探討井灌區(qū)地下水位資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

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1、探討井灌區(qū)地下水位資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)1.行業(yè)背景隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水資源的供需矛盾□益突出，A前相當(dāng)多的井灌區(qū)多年平均地下水實際開采量超過了其多年平均地下水可開采量，并造成了地下水位多年持續(xù)下降的現(xiàn)象，出現(xiàn)了面積不等的地下水超采區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，全國共有地下水超采區(qū)164片，全國地下水超采區(qū)總面積達(dá)181291km2。2000年的超采量己近100億m3,累計超采量逾1000億m3,地下水的超采己引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如地面沉降、水質(zhì)污染、咸水入侵等。如今井灌區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的需求對井灌系統(tǒng)的管理提出了新的要求，如灌區(qū)用水的實時控制、灌區(qū)地下水限量開采、灌區(qū)地下

2、水位監(jiān)測預(yù)報、灌區(qū)水費管理等，但灌區(qū)0前的設(shè)備狀況與管理手段是無法滿足的。雖然在一些井灌區(qū)己試行了1C卡水費收取系統(tǒng)，解決了水費收取問題，但卻無法對井群進行集中管理、統(tǒng)一調(diào)度，因而也就無法實現(xiàn)地下水的均衡開采，更談不上地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用。為保障井灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，有必要從管理系統(tǒng)入手，研發(fā)出適應(yīng)灌區(qū)特點的井群無線&動控制系統(tǒng)。要以井灌區(qū)水資源及水環(huán)境承載能力評價結(jié)果為依據(jù)，在井灌區(qū)供需水量平衡分析的基礎(chǔ)上，開發(fā)利用優(yōu)化調(diào)度方法與模式進行Y深入研宄,并在灌區(qū)機井布局、科學(xué)調(diào)控地卜水位、采用井渠結(jié)合的灌溉管理技可有效提高灌溉保證率并

3、控制地下水位在合理的埋深范圍內(nèi)。而與工、Ik領(lǐng)域的自動化不同，農(nóng)業(yè)灌溉自動化要獲得推廣應(yīng)用首先必須解決低造價與高可靠性之間的矛盾，同時考慮到使用對象，做到操作簡單，維護方便。2.系統(tǒng)方案設(shè)計2.1系統(tǒng)整體架構(gòu):.iflfiV采M?拎SKA交換機A■并IX翼■設(shè)格?II?sIfri，；TA垃找析押I?晷砧^>1分灌區(qū)快屮器2.2通信組網(wǎng)設(shè)計0前，國內(nèi)研制的自動控制系統(tǒng)信總(數(shù)據(jù))傳輸基本上采用冇線方式，通常執(zhí)行平衡傳輸?shù)腅IA-485標(biāo)準(zhǔn)，在不采用中繼方式的情況下，可靠傳輸距離約為1.2km,多數(shù)情況下不能滿足實際對通訊距離的要求，采用中繼方式不僅增加投入，而且

4、管理不便。國內(nèi)也有利用電話線路采用互聯(lián)IM技術(shù)和設(shè)備進行灌溉系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離控制，這在技術(shù)上比較容易實現(xiàn)，且己有現(xiàn)成設(shè)備可用，但受控端要配置計算機設(shè)備，不僅設(shè)備投入大，還要向電訊部門交納線路占用費，運行費用高。此外，有線傳輸還存在維護困難，信號線容易丟失等問題。我推薦的“灌區(qū)小無線自組網(wǎng)”通信控制方式，特別適用于分灌區(qū)至機井設(shè)備通信測控。而從集中器上傳采用GPRS或雙工無線電臺模塊。灌區(qū)小無線自組網(wǎng)：WPRCN無線網(wǎng)絡(luò)是自組織網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用可靠的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)最人級數(shù)為10級，最多可以容納1024個節(jié)點。WPRCN網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)絡(luò)，每個模塊都是相同的，都?有路由

5、功能，沒有單獨的路由器，施工安裝非常簡單，真正即插即用，組網(wǎng)過程自動完成，現(xiàn)場無需人工設(shè)置參數(shù)。WPRCN網(wǎng)絡(luò)能夠自動優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路由，自動發(fā)現(xiàn)與刪除節(jié)點，對于出現(xiàn)故障的節(jié)點，WPRCN具有自動識別功能，并且能夠自動修復(fù)路由，使網(wǎng)絡(luò)處于最佳的通信狀態(tài)，由于采用網(wǎng)狀(mesh)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)可靠性和抄表成功率都有較高的表現(xiàn)。模塊與模塊之間的通訊距離達(dá)到600-1300m.WPRCN無線網(wǎng)絡(luò)有較強穿透能力，距離遠(yuǎn)，室外網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑超過4Km。1.硬件設(shè)備及相關(guān)設(shè)計3.1集中器集中器根據(jù)各分灌區(qū)機井分布，一般每個分灌設(shè)置_2兩個。集中器感器分灌區(qū)：水量、雨量、溫度等信號

6、。各分灌區(qū)自動雨量站，在灌區(qū)管理處信息中心安裝中心站采集程序后進行聯(lián)網(wǎng)，就組成了灌區(qū)的“全自動雨量監(jiān)測和速報系統(tǒng)”，對多個自動雨量站的數(shù)據(jù)集中收集，并建立數(shù)據(jù)共享頁面，供相關(guān)人員查詢和瀏覽。工作電源采用三相四線供電方式，在斷一相或兩相電壓的條件下，交流電源能維持集中器正常工作和通信；并備有太陽能供電組件，系統(tǒng)供電具有雙電源系統(tǒng)，配備大容量備用電源UPS,停電時UPS自動供電，支持設(shè)備停電5~10天的運行吋間，確保系統(tǒng)正常有效工作。電源向終端提供9?15V的直流電源，該電源給3部分供電，分別是：微處理系統(tǒng)，通信模塊和傳感器數(shù)據(jù)釆集。高性能、低功耗K1SC處理器；

7、無線自組網(wǎng)，470M-510MIIZ,發(fā)射功率50mW;1路RS485;1路GPRS/CDMA;1路WPRCN微功率無線網(wǎng)絡(luò)管理器；支持采集終端數(shù)量：1000塊；3.2采集器每臺機井設(shè)置采集器，監(jiān)測：動靜態(tài)水位、出水壓力、水量、電量、設(shè)備狀態(tài)及1C卡用戶信息等。終端配置4路狀態(tài)，便于采集水泵的啟動/停止，終端箱門的開啟/關(guān)閉、供電監(jiān)測、1C卡器等狀態(tài)。工作電源采用單相供電方式，額定電壓AC220V,允許偏差-25%?+20%;頻率:50Hz,允許偏差-6%?+2%;無線自組網(wǎng)，470M-510MHZ,發(fā)射功率50mW;1路RS48;1路WPRCN微功率無線節(jié)點

8、模塊；支持系統(tǒng)校時、參數(shù)設(shè)置功能；支持