監(jiān)控單元）
配電自動化及管理系統(tǒng)子站是為分布主站功能、優(yōu)化信息傳輸、清晰系統(tǒng)結構層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設置的中間層，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。具體功能有：數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、故障處理、通信監(jiān)視等。
2．2．4配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端
配電自動化及管理系統(tǒng)遠方終端是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，它包括配電柱上開關監(jiān)控終端FTU（FeederTerminalUnit）、配電變壓器監(jiān)測終端TTU（TransformerTerminalUnit）、開閉所、公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU（Distribu－tionTerminalUnit）等。具體功能有：數(shù)據(jù)采集、控制功能、數(shù)據(jù)傳輸、維護功能、當?shù)毓δ艿取?/p>
3實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)過程中值得注意的問題
3．1規(guī)劃和建設好配電網(wǎng)架
規(guī)劃和建設好配電網(wǎng)架，是實現(xiàn)配電自動化及管理系統(tǒng)的基本條件。常用的配網(wǎng)接線有樹狀、放射狀、網(wǎng)狀、環(huán)網(wǎng)狀等形式，其中環(huán)網(wǎng)接線是配網(wǎng)最常用的一種形式。將配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)化，并將10kV饋線進行適當合理的分段；保證在事故情況下，110kV變電容量、10kV主干線和10kV饋線有足夠的轉移負
荷的能力。
3．2加強領導，統(tǒng)籌安排，分步實施
配電自動化及管理系統(tǒng)的開發(fā)和應用，是從傳統(tǒng)的管理方式向現(xiàn)代化管理方式的飛躍，其涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，涉及部門諸多，為此，必須加強領導，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，分步實施，以實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。
3．3解決好實時系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問題
由于配電自動化（DA）涉及的一次設備成本較大，目前一般僅限于重要區(qū)域的配網(wǎng)使用，而AM／FM／GIS則可在全部配網(wǎng)使用。若使用一體化可通過AM／FM／GIS系統(tǒng)在一定程度上彌補DA在這方面的不足［1］，故配電自動化及管理系統(tǒng)的實時SCADA和AM／FM／GIS的一體化頗為重要。所謂一體化，就是指GIS作為計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)平臺的一個組成部分，整個系統(tǒng)的實時性和數(shù)據(jù)（包括圖形數(shù)據(jù)）的一致性得以保證［2］，使得SCADA和AM／FM／GIS通過一個圖形用戶界面（GUI）集成在一起，從而提高系統(tǒng)的效率和效益。
3．4配置合理的通信通道
通信系統(tǒng)信道的選用，應根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動化及管理系統(tǒng)的需求，按分層配置、資源共享的原則予以確定。信道種類有光纖、微波、無線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道，試點項目建議使用光纖。
3．5選擇可靠的一次設備
對一次開關設備除滿足相應標準外，還應滿足配電自動化及管理系統(tǒng)的如下要求：
4結語
配電自動化及管理系統(tǒng)具有實時性好、自動化水平高、管理功能強之特點，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量、改善對用戶的服務，具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)越性和良好的社會綜合效益。配電自動化及管理系統(tǒng)的建設是一項系統(tǒng)工程，所以要在按照城網(wǎng)建設規(guī)劃的前提下，因地制宜，積極采用、合理選用、推廣應用配電自動化及管理系統(tǒng)。
參考文獻
自動化設備管理系統(tǒng)即通過對計算機技術、通信技術以及管理技術的綜合運用實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分析等管理工作，以保證管理系統(tǒng)的有效性。但是，由于自動化設備是一門新興的學科，因此在實際應用的很多方面還存在著很多的不完善地方。主要存在的問題如下所示：
1.1依賴性強，不能完全自動化管理
就目前的自動化設備的管理系統(tǒng)在很多復雜、強度大的實際運用中，自動化管理很難做到設備的完全智能化，還需要人為管理和文檔管理的協(xié)助進行記錄、管理設備信息，給管理工作帶來諸多不便。因此，對于目前自動化設備的管理系統(tǒng)，亟待解決的問題便是讓自動化管理達到“一勞永逸”的效果。
1.2自動化管理系統(tǒng)設備水平低
科學技術發(fā)展迅速，導致產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加速，自動化技術雖然在不斷發(fā)展和完善，但隨著它的投入使用，人們對自動化設備管理系統(tǒng)的要求不斷提高，同時也發(fā)現(xiàn)了其所存在的問題，如管理系統(tǒng)常常對新增加的數(shù)據(jù)庫束手無策。
1.3管理水平與系統(tǒng)設計脫節(jié)
在混合模式下的自動化生產(chǎn)中，管理水平的高低直接影響著設備的使用壽命以及運行性能，但由于社會生產(chǎn)力的需要，現(xiàn)代化生產(chǎn)設備呈現(xiàn)出復雜化特點，導致設計設備對設備管理水平的要求也隨之增高，而目前的設備管理普遍采用的一次性開發(fā)，無法兼顧企業(yè)的后續(xù)需求，直接造成管理水平與生產(chǎn)系統(tǒng)設計的發(fā)展脫節(jié)，進而加大了設備的資金投入量。
1.4不能與時俱進、及時更新
由于自動化設備管理系統(tǒng)受到自身開發(fā)技術的限制以及設計方面更新緩慢等因素的影響，使自動化設備管理系統(tǒng)在實施管理時出現(xiàn)反應遲緩、顧此失彼的現(xiàn)象，即當系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，其不能為此做出相應改變，如當有新的設備進入運行或者舊的設備退出運行時，自動化設備管理系統(tǒng)無法進行有效管理。因此，在自動化管理系統(tǒng)上，為保證設備能夠有效的管理工作，不僅其設計要求及時更新，而且新的數(shù)據(jù)要及時導入系統(tǒng)。
2自動化設備管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)
針對目前混合模式下的自動化設備管理系統(tǒng)中所存在的不足，并有效結合當前管理系統(tǒng)中的機制，通過進一步研究分析社會生產(chǎn)對自動化設備管理的需求，提出更有效的自動化設計管理系統(tǒng)的構想。
2.1系統(tǒng)架構分析
該系統(tǒng)使用客戶機和服務器（Client/ServerStructs，C/S）結構，該體系結構不僅能夠有效實現(xiàn)自動化管理工作，同時實現(xiàn)附件管理、備品管理以及電子文檔管理，保證管理者可進行多類型的系統(tǒng)平臺操作，并且每種自動化設備都分為靜態(tài)數(shù)據(jù)管理和動態(tài)數(shù)據(jù)管理，前者主要對設備的基本技術參數(shù)進行錄入和維護，而后者則主要管理設備的調(diào)動、升級和更新。在系統(tǒng)操作中，為實現(xiàn)自動化設備的智能化管理，其設備人員可通過PC機控制數(shù)據(jù)庫服務器來實現(xiàn)，使管理工作更加靈活操作，進而提高自動化設備管理系統(tǒng)工作的效率。同時，為方便、實時處理設備管理的操作任務，減少管理系統(tǒng)對人工管理的依賴，可將各種屬性的自動化設備的數(shù)據(jù)庫建立在一個服務器端，使自動化設備管理系統(tǒng)不斷向智能化發(fā)展，促進企業(yè)的長遠發(fā)展。
2.2系統(tǒng)功能模塊結構
根據(jù)目前我國自動化設備的數(shù)量和類型，混合模式下的自動化信息管理系統(tǒng)主要分為控制系統(tǒng)管理、電源管理、備品備件管理以及自動化設備電子文檔管理等管理工作，根據(jù)研究分析，具有數(shù)據(jù)輸入模塊、查詢修改模塊、系統(tǒng)服務模塊是自動化設備管理系統(tǒng)需具備的基礎功能。
2.2.1數(shù)據(jù)輸入模塊
在數(shù)據(jù)輸入模塊中，通過把自動化設備的各種運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)輸入到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并給每個自動化設備建立獨立的電子檔案，同時實時將設備在運行時各種狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行記錄，是實現(xiàn)自動化設備管理系統(tǒng)的第一步。
2.2.2查詢修改模塊
在查詢修改模塊中，為保證在管理系統(tǒng)中系統(tǒng)參數(shù)的準確性和真實性，當有新的設備進入運行或者舊的設備退出運行時，查新修改模塊需根據(jù)其狀態(tài)的改變對及時記錄的數(shù)據(jù)進行更新，這是實現(xiàn)自動化設備管理系統(tǒng)的關鍵。
2.2.3系統(tǒng)服務模塊
在系統(tǒng)服務模塊中，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的良好維護，需對接收的更新數(shù)據(jù)及時備份，并實時對系統(tǒng)加以維護，保證系統(tǒng)正常、安全的運行，這是實現(xiàn)自動化設備管理系統(tǒng)的保障。2.3數(shù)據(jù)管理由于設備的復雜程度越來越高，在很多領域其數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)數(shù)據(jù)會隨時間的延長不斷增加，進而降低系統(tǒng)性能。因此，在混合模式下的自動化設備管理中，對數(shù)據(jù)的管理需用數(shù)據(jù)轉存的方法，數(shù)據(jù)轉存即建立一個結構類似于信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)庫，并在當前數(shù)據(jù)庫每個整理表上創(chuàng)建一個與之相對應的刪除數(shù)據(jù)庫，當需要整理數(shù)據(jù)時，刪除當前數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)并轉存到歷史數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)整理。
3自動化設備管理系統(tǒng)的應用與發(fā)展
隨著科學技術的發(fā)展，在我國自動化技術已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療以及科學研究等多方面，自動化技術也逐漸走向成熟，采用自動化管理系統(tǒng)，不僅可以將人從繁重、復雜的體力勞動或腦力勞動中解救出來，而且極大地提高了生產(chǎn)率。因此，自動化系統(tǒng)管理的應用領域將會越來越廣，其廣泛開發(fā)具有重大意義。主要從以下方面進行完善：
3.1提高技術人員的綜合素質(zhì)
無論是在工業(yè)還是其他的領域，能否準確無誤的操作機器運行直接影響技術設備是否能夠開發(fā)并正常使用。因此，對于從事養(yǎng)護與操作的員工，必須提前進行專業(yè)的崗前培訓，提高職業(yè)素質(zhì)，要求能夠靈活運用行業(yè)常識解決在自動化設備中可能出現(xiàn)的安全事故。
3.2建立管理信息系統(tǒng)
針對系統(tǒng)的開發(fā)目標，建立一套易于使用和管理、易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的企業(yè)級管理信息系統(tǒng)，從而促進自動化設備管理系統(tǒng)的開發(fā)。如針對自身開發(fā)在建立信息系統(tǒng)時，從以下幾個目標得以實現(xiàn)：
（1）使操作平面、操作界面、數(shù)據(jù)、臺長格式以及系統(tǒng)報表統(tǒng)一化，優(yōu)化業(yè)務流程，實現(xiàn)各系統(tǒng)的能夠獨立工作，相互協(xié)調(diào)，同時，不斷改進企業(yè)數(shù)據(jù)的操作，簡化系統(tǒng)中的不必要的信息孤島，使業(yè)務數(shù)據(jù)能夠實時傳遞。
（2）建立一套既能滿足社會需求，又能提供現(xiàn)代化自動管理系統(tǒng)的科學管理方法，實現(xiàn)自動化管理系統(tǒng)又快又有效的開發(fā)和發(fā)展。
（3）完善各系統(tǒng)的信息，使領導能夠隨時動態(tài)了解各部門、財務、物流以及資金的運行狀態(tài)。
（4）為各子系統(tǒng)間能夠平滑連接，自動化系統(tǒng)管理需與外部Internet連接。
3.3完善開發(fā)平臺
自動化技術的發(fā)展離不開統(tǒng)一化的平臺，為自動化設備管理系統(tǒng)內(nèi)的設置、維修及執(zhí)行等環(huán)節(jié)提供一個適應現(xiàn)代化管理需求，集應用服務、WEB服務于一體的開放平臺，更利于其管理系統(tǒng)的開發(fā)，在一定程度上，不僅能夠減少項目投入生產(chǎn)時的花銷，還能彰顯自動化設備管理系統(tǒng)中的“人本理念”。
4結束語
是國家果茶良種場XX省優(yōu)質(zhì)果茶良種繁育場，是國家“九五”種子工程在湖南實施的重點項目，建于1998年8月，1999年三月由農(nóng)業(yè)部授名為“國家（湖南）果茶良種場”。
廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處，占地面積620畝。為加速實施全省農(nóng)業(yè)結構的調(diào)整，先后從美國﹑法國﹑埃及﹑日本及國內(nèi)10多個省市科研育種單位引進優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬株，果茶母（接）穗1萬公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。
果茶場也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新，景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶；夏有枇杷、蘋果、葡萄、桃、李、楊梅、無花果與瓜類；秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃；冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香，是個名副其實的“百果園”。
該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達到1000萬株，優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加，更多的農(nóng)業(yè)高新技術將落戶該場。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設施將全部完善和配置。屆時，一個全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會展現(xiàn)在你的面前。
百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結晶，而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園，全部由從以色列引進的先進滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢起伏較大，最高處海拔達86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進行，而先進的滴灌系統(tǒng)由于對地形的適應能力強，而且特別適應山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫中取水，經(jīng)過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水準確地送到每片需水地園中，保證果樹的正常需水。不過其系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量還不能實現(xiàn)有效的控制，有望進一步提高。
2滴灌系統(tǒng)
滴灌就是滴水灌溉技術，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤作物根系最發(fā)達的區(qū)域，使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進作物生長和提高產(chǎn)量的作用，是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術。
百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹，如果采用其它灌水方法，不僅浪費水資源，而且很難保證滿足果樹的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡單，易于實現(xiàn)自動化、對土壤地形適應性強、保護和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，所以滴灌成為了百果園地首選。
2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成
百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設備灌水器以及流量、壓力控制部件和測量儀表等組成，如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖：
1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開關7.灌水總開關8.壓力表
9.主過濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)
15.滴灌支管16.尾部開關(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調(diào)節(jié)閥20.施肥器21.干管
2.1.1水源
江河、湖泊、水庫、井、渠、泉等水質(zhì)符合微灌要求的均可作為水源，百果園采用從園中的水庫中取水。
2.1.2首部樞紐
百果園的首部樞紐包括泵組、動力機、肥料罐、過濾設備、控制閥、進排氣閥、壓力表、流量計等。其作用是從水庫中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級加壓式離心泵，在水庫中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計劃建一水塔蓄水。
2.1.3輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材，大于63毫米的常用聚氯乙烯（PVC）管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。
2.1.4尾部設備
尾部設備是微灌系統(tǒng)的關鍵部件，包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。
2.2百果園滴灌灌溉系統(tǒng)
灌溉系統(tǒng)的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司負責承建，全園采用先進的滴、噴灌相結合的微灌節(jié)水技術，是我國南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見下：
2.2.1設計原則
滴灌灌溉系統(tǒng)設計除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應遵循以下主要原則：
①必須滿足果園果樹生長對水分的要求；
②灌溉系統(tǒng)設計應結合耕作實際，便于操作；
③應使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生；
④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設計時應考慮施肥及噴藥裝置；
⑤在盡可能的情況下，應使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時，工程建設的綜合造價最小。
2.2.2設計步驟
2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設計時，必須掌握以下資料：
①地形資料：根據(jù)實際情況測繪大比例尺地形圖，其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。
③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。
④水源資料：水源屬性（個人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機井時，還應調(diào)查機井的靜水位和動水位，當?shù)叵滤惠^淺時，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時，應調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時間、可能的配水時間等。同時，還應特別注意水源的保證率問題，不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源，都應考慮這個問題。
⑤百果園作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。
⑥百果園的環(huán)境資料：包括百果園周圍的地形、交通和供電等。
2.2.2.2灌水方法的選擇灌水方法選擇適當與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設施情況、工程區(qū)社會經(jīng)濟情況等，合理地選擇相對投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹生長的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主，滴噴灌相結合的方式。
2.2.2.3滴灌系統(tǒng)布置，百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級，布置時干、支、毛三級管道要求盡量相互垂直，以使管道長度和水頭損失最小。通常情況下，園內(nèi)一般出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。
2.2.2.4滴灌灌溉制度的擬定
①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計算，即
H——計劃濕潤層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米；
p——土壤濕潤比，70%-90%。
②設計灌水周期：滴灌設計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用式（4－9）計算，即
③一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時間，用式（4－10）計算，即
i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計算：（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，則有：
ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積為
f=SeL(4-13)
式中f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）
L——毛管長度（米），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度。
（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為
2.2.2.5滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為
2.2.2.6管網(wǎng)水力計算滴灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設計中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設計工作壓力的20％，流量差值不超過10％；對于采用壓力補償式滴水器時，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設計長度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PVC塑料管道。管道中水流在運動過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設計中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計算，局部阻力損失常用式（4－18）計算。①沿程阻力損失hf
當管道有多個出水口時，管道的沿程阻力應考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k，對應計算公式
②局部阻力hj
工程設計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。
2.2.2.7管道系統(tǒng)設計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設計、管道系統(tǒng)的結構設計。
①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運輸、供應以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結合各種管材的特性及適用條件進行選擇。一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時一定要注意，不同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時，一定要注意管壁的厚度是否達到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒有達到，千萬不能使用，否則將會埋下隱患，造成運行時管道發(fā)生爆破，甚至導致整個管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價格比上的優(yōu)勢下降，應通過技術經(jīng)濟分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動管最好不采用塑料管。
②管徑的選擇：當輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設計流量，依據(jù)這個設計流量來確定管道的管徑。若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設計流量來確定管徑。同一級管道的不同管段通過的最大流量不同時，可分段確定設計流量。（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運行時的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設計狀況。但這樣增大了支管的投資，對移動支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動強度。管徑選得小，支管投資減少，移動作業(yè)的勞動強度降低，但由于運行時支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量差別增大，結果造成果園各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各滴頭實際出水量的相對偏差不大于20％，國家標準GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個滴頭之間的工作壓力差應在滴頭設計工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應最大。若支管鋪設在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間?？紤]地形高差Z的影響時上述規(guī)定可表示為
許的水頭損失即為從式（4－20）
可以看出：逆坡鋪設支管時，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應大些；順坡鋪設支管時，因Z的值本身為負值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說因支管順坡鋪設時，因地形坡降彌補了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當?shù)男⌒?。當一條支管選用同管徑的管子時，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計算支管內(nèi)水頭損失時，可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失，即h''''f=hw，式（4－20）可改寫為
滴頭選定后，滿頭的設計工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進水口高程差（實際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計算值。因管材的管徑已標準化、系列化。因此，還需按管材的標準管徑將計算出的管徑規(guī)范取整。對滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運行與管理的方便，最大的管徑一般不超過100毫米，并且應盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。（b）支管以上各級管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級管道流量和壓力的前提下按費用最小的原則選擇的。管道的費用常用年費用來表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價（常用折舊費表示）將隨之增高，而管道的年運行費隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會使上述兩種費用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟管徑。經(jīng)濟管徑中對應的流速稱為經(jīng)濟流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經(jīng)濟管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計算相當繁瑣，往往需要分別計算出多種管徑的年投資和年運行費，比較后再確定。隨著科學技術的進步，計算機技術的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設計方法，如微分法、動態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設計中得到應用，具體方法可參閱有關書籍。對于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗公式估算管道的直徑：
應該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟的，但管中流速應控制在2.5～3米／秒以下。
③管道縱剖面設計：管道縱剖面設計應在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進行，設計的主要內(nèi)容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應力求平順，減少折點，有起伏時應避免產(chǎn)生負壓。
ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離，埋深應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定。一般管道在公路下埋深應為0.7～1.2米；在農(nóng)村機耕道下埋深為0．5～0．9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時也應考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應緩些?？偟膩碚f，管道坡度不得超過1:1，通常控制在1:1.5～1:3以下。
ⅱ管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。
為了按計劃進行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應裝置必要的控制閥。白果園中為了實現(xiàn)灌水的有效控制,設置了30多個電子閥.而且各級管道的首端還設了進水閥或水分閥；當管道過長或壓力變化過大時，設置節(jié)制閥。為保證管道的安全運行，還安裝一些附設裝置。自壓系統(tǒng)的進水口和各類水泵吸水管的底端應分別設置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應設排氣裝置，自壓系統(tǒng)進水閥后的干管上設高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端設泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設置安全閥。
2.3評價
從整體上來看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設計施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效果。不過當時考慮到經(jīng)濟條件的限制，其毛管采用了單行直線布置，灌水均勻度不高，鑒于對多種毛管布置形式的比較分析，筆者認為百果園應改進為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量都不能實現(xiàn)有效的控制，故需進一步對其控制系統(tǒng)加以設計改進。正在建設的二期工程應該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進一期工程中的不足，特別是應該實現(xiàn)灌水的全自動控制。
3灌溉自動化控制系統(tǒng)
灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實現(xiàn)自動化控制，灌水的自動化控制能有效的實現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對微灌的自動化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運行的方式不同，一般可分為手動控制、半自動控制和全自動控制三類：
①手動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，如水泵、閥門的開啟、關閉，灌溉時間的長短，何時灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點是成本較低，控制部分技術含量不高，便于使用和維護，很適合在我國廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差，不適宜控制大面積的灌溉。
②全自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)不要人直接參與，通過預先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機外，還包括中央控制器、自動閥、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等）及電線等。
③半自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒有安裝傳感器，灌水時間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預先編制的程序，而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來控制的。這類系統(tǒng)的自動化程度不等，有的一部分實行自動控制，有的是幾部分進行自動控制。
為了對先進的滴灌自動化控制系統(tǒng)有具體認識和了解，下面我們將對滴灌的自動化控制作詳細介紹：
3.1滴灌首部控制樞紐
滴灌自動化系統(tǒng)的基本控制方法有：時間控制、水量控制和反饋控制三種。時間控制系統(tǒng)是按預定好的時間放水或關水；水量控制系統(tǒng)是按照設計的配水量放水或關水；反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)濕度感受器的反應，然后將信號傳送到首部控制樞紐部分來關水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實現(xiàn)自動化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠地區(qū)，沙漠地帶的防護林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國外發(fā)達國家在滴灌區(qū)普遍使用了計算機管理系統(tǒng)，并通過專用的滴灌系統(tǒng)軟件來控制和檢測作物生長、土壤狀況和氣象趨勢，取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長測定技術的可能性和實用性，具有農(nóng)藝上的綜合性，為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設備在滴灌系統(tǒng)中應用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計劃和作物管理計劃。
3.2作物生產(chǎn)管理計劃制定
控制軟件系統(tǒng)應能提供一套科學的管理系統(tǒng)，它通過提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關用戶提供一套針對灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進、完善的管理系統(tǒng)，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖，方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的準確土壤水分含量，還能夠確定準確的日水分利用量，能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對不同農(nóng)田進行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計劃使農(nóng)場或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。
控制軟件系統(tǒng)應能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對灌溉的反應制定合理的灌溉計劃，作為一個完整的灌溉計劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠對灌溉決策的制定和作物管理進行數(shù)據(jù)資料存儲、運算處理、顯示輸出。土壤水分數(shù)據(jù)資料主要由中子探測儀、石膏電阻塊和張力計測定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動氣象站獲得，作物生長資料如籽粒大?。ㄖ睆剑⒅旮吆腿~片硝酸鹽含量等可直接田間測定，根據(jù)相應的作物響應，作物生長資料結合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計劃，通過實際調(diào)查能夠提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的管理技術能夠詳細地驗證作物生長、土壤水分和氣候之間的關系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長問題，其中包括過量灌溉導致的灌溉水排滲問題、肥料向根部以下淋溶損失問題以及為了達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標的籽粒重和穗粒數(shù)或結果率的控制管理問題。
3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計劃制定
滴灌系統(tǒng)灌溉計劃一般是指確定何時進行灌溉及應該的灌溉量，灌溉計劃的應用可消除代價巨大的不可預測的農(nóng)業(yè)災害，如在作物生長臨界期由于土壤類型和作物自身生長能力，不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量，因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計劃。農(nóng)民通過土壤水分測定技術利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過程的理解，以便進行更精細的灌溉計劃和灌溉管理決策的制定，以確保土壤水分總是保持作物生長所需的最佳含水量。
當土壤水分和被作物利用的水分的準確數(shù)量被測定后，通過軟件可以計算下一次滴灌的日期和準確的灌水量，它將考慮當前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來幫助管理者制定以后的灌水計劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級。了解需要灌溉補充的水量有助于協(xié)調(diào)不同用戶之間和同一用戶內(nèi)部的水分供給，充分了解雨后何時開始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過多和灌水不及造成地危險減到最小。
3.4土壤水分時間圖和深度圖的應用
3.4.1時間圖時間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應隨時間的變化。時間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點和需灌溉補充點；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預測的灌溉日期；關于水分飽和點、需灌溉補充點、當前和過去的土壤水分測定值及計劃安排的灌水日期和灌水量的總結表；作物生長及其對灌溉管理技術措施的響應；該軟件所做的時間圖可進行大小調(diào)整，通過調(diào)整縱坐標軸上的最大值和最小值及橫坐標上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進行疊加來同時比較不同地點的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當季和前季的作物的生長，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關鍵數(shù)據(jù)來建立相互作用關系圖。
3.4.2深度圖深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況，通過該軟件和現(xiàn)代化儀器結合能夠迅速直接測定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到，對深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分數(shù)量、土壤緊實度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問題能夠通過對根部活動的仔細分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來確定滲入和排出土壤剖面的水分的運動狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點和需灌溉補充點的準確設計值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分數(shù)量能夠通過深度圖準確測定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時間以避免水分從土壤剖面排出而損失，控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失，同時也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個非常有用的工具，能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運動的關鍵問題，通過分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個點的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運動狀況，用戶能夠利用研究所得的結果來減少水分和肥料排滲，同時確保作物根系能夠一直得到適量的水分。
3.5軟件的程序特點
3.5.1程序結構滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲于一個樹狀結構，這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負責管理幾個農(nóng)場或幾塊農(nóng)田，每個農(nóng)場或農(nóng)田可能有許多檢測點，每一個檢測點都有一套不同時間收集的實際測定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機軟件處理，能顯示有關每一單個田塊的詳細資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細資料。能夠顯示農(nóng)場的每個監(jiān)測田塊或某一年份的每一監(jiān)測點的情況，指明灌溉飽和點和需灌溉補充點，當前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預測出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測定值，對未來作物在整個生長季節(jié)的長期的用水量作出估算。顯示某一具體的時期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量，同時顯示土壤水分需要量，中子儀測定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結重要的信息形成報告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時也可以編輯出前幾個生長季的作物生長、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進行綜合分析，為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評價標準。該軟件程序的所以結構層次能為所選擇的農(nóng)場、監(jiān)測點和某一日期建立報告。報告分為五種：深度圖、時間圖、記錄讀數(shù)報告。監(jiān)測點報告和灌溉計劃報告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機系統(tǒng)對程序進行修改編譯，選擇公制和英制計量單位進行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動粘貼到?jīng)]一個具體的農(nóng)場欄、監(jiān)測點欄和日期欄。每一個監(jiān)測點的測定日期，時間及估計的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。
3.5.2數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關作物的數(shù)據(jù)可以測定得到，作物生長參數(shù)與土壤水分含量相關聯(lián)可以確定作物生長期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個數(shù)沒有限制，它可以與任一個作物生長測定值和任一水平的土壤水分含量相關聯(lián)制作相互作用關系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測定的日水分使用量相比較來調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計劃。
3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計算使土壤剖面達到灌溉飽和點所需的準確時間數(shù)。同時計算自從播種或其他生長時期（如發(fā)芽、開花等）以來的天數(shù)，使土壤水分能夠與過去多年的作物生長資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析，以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評估作物總產(chǎn)量，尤其是對于玉米、小麥和棉花?？梢酝ㄟ^作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過速率方程，計算作物生長速率。計算作物當前日水分利用量占整個生長季日水分利用量地比例。同時也可計算不同水分含量地土壤水分變化速率，這些速率地變化表明土壤緊實問題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結合現(xiàn)代先進地土壤水分測定儀器使用，該軟件能夠指導我們最有效地利用有限的水資源獲得最大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的準確時間和灌水量。同時減小過量灌溉和水分不足對產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異；建立如不同品種、土壤緊實情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異；建立現(xiàn)代耕作技術和傳統(tǒng)耕作技術條件下的水分利用效率的關系。確定灌溉和降水的利用效率，用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問題。建立土壤水分含量、作物長勢及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫以使作物產(chǎn)量和質(zhì)量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高，使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3.6灌溉自動化控制系統(tǒng)
要實現(xiàn)灌水的自動化，必須有自動灌溉控制器，該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成，能夠按土壤墑情和作物需水特性實施自動灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬元，可以建立自動灌溉控制系統(tǒng)。自動灌溉控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)科學灌溉，節(jié)能、省水，使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。智能化，精準化灌溉技術是伴隨著計算機應用技術、傳感器制造技術、塑料工業(yè)技術的提高而逐步實現(xiàn)的
自動化計算機灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術復雜、應用難度大，價格高昂，這種控制設備最早應用于高爾夫球場灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計算機工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計算機系統(tǒng)操作難度越來越小，功能越來越豐富，價格也逐漸降了下來。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來越多了起來，雨鳥公司針對不同用途，研制、開發(fā)出了中央計算機控制系統(tǒng)：Maxicom
智能化灌溉中央計算機控制系統(tǒng)具有如下功能：
①動采集各種氣象數(shù)據(jù)，計算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；
②根據(jù)前一天的ET值自動編制當天灌溉程序并實施灌溉；
③可由連接的土壤濕度傳感器、風速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動、關閉、暫停灌溉系統(tǒng)；
④連接流量傳感器可自動監(jiān)測、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網(wǎng)輸水能力；
⑤運行程序而不起動灌溉系統(tǒng)（干運行），測試程序合理性，不合理時預先修改；
⑥自動記錄、顯示、儲存各灌溉站的運行時間；自動記錄、顯示、儲存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù)，以積累資料，修改程序，修改系統(tǒng)等。
⑦頻繁灌溉功能：可將設計好的灌水延續(xù)時間分成若干時段，以便提供足夠的土壤入滲時間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。
⑧一套中央計算機系統(tǒng)可控制無數(shù)臺田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計算機控制系統(tǒng)可控制小到一個公園，大到上百個公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。
⑨儲存數(shù)百套灌溉程序；一臺田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個輪灌區(qū)獨立灌溉或同時灌溉。
⑩手動干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門上手動啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動控制系統(tǒng)，也可在計算機上手動啟、閉任何一站，任何一個電磁閥。可控制灌溉系統(tǒng)以外的其它設備，如：道路或公共場所燈光，大門、噴泉、水泵等
自動化中央計算機控制系統(tǒng)主要由中央計算機，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構成。中央計算機可裝置在任何一個地方。比如：一套中央計算機系統(tǒng)控制50個公園的灌溉系統(tǒng)。中央計算機可安裝在市園林局認為合適的位置。CCU安裝在各個公園內(nèi)。中央計算機與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無線連接，電話線連接或移動通訊方法連接。一臺CCU最多可連接28個田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。由中央計算機到終端電磁閥的工作過程為：中央計算機編程，并將程序下達到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關田間控制器。田間控制器依中央計算機制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：
中央計算機上的初始程序由控制人員編制，之后，計算機每日自動收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計算ET值，并不斷對原有程序自動修改。如遇傳感器傳來異常信息（如降雨，過分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復程序運行。
如果將智能泵站連接到中央計算機控制系統(tǒng)上，則效果會更好。這樣從水泵到電磁閥之間復雜的系統(tǒng)將由一個高度智能化的系統(tǒng)管理起來，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護系統(tǒng)設備運行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問題：
①過量灌溉或灌水不足，浪費水資源或不能滿足植物需水；
②管網(wǎng)破裂，漏失水；
③系統(tǒng)運行壓力不合理；
④水泵運行效率低下；
⑤地形起伏不平時或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費寶貴的水資源；
⑥降雨時，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；
⑦管理、維護成本高。
3.7百果園灌溉的自動化控制設計
百果園一期工程灌水基本實現(xiàn)了半自動化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開啟。我們可在其基礎上加以改進與提高，使其實現(xiàn)灌水的全自動化，具體見下：
3.7.1控制原理
自動化控制采用電子技術對田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術參數(shù)進行采集，輸入計算機，按最優(yōu)方案，控制各個閥門的開啟及水泵的運行狀態(tài)，科學有效地控制灌水時間、灌水量、灌水均勻度，為項目區(qū)作物提供一個良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時進行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外，通過變頻器控制改變電機轉速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動化提供依據(jù)。具體包括以下幾個方面：
①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風速、管道壓力等參數(shù)的自動化采集
②自動化控制設計安裝
③監(jiān)控軟件設計
④變頻系統(tǒng)設計，通過改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動化提供依據(jù)
⑤系統(tǒng)運行管理模式評價，包括系統(tǒng)評價、灌水指標、灌溉制度等
3.7.2控制系統(tǒng)的組成
欲實現(xiàn)真正意義上的全自動控制，需要控制田間參數(shù)及對象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對濕度、降水量、風速、管道壓力、閥門開啟、水泵電機旋轉等，都要送入控制器?？紤]到要控制的對象較多，又要滿足良好的人機界面要求，可以采用工業(yè)控制計算機作為整個控制系統(tǒng)的核心，來協(xié)調(diào)各部分的工作。
系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個系統(tǒng)的工作主要工控機和變頻器兩部分來控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機的旋轉，工控機主要用來采集田間土壤及氣象指標，按照設定的程序，控制各地塊中電磁閥的開啟，并通過變頻器控制電機的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。
3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機能夠完成控制功能的重要基礎，監(jiān)控軟件設計的好壞直接關系到整個系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項目要求及滴灌的特點，筆者建議百果園采用雨鳥公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng)，該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期，系統(tǒng)便會自動計算當前作物所處生育期，確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號，控制水泵電機的運行狀態(tài)及閥門的開啟，自動完成整個灌水過程，完全不需要人工干預，實現(xiàn)全自動控制。
該控制軟件在此所完成的主要功能及特點如下：
①自動采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預先設定的時間，自動地采集土壤濕度、溫度風速、雨量等參數(shù)，進行相應的處理后，實時顯示在屏幕上。
②作物生育期的判斷：當管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后，系統(tǒng)便根據(jù)計算機時鐘自動計算出各種作物已種植的天數(shù)，判斷出作物所處的生育期，自動查找資料庫中所存的原始資料，確定出當前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。
③滴灌的全自動控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實際含水量小于作物要求下限值，便自動開啟該地塊的第一個電磁閥。進行灌溉。達到所需灌水定額后，自動關閉第一個電磁閥，同時開啟下一個電磁閥，直到完成整個地塊的灌溉任務。灌溉過程中，若出現(xiàn)溫度過低、風速過大以及降雨過程等天氣時，系統(tǒng)會自動暫停當前的灌溉任務，并保存當前狀態(tài)。當氣象條件滿足時，繼續(xù)進行未完成的任務。
④形式多樣的控制方式：全自動控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動、手動等控制方式。全自動方式只需運行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動完成灌溉的全過程，無需人工干預。所謂半自動方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實際情況控制開停機。用戶可人為啟動某個閥門，或某個地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當然這些操作全部都是通過鍵盤或鼠標來完成的，而且在工控機屏幕上均有明顯的提示。所謂手動方式是指人工去開啟各個電磁閥，筆者建議百果園選用美國雨鳥公司生產(chǎn)的電磁閥：手動、電動兩用閥門，既可手動，又可電動，使用非常方便。當手動打開某個電磁閥時，噴頭出水，主干管道壓力開始下降，系統(tǒng)會自動通過變頻器升高水泵電機轉速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務。
⑤豐富的辦公自動化功能：系統(tǒng)在運行過程中，可自動生成各種定時、日、月、年報表，并通過打印機打印出來。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實的依據(jù)。
⑥良好的可維持性：可維護性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標之一，在編寫本系統(tǒng)時我們也充分考慮了這一點，例如用戶在種植一類新作物時，可能系統(tǒng)的資料庫中并沒有該作物，便無法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時，用戶可按自定義按鈕，通過鼠標各鍵盤輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù)，滿足實際情況的需要。
⑥友好的人機界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實時顯示各傳感器送來的數(shù)值及系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，工作人員無需學習便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應的提示，指導用戶完成相應的功能。
3.7.4效果
百果園通過增加自動化控制系統(tǒng)后，灌水時間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹某些需水參數(shù)自動啟閉水泵和自動灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時也提高了果樹的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效果。
3.8第二期工程的設想
正在建設第二期工程計劃今年完工，第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照第一期工程建設，也采用滴噴灌相結合的方式，其水源計劃應采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進的電腦全自動控制方式，實行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動式（毛管）的有機結合。二期工程應該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應該增加灌水的全自動控制部分，實現(xiàn)灌水的全自動化，精確控制作物的有效灌水。
4存在的問題及建議
通過對滴灌系統(tǒng)的學習與認識，筆者系統(tǒng)的學習了滴灌這種先進的果園節(jié)水灌溉方法，在實踐的基礎上深化了理論，并對滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認識與建議。
4.1滴灌的優(yōu)缺點
4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點
4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時，由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節(jié)水效果達50%-90%。
4.1.1.2環(huán)境濕度低，滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。
4.1.1.3提高作物產(chǎn)品品質(zhì)，由于滴灌能夠及時適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟效益高。
4.1.1.4滴灌對地形和土壤的適應能力較強，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時，滴灌還可減少中耕除草，也不會造成地面土壤板結。
4.1.2百果園滴灌的缺點
4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損，產(chǎn)生灌水的不均，嚴重影響節(jié)水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會產(chǎn)生局部壓力過高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至會產(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費水資源。
4.1.2.3滴灌一般僅潤濕作物根系區(qū)土體的一部分，所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進而引起作物倒伏。
4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當?shù)氐貏菖c地形，在原則的基礎上加以靈活運用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。
4.2滴灌的建議
4.2.1百果園應加強灌水的自動化控制，保證各種果樹的精準灌水，實現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉
4.2.2滴灌的水量應該有保證，應該建一水塔蓄水，確?？菟诟鞣N果樹的需水要求
4.2.3滴灌的毛管布置應采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結合，確保果樹灌水均勻度。
4.2.4滴灌技術的應用應該和其他節(jié)水灌溉技術相結合，互相補給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢。
4.2.5國家應鼓勵進行滴灌技術的研究，加大科研推廣投入的力度，研制開發(fā)經(jīng)濟實用的滴灌管材，解決滴頭易堵塞的難題等，滴水灌溉技術應該在政府的規(guī)劃安排下，由政府投資和農(nóng)民出資相結的優(yōu)惠政策下在全國范圍鼓勵推廣發(fā)展。
關鍵詞：遠程自動化控制閘門單片機
閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的研究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關數(shù)據(jù)進行遠程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外特別是歐美等先進國家在這方面已經(jīng)達到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動化灌溉系統(tǒng)，可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其他信息，通過計算機處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對閘門的自動監(jiān)控進行了研究。
1、系統(tǒng)的總體設計
本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術，分一個主站和若干個子站，通過無線調(diào)制解調(diào)器構成一個無線通訊網(wǎng)絡，對多個斷面的數(shù)據(jù)信息進行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結構圖如圖1所示。下位機中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉換后送給編碼器，編碼器對水位及閘門開度信號進行編碼，在通過避雷器將編碼信號傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機，上位機即系統(tǒng)主站，可分別與不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測點的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對各閘門進行控制，下位機中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過計算，發(fā)出控制信號自動控制閘門到一定的開度，達到自動控制的目的。
2、下位機系統(tǒng)設計
設計下位機重點在于閘門自動控制箱的設計，本文提出閘門的運行控制模式，并進行可靠性處理，然后利用無線傳輸設備與上位機進行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。
2.1下位機硬件電路設計
本系統(tǒng)采用AT89系列單片機，采用矩陣式鍵盤進行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤提供切換鍵、時間設置鍵、控制鍵三個按鍵，通過三個按鍵顯示水位、流量、閘門開度、日期和時間。切換鍵實現(xiàn)上述四個功能的轉換，時間設置鍵用于修改日期和時間，控制鍵用于對電機啟停進行控制。
2.2閘門控制系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)下位機接收到上位機傳來的要求流量值（或水位值），當要求的流量值（或水位值）與系統(tǒng)所測的流量值（或水位值）不一致時，單片機啟鍵閉合，閘門電動裝置控制箱自動啟動電機，提升或下降閘門，當所要求的流量值（或水位值）與當前所測流量值（或水位值）相等時，單片機閉鍵閉合，電機自動停止，達到自動控制的目的。
閘門的運行控制模式有實時型控制模式和定時型控制模式兩種，在實時型控制模式中，上位機根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機聯(lián)系，下位機接到信號后，由電動裝置控制箱控制電機的正反轉，達到要求時停止轉動。定時控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動作的時間，下位機的控制箱在規(guī)定的時間里自動開啟和關閉閘門，進行控制。
2.3無線通訊設備SRM6100調(diào)制解調(diào)器
SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器原是美國Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應用智能頻譜跳頻技術，在無阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達32.18公里，可實現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無線連接。SRM6100應用跳頻，擴頻和32位誤碼矯正技術保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無需昂貴的射頻點檢測技術。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點現(xiàn)場許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點對點通訊和多點通訊。多點通訊對子站數(shù)目無限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達到擴展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。
2.4下位機可靠性處理
為了精確控制電動閘門的關閉，避免電動閘門在工作中出現(xiàn)過載破壞或關閉不嚴的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動軸上安裝了轉矩傳感器，用來監(jiān)測閘門輸出軸的轉動力矩，以判斷閘門是否關嚴、是否被卡住。閘門電動裝置用于檢測和控制閘門的開度，本系統(tǒng)在轉動軸上安裝了光電碼盤，考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉交替，為了避免錯位和丟碼，采用雙光耦技術，光耦輸出的兩路信號經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進行整形，89C51的INT0和INT1對其進行計數(shù)、計時，并判斷轉動方向，計算閘門開度。電動閘門在工作中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)會自動報警，切斷電機電源并顯示故障情況。
2.5下位機軟件設計
下位機的軟件設計分為閘門自動裝置控制箱程序設計和串行口中斷服務程序設計兩部分。閘門自動裝置控制箱程序設計主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務的程序完成下位機向上位機數(shù)據(jù)的傳送和用戶設定參數(shù)的接收?？刂葡涑绦虻闹骺驁D如下：
3、上位機設計
上位機的軟件部分采用VB6.0為開發(fā)工具，將各個功能模塊化，分別解決相應問題，再將各個模塊組裝，構成上位機軟件系統(tǒng)的核心，上位機軟件系統(tǒng)的結構如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎上，本文利用VB的API函數(shù)編寫串口通訊程序，程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要作用就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫，并對其進行管理。4、結語
本文以國內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動化控制系統(tǒng)的整體結構及其設計，對其軟件開發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結了提高自動化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具，具有較高的使用價值和廣泛的應用前景。
參考文獻：
[1]、水利水文儀器介紹，水利部南京水利水文自動化研究所，1997。
關鍵詞：電力系統(tǒng)；自動化技術；安全管理
電力系統(tǒng)自動化主要包括地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)控、變電站自動化和負荷控制等三個方面，隨著我國電力系統(tǒng)自動化技術的發(fā)展完善，關于電力系統(tǒng)自動化技術安全管理也越來越被人們所重視。
1當前我國電力系統(tǒng)自動化技術存在的問題
（1）設計不合理。設計不合理是目前我國電力系統(tǒng)自動化技術存在的主要問題之一。首先，我國面積廣大、幅員遼闊，這就導致了我國的電網(wǎng)建設的覆蓋面相較于大部分國家來說都比較大，如此龐大的電網(wǎng)建設中難免存在著一些設計不合理的現(xiàn)象，這就導致不同地區(qū)的電網(wǎng)建設沒有得到統(tǒng)一，而且用于電網(wǎng)建設的設備的型號和功能也各不相同，這就給國家電網(wǎng)的管理工作帶來了較大的困難，也給電力系統(tǒng)的安全帶來不穩(wěn)定的因素。其次，我國的電力系統(tǒng)自動化技術設計也存在不合理的現(xiàn)象，在設計過程中沒有充分考慮到各種因素，這樣就會使電力系統(tǒng)自動化技術設計達不到相應的安全、穩(wěn)定的標準，這樣在電力系統(tǒng)自動化技術的運行過程中，很容易會發(fā)生一些安全問題。（2）技術水平低。對比西方發(fā)達國家，就會發(fā)現(xiàn)我國的電力事業(yè)發(fā)展還存在著一些問題沒有解決。首先，我國的電力系統(tǒng)自動化技術起步較晚，而且我國與其他西方國家之間的差距，導致我國的電力系統(tǒng)自動化技術沒有西方國家那樣發(fā)展迅速，這就使得我國的電力系統(tǒng)自動化技術越來越落后，逐漸造成了現(xiàn)在技術水平的狀況。其次，近年來我國的電力系統(tǒng)自動化技術雖然也在不斷發(fā)展，但是由于社會發(fā)展和人民生活的需要，我國電力系統(tǒng)的運作負荷較高，為我國的電力系統(tǒng)自動化的正常運行增添了不安全的因素。然后，由于我國的一些偏遠地區(qū)的經(jīng)濟比較落后，有些地區(qū)的自然、社會環(huán)境也相對比較惡劣，使得這些地區(qū)的技術水平相對比較落后，這就嚴重影響了電力系統(tǒng)自動化技術的建設和發(fā)展，有時還會影響電力資源的正常輸送，甚至導致安全事件的發(fā)生。（3）設備問題。在電力系統(tǒng)自動化技術的運行過程中，相關的電力設備起著至關重要的做用，但從我國的目前情況來看，相關的電力設備的問題也是影響我國電力系統(tǒng)自動化技術發(fā)展和電力系統(tǒng)自動化技術安全管理的一個重要因素。由于我國電力系統(tǒng)自動化技術長時間處于高負荷的運行狀態(tài)下，相關的電力設備的老化、損壞等問題時常發(fā)生，不僅影響著電力系統(tǒng)自動化技術的正常運行，而且嚴重的時候還會導致安全事件的發(fā)生。此外，在電力系統(tǒng)自動化技術安全管理過程中，相關技術人員的維護和修理不及時，還會導致事件問題的加重。而且在我國還存在著相應的技術人員的技術水平低的問題，對于一些故障不能做到及時有效的解決，這也會影響到電力系統(tǒng)自動化技術的運行和安全管理。
2電力系統(tǒng)自動化技術安全管理
（1）合理設計電力系統(tǒng)自動化技術。針對當前我國電力系統(tǒng)自動化技術運行和管理中存在的問題，面對我國當前設計不合理、設計水平低的狀況，我們首先要做到就是要加強電力系統(tǒng)自動化技術的合理設計。首先，要在當前我國現(xiàn)有的電力系統(tǒng)自動化技術的基礎上對電力系統(tǒng)自動化技術運行和管理進行合理的設計。要充分考慮到電力系統(tǒng)自動化技術運行和管理過程中的各種因素，盡最大可能的保證電力系統(tǒng)自動化技術的運行安全、穩(wěn)定。在這一過程中，可以將電力系統(tǒng)自動化技術的不同部分拆分開來進行單獨的設計，這樣就減少了設計過程中的不利因素的干擾。其次，可以加強我國的電力系統(tǒng)自動化技術的創(chuàng)新和開發(fā)。在引進國內(nèi)外先進技術的基礎上，針對我國的電網(wǎng)建設的基本情況對相應的技術進行改進、創(chuàng)新，以此來改變我國技術落后的局面，縮小與其他發(fā)達國家之間的差距，有技術的改革、創(chuàng)新來推動電力系統(tǒng)自動化技術的合理設計。從而加強我國的電力系統(tǒng)自動化技術的運行和安全管理。（2）建立健全安全管理體系。要想強化電力系統(tǒng)自動化技術的安全管理，相應的電力單位就要建立健全安全管理體系，充分發(fā)揮出每一個人都職能作用，來保障電力系統(tǒng)自動化技術的安全運行。首先，可以健全管理制度。各個電力單位可以任用專業(yè)的管理人員來進行或指導相關的安全管理工作，而且隨著信息時代的到來，各個電力單位也可以采用智能化的管理方式。這種管理方式依托于先進的互聯(lián)網(wǎng)技術，更加科學、高效，在運行過程中可以及時的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，有利于保障電力系統(tǒng)自動化技術的安全運行。其次，可以強化電力系統(tǒng)自動化技術的智能化水平。將自動化的信息技術融入到電力系統(tǒng)自動化技術當中去，這樣就可以利用智能化的信息技術來完成電力系統(tǒng)自動化技術的日常維護和管理的工作。通過這樣的方式來健全安全管理體系，保障電力系統(tǒng)自動化技術的正常、平穩(wěn)、安全的運行。（3）提高技術人員的專業(yè)水平。各個電力單位要加強對相關的技術人員的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。一方面要加強對這些工作人員的技術培訓，提高他們的專業(yè)技術水平，這就使他們在日常的檢查維護工作中可以及時的發(fā)現(xiàn)問題，消除不安全因素，能在很大程度上夠保證大部分的電力系統(tǒng)自動化技術的安全運行。另一方面，還要加強對他們的安全教育，提高他們的安全意識，避免在設備維護、修理過程中的一些不安全操作，從而保證他們的人身安全和電力系統(tǒng)自動化技術的安全運行。
3結束語
在電力系統(tǒng)自動化技術的運行過程中，加強對電力系統(tǒng)自動化技術安全管理必不可少，針對我國目前電力系統(tǒng)自動化技術管理現(xiàn)狀，各個單位要積極尋找相應的措施，來加強自身的電力系統(tǒng)自動化技術安全管理，為我國的電力系統(tǒng)自動化技術的發(fā)展創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，為社會的人民提供更穩(wěn)定、更安全的電力資源，為我國的電力事業(yè)的發(fā)展貢獻一份力量。
作者:彭東濤 單位:尋烏縣天光新能源開發(fā)有限公司
參考文獻：
