农业灌溉智能化系统是利用计算机技术、电子信息技术和物联网遥感技术对农作物灌溉状况进行实时监测、控制和管理, 实现了机井水位、农业灌溉用水量的远程和动态监测, 以及数据的无线远程采集和监控。与传统的灌溉技术相比, 智能遥控灌溉测控系统依托物联网信息技术为机井配置了远程智能监控设备, 以高效节水信息化管理系统为平台, 建立了完善的现代化农业灌溉管理服务和智能监测体系。通过4G网络互联实现数据共享、远程管理和数据实时采集, 农民在家里就可以利用手机远程准确监测自家农田的土壤墒情、灌溉水量、耗电量等各项信息, 极大地改善了农业生产基础条件, 提高了灌溉机械和水资源的合理利用率, 改善了农作物、果树等的生长条件, 提高了单产和果实品质, 有效地保护了生态环境, 具有良好的社会效益和经济效益。
农业灌溉智能化系统主要包含智能遥控灌溉测控云终端 (可连接各种传感器) 、SPWT类机翼涡轮流量计、三相三线电子式电度表、智能遥控终端、云计算中心及展示中心、村级充值管理终端及APP软件等。本文重点介绍一下智能遥控灌溉测控系统建设过程中用到的智能遥控灌溉测控云终端、SPWT类机翼涡轮流量计的工作原理、技术特点及使用时的注意事项。
1、智能遥控灌溉测控云终端:
1.1、技术功能：
由数据采集单元、数据加密及处理单元、控制执行单元、通信单元、后备电源单元等组成, 具有用水用电计量采集、管道压力采集、地下水位采集、信息存储及处理、实时监测、自动水泵及阀门控制、防盗报警、IC卡控制 (一井多卡, 一卡多井) 、智能遥控终端控制、水泵缺相保护、水泵非法启用报警、信息交互等功能。
1.2、功能特点：
灌溉刷卡取水, 一卡多井、一井多卡, 易操作。
内嵌宽电压稳压电路, 适用于电网电压不稳的运行环境。
采用无线GPRS、CDMA网络通信传输功能, 且符合《河北省地下水超采综合治理试点项目监测数据通信规约——机井类》的有关要求。
在无软硬件资金投入的前提下, 随时可以启用和屏蔽阶梯计费功能, 能够随时满足定额管理、总量控制的管理需求。
显示功能:显示屏采用液晶屏。控制器编号 (固定信息) , 总用水量、用电量、剩余金额、瞬时流量、脉冲、报警、水位、压力等信息轮流显示。
计量功能:能采集和计量总用水量、用电量、瞬时流量、泵使用时间;记录单用户的剩余金额、累积用水量, 并可在线动态监测水位值及管道压力值。
存储历史记录的功能:每个智能灌溉遥测遥控云终端可以存储200个用户, 保存数据大于10000个, 并记录相应用户***少3次的刷卡时间、刷卡次数、卡内剩余金额以及用水量、用电量等信息, 同时可记录每个泵的总用水量、用电量。
断电保护功能:当设备正常工作时, 突然断电, 来电后泵不启动, 用户则需取出剩余金额, 再刷卡, 泵才会启动;具有后备电源, 当停电后, 系统自动切换为太阳能和后备电源, 达到不间断供电。
断相保护功能:在三相输入电源断相时, 设备立即报警并控制水泵停泵;在三相输出电源断相或水泵运行电流严重不平衡时, 设备将在8秒后控制水泵停止, 避免水泵和设备因不正常运行而损坏。
自检预警功能:若报警后未处理, 将每天上报一次。设备具有以下报警功能:
水泵房的箱体门非法打开报警:当箱体门被非法打开时, 立即向中心发送报警信息。同时蜂鸣器蜂鸣报警30秒。若报警后未处理, 将每天上报一次。
位移报警:当箱体被移动或倾斜45度以上时, 向中心发送报警信息。同时蜂鸣器蜂鸣报警30秒。若报警后未处理, 将每天上报一次。
电网线路断一相报警:电源线因故障或被盗断一相时, 立即向中心发送报警信息, 同时报警蜂鸣器报警, 并持续30秒。若报警后未处理, 将每天上报一次。
线路断三相报警:电源线因故障或被盗断三相时, 立即向中心发送报警信息。同时报警蜂鸣器报警, 并持续30秒。若报警后未处理, 将每天上报一次。
终端停电:当三相380V电源停电时, 立即向中心发送提示信息。
终端来电:当三相380V电源来电时, 立即向中心发送提示信息。
流量计、电能表、压力变送器、阀门报警, 以上传感器或阀门出现数据通讯故障或不能计量时, 立即向中心发送报警信息。若报警后未处理, 将每天上报一次。
余额下限报警:屏幕的金额闪烁3次, 蜂鸣器一直嘀……嘀……响;余额不足时, 水泵不停, 直至金额为0。
灌溉水泵非法启用报警:已经被责令暂时关停的灌溉水泵被非法启用时, 会立即向中心发送报警信息。若报警后未处理, 将每天上报一次。
1.3、技术参数：
电源电压:250~420 V交流电压下正常工作, 建议配备备用电源, 在外部电源停电状态下, 保证监测设备和通讯设备能够正常运行3个月时间。外部电源有电状态下自动对备用电源充电, 外部电源断电时备用电源能够自动切换。
消耗功率:待机状态≤5W;通信状态≤8W。
***大接触电流:≤3.5m A。
数据通讯有效距离:无限制。
有机械动作部件:MTBF≥4000小时。
无机械动作部件的电子设备:MTBF≥25000小时。
数据传输误码率:≤10-6。
输入脉冲误差:≤1%。
环境:适应温度为-40℃~80℃。
湿度:-20%~40%。
2、SPWT类机翼式涡轮流量计：
SPWT类机翼式涡轮流量计采用的工作原理为当流动的液体通过管道时, 冲击类机翼涡轮叶片, 对涡轮产生驱动力矩, 使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩产生旋转。在一定的流量范围内, 对一定的流体介质黏度、涡轮的旋转角速度与流体流速成正比线性关系。由此, 流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到, 从而可以计算得到通过管道的流体流量。具有测量精度高、寿命长、现场安装无需切割管道、压力损失小、智能化程度高、下限流量低、价格低、不生锈、免维护等特点。
SPWT类机翼式涡轮流量计安装在泵首及管道的任意位置, 无须特殊的运行环境。流量计与配管之间均采用法兰对夹的方式, 法兰尺寸必须符合GB/T9119-88的规定。在安装时只需安装在泵首弯头与泵管的连接处, 不需要特定的前后直管段。
液体智能涡轮流量计传感器为硬质合金轴承止推式，不仅保证精度，耐磨性能提高，而且具有结构简单、牢固以及拆装方便等特点。
液体智能涡轮流量计传感器尺寸图
|
|
公称通径
（mm）
|
L(mm)
|
H(mm)
|
G
|
Lˊ(mm)
|
D(mm)
|
d(mm)
|
孔数
|
|
LWGY-4
|
4
|
275
|
145
|
G1/2
|
215
|
|
|
|
|
LWGY-6
|
6
|
275
|
145
|
G1/2
|
215
|
|
|
|
|
LWGY-10
|
10
|
455
|
165
|
G1/2
|
350
|
|
|
|
|
LWGY-15
|
15
|
75
|
173
|
G1
|
|
|
|
|
|
LWGY-20
|
20
|
85
|
173
|
G1
|
|
|
|
|
|
LWGY-25
|
25
|
100
|
173
|
G5/4
|
|
|
|
|
|
LWGY-32
|
32
|
140
|
175
|
G11/2
|
|
|
|
|
|
LWGY-40
|
40
|
140
|
178
|
G2
|
|
Ф110
|
Ф18
|
4
|
|
LWGY-50
|
50
|
150
|
252
|
|
|
Ф125
|
Ф18
|
4
|
|
LWGY-65
|
65
|
180
|
278
|
|
|
Ф145
|
Ф18
|
4
|
|
LWGY-80
|
80
|
200
|
287
|
|
|
Ф160
|
Ф18
|
8
|
|
LWGY-100
|
100
|
220
|
322
|
|
|
Ф180
|
Ф18
|
8
|
|
LWGY-125
|
125
|
250
|
347
|
|
|
Ф210
|
Ф18
|
8
|
|
LWGY-150
|
150
|
300
|
367
|
|
|
Ф250
|
Ф22
|
8
|
|
LWGY-200
|
200
|
360
|
415
|
|
|
Ф295
|
Ф22
|
12
|
安装注意事项：
液体智能涡轮流量计传感器可水平、垂直安装，垂直安装时流体方向必须向上。液体应充满管道，不得有气泡。安装时，液体流动方向应与传感器外壳上指示流向的箭头方向一致。传感器上游端至少应有20倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于5倍公称通径的直管段，其内壁应光滑清洁，无凹痕、积垢和起皮等缺陷。传感器的管道轴心应与相邻管道轴心对准，连接密封用的垫圈不得深入管道内腔。
传感器应远离外界电场、磁场，必要时应采取有效的屏蔽措施，以避免外来干扰。
为了检修时不致影响液体的正常输送，建议在传感器的安装处，安装旁通管道。
传感器露天安装时，请做好放大器及插头的防水处理。传感器与显示仪表的接线如图四所示。
液体智能涡轮流量计当流体中含有杂质时，应加装过滤器，过滤器网目根据流量杂质情况而定，一般为20～60目。当流体中混有游离气体时，应加装消气器。整个管道系统都应良好密封。
用户应充分了解被测介质的腐蚀情况，严防传感器受腐蚀。
液体智能涡轮流量计使用和调整
◆ 使用时，应保持被测液体清洁，不含纤维和颗粒等杂质。
◆ 传感器在开始使用时，应先将传感器内缓慢的充满液体，然后再开启出口阀门，
严禁传感器处于无液体状态时受到高速流体的冲击。
◆ 传感器的维护周期一般为半年。检修清洗时，请注意勿损伤测量腔内的零件，特
别是叶轮。装配时请看好导向件及叶轮的位置关系。
◆ 传感器不用时，应清洗内部液体，且在传感器两端加上防护套，防止尘垢进入，
然后置于干燥处保存。
◆ 配用时的过滤器应定期清洗，不用时，应清洗内部的液体，同传感器一样，加防尘套，置于干燥处保存。
◆ 液体智能涡轮流量计传感器的传输电缆可架空或埋地敷设（埋地时应套上铁管。）
◆ 在传感器安装前，先与显示仪表或示波器接好连线，通电源，用口吹或手拨叶轮，使其快速旋转观察有无显示，当有显示时再安装传感器。若无显示，应检查有关各部分，排除故障。
