灌溉用水計(jì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述摘要無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測流量計(jì)狀態(tài)，通過對農(nóng)業(yè)灌溉用水的有效計(jì)量，既可以掌握灌溉用水量，為農(nóng)田水利建設(shè)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也可以為優(yōu)化灌溉方式和提高灌溉質(zhì)量提供參考，以達(dá)到優(yōu)化水資源利用、滿足灌溉用水計(jì)量需求的目的。關(guān)鍵詞農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量；無線數(shù)據(jù)采集；遠(yuǎn)傳監(jiān)控1灌溉用水計(jì)量的主要方式和方法（1）利用水工建筑物計(jì)量用水。灌溉渠上的槽、渠等各種配套建筑物，可以用作灌溉計(jì)量，這種方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，既可以減少灌溉能耗，又可節(jié)省大量附加設(shè)備的建設(shè)費(fèi)用。但作為計(jì)量用的建筑物應(yīng)具備尺寸正確，上、下游無泥沙淤積雜物和水流穩(wěn)定等條件。（2）利用流速面積法測量用水量。通過測量標(biāo)準(zhǔn)渠道斷面的水位及斷面特征的流速，推求過水面積及過水?dāng)嗝娴牧魉?，以此?jì)算渠道水流量及累積水量。用這種方法測流，精確度一般，但是測流及計(jì)算流量較為煩瑣，而且過水?dāng)嗝嬉x在渠段平直、水流均勻、無漩渦或回流的地方，斷面應(yīng)與水流方向垂直，然后在此基礎(chǔ)上選擇斷面特征點(diǎn)，常見的流速測量有電磁流速儀、超聲波流速儀、多普勒流速儀等。（3）利用特定的計(jì)量堰槽設(shè)備測量用水量。當(dāng)渠系上無水工建筑物，可以利用特定的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行用水計(jì)量。采用特定的計(jì)量設(shè)備會帶來一定的水頭損失，而且不同形式的計(jì)量設(shè)備的測量精度、流量測量范圍差異很大，因此應(yīng)該根據(jù)灌區(qū)的具體情況和對測量精度的不同要求以及具體的使用條件來選擇。常見的特設(shè)量水設(shè)備有巴歇爾槽、矩形堰槽、三角堰槽等。（4）利用流量計(jì)測量用水量。此方法是直接測量取水管道流量，對流量計(jì)安裝的前后直管段有一定的要求，用這種方法測流，精確度較高，穩(wěn)定可靠，常見的流量測量儀表有插入式電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等[1]。2灌溉用水計(jì)量數(shù)據(jù)的采集全國的灌溉取水站和農(nóng)用機(jī)井規(guī)模龐大，數(shù)量在幾億座以上，多數(shù)在農(nóng)村和灌區(qū)，且布局很分散。針對目前的狀況，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了無線遠(yuǎn)傳灌區(qū)取水計(jì)量采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以普及灌溉用水智能化計(jì)量、加強(qiáng)用水動(dòng)態(tài)監(jiān)測，將智能化用水信息采集、水利設(shè)施的安全防護(hù)及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測預(yù)警、農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能模塊高度集成，實(shí)現(xiàn)灌溉取水站和農(nóng)用機(jī)井的安全智能化管理和大數(shù)據(jù)管理。灌區(qū)取水計(jì)量采集系統(tǒng)由取水計(jì)量層、無線通信層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、系統(tǒng)監(jiān)測層四大部分組成。采用無線傳送，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)無線管理、數(shù)據(jù)同步上傳、控制器設(shè)備維護(hù)、灌區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。結(jié)構(gòu)組成：取水計(jì)量層：流量計(jì)、一體化井房，能控制器、太陽能電板和蓄電池、遠(yuǎn)傳發(fā)射設(shè)施和配套機(jī)柜。無線通信層：通訊公司GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，支持GPRS/3G/4G等通信方式，可實(shí)時(shí)將取水信息以及設(shè)備狀態(tài)發(fā)送到管理中心服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)層：服務(wù)器、數(shù)據(jù)專線、路由器、操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。系統(tǒng)監(jiān)測層：搭建服務(wù)器，在綜合數(shù)據(jù)庫支持下，根據(jù)總量控制，進(jìn)行用水監(jiān)測，為各級相關(guān)部門提供對應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用和服務(wù)支持[2]。3無線通信的構(gòu)造和工作流程通過對目前無線通信科技發(fā)展的應(yīng)用和了解，GPRS/3G/4G是目前國內(nèi)最成熟的數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，它具有優(yōu)良的保密性和抗干擾性、信號傳輸穩(wěn)定，并具備容量大、頻率資源利用率高、接口開放、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。我國已建成了覆蓋全國的GPRS/3G/4G數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，將GPRS/3G/4G數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳采集系統(tǒng)與取水計(jì)量結(jié)合起來，對解決偏遠(yuǎn)地區(qū)取水監(jiān)控提供了一條很有效的方法，對于灌溉水資源的合理有效利用起到了巨大的推動(dòng)作用。工作流程：（1）流量計(jì)具有產(chǎn)生信號的元件，信號直接傳入現(xiàn)場發(fā)射機(jī)當(dāng)中。（2）發(fā)射機(jī)對采集的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以GPRS/3G/4G的形式將數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳到終端接收機(jī)當(dāng)中。（3）終端接收機(jī)有較大的存儲容量，可實(shí)現(xiàn)一臺接收機(jī)對多臺發(fā)射機(jī)的管理模式，接收機(jī)通過串口直接上傳數(shù)據(jù)至主機(jī)。（4）主機(jī)中的軟件對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供用水量、用水時(shí)間等原始數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是發(fā)射機(jī)與后臺軟件。發(fā)射機(jī)需要對流量計(jì)的信號進(jìn)行累計(jì)換算，同時(shí)需要定時(shí)通過GPRS/3G/4G方式向接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，而且當(dāng)現(xiàn)場流量計(jì)受到干擾或者工作異常等情況時(shí)，會及時(shí)向后臺報(bào)告異常信息。主機(jī)中的軟件統(tǒng)計(jì)報(bào)表提供用戶瞬時(shí)流量、累計(jì)量、用水時(shí)間、工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)的匯總，全方位的描述每個(gè)點(diǎn)的使用狀況[3]。4灌溉用水計(jì)量無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)（1）系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、GPRS/3G/4G無線通信技術(shù)、流量計(jì)量技術(shù)于一體。（2）取水計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)功能模塊化設(shè)計(jì)，軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，支持網(wǎng)上瀏覽和操作，可分別并入水資源信息化管理系統(tǒng)。（3）系統(tǒng)支持省、市、區(qū)縣三級管理模式，操作者級別不同，系統(tǒng)授予的權(quán)限不同，被授權(quán)用戶可在網(wǎng)絡(luò)上查詢用水量、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，中心數(shù)據(jù)庫可存儲所有監(jiān)測數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)。（4）系統(tǒng)支持主動(dòng)查詢和主動(dòng)上報(bào)方式，上報(bào)時(shí)間間隔可設(shè)置。系統(tǒng)支持監(jiān)測數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計(jì)、對比、輸出、打印。（5）現(xiàn)場有供電條件，選用水資源測控終端；無供電條件，加裝太陽能電池板和蓄電池，或采用電池供電無線抄表器進(jìn)行遠(yuǎn)程抄送。（6）水利部門可實(shí)時(shí)掌控本地區(qū)水資源狀況，加強(qiáng)水資源監(jiān)管力度，合理調(diào)度使用水資源[4]。5結(jié)束語該系統(tǒng)在農(nóng)田灌溉用水計(jì)量中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)灌溉用水的有效計(jì)量，大大提高了對農(nóng)田水資源利用的監(jiān)測，不但是節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水?dāng)?shù)量的重要措施，同時(shí)也是優(yōu)化農(nóng)業(yè)灌溉效率的重要手段，為水資源的合理有效利用提供了一個(gè)優(yōu)良的平臺。參考文獻(xiàn)[1]陳夢華，韓克敏，宋向榮.灌區(qū)量水技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)村水利水電，2001，（S1）：44-45.[2]郝樹榮，任瑞英，郝樹剛.灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展與展望[J].人民黃河，2003，25（1