時(shí)間：2022-06-26 13:07:26
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關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)METASYS方案說(shuō)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(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制和集中管理而設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的開(kāi)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(gè)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(cuò)能力。METASYS是模塊化系統(tǒng)，易于擴(kuò)展，因而將來(lái)的需要并不會(huì)損失今日的投資。METASYS具備很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力，可以與任一家愿意開(kāi)放其通訊協(xié)議的產(chǎn)品或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶很方便地在任何地方，任一臺(tái)操作站上，對(duì)所有設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，它的設(shè)計(jì)立足現(xiàn)在，面向未來(lái)，適應(yīng)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(zhǎng)遠(yuǎn)的選擇。
以下從硬件結(jié)構(gòu)及軟件功能兩方面分別作詳細(xì)的介紹。
⑴硬件結(jié)構(gòu)
①概述：
METASYS的硬件系統(tǒng)是由操作站(OWS)，網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)及各種直接數(shù)字控制器(DDC)所構(gòu)成的一種智能化控制網(wǎng)絡(luò)。
②網(wǎng)絡(luò)通訊
以太網(wǎng)(Ethernet/IP)作為一種應(yīng)用越來(lái)越廣泛的網(wǎng)絡(luò)形式已被超過(guò)80%的局域網(wǎng)使用。它具有優(yōu)良的性價(jià)比及易于安裝的特性。以太網(wǎng)的通訊協(xié)議(TCP/IP)為開(kāi)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(yè)文本所包含的信息。使用以太網(wǎng)具有以下優(yōu)勢(shì)：
數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝始胺€(wěn)定性
靈活的布線和設(shè)備聯(lián)結(jié)方式：可聯(lián)結(jié)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(shè)備及拓補(bǔ)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(shè)備或系統(tǒng)通過(guò)它互相聯(lián)結(jié)
易于安裝及擴(kuò)展
減少維修成本
以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)可為星型、總線型或混合型。星型結(jié)構(gòu)的組成是通過(guò)非屏蔽雙絞線或光纖將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接至位于網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)是易于隔離及修復(fù)出現(xiàn)故障的節(jié)點(diǎn)，缺點(diǎn)是比總線形式需要更多的安裝線材。在這三種結(jié)構(gòu)中星型結(jié)構(gòu)適用于NCM與OWS位置較遠(yuǎn)的系統(tǒng)，總線型結(jié)構(gòu)適用于NCM與OWS位置較近的系統(tǒng)，而混合性結(jié)構(gòu)適用于NCM與OWS位置有遠(yuǎn)有近的系統(tǒng)。
操作站及網(wǎng)絡(luò)控制單元之間最常用的連接方式是N1通訊網(wǎng)絡(luò)，其通訊方式為Ethernet/IP。N1網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（peertopeer）方式，各節(jié)點(diǎn)均具備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)訪問(wèn)（DynamicDataAccess）功能，即無(wú)論N1網(wǎng)上任何操作站或任一NCU上，均可以對(duì)全部的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)或控制。
在某些場(chǎng)合，用戶可能需要用到拔號(hào)式（Dia-up）通訊方式，用以監(jiān)控遠(yuǎn)處的控制系統(tǒng)，這時(shí)可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器，設(shè)置遠(yuǎn)程操作站。
N2通訊總線是一種現(xiàn)場(chǎng)存取網(wǎng)絡(luò)，它連接控制器及接口模塊至網(wǎng)絡(luò)控制器。N2總線使用主/從式通訊協(xié)議，NCU是主導(dǎo)，N2總線設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。）
③聯(lián)網(wǎng)能力
對(duì)于樓宇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理者來(lái)說(shuō)，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(gè)高質(zhì)量的辦公環(huán)境？METASYS系統(tǒng)使上述問(wèn)題迎刃而解。各個(gè)不相聯(lián)系，甚至是來(lái)自不同公司的系統(tǒng)，通過(guò)METASYS被恰當(dāng)?shù)芈?lián)系在一起，變成一個(gè)系統(tǒng)的集成。各系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，自成體系，必要時(shí)相互配合，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，從任何地方，任一臺(tái)操作站上，都可以收集到全部的數(shù)據(jù)。操作員從一臺(tái)操作站上，便可以了解全樓各個(gè)角落中任一系統(tǒng)的運(yùn)作情況，一旦有故障發(fā)生便可立即作出反應(yīng)，甚至客戶還未感覺(jué)到任何不妥，問(wèn)題便已經(jīng)解決了。
美國(guó)江森公司作為美國(guó)Ashear學(xué)會(huì)發(fā)起者之一，其Metasys系統(tǒng)已能與超過(guò)75個(gè)公司（其中包括Carrier,York,Trane,ABB,Libert等）的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，并已完成2000多個(gè)聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。我們隨時(shí)準(zhǔn)備為用戶實(shí)現(xiàn)METASY與任何愿意開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)個(gè)人電腦，操作站提供視窗化的，高水平人機(jī)界面，用戶可選擇中文或英文操作。
它以微軟公司的Windows為運(yùn)行環(huán)境，允許Windows支持的其他軟件同時(shí)運(yùn)行。并可以與他們進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)交換（DDE）。例如您可以用已熟悉的MicrosoftExce來(lái)處理數(shù)據(jù)，做出一系列的統(tǒng)計(jì)表。
它可編程及產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)，并直接下傳程序至各控制器。它可備份數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)點(diǎn)的歷史記錄、趨勢(shì)分析、操作員進(jìn)入/退出記錄、以及報(bào)警記錄等。
METASYS界面操作全部視窗化，無(wú)需記憶操作指令。它的網(wǎng)絡(luò)圖猶如一張聯(lián)絡(luò)圖，表示出所有監(jiān)控設(shè)備及其相互關(guān)系，操作員只要調(diào)出METASYS應(yīng)用程序，便一目了然：哪個(gè)系統(tǒng)為哪一樓層服務(wù)；哪些設(shè)備為哪些區(qū)域服務(wù)等。METASYS使用了一種分布于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)、面向目標(biāo)的軟件體系。只依靠鼠標(biāo)操作，便可走遍整個(gè)建筑。它用圖形顯示建筑物的各樓層平面和設(shè)備簡(jiǎn)圖，并通過(guò)鮮艷的色彩和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示、報(bào)告所監(jiān)控的點(diǎn)的信息。
網(wǎng)絡(luò)中任一個(gè)操作站均可以存取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有信息，各操作站可同時(shí)使用。
⑤記錄/報(bào)警打印機(jī)
打印機(jī)用于系統(tǒng)操作的記錄。每臺(tái)打印機(jī)的記錄內(nèi)容可根據(jù)用戶要求設(shè)定，而記錄格式在調(diào)試階段即可定義。
⑥網(wǎng)絡(luò)控制器（NCU）
網(wǎng)絡(luò)控制器（NCU）是一種高性能的現(xiàn)場(chǎng)盤，它由一系列可兼容的電子智能化模塊所構(gòu)成。它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜高性能控制的任何控制程序，同時(shí)也可以協(xié)調(diào)通信網(wǎng)絡(luò)中各獨(dú)立的DDC控制器,為它們提供報(bào)警監(jiān)視和綜合控制功能。NCU可脫離任何上位機(jī)（如個(gè)人電腦），獨(dú)立承擔(dān)控制及通訊功能。
網(wǎng)絡(luò)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(kuò)展至10MB，它帶有自診斷功能，并有72小時(shí)后備電池。
NCU上備有多種簡(jiǎn)單而通用的系統(tǒng)接口，供操作人員使用。第一個(gè)接口是標(biāo)準(zhǔn)RS－232連接件，可連接手提計(jì)算機(jī)或輸出打印機(jī)；第二個(gè)接口是手提網(wǎng)絡(luò)終端接口，網(wǎng)絡(luò)終端象操作站一樣，能夠存取網(wǎng)絡(luò)中的所有信息；第三個(gè)接口可用于調(diào)制解調(diào)器，用于遠(yuǎn)程監(jiān)視或打印。
NCU能支持多用戶環(huán)境，就是說(shuō)，任意多少位操作員都可同時(shí)存取NCU中的信息。
METASYS的5級(jí)密碼口令，不僅對(duì)操作站提供保護(hù)，對(duì)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(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，如空調(diào)機(jī)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(duì)它們實(shí)現(xiàn)上位機(jī)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(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，如空調(diào)機(jī)房，水泵房等。DDC連接于METASYS的N2總線，NCU及操作站均可對(duì)它們實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的超越控制。
目前最常用的DX－9100控制器是一個(gè)模塊化，可擴(kuò)展，在現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要可增加各類型點(diǎn)的擴(kuò)展模塊，最多可擴(kuò)展64個(gè)點(diǎn)。
DX－9100的軟件功能十分齊全，可實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)控制要求。其操作系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)功能，12個(gè)可編程模塊，及PLC邏輯運(yùn)算模塊。由于它是由一個(gè)個(gè)功能模塊所構(gòu)成，其圖形化的編程工具使得程序設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單。用戶只要簡(jiǎn)單地調(diào)用圖塊，填寫參數(shù)，控制程序便自動(dòng)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(yùn)算及PID回路控制功能外，還具備多級(jí)控制及統(tǒng)計(jì)功能；其PLC邏輯運(yùn)算模塊，具備一般PLC控制器的功能；其實(shí)時(shí)功能可同時(shí)設(shè)置多達(dá)8個(gè)時(shí)間控制程序，每個(gè)時(shí)間控制程序，可針對(duì)星期一至星期日及特定的一些公眾假期，分別設(shè)定不同的啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)間。如此強(qiáng)大的軟件功能，決定了DDC具有獨(dú)立運(yùn)作的功能，當(dāng)中央操作站故障，網(wǎng)絡(luò)控制器故障或通訊線斷線，都不會(huì)影響其操作。
⑧現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括傳送器，變送器，風(fēng)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(gòu)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(shí)時(shí)時(shí)鐘和功能存貯于RAM中，帶有后備電池（NCU中可維持72小時(shí)，DX中可維持1年）。存貯器分配的原則是當(dāng)偶爾在線變更某些參數(shù)時(shí)，盡量減少對(duì)控制器操作的干擾。在METASYS中，許多用戶變更，甚至是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，均可以在線進(jìn)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(shè)備管理系統(tǒng)的各種控制功能的需要），又不至于花費(fèi)太大。假如控制器掉電超過(guò)72小時(shí)，保存在NCU之RAM中的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，這時(shí)，METASYS會(huì)自動(dòng)通過(guò)高速N1總線，將數(shù)據(jù)自動(dòng)地由操作站下傳到NCU中。
⑩系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)濕度10~90%不結(jié)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(duì)濕度10~90%不結(jié)露。
用電量：24VAC，50/60Hz，5.5VA
⑵軟件功能說(shuō)明
各種不同功能的軟件，構(gòu)成了完整的METASYS操作系統(tǒng)。
主要軟件功能如下；
摘要（各類報(bào)告清單）
密碼保護(hù)（5級(jí)）
用戶編程（圖形化編程語(yǔ)言）
狀態(tài)改變報(bào)告
報(bào)警信息報(bào)告
報(bào)告分組/報(bào)警管理
監(jiān)控點(diǎn)歷史
動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析
累積、統(tǒng)計(jì)功能
數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)間預(yù)定功能
設(shè)備循環(huán)啟/停保護(hù)
重大設(shè)備啟/停延時(shí)
供電恢復(fù)啟動(dòng)程序
用電量限定/負(fù)載循環(huán)
(2.1)摘要（各類報(bào)告清單）
在METASYS中，用戶可以直接得到各種分類的報(bào)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?？梢灾苯诱{(diào)用的報(bào)告清單有16種，其中最常用的錄示如下：
監(jiān)控點(diǎn)清單
報(bào)警點(diǎn)清單
嚴(yán)重級(jí)別報(bào)警點(diǎn)清單
脫機(jī)點(diǎn)清單
處于超越控制狀態(tài)下點(diǎn)的清單
禁止通訊點(diǎn)的清單
被鎖定點(diǎn)的清單
被定義于跟進(jìn)文件中的報(bào)告
時(shí)間預(yù)定的時(shí)間表清單
假日時(shí)間預(yù)定的時(shí)間表清單
各監(jiān)控點(diǎn)的高低限及死區(qū)值清單
以上報(bào)告清單根據(jù)用戶的指定，可以選擇針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有點(diǎn)，也可以針對(duì)某一個(gè)系統(tǒng)中的監(jiān)控點(diǎn)?；蜻x擇組甚至幾組中各系統(tǒng)中的監(jiān)控點(diǎn)。
(2.2)密碼保護(hù)功能
Password
METASYS系統(tǒng)可提供五個(gè)等級(jí)，多達(dá)100個(gè)密碼口令，為網(wǎng)絡(luò)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(jí)的口令，口令可限制所訪問(wèn)的內(nèi)容，具體為可訪問(wèn)的監(jiān)控點(diǎn)，口令也限制操作級(jí)別。
口令訪問(wèn)在整個(gè)METASYS網(wǎng)絡(luò)中是一致的。無(wú)論操作員走到哪一臺(tái)操作站，或是在現(xiàn)場(chǎng)用手持式網(wǎng)絡(luò)終端，他只要使用自已的口令，便有相同的放行級(jí)別。當(dāng)對(duì)口令系統(tǒng)進(jìn)行增減或改變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中各操作裝置同一時(shí)間自動(dòng)配合，而不需要在每個(gè)操作裝置作出更改。
對(duì)每個(gè)口令，系統(tǒng)提供一個(gè)自動(dòng)退出時(shí)間，該時(shí)間可自由設(shè)定，范圍從1到1440分鐘。如果操作員離開(kāi)前，忘記退出系統(tǒng)，設(shè)定的時(shí)間過(guò)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)退出，繼續(xù)受到密碼保護(hù)。
各級(jí)口令的職能如下：
第5級(jí)──只可監(jiān)視，檢查數(shù)據(jù)
第4級(jí)──第5級(jí)＋操作員控制及預(yù)定
第3級(jí)──第4級(jí)＋監(jiān)控點(diǎn)參數(shù)的改變
第2級(jí)──第3級(jí)＋數(shù)據(jù)庫(kù)增減
(2.3)用戶圖形化編程語(yǔ)言
GraphicProgrammingLanguage
用戶可以通過(guò)先進(jìn)的圖形化編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的高級(jí)算法及超越控制。METASYS的圖形化編程語(yǔ)言通過(guò)圖形方式，使用戶以畫流程圖的方式，進(jìn)行編程。它的特點(diǎn)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(duì)它們進(jìn)行修改。
(2.4)狀態(tài)改變報(bào)告
METASYS系統(tǒng)可提供所有雙態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)改變記錄，該記錄可以輸出到打印機(jī)上，也可以直接報(bào)告至指定的操作站及磁盤文件。記錄顯示改變狀態(tài)的點(diǎn)的名稱。點(diǎn)的詳細(xì)說(shuō)明及發(fā)生狀態(tài)改變的時(shí)間和日期。
(2.5)報(bào)警信息報(bào)告及報(bào)告分組/報(bào)警管理
ReportRouter/AlarmManager
METASYS具有完善的報(bào)警管理。操作站優(yōu)先處理和首先顯示最重要的報(bào)警點(diǎn)，并且能夠有選擇地把不同的報(bào)警傳至位于網(wǎng)絡(luò)中任何位置的相應(yīng)操作站，甚至傳到用拔號(hào)調(diào)制解調(diào)器聯(lián)結(jié)的遠(yuǎn)程操作站。
報(bào)警管理提供報(bào)警打印，報(bào)警緩沖器及直接報(bào)告至指定的操作站和存儲(chǔ)文件，所有方式均滿足以下條件：
A)顯示報(bào)警點(diǎn)的名稱，點(diǎn)的詳細(xì)說(shuō)明及發(fā)生報(bào)警的時(shí)間和日期。
B)報(bào)警依輕、緩、急，用戶可自行決定報(bào)警級(jí)別，以便更有效及快速處理嚴(yán)重的報(bào)警。本系統(tǒng)可將報(bào)警分為3類，其中又分4級(jí)。
C)作為A)的補(bǔ)充，用戶可對(duì)每個(gè)報(bào)警點(diǎn)增加報(bào)警信息，該報(bào)警信息可達(dá)65個(gè)字母（中文為30個(gè)字）。報(bào)警信息可明確提示操作員如何處理報(bào)警。比如采取什么措施，找什么人維修等。對(duì)于大型系統(tǒng)的管理者來(lái)說(shuō)，管理上千個(gè)點(diǎn)，并及時(shí)處理報(bào)警，并非易事。給報(bào)警點(diǎn)增加報(bào)警信息這一功能，大大方便了操作者。
(2.6)監(jiān)控點(diǎn)歷史
PointHistory
METASYS系統(tǒng)中所有監(jiān)控點(diǎn)都自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)歷史，該記錄存放在網(wǎng)絡(luò)控制器中。模擬點(diǎn)每30分鐘采樣一次，如有特殊需要，用戶指定一個(gè)PC文件，記錄將自動(dòng)轉(zhuǎn)入該文件中，提供長(zhǎng)期的歷史數(shù)據(jù)。雙態(tài)點(diǎn)可記錄10次開(kāi)/關(guān)動(dòng)作。每個(gè)點(diǎn)具備歷史這一特性，方便用戶隨時(shí)分析設(shè)備的性能，回顧故障或事件發(fā)生的時(shí)間，大大提高設(shè)備管理水平。
(2.7)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析
Trend
動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析可應(yīng)用于系統(tǒng)中的所有監(jiān)控點(diǎn)，其采樣點(diǎn)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(dāng)監(jiān)控點(diǎn)歷史不能滿足設(shè)備性能分析的要求時(shí)，可利用動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析這一軟件功能。
與監(jiān)控點(diǎn)歷史一樣，動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析也存放于網(wǎng)絡(luò)控制器中。如需保存數(shù)據(jù)，用戶可指定一個(gè)PC文件。當(dāng)采樣數(shù)接近規(guī)定的數(shù)值時(shí)，數(shù)據(jù)將自動(dòng)轉(zhuǎn)入該P(yáng)C文件中。
(2.8)累積、統(tǒng)計(jì)功能
各DDC及NCU均具備累積、統(tǒng)計(jì)功能。用戶可定義一個(gè)限額，當(dāng)累積或統(tǒng)計(jì)值超過(guò)此值時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)可發(fā)出報(bào)警。該功能主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：
A)運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)－－如水泵、風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行小時(shí)
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(jì)－－如某一段時(shí)間中，房間溫度超出高限的次數(shù)。
Totalization
(2.9)數(shù)據(jù)庫(kù)下傳/上載功能
METASYS系統(tǒng)中，所有DDC的現(xiàn)場(chǎng)控制程序，均可由操作給直接下載，不論何時(shí)，用戶可以從操作站上很方便地修改DDC的現(xiàn)場(chǎng)控制程序，并直接下載至DDC，而不需走到現(xiàn)場(chǎng)。
用戶通過(guò)操作站對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的任何增減及參數(shù)的修改，均直接儲(chǔ)存于網(wǎng)絡(luò)控制器中，系統(tǒng)的運(yùn)行并不依賴于操作站。為防止現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（儲(chǔ)存于NCU中）的丟失或損壞，從操作站可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的回傳。回傳數(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(guò)72小時(shí)，由于超出了NCU中可充電電池保持內(nèi)存的最長(zhǎng)時(shí)間，該網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。但是，一旦恢復(fù)供電，系統(tǒng)將自動(dòng)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(dòng)態(tài)圖形顯示及操作站工作環(huán)境
Graphics
為使監(jiān)控點(diǎn)的位置更直觀及便于對(duì)系統(tǒng)的分析，METASYS系統(tǒng)提供采色動(dòng)態(tài)圖形顯示，包括樓層的平面圖及機(jī)電設(shè)備蝗系統(tǒng)示意圖。
1、操作員可通過(guò)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(diǎn)的數(shù)值或狀態(tài)是動(dòng)態(tài)顯示，即顯示它們的實(shí)際位置和當(dāng)前數(shù)值或狀態(tài)，各點(diǎn)是自動(dòng)更新的。
3、操作站的工作環(huán)境是視窗化的，可同時(shí)顯示多幅圖形，便于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作進(jìn)行分析。
4、當(dāng)某點(diǎn)發(fā)出報(bào)警時(shí)，其所在的圖形會(huì)自動(dòng)彈出，其中的報(bào)警點(diǎn)會(huì)以事先指定的顏色不斷閃爍，以提醒操作員報(bào)警點(diǎn)的位置。
(2.11)能量管理控制
為達(dá)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(dòng)運(yùn)作不需操作員的介入。同時(shí)，它們又有足夠的靈活性，用戶可輕易進(jìn)行定義及修改。其主要軟件時(shí)間預(yù)定功能，最佳啟/停功能，焓值切換功能，溫度設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)重置功能，制冷機(jī)組的自動(dòng)組合及群8控功能，以及用電量限制功能等。
(2.12)時(shí)間預(yù)定功能
預(yù)定功能使得METASYS系統(tǒng)能按照操作員事先所安排的時(shí)間表自動(dòng)運(yùn)行，提高設(shè)備管理效率。
預(yù)定功能適用于設(shè)備的定時(shí)啟停，設(shè)定點(diǎn)定時(shí)修改控制程序的定時(shí)啟動(dòng)，趨勢(shì)分析的起止，累積/統(tǒng)計(jì)的起/止及各種報(bào)告的定時(shí)打印，等等。
預(yù)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(shè)備循環(huán)啟/停/及重大設(shè)備啟/停延時(shí)保護(hù)
Scheduling
為保證機(jī)電設(shè)備的使用壽命及避免不正確操作造成設(shè)備損壞，METASYS系統(tǒng)提供設(shè)備保護(hù)功能，限定1小時(shí)中設(shè)備的啟/停次數(shù)，并且可對(duì)設(shè)備設(shè)置啟/停延時(shí)，對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)，用戶可以方便地設(shè)置。修改及取消該保護(hù)功能。
(2.14)供電恢復(fù)啟動(dòng)程序
對(duì)重要的設(shè)備系統(tǒng)，如冷凍站，其設(shè)備的啟停需嚴(yán)格遵循一定的順序，為避免設(shè)備運(yùn)行中動(dòng)力電突然掉電，又突然恢復(fù)時(shí)，對(duì)設(shè)備造成損壞。METASYS提供供電恢復(fù)啟動(dòng)程序，保證任何時(shí)候，設(shè)備都能按照其正確順序啟動(dòng)。
(2.15)用電量限制/負(fù)載循環(huán)
DemandLimiting/LoadRolling
該軟件功能用于節(jié)約電費(fèi)的目的，當(dāng)用電量高峰時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)給定的限制，自動(dòng)對(duì)指定負(fù)載進(jìn)行定時(shí)的輪流開(kāi)/關(guān)，以防止用電量超出規(guī)定的限額。
⑶系統(tǒng)運(yùn)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(gè)周期時(shí)間減去非工作時(shí)間(檢修、待料等因素停工時(shí)間)與這個(gè)周期時(shí)間的比值。非工作時(shí)間開(kāi)始于故障被確認(rèn)時(shí)。這個(gè)概念可描述為正常運(yùn)行時(shí)間與給定的運(yùn)行時(shí)間的比值。特別指出，正常運(yùn)行時(shí)間是指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和可能需要運(yùn)行（即待命）的時(shí)間總和。整個(gè)時(shí)間由正常運(yùn)行時(shí)間（Uptime）和非工作時(shí)間（Downtime）組成，如下公式：
系統(tǒng)可靠性=正常運(yùn)行時(shí)間/（正常運(yùn)行時(shí)間+非工作時(shí)間）
以上等式是可靠性的定義標(biāo)準(zhǔn)。在這里非工作時(shí)間是指維修和返修產(chǎn)品所需要的平均時(shí)間。這個(gè)平均時(shí)間通常稱為平均修復(fù)時(shí)間，包括預(yù)計(jì)的時(shí)間及不可預(yù)計(jì)的時(shí)間。在正常的情況下，不論白天黑夜，我們的緊急反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)四個(gè)小時(shí)。
系統(tǒng)可靠性也被表示為平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）和平均故障間隔時(shí)間（MTBF）。平均故障間隔時(shí)間是指系統(tǒng)可靠性的一個(gè)衡量尺度，平均修復(fù)時(shí)間是系統(tǒng)可維護(hù)性的一個(gè)衡量尺度。他們的關(guān)系如下：
系統(tǒng)可靠性=平均故障間隔時(shí)間/（平均故障間隔時(shí)間+平均修復(fù)時(shí)間）
②系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間的計(jì)算
該值等于保修期內(nèi)系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間除以保修故障點(diǎn)總數(shù)量。設(shè)備裝船到安裝開(kāi)通大約二個(gè)月的時(shí)間未計(jì)入累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。
江森公司統(tǒng)計(jì)記錄在保修期內(nèi)從現(xiàn)場(chǎng)返修部件的數(shù)量。一年故障概率（OYFP）被作為一個(gè)指標(biāo)來(lái)描述系統(tǒng)的返修率，同樣設(shè)備的船期不計(jì)入運(yùn)行時(shí)間。
系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間和一年故障概率的統(tǒng)計(jì)學(xué)的關(guān)系式為：
系統(tǒng)可靠性=（1-OYFP）=EXP[（-8760）/MTBF]
計(jì)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(jī)啟動(dòng)盤只包括開(kāi)關(guān)、繼電器、接線端子，它的系統(tǒng)非工作時(shí)間實(shí)際上趨近為0。
2、系統(tǒng)方案及配置說(shuō)明
我司對(duì)本系統(tǒng)的控制器配置基于如下原因采用一對(duì)一的分散式控制。原因①由于高級(jí)的控制需求導(dǎo)致控制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，因此使用集中的現(xiàn)場(chǎng)控制器對(duì)分散于樓中各處的機(jī)電設(shè)備將無(wú)法滿足采樣及控制需求；原因②使用分散的現(xiàn)場(chǎng)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(dāng)控制器因人為破壞等不可預(yù)見(jiàn)的因素毀壞時(shí)不致影響過(guò)多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)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(jī)組，送排風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備等。以下將就各分系統(tǒng)的控制及采樣點(diǎn)位設(shè)置、設(shè)備配置、控制方式及功能作一詳細(xì)說(shuō)明。
①冷熱源系統(tǒng)
由METASYS系統(tǒng)按每天預(yù)先編排的程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制，具體功能如下：
控制冷凍機(jī)啟停；
監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)；
監(jiān)測(cè)冷凍機(jī)故障報(bào)警；
監(jiān)測(cè)設(shè)備手/自動(dòng)狀態(tài)；
控制冷凍水泵啟停；
監(jiān)測(cè)冷凍水泵的運(yùn)行狀態(tài)；
監(jiān)測(cè)冷凍水泵故障報(bào)警；
監(jiān)測(cè)冷凍水泵手/自動(dòng)狀態(tài)；
控制冷卻水泵啟停；
監(jiān)測(cè)冷卻水泵運(yùn)行狀態(tài)；
監(jiān)測(cè)冷卻水泵故障報(bào)警；
監(jiān)測(cè)冷卻水泵手/自動(dòng)狀態(tài)；
控制采暖水泵啟停；
監(jiān)測(cè)采暖水泵運(yùn)行狀態(tài)；
監(jiān)測(cè)采暖水泵故障報(bào)警；
監(jiān)測(cè)采暖水泵手/自動(dòng)狀態(tài)；
監(jiān)測(cè)冷卻塔高/低液位；
控制冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停；
冷卻水塔高/低液位報(bào)警；
測(cè)量冷凍水供/回水間的典型壓差；
測(cè)量冷凍水/采暖熱水供/回水溫度；
測(cè)量冷卻水供/回水溫度；
測(cè)量冷凍水回水流量；
通過(guò)量度冷凍水的總供／回水溫度和回水流量，計(jì)算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷；
根據(jù)實(shí)際冷負(fù)荷來(lái)決定冷凍機(jī)的啟停組合及臺(tái)數(shù),以便達(dá)至最佳的節(jié)能狀態(tài)；
根據(jù)機(jī)組啟停情況控制控制相關(guān)水泵及碟閥開(kāi)關(guān)；
控制冷凍水旁通閥的開(kāi)度，以維持要求的壓差；
根據(jù)冷卻塔運(yùn)行臺(tái)數(shù)及運(yùn)行方式控制相關(guān)碟閥開(kāi)關(guān)；
冷凍機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵運(yùn)行時(shí)間累積；
各聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟停程序包括一個(gè)可調(diào)整的延遲時(shí)間功能，以便配合冷凍系統(tǒng)內(nèi)各裝置的特性。各設(shè)備的啟停聯(lián)動(dòng)順序?yàn)?
i啟動(dòng)：電動(dòng)蝶閥冷凍水泵冷卻水泵冷動(dòng)機(jī)組；
ii停止：冷凍機(jī)冷凍水泵冷卻水泵電動(dòng)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(guò)打印機(jī)打印出來(lái)作為記錄。
通過(guò)安裝在冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)和直接數(shù)字式控制器DDC將按內(nèi)部預(yù)先編寫的軟件程序來(lái)控制冷凍機(jī)啟停的臺(tái)數(shù)和相關(guān)設(shè)備的群控。
②空調(diào)機(jī)組
METASYS系統(tǒng)的監(jiān)控功能如下：
監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確認(rèn)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)現(xiàn)是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時(shí)可減少故障報(bào)警的誤報(bào)率；
當(dāng)機(jī)組處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制風(fēng)機(jī)的啟停；
監(jiān)測(cè)送風(fēng)機(jī)壓差狀態(tài)，確認(rèn)風(fēng)機(jī)機(jī)械部分是否已正式投入運(yùn)行，可區(qū)別機(jī)械部分與電氣部分的故障報(bào)警；
測(cè)量水盤管表面溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)定值(可調(diào)整)時(shí)觸發(fā)報(bào)警并聯(lián)動(dòng)一系列的防凍保護(hù)動(dòng)作，如關(guān)閉新風(fēng)閥并打開(kāi)水閥等；
調(diào)節(jié)新/回風(fēng)閥門；
回風(fēng)溫度監(jiān)測(cè)；
回風(fēng)濕度監(jiān)測(cè)；
控制加濕器啟停；
通過(guò)測(cè)定回風(fēng)溫度與設(shè)定點(diǎn)間的差值，實(shí)時(shí)計(jì)算并確定送風(fēng)溫度的設(shè)定點(diǎn)，以滿足空調(diào)空間負(fù)荷需求；
通過(guò)對(duì)安裝于水盤管回水側(cè)二通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)送風(fēng)溫度設(shè)定點(diǎn)（可調(diào)整）的控制，保證空調(diào)機(jī)組供冷/熱量與所需冷/熱負(fù)荷相當(dāng)，減少能源浪費(fèi)；
通過(guò)測(cè)定回風(fēng)濕度與設(shè)定點(diǎn)間的差值，實(shí)時(shí)計(jì)算并確定送風(fēng)濕度的設(shè)定點(diǎn)；
安裝在機(jī)房?jī)?nèi)的直接數(shù)字式控制器(該控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是一對(duì)一的安裝及控制方式)將按內(nèi)部預(yù)先編寫的軟件程序來(lái)滿足空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制和操作順序。
以上工作狀況通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊可將現(xiàn)場(chǎng)情況用文字或圖形顯示于中央控制室內(nèi)的中控機(jī)的彩色顯示屏上，供操作人員隨時(shí)使用，其中的重要數(shù)據(jù)可通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)作為記錄。
③送排風(fēng)系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)的監(jiān)控功能如下：
監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確認(rèn)是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時(shí)可減少故障報(bào)警的誤報(bào)率；
當(dāng)處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制風(fēng)機(jī)的啟停；
監(jiān)測(cè)送風(fēng)機(jī)壓差狀態(tài)，確認(rèn)風(fēng)機(jī)機(jī)械部分是否已正式投入運(yùn)行，可區(qū)別機(jī)械部分與電氣部分的故障報(bào)警；
⑵變配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)主要對(duì)該系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)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(jì)算
有功功率
無(wú)功功率
頻率
⑶給排水監(jiān)控系統(tǒng)
METASYS系統(tǒng)按預(yù)先編定的程序進(jìn)行控制，具體的監(jiān)控功能如下。
監(jiān)測(cè)水泵手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確認(rèn)設(shè)備現(xiàn)是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，同時(shí)可減少故障報(bào)警的誤報(bào)率；
當(dāng)設(shè)備處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制水泵的啟停；
水泵故障報(bào)警；
監(jiān)測(cè)液位報(bào)警；
當(dāng)達(dá)到高液位時(shí)進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備；
當(dāng)?shù)陀诘鸵何粫r(shí)進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備；
⑷照明系統(tǒng)
(一)人工和機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)
20世紀(jì),我國(guó)的倉(cāng)儲(chǔ)管理還處于人工與機(jī)械化階段,無(wú)論是在運(yùn)輸、控制還是管理上,主要依靠人力的作用進(jìn)行,機(jī)械化水平還不能滿足所有倉(cāng)儲(chǔ)的需求,只能作為人力的輔助作用。在企業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理中,相關(guān)機(jī)械的操作只能通過(guò)人工操作進(jìn)行控制,比如機(jī)械手、傳送帶、升降機(jī)等,在操作期間通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和機(jī)械監(jiān)視器對(duì)人工操作進(jìn)行監(jiān)控。該階段倉(cāng)儲(chǔ)模式的優(yōu)勢(shì)是在獲取存取和搬運(yùn)中能獲得較高的數(shù)據(jù)精度,但速度慢、重復(fù)性高。
(二)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理逐漸向自動(dòng)化方向發(fā)展,企業(yè)倉(cāng)庫(kù)可以在自動(dòng)化技術(shù)的作用下自主的完成控制與獨(dú)立應(yīng)用等任務(wù)。在計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與革新中,倉(cāng)儲(chǔ)管理在自動(dòng)化系統(tǒng)配置中也有了較大的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)完美融合于數(shù)據(jù)采集、機(jī)械設(shè)備控制中,將數(shù)據(jù)和信息更加直觀的反饋在主機(jī)上,通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)主機(jī)進(jìn)行查詢就可以獲得倉(cāng)庫(kù)管理的信息,比如貨物達(dá)到時(shí)間、庫(kù)存量等,有利于企業(yè)管理人員隨時(shí)對(duì)資源進(jìn)行調(diào)配。
(三)智能化倉(cāng)儲(chǔ)
在經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的今天,自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)難以滿足社會(huì)各領(lǐng)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(diǎn)關(guān)注的課題。近年來(lái),人工智能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),使企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)智能化成為了現(xiàn)實(shí),以巷道式推垛機(jī)為主的立體型倉(cāng)庫(kù)存取逐漸被投入使用,智能化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)尤其是交通部門和物流中心得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。智能化倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)提高物流運(yùn)輸?shù)乃俣?、精度以及智能性具有十分重要的作?實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)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(shí)性和準(zhǔn)確性,大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度,真正實(shí)現(xiàn)了企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)智能化。
二、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理
自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)以集中服務(wù)為切入點(diǎn),針對(duì)企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理特點(diǎn)與發(fā)展需求進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)移動(dòng),有利于對(duì)倉(cāng)庫(kù)各環(huán)節(jié)管理基本數(shù)據(jù)和信息的采集與檢驗(yàn),有利于對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中各項(xiàng)工作指令數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,從而確保倉(cāng)儲(chǔ)管理工作達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),提高數(shù)據(jù)錄入的真實(shí)性、完整性和及時(shí)性。在一定的范圍內(nèi),企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)采取自動(dòng)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(zhǔn)確的位置,從而提高企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理的質(zhì)量與效率。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理在物品運(yùn)輸、管理,以及最大限度利用倉(cāng)庫(kù)空間、及時(shí)獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)等方面有比較突出的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理的特點(diǎn),可以設(shè)定一個(gè)多層、大容量的貨物存放倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng),超過(guò)30m高度設(shè)置高中低三層面系統(tǒng),在貨物存放有變動(dòng)的情況下,按照企業(yè)發(fā)展需求隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。多層面立體倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)大大節(jié)省了倉(cāng)庫(kù)空間,有利于出入輸送機(jī)對(duì)貨物的移動(dòng)與搬運(yùn),從而提高貨架層的利用率。另外,自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)了貨品種類、數(shù)量等信息的自動(dòng)核對(duì)和記錄,企業(yè)管理人員只需要對(duì)倉(cāng)庫(kù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行查詢,就可以獲取需要的信息與數(shù)據(jù)。
三、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理解決方案分析
自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理實(shí)質(zhì)就是在企業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理中,構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng),從而真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)包括兩大部分,即硬件和軟件,完整的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與構(gòu)建上分為管理層、服務(wù)層、監(jiān)控層以及執(zhí)行層,解決方案是通過(guò)服務(wù)層對(duì)系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的反饋,幫助管理層和局域網(wǎng)對(duì)物品信息進(jìn)行核實(shí)和檢驗(yàn),利用執(zhí)行層實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享。管理層主要任務(wù)是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理,以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)貨位管理,并進(jìn)行貨物報(bào)表查詢、貨物出入庫(kù)次數(shù)管理、系統(tǒng)故障分析以及日常維護(hù)保養(yǎng)等工作,有利于及時(shí)下達(dá)指令進(jìn)行信息傳遞和交互,實(shí)現(xiàn)企業(yè)倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控管理。監(jiān)控層作為倉(cāng)庫(kù)管理的心臟,主要承擔(dān)著管理系統(tǒng)指令的控制、接收、轉(zhuǎn)發(fā)和分解等重任,平衡企業(yè)其他設(shè)備執(zhí)行命令控制。為更好的對(duì)信息進(jìn)行跟蹤和處理,需要在執(zhí)行層對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理各環(huán)節(jié)執(zhí)行作業(yè)指令,并依次完成各項(xiàng)指令任務(wù)。
(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(xì)表、周期庫(kù)存資金統(tǒng)計(jì)表、出入庫(kù)信息記錄表、采購(gòu)計(jì)劃表等,建立貨物編碼、部門、用戶編碼、庫(kù)存量等檔案,建立運(yùn)行記錄,比如設(shè)備故障和報(bào)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(yùn)行的自動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)中。作業(yè)計(jì)劃功能是接受備品出入庫(kù)和供應(yīng)商材料等信息,從而制定出合理的生產(chǎn)計(jì)劃,單項(xiàng)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(jī)的效率,避免因一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)故障而影響企業(yè)倉(cāng)庫(kù)相關(guān)環(huán)節(jié)的作業(yè),同時(shí)預(yù)測(cè)備品的儲(chǔ)存周期,針對(duì)推垛機(jī)出入庫(kù)特點(diǎn),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(jī)狀態(tài)、故障信息等以動(dòng)態(tài)圖形的形式顯示在監(jiān)控界面中,并將接收到的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的作業(yè)單轉(zhuǎn)化為指令,村入至待發(fā)任務(wù)隊(duì)列中,并向推垛機(jī)發(fā)送。其次針對(duì)企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理實(shí)際需求,通過(guò)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),封鎖某條巷道或者通過(guò)指令使推垛機(jī)停止和返回。最后,通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕和聲卡,系統(tǒng)或者設(shè)備故障發(fā)生聲光報(bào)警。部分故障發(fā)生后,故障設(shè)備會(huì)自動(dòng)停用并封鎖,并及時(shí)將故障信息傳遞給倉(cāng)庫(kù)管理員,有利于管理員迅速的調(diào)整作業(yè)計(jì)劃,避免故障設(shè)備打亂正常工作流程,并通知維修人員盡快維護(hù)。
四、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)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(guó)加入WTO，電力供應(yīng)將逐步從賣方市場(chǎng)走向買方市場(chǎng)，電力用戶對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求，國(guó)際一流供電企業(yè)的供電可靠性指標(biāo)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及保護(hù)、運(yùn)行和管理方式已經(jīng)不適應(yīng)電力市場(chǎng)發(fā)展的需求，迫切需要新的配電模式和配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)矛盾。
配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息、離線信息、用戶信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、地理信息進(jìn)行集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理。它是實(shí)時(shí)的配電自動(dòng)化與配電管理系統(tǒng)集成為一體的系統(tǒng)。
2配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)
2．1配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的等級(jí)劃分及結(jié)構(gòu)
根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)模、地理分布及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，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(yuǎn)方終端、通信系統(tǒng)組成。其組成結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)圖1（特大型配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)）、圖2（大中型配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)）和圖3（中小型配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)）。
2．2配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的主要功能
2．2．1配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的主站
配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)主站是整個(gè)配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心。其主要功能有實(shí)時(shí)功能和管理功能：實(shí)時(shí)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(bào)告、人機(jī)聯(lián)系、系統(tǒng)維護(hù)、故障處理等。
管理功能：指標(biāo)管理、地理信息系統(tǒng)（GIS）、運(yùn)行管理、設(shè)備管理（FM）、輔助設(shè)計(jì)（AM）、輔助工程管理、應(yīng)用軟件等。
2．2．2配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的中心站
在特大城市的配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)中可設(shè)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(fù)責(zé)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(shí)際情況，確定本局配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)中是否設(shè)置中心站。
2．2．3配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)子站（或稱配電自動(dòng)化系統(tǒng)中壓監(jiān)控單元）
配電自動(dòng)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(jié)構(gòu)層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設(shè)置的中間層，實(shí)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(hù)功能、故障處理、通信監(jiān)視等。
2．2．4配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端
配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端是用于中低壓電網(wǎng)的各種遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、控制單元的總稱，它包括配電柱上開(kāi)關(guān)監(jiān)控終端FTU（FeederTerminalUnit）、配電變壓器監(jiān)測(cè)終端TTU（TransformerTerminalUnit）、開(kāi)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(hù)功能、當(dāng)?shù)毓δ艿取?/p>
3實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)過(guò)程中值得注意的問(wèn)題
3．1規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架
規(guī)劃和建設(shè)好配電網(wǎng)架，是實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的基本條件。常用的配網(wǎng)接線有樹(shù)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(jìn)行適當(dāng)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(zhuǎn)移負(fù)
荷的能力。
3．2加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)籌安排，分步實(shí)施
配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)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(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，分步實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。
3．3解決好實(shí)時(shí)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一體化問(wèn)題
由于配電自動(dòng)化（DA）涉及的一次設(shè)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(guò)AM／FM／GIS系統(tǒng)在一定程度上彌補(bǔ)DA在這方面的不足［1］，故配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)平臺(tái)的一個(gè)組成部分，整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(guò)一個(gè)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(yīng)根據(jù)通信規(guī)劃、現(xiàn)有通信條件和配電自動(dòng)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(wú)線、載波、有線。主干線推薦使用高中速信道，試點(diǎn)項(xiàng)目建議使用光纖。
3．5選擇可靠的一次設(shè)備
對(duì)一次開(kāi)關(guān)設(shè)備除滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)滿足配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的如下要求：
4結(jié)語(yǔ)
配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、自動(dòng)化水平高、管理功能強(qiáng)之特點(diǎn)，能提高供電可靠性和電能質(zhì)量、改善對(duì)用戶的服務(wù)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性和良好的社會(huì)綜合效益。配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，所以要在按照城網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的前提下，因地制宜，積極采用、合理選用、推廣應(yīng)用配電自動(dòng)化及管理系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)即通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及管理技術(shù)的綜合運(yùn)用實(shí)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(dòng)化設(shè)備是一門新興的學(xué)科，因此在實(shí)際應(yīng)用的很多方面還存在著很多的不完善地方。主要存在的問(wèn)題如下所示：
1.1依賴性強(qiáng)，不能完全自動(dòng)化管理
就目前的自動(dòng)化設(shè)備的管理系統(tǒng)在很多復(fù)雜、強(qiáng)度大的實(shí)際運(yùn)用中，自動(dòng)化管理很難做到設(shè)備的完全智能化，還需要人為管理和文檔管理的協(xié)助進(jìn)行記錄、管理設(shè)備信息，給管理工作帶來(lái)諸多不便。因此，對(duì)于目前自動(dòng)化設(shè)備的管理系統(tǒng)，亟待解決的問(wèn)題便是讓自動(dòng)化管理達(dá)到“一勞永逸”的效果。
1.2自動(dòng)化管理系統(tǒng)設(shè)備水平低
科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，導(dǎo)致產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加速，自動(dòng)化技術(shù)雖然在不斷發(fā)展和完善，但隨著它的投入使用，人們對(duì)自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的要求不斷提高，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了其所存在的問(wèn)題，如管理系統(tǒng)常常對(duì)新增加的數(shù)據(jù)庫(kù)束手無(wú)策。
1.3管理水平與系統(tǒng)設(shè)計(jì)脫節(jié)
在混合模式下的自動(dòng)化生產(chǎn)中，管理水平的高低直接影響著設(shè)備的使用壽命以及運(yùn)行性能，但由于社會(huì)生產(chǎn)力的需要，現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備呈現(xiàn)出復(fù)雜化特點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)設(shè)備對(duì)設(shè)備管理水平的要求也隨之增高，而目前的設(shè)備管理普遍采用的一次性開(kāi)發(fā)，無(wú)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(shè)計(jì)的發(fā)展脫節(jié)，進(jìn)而加大了設(shè)備的資金投入量。
1.4不能與時(shí)俱進(jìn)、及時(shí)更新
由于自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)受到自身開(kāi)發(fā)技術(shù)的限制以及設(shè)計(jì)方面更新緩慢等因素的影響，使自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)在實(shí)施管理時(shí)出現(xiàn)反應(yīng)遲緩、顧此失彼的現(xiàn)象，即當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，其不能為此做出相應(yīng)改變，如當(dāng)有新的設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行或者舊的設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行有效管理。因此，在自動(dòng)化管理系統(tǒng)上，為保證設(shè)備能夠有效的管理工作，不僅其設(shè)計(jì)要求及時(shí)更新，而且新的數(shù)據(jù)要及時(shí)導(dǎo)入系統(tǒng)。
2自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
針對(duì)目前混合模式下的自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)中所存在的不足，并有效結(jié)合當(dāng)前管理系統(tǒng)中的機(jī)制，通過(guò)進(jìn)一步研究分析社會(huì)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備管理的需求，提出更有效的自動(dòng)化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的構(gòu)想。
2.1系統(tǒng)架構(gòu)分析
該系統(tǒng)使用客戶機(jī)和服務(wù)器（Client/ServerStructs，C/S）結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理工作，同時(shí)實(shí)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(jìn)行多類型的系統(tǒng)平臺(tái)操作，并且每種自動(dòng)化設(shè)備都分為靜態(tài)數(shù)據(jù)管理和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理，前者主要對(duì)設(shè)備的基本技術(shù)參數(shù)進(jìn)行錄入和維護(hù)，而后者則主要管理設(shè)備的調(diào)動(dòng)、升級(jí)和更新。在系統(tǒng)操作中，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備的智能化管理，其設(shè)備人員可通過(guò)PC機(jī)控制數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，使管理工作更加靈活操作，進(jìn)而提高自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)工作的效率。同時(shí)，為方便、實(shí)時(shí)處理設(shè)備管理的操作任務(wù)，減少管理系統(tǒng)對(duì)人工管理的依賴，可將各種屬性的自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)建立在一個(gè)服務(wù)器端，使自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)不斷向智能化發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
2.2系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)
根據(jù)目前我國(guó)自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)量和類型，混合模式下的自動(dòng)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(dòng)化設(shè)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(wù)模塊是自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)需具備的基礎(chǔ)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(guò)把自動(dòng)化設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)輸入到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并給每個(gè)自動(dòng)化設(shè)備建立獨(dú)立的電子檔案，同時(shí)實(shí)時(shí)將設(shè)備在運(yùn)行時(shí)各種狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)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(zhǔn)確性和真實(shí)性，當(dāng)有新的設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行或者舊的設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)，查新修改模塊需根據(jù)其狀態(tài)的改變對(duì)及時(shí)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的關(guān)鍵。
2.2.3系統(tǒng)服務(wù)模塊
在系統(tǒng)服務(wù)模塊中，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的良好維護(hù)，需對(duì)接收的更新數(shù)據(jù)及時(shí)備份，并實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)加以維護(hù)，保證系統(tǒng)正常、安全的運(yùn)行，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的保障。2.3數(shù)據(jù)管理由于設(shè)備的復(fù)雜程度越來(lái)越高，在很多領(lǐng)域其數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增加，進(jìn)而降低系統(tǒng)性能。因此，在混合模式下的自動(dòng)化設(shè)備管理中，對(duì)數(shù)據(jù)的管理需用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的方法，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存即建立一個(gè)結(jié)構(gòu)類似于信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)整理表上創(chuàng)建一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的刪除數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)需要整理數(shù)據(jù)時(shí)，刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)整理。
3自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療以及科學(xué)研究等多方面，自動(dòng)化技術(shù)也逐漸走向成熟，采用自動(dòng)化管理系統(tǒng)，不僅可以將人從繁重、復(fù)雜的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)中解救出來(lái)，而且極大地提高了生產(chǎn)率。因此，自動(dòng)化系統(tǒng)管理的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣，其廣泛開(kāi)發(fā)具有重大意義。主要從以下方面進(jìn)行完善：
3.1提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)
無(wú)論是在工業(yè)還是其他的領(lǐng)域，能否準(zhǔn)確無(wú)誤的操作機(jī)器運(yùn)行直接影響技術(shù)設(shè)備是否能夠開(kāi)發(fā)并正常使用。因此，對(duì)于從事養(yǎng)護(hù)與操作的員工，必須提前進(jìn)行專業(yè)的崗前培訓(xùn)，提高職業(yè)素質(zhì)，要求能夠靈活運(yùn)用行業(yè)常識(shí)解決在自動(dòng)化設(shè)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(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，建立一套易于使用和管理、易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的企業(yè)級(jí)管理信息系統(tǒng)，從而促進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。如針對(duì)自身開(kāi)發(fā)在建立信息系統(tǒng)時(shí)，從以下幾個(gè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)：
（1）使操作平面、操作界面、數(shù)據(jù)、臺(tái)長(zhǎng)格式以及系統(tǒng)報(bào)表統(tǒng)一化，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的能夠獨(dú)立工作，相互協(xié)調(diào)，同時(shí)，不斷改進(jìn)企業(yè)數(shù)據(jù)的操作，簡(jiǎn)化系統(tǒng)中的不必要的信息孤島，使業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳遞。
（2）建立一套既能滿足社會(huì)需求，又能提供現(xiàn)代化自動(dòng)管理系統(tǒng)的科學(xué)管理方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理系統(tǒng)又快又有效的開(kāi)發(fā)和發(fā)展。
（3）完善各系統(tǒng)的信息，使領(lǐng)導(dǎo)能夠隨時(shí)動(dòng)態(tài)了解各部門、財(cái)務(wù)、物流以及資金的運(yùn)行狀態(tài)。
（4）為各子系統(tǒng)間能夠平滑連接，自動(dòng)化系統(tǒng)管理需與外部Internet連接。
3.3完善開(kāi)發(fā)平臺(tái)
自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)統(tǒng)一化的平臺(tái)，為自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)置、維修及執(zhí)行等環(huán)節(jié)提供一個(gè)適應(yīng)現(xiàn)代化管理需求，集應(yīng)用服務(wù)、WEB服務(wù)于一體的開(kāi)放平臺(tái)，更利于其管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，在一定程度上，不僅能夠減少項(xiàng)目投入生產(chǎn)時(shí)的花銷，還能彰顯自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)中的“人本理念”。
4結(jié)束語(yǔ)
是國(guó)家果茶良種場(chǎng)XX省優(yōu)質(zhì)果茶良種繁育場(chǎng)，是國(guó)家“九五”種子工程在湖南實(shí)施的重點(diǎn)項(xiàng)目，建于1998年8月，1999年三月由農(nóng)業(yè)部授名為“國(guó)家（湖南）果茶良種場(chǎng)”。
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(shí)施全省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，先后從美國(guó)﹑法國(guó)﹑埃及﹑日本及國(guó)內(nèi)10多個(gè)省市科研育種單位引進(jìn)優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個(gè)，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬(wàn)株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬(wàn)株，果茶母（接）穗1萬(wàn)公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。
果茶場(chǎng)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(wú)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(gè)名副其實(shí)的“百果園”。
該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴(kuò)至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達(dá)到1000萬(wàn)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(shù)將落戶該場(chǎng)。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測(cè)、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設(shè)施將全部完善和配置。屆時(shí)，一個(gè)全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會(huì)展現(xiàn)在你的面前。
百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結(jié)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(jìn)的先進(jìn)滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢(shì)起伏較大，最高處海拔達(dá)86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進(jìn)行，而先進(jìn)的滴灌系統(tǒng)由于對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，而且特別適應(yīng)山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫(kù)中取水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲(chóng)劑的水準(zhǔn)確地送到每片需水地園中，保證果樹(shù)的正常需水。不過(guò)其系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開(kāi)啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量還不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，有望進(jìn)一步提高。
2滴灌系統(tǒng)
滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點(diǎn)滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤(rùn)作物根系最發(fā)達(dá)的區(qū)域，使作物主要根系活動(dòng)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(rùn)全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進(jìn)作物生長(zhǎng)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(shù)。
百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹(shù)，如果采用其它灌水方法，不僅浪費(fèi)水資源，而且很難保證滿足果樹(shù)的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、對(duì)土壤地形適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，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(shè)備灌水器以及流量、壓力控制部件和測(cè)量?jī)x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(kāi)關(guān)7.灌水總開(kāi)關(guān)8.壓力表
9.主過(guò)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(kāi)關(guān)(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(kù)、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(kù)中取水。
2.1.2首部樞紐
百果園的首部樞紐包括泵組、動(dòng)力機(jī)、肥料罐、過(guò)濾設(shè)備、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力表、流量計(jì)等。其作用是從水庫(kù)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(jí)加壓式離心泵，在水庫(kù)中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計(jì)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(guò)的水按照要求輸送分配到每個(gè)灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級(jí)管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級(jí)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(shè)備
尾部設(shè)備是微灌系統(tǒng)的關(guān)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(lái)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(fù)責(zé)承建，全園采用先進(jìn)的滴、噴灌相結(jié)合的微灌節(jié)水技術(shù)，是我國(guó)南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見(jiàn)下：
2.2.1設(shè)計(jì)原則
滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：
①必須滿足果園果樹(shù)生長(zhǎng)對(duì)水分的要求；
②灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合耕作實(shí)際，便于操作；
③應(yīng)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(chóng)害的發(fā)生；
④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；
⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時(shí)，工程建設(shè)的綜合造價(jià)最小。
2.2.2設(shè)計(jì)步驟
2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須掌握以下資料：
①地形資料：根據(jù)實(shí)際情況測(cè)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(wú)霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。
④水源資料：水源屬性（個(gè)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(jī)井時(shí)，還應(yīng)調(diào)查機(jī)井的靜水位和動(dòng)水位，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時(shí)，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(shí)，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時(shí)間、可能的配水時(shí)間等。同時(shí)，還應(yīng)特別注意水源的保證率問(wèn)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(yīng)考慮這個(gè)問(wèn)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(dāng)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(yīng)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(shè)施情況、工程區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等，合理地選擇相對(duì)投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹(shù)生長(zhǎng)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(jié)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(jí)，布置時(shí)干、支、毛三級(jí)管道要求盡量相互垂直，以使管道長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(jì)算，即
H——計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹(shù)0.3-1.0米；
p——土壤濕潤(rùn)比，70%-90%。
②設(shè)計(jì)灌水周期：滴灌設(shè)計(jì)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(zhǎng)的可能延續(xù)時(shí)間T，用式（4－9）計(jì)算，即
③一次灌水延續(xù)時(shí)間：一次灌水延續(xù)時(shí)間是指把設(shè)計(jì)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(shí)間，用式（4－10）計(jì)算，即
i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計(jì)算：（b）對(duì)于移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)，則有：
ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個(gè)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(zhǎng)度（米），移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長(zhǎng)度。
（b）對(duì)于移動(dòng)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(jì)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(duì)于水源流量不能滿足整個(gè)區(qū)域需要時(shí)，滴灌面積為
2.2.2.6管網(wǎng)水力計(jì)算滴灌系統(tǒng)各級(jí)管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開(kāi)始，逐級(jí)推算各級(jí)管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計(jì)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(guò)滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％，流量差值不超過(guò)10％；對(duì)于采用壓力補(bǔ)償式滴水器時(shí)，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過(guò)10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)過(guò)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(shè)計(jì)中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計(jì)算，局部阻力損失常用式（4－18）計(jì)算。①沿程阻力損失hf
當(dāng)管道有多個(gè)出水口時(shí)，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對(duì)沿程阻力的折減問(wèn)題，多口出流折減系數(shù)k，對(duì)應(yīng)計(jì)算公式
②局部阻力hj
工程設(shè)計(jì)中為了計(jì)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(shè)計(jì)包括各級(jí)管道的管材與管徑的選擇、各級(jí)固定管道的縱剖面設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運(yùn)輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進(jìn)行選擇。一般情況下，對(duì)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(shí)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(yuǎn)，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時(shí)，一定要注意管壁的厚度是否達(dá)到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒(méi)有達(dá)到，千萬(wàn)不能使用，否則將會(huì)埋下隱患，造成運(yùn)行時(shí)管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個(gè)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(duì)于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價(jià)格比上的優(yōu)勢(shì)下降，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽(yáng)光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動(dòng)管最好不采用塑料管。
②管徑的選擇：當(dāng)輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級(jí)管道在每一輪灌組所通過(guò)的流量即可知道。通常選用同一級(jí)管道在各輪灌組中可能通過(guò)的最大流量，作為本級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量，依據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)流量來(lái)確定管道的管徑。若某一級(jí)管道，其最大流量通過(guò)的時(shí)間占管道總過(guò)水時(shí)間的比例甚小，也可選取一個(gè)出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計(jì)流量來(lái)確定管徑。同一級(jí)管道的不同管段通過(guò)的最大流量不同時(shí)，可分段確定設(shè)計(jì)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(jí)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(yùn)行時(shí)的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計(jì)狀況。但這樣增大了支管的投資，對(duì)移動(dòng)支管來(lái)說(shuō)還增加了拆裝、搬移的勞動(dòng)強(qiáng)度。管徑選得小，支管投資減少，移動(dòng)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，但由于運(yùn)行時(shí)支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)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(shí)際出水量的相對(duì)偏差不大于20％，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個(gè)滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見(jiàn)得發(fā)生在首末滴頭之間。考慮地形高差Z的影響時(shí)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(shè)支管時(shí)，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時(shí)，因Z的值本身為負(fù)值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說(shuō)因支管順坡鋪設(shè)時(shí)，因地形坡降彌補(bǔ)了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當(dāng)?shù)男⌒?。?dāng)一條支管選用同管徑的管子時(shí)，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(jì)算支管內(nèi)水頭損失時(shí)，可直接用沿程水頭損失來(lái)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(shè)計(jì)工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進(jìn)水口高程差（實(shí)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(jì)算值。因管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計(jì)算出的管徑規(guī)范取整。對(duì)滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運(yùn)行與管理的方便，最大的管徑一般不超過(guò)100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個(gè)作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對(duì)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(jí)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(jí)管道流量和壓力的前提下按費(fèi)用最小的原則選擇的。管道的費(fèi)用常用年費(fèi)用來(lái)表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價(jià)（常用折舊費(fèi)表示）將隨之增高，而管道的年運(yùn)行費(fèi)隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會(huì)使上述兩種費(fèi)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(jì)管徑。經(jīng)濟(jì)管徑中對(duì)應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟(jì)流速。圖4-7就是用最小年費(fèi)用法計(jì)算經(jīng)濟(jì)管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計(jì)算相當(dāng)繁瑣，往往需要分別計(jì)算出多種管徑的年投資和年運(yùn)行費(fèi)，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如微分法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書(shū)籍。對(duì)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(yàn)公式估算管道的直徑：
應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時(shí)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(jì)的，但管中流速應(yīng)控制在2.5～3米／秒以下。
③管道縱剖面設(shè)計(jì)：管道縱剖面設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進(jìn)行，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定各級(jí)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(yīng)力求平順，減少折點(diǎn)，有起伏時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)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(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機(jī)耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2米；在農(nóng)村機(jī)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(shí)也應(yīng)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(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點(diǎn)；反之應(yīng)緩些?？偟膩?lái)說(shuō)，管道坡度不得超過(guò)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(zhuǎn)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(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。
為了按計(jì)劃進(jìn)行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。白果園中為了實(shí)現(xiàn)灌水的有效控制,設(shè)置了30多個(gè)電子閥.而且各級(jí)管道的首端還設(shè)了進(jìn)水閥或水分閥；當(dāng)管道過(guò)長(zhǎng)或壓力變化過(guò)大時(shí)，設(shè)置節(jié)制閥。為保證管道的安全運(yùn)行，還安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進(jìn)水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進(jìn)水閥后的干管上設(shè)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(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設(shè)置安全閥。
2.3評(píng)價(jià)
從整體上來(lái)看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設(shè)的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設(shè)計(jì)施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進(jìn)的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效果。不過(guò)當(dāng)時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)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(duì)多種毛管布置形式的比較分析，筆者認(rèn)為百果園應(yīng)改進(jìn)為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開(kāi)啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量都不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，故需進(jìn)一步對(duì)其控制系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)改進(jìn)。正在建設(shè)的二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中的不足，特別是應(yīng)該實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)控制。
3灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)
灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，灌水的自動(dòng)化控制能有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對(duì)微灌的自動(dòng)化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運(yùn)行的方式不同，一般可分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制和全自動(dòng)控制三類：
①手動(dòng)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(kāi)啟、關(guān)閉，灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短，何時(shí)灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，控制部分技術(shù)含量不高，便于使用和維護(hù)，很適合在我國(guó)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(dòng)控制系統(tǒng)
系統(tǒng)不要人直接參與，通過(guò)預(yù)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(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機(jī)外，還包括中央控制器、自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)
系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒(méi)有安裝傳感器，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預(yù)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(lái)控制的。這類系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不等，有的一部分實(shí)行自動(dòng)控制，有的是幾部分進(jìn)行自動(dòng)控制。
為了對(duì)先進(jìn)的滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)有具體認(rèn)識(shí)和了解，下面我們將對(duì)滴灌的自動(dòng)化控制作詳細(xì)介紹：
3.1滴灌首部控制樞紐
滴灌自動(dòng)化系統(tǒng)的基本控制方法有：時(shí)間控制、水量控制和反饋控制三種。時(shí)間控制系統(tǒng)是按預(yù)定好的時(shí)間放水或關(guān)水；水量控制系統(tǒng)是按照設(shè)計(jì)的配水量放水或關(guān)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(yīng)，然后將信號(hào)傳送到首部控制樞紐部分來(lái)關(guān)水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠(yuǎn)地區(qū)，沙漠地帶的防護(hù)林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟(jì)力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在滴灌區(qū)普遍使用了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并通過(guò)專用的滴灌系統(tǒng)軟件來(lái)控制和檢測(cè)作物生長(zhǎng)、土壤狀況和氣象趨勢(shì)，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(zhǎng)測(cè)定技術(shù)的可能性和實(shí)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(shè)備在滴灌系統(tǒng)中應(yīng)用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對(duì)水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計(jì)劃和作物管理計(jì)劃。
3.2作物生產(chǎn)管理計(jì)劃制定
控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能提供一套科學(xué)的管理系統(tǒng)，它通過(guò)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來(lái)提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關(guān)用戶提供一套針對(duì)灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進(jìn)、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(zhǔn)確土壤水分含量，還能夠確定準(zhǔn)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(duì)不同農(nóng)田進(jìn)行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計(jì)劃使農(nóng)場(chǎng)或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。
控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對(duì)灌溉的反應(yīng)制定合理的灌溉計(jì)劃，作為一個(gè)完整的灌溉計(jì)劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠?qū)喔葲Q策的制定和作物管理進(jìn)行數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)、運(yùn)算處理、顯示輸出。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)資料主要由中子探測(cè)儀、石膏電阻塊和張力計(jì)測(cè)定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動(dòng)氣象站獲得，作物生長(zhǎng)資料如籽粒大小（直徑）、株高和葉片硝酸鹽含量等可直接田間測(cè)定，根據(jù)相應(yīng)的作物響應(yīng)，作物生長(zhǎng)資料結(jié)合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計(jì)劃，通過(guò)實(shí)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(shù)能夠詳細(xì)地驗(yàn)證作物生長(zhǎng)、土壤水分和氣候之間的關(guān)系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長(zhǎng)問(wèn)題，其中包括過(guò)量灌溉導(dǎo)致的灌溉水排滲問(wèn)題、肥料向根部以下淋溶損失問(wèn)題以及為了達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)的籽粒重和穗粒數(shù)或結(jié)果率的控制管理問(wèn)題。
3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃制定
滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃一般是指確定何時(shí)進(jìn)行灌溉及應(yīng)該的灌溉量，灌溉計(jì)劃的應(yīng)用可消除代價(jià)巨大的不可預(yù)測(cè)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，如在作物生長(zhǎng)臨界期由于土壤類型和作物自身生長(zhǎng)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(jì)劃。農(nóng)民通過(guò)土壤水分測(cè)定技術(shù)利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對(duì)發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過(guò)程的理解，以便進(jìn)行更精細(xì)的灌溉計(jì)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(zhǎng)所需的最佳含水量。
當(dāng)土壤水分和被作物利用的水分的準(zhǔn)確數(shù)量被測(cè)定后，通過(guò)軟件可以計(jì)算下一次滴灌的日期和準(zhǔn)確的灌水量，它將考慮當(dāng)前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來(lái)幫助管理者制定以后的灌水計(jì)劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級(jí)。了解需要灌溉補(bǔ)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(shí)開(kāi)始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過(guò)多和灌水不及造成地危險(xiǎn)減到最小。
3.4土壤水分時(shí)間圖和深度圖的應(yīng)用
3.4.1時(shí)間圖時(shí)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(yīng)隨時(shí)間的變化。時(shí)間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預(yù)測(cè)的灌溉日期；關(guān)于水分飽和點(diǎn)、需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)、當(dāng)前和過(guò)去的土壤水分測(cè)定值及計(jì)劃安排的灌水日期和灌水量的總結(jié)表；作物生長(zhǎng)及其對(duì)灌溉管理技術(shù)措施的響應(yīng)；該軟件所做的時(shí)間圖可進(jìn)行大小調(diào)整，通過(guò)調(diào)整縱坐標(biāo)軸上的最大值和最小值及橫坐標(biāo)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(zhǎng)期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進(jìn)行疊加來(lái)同時(shí)比較不同地點(diǎn)的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當(dāng)季和前季的作物的生長(zhǎng)，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達(dá)到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)建立相互作用關(guān)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(guò)該軟件和現(xiàn)代化儀器結(jié)合能夠迅速直接測(cè)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(duì)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?jǐn)?shù)量、土壤緊實(shí)度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問(wèn)題能夠通過(guò)對(duì)根部活動(dòng)的仔細(xì)分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來(lái)確定滲入和排出土壤剖面的水分的運(yùn)動(dòng)狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分?jǐn)?shù)量能夠通過(guò)深度圖準(zhǔn)確測(cè)定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時(shí)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(shí)也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個(gè)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(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個(gè)點(diǎn)的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運(yùn)動(dòng)狀況，用戶能夠利用研究所得的結(jié)果來(lái)減少水分和肥料排滲，同時(shí)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(diǎn)
3.5.1程序結(jié)構(gòu)滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，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(fù)責(zé)管理幾個(gè)農(nóng)場(chǎng)或幾塊農(nóng)田，每個(gè)農(nóng)場(chǎng)或農(nóng)田可能有許多檢測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都有一套不同時(shí)間收集的實(shí)際測(cè)定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理，能顯示有關(guān)每一單個(gè)田塊的詳細(xì)資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細(xì)資料。能夠顯示農(nóng)場(chǎng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)田塊或某一年份的每一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，指明灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)，當(dāng)前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預(yù)測(cè)出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測(cè)定值，對(duì)未來(lái)作物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的長(zhǎng)期的用水量作出估算。顯示某一具體的時(shí)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(shí)顯示土壤水分需要量，中子儀測(cè)定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結(jié)重要的信息形成報(bào)告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時(shí)也可以編輯出前幾個(gè)生長(zhǎng)季的作物生長(zhǎng)、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該軟件程序的所以結(jié)構(gòu)層次能為所選擇的農(nóng)場(chǎng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)和某一日期建立報(bào)告。報(bào)告分為五種：深度圖、時(shí)間圖、記錄讀數(shù)報(bào)告。監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)告和灌溉計(jì)劃報(bào)告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機(jī)系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行修改編譯，選擇公制和英制計(jì)量單位進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測(cè)定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動(dòng)粘貼到?jīng)]一個(gè)具體的農(nóng)場(chǎng)欄、監(jiān)測(cè)點(diǎn)欄和日期欄。每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)定日期，時(shí)間及估計(jì)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(shí)際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計(jì)的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關(guān)作物的數(shù)據(jù)可以測(cè)定得到，作物生長(zhǎng)參數(shù)與土壤水分含量相關(guān)聯(lián)可以確定作物生長(zhǎng)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(dòng)裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，它可以與任一個(gè)作物生長(zhǎng)測(cè)定值和任一水平的土壤水分含量相關(guān)聯(lián)制作相互作用關(guān)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(cè)定的日水分使用量相比較來(lái)調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計(jì)劃。
3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計(jì)算使土壤剖面達(dá)到灌溉飽和點(diǎn)所需的準(zhǔn)確時(shí)間數(shù)。同時(shí)計(jì)算自從播種或其他生長(zhǎng)時(shí)期（如發(fā)芽、開(kāi)花等）以來(lái)的天數(shù)，使土壤水分能夠與過(guò)去多年的作物生長(zhǎng)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(píng)估作物總產(chǎn)量，尤其是對(duì)于玉米、小麥和棉花?？梢酝ㄟ^(guò)作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過(guò)速率方程，計(jì)算作物生長(zhǎng)速率。計(jì)算作物當(dāng)前日水分利用量占整個(gè)生長(zhǎng)季日水分利用量地比例。同時(shí)也可計(jì)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(shí)問(wèn)題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長(zhǎng)季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)地土壤水分測(cè)定儀器使用，該軟件能夠指導(dǎo)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(zhǔn)確時(shí)間和灌水量。同時(shí)減小過(guò)量灌溉和水分不足對(duì)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(shí)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(shù)和傳統(tǒng)耕作技術(shù)條件下的水分利用效率的關(guān)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(wèn)題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問(wèn)題。建立土壤水分含量、作物長(zhǎng)勢(shì)及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)化控制系統(tǒng)
要實(shí)現(xiàn)灌水的自動(dòng)化，必須有自動(dòng)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(shí)施自動(dòng)灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達(dá)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(jì)發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動(dòng)灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長(zhǎng)更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬(wàn)元，可以建立自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)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(zhǔn)化灌溉技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感器制造技術(shù)、塑料工業(yè)技術(shù)的提高而逐步實(shí)現(xiàn)的
自動(dòng)化計(jì)算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥(niǎo)公司、摩托羅拉等幾家公司開(kāi)發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價(jià)格高昂，這種控制設(shè)備最早應(yīng)用于高爾夫球場(chǎng)灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計(jì)算機(jī)工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作難度越來(lái)越小，功能越來(lái)越豐富，價(jià)格也逐漸降了下來(lái)。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來(lái)越多了起來(lái)，雨鳥(niǎo)公司針對(duì)不同用途，研制、開(kāi)發(fā)出了中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：Maxicom
智能化灌溉中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有如下功能：
①動(dòng)采集各種氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；
②根據(jù)前一天的ET值自動(dòng)編制當(dāng)天灌溉程序并實(shí)施灌溉；
③可由連接的土壤濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動(dòng)、關(guān)閉、暫停灌溉系統(tǒng)；
④連接流量傳感器可自動(dòng)監(jiān)測(cè)、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(yùn)行程序而不起動(dòng)灌溉系統(tǒng)（干運(yùn)行），測(cè)試程序合理性，不合理時(shí)預(yù)先修改；
⑥自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)存各灌溉站的運(yùn)行時(shí)間；自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)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(shè)計(jì)好的灌水延續(xù)時(shí)間分成若干時(shí)段，以便提供足夠的土壤入滲時(shí)間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。
⑧一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可控制無(wú)數(shù)臺(tái)田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可控制小到一個(gè)公園，大到上百個(gè)公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。
⑨儲(chǔ)存數(shù)百套灌溉程序；一臺(tái)田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個(gè)輪灌區(qū)獨(dú)立灌溉或同時(shí)灌溉。
⑩手動(dòng)干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門上手動(dòng)啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動(dòng)控制系統(tǒng)，也可在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)啟、閉任何一站，任何一個(gè)電磁閥?？煽刂乒喔认到y(tǒng)以外的其它設(shè)備，如：道路或公共場(chǎng)所燈光，大門、噴泉、水泵等
自動(dòng)化中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構(gòu)成。中央計(jì)算機(jī)可裝置在任何一個(gè)地方。比如：一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制50個(gè)公園的灌溉系統(tǒng)。中央計(jì)算機(jī)可安裝在市園林局認(rèn)為合適的位置。CCU安裝在各個(gè)公園內(nèi)。中央計(jì)算機(jī)與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無(wú)線連接，電話線連接或移動(dòng)通訊方法連接。一臺(tái)CCU最多可連接28個(gè)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(jì)算機(jī)到終端電磁閥的工作過(guò)程為：中央計(jì)算機(jī)編程，并將程序下達(dá)到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關(guān)田間控制器。田間控制器依中央計(jì)算機(jī)制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：
中央計(jì)算機(jī)上的初始程序由控制人員編制，之后，計(jì)算機(jī)每日自動(dòng)收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算ET值，并不斷對(duì)原有程序自動(dòng)修改。如遇傳感器傳來(lái)異常信息（如降雨，過(guò)分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動(dòng)中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復(fù)程序運(yùn)行。
如果將智能泵站連接到中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上，則效果會(huì)更好。這樣從水泵到電磁閥之間復(fù)雜的系統(tǒng)將由一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)管理起來(lái)，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問(wèn)題：
①過(guò)量灌溉或灌水不足，浪費(fèi)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(yùn)行壓力不合理；
④水泵運(yùn)行效率低下；
⑤地形起伏不平時(shí)或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費(fèi)寶貴的水資源；
⑥降雨時(shí)，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；
⑦管理、維護(hù)成本高。
3.7百果園灌溉的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)
百果園一期工程灌水基本實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開(kāi)啟。我們可在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn)與提高，使其實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，具體見(jiàn)下：
3.7.1控制原理
自動(dòng)化控制采用電子技術(shù)對(duì)田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集，輸入計(jì)算機(jī)，按最優(yōu)方案，控制各個(gè)閥門的開(kāi)啟及水泵的運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)有效地控制灌水時(shí)間、灌水量、灌水均勻度，為項(xiàng)目區(qū)作物提供一個(gè)良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時(shí)進(jìn)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(guò)變頻器控制改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動(dòng)化提供依據(jù)。具體包括以下幾個(gè)方面：
①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風(fēng)速、管道壓力等參數(shù)的自動(dòng)化采集
②自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)安裝
③監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
④變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動(dòng)化提供依據(jù)
⑤系統(tǒng)運(yùn)行管理模式評(píng)價(jià)，包括系統(tǒng)評(píng)價(jià)、灌水指標(biāo)、灌溉制度等
3.7.2控制系統(tǒng)的組成
欲實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)控制，需要控制田間參數(shù)及對(duì)象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對(duì)濕度、降水量、風(fēng)速、管道壓力、閥門開(kāi)啟、水泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)等，都要送入控制器?？紤]到要控制的對(duì)象較多，又要滿足良好的人機(jī)界面要求，可以采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，來(lái)協(xié)調(diào)各部分的工作。
系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個(gè)系統(tǒng)的工作主要工控機(jī)和變頻器兩部分來(lái)控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，工控機(jī)主要用來(lái)采集田間土壤及氣象指標(biāo)，按照設(shè)定的程序，控制各地塊中電磁閥的開(kāi)啟，并通過(guò)變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。
3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機(jī)能夠完成控制功能的重要基礎(chǔ)，監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項(xiàng)目要求及滴灌的特點(diǎn)，筆者建議百果園采用雨鳥(niǎo)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(huì)自動(dòng)計(jì)算當(dāng)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(hào)，控制水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及閥門的開(kāi)啟，自動(dòng)完成整個(gè)灌水過(guò)程，完全不需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。
該控制軟件在此所完成的主要功能及特點(diǎn)如下：
①自動(dòng)采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)地采集土壤濕度、溫度風(fēng)速、雨量等參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的處理后，實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。
②作物生育期的判斷：當(dāng)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(jì)算機(jī)時(shí)鐘自動(dòng)計(jì)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(dòng)查找資料庫(kù)中所存的原始資料，確定出當(dāng)前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。
③滴灌的全自動(dòng)控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當(dāng)前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實(shí)際含水量小于作物要求下限值，便自動(dòng)開(kāi)啟該地塊的第一個(gè)電磁閥。進(jìn)行灌溉。達(dá)到所需灌水定額后，自動(dòng)關(guān)閉第一個(gè)電磁閥，同時(shí)開(kāi)啟下一個(gè)電磁閥，直到完成整個(gè)地塊的灌溉任務(wù)。灌溉過(guò)程中，若出現(xiàn)溫度過(guò)低、風(fēng)速過(guò)大以及降雨過(guò)程等天氣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停當(dāng)前的灌溉任務(wù)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)氣象條件滿足時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行未完成的任務(wù)。
④形式多樣的控制方式：全自動(dòng)控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動(dòng)、手動(dòng)等控制方式。全自動(dòng)方式只需運(yùn)行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動(dòng)完成灌溉的全過(guò)程，無(wú)需人工干預(yù)。所謂半自動(dòng)方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實(shí)際情況控制開(kāi)停機(jī)。用戶可人為啟動(dòng)某個(gè)閥門，或某個(gè)地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當(dāng)然這些操作全部都是通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)來(lái)完成的，而且在工控機(jī)屏幕上均有明顯的提示。所謂手動(dòng)方式是指人工去開(kāi)啟各個(gè)電磁閥，筆者建議百果園選用美國(guó)雨鳥(niǎo)公司生產(chǎn)的電磁閥：手動(dòng)、電動(dòng)兩用閥門，既可手動(dòng)，又可電動(dòng)，使用非常方便。當(dāng)手動(dòng)打開(kāi)某個(gè)電磁閥時(shí)，噴頭出水，主干管道壓力開(kāi)始下降，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過(guò)變頻器升高水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務(wù)。
⑤豐富的辦公自動(dòng)化功能：系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可自動(dòng)生成各種定時(shí)、日、月、年報(bào)表，并通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報(bào)表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風(fēng)速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當(dāng)?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實(shí)的依據(jù)。
⑥良好的可維持性：可維護(hù)性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，在編寫本系統(tǒng)時(shí)我們也充分考慮了這一點(diǎn)，例如用戶在種植一類新作物時(shí)，可能系統(tǒng)的資料庫(kù)中并沒(méi)有該作物，便無(wú)法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時(shí)，用戶可按自定義按鈕，通過(guò)鼠標(biāo)各鍵盤輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運(yùn)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(shí)際情況的需要。
⑥友好的人機(jī)界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實(shí)時(shí)顯示各傳感器送來(lái)的數(shù)值及系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)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(wú)需學(xué)習(xí)便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過(guò)按幫助按鈕得到相應(yīng)的提示，指導(dǎo)用戶完成相應(yīng)的功能。
3.7.4效果
百果園通過(guò)增加自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹(shù)某些需水參數(shù)自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時(shí)也提高了果樹(shù)的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效果。
3.8第二期工程的設(shè)想
正在建設(shè)第二期工程計(jì)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(shè)，也采用滴噴灌相結(jié)合的方式，其水源計(jì)劃應(yīng)采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫(kù)少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進(jìn)的電腦全自動(dòng)控制方式，實(shí)行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動(dòng)式（毛管）的有機(jī)結(jié)合。二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應(yīng)該增加灌水的全自動(dòng)控制部分，實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，精確控制作物的有效灌水。
4存在的問(wèn)題及建議
通過(guò)對(duì)滴灌系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)，筆者系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了滴灌這種先進(jìn)的果園節(jié)水灌溉方法，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上深化了理論，并對(duì)滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認(rèn)識(shí)與建議。
4.1滴灌的優(yōu)缺點(diǎn)
4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點(diǎn)
4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤(rùn)部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)。同時(shí)，由于滴灌僅濕潤(rùn)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(zhǎng)。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(dá)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(guò)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(hù)地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲(chóng)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(shí)適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，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(jì)效益高。
4.1.1.4滴灌對(duì)地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，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(shí)，滴灌還可減少中耕除草，也不會(huì)造成地面土壤板結(jié)。
4.1.2百果園滴灌的缺點(diǎn)
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(yán)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(huì)產(chǎn)生局部壓力過(guò)高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至?xí)a(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費(fèi)水資源。
4.1.2.3滴灌一般僅潤(rùn)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(rùn)區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進(jìn)而引起作物倒伏。
4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當(dāng)?shù)氐貏?shì)與地形，在原則的基礎(chǔ)上加以靈活運(yùn)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(yīng)加強(qiáng)灌水的自動(dòng)化控制，保證各種果樹(shù)的精準(zhǔn)灌水，實(shí)現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉
4.2.2滴灌的水量應(yīng)該有保證，應(yīng)該建一水塔蓄水，確保枯水期各種果樹(shù)的需水要求
4.2.3滴灌的毛管布置應(yīng)采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結(jié)合，確保果樹(shù)灌水均勻度。
4.2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該和其他節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，互相補(bǔ)給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
4.2.5國(guó)家應(yīng)鼓勵(lì)進(jìn)行滴灌技術(shù)的研究，加大科研推廣投入的力度，研制開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的滴灌管材，解決滴頭易堵塞的難題等，滴水灌溉技術(shù)應(yīng)該在政府的規(guī)劃安排下，由政府投資和農(nóng)民出資相結(jié)的優(yōu)惠政策下在全國(guó)范圍鼓勵(lì)推廣發(fā)展。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制閘門單片機(jī)
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(duì)于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運(yùn)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(guó)內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制方面成熟的經(jīng)驗(yàn)非常少。國(guó)外特別是歐美等先進(jìn)國(guó)家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平，如美國(guó)的SRP灌區(qū)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以同時(shí)采集100多點(diǎn)的水位、閘門開(kāi)度和其他信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運(yùn)行。本文以國(guó)內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對(duì)閘門的自動(dòng)監(jiān)控進(jìn)行了研究。
1、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，分一個(gè)主站和若干個(gè)子站，通過(guò)無(wú)線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)多個(gè)斷面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機(jī)中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開(kāi)度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對(duì)水位及閘門開(kāi)度信號(hào)進(jìn)行編碼，在通過(guò)避雷器將編碼信號(hào)傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工和處理后由無(wú)線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機(jī)，上位機(jī)即系統(tǒng)主站，可分別與不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對(duì)各閘門進(jìn)行控制，下位機(jī)中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算，發(fā)出控制信號(hào)自動(dòng)控制閘門到一定的開(kāi)度，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
2、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)下位機(jī)重點(diǎn)在于閘門自動(dòng)控制箱的設(shè)計(jì)，本文提出閘門的運(yùn)行控制模式，并進(jìn)行可靠性處理，然后利用無(wú)線傳輸設(shè)備與上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。
2.1下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用AT89系列單片機(jī)，采用矩陣式鍵盤進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤提供切換鍵、時(shí)間設(shè)置鍵、控制鍵三個(gè)按鍵，通過(guò)三個(gè)按鍵顯示水位、流量、閘門開(kāi)度、日期和時(shí)間。切換鍵實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)功能的轉(zhuǎn)換，時(shí)間設(shè)置鍵用于修改日期和時(shí)間，控制鍵用于對(duì)電機(jī)啟停進(jìn)行控制。
2.2閘門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)下位機(jī)接收到上位機(jī)傳來(lái)的要求流量值（或水位值），當(dāng)要求的流量值（或水位值）與系統(tǒng)所測(cè)的流量值（或水位值）不一致時(shí)，單片機(jī)啟鍵閉合，閘門電動(dòng)裝置控制箱自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，提升或下降閘門，當(dāng)所要求的流量值（或水位值）與當(dāng)前所測(cè)流量值（或水位值）相等時(shí)，單片機(jī)閉鍵閉合，電機(jī)自動(dòng)停止，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
閘門的運(yùn)行控制模式有實(shí)時(shí)型控制模式和定時(shí)型控制模式兩種，在實(shí)時(shí)型控制模式中，上位機(jī)根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關(guān)系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機(jī)聯(lián)系，下位機(jī)接到信號(hào)后，由電動(dòng)裝置控制箱控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。定時(shí)控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動(dòng)作的時(shí)間，下位機(jī)的控制箱在規(guī)定的時(shí)間里自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉閘門，進(jìn)行控制。
2.3無(wú)線通訊設(shè)備SRM6100調(diào)制解調(diào)器
SRM6100無(wú)線調(diào)制解調(diào)器原是美國(guó)Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應(yīng)用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無(wú)線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應(yīng)用智能頻譜跳頻技術(shù)，在無(wú)阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達(dá)32.18公里，可實(shí)現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無(wú)線連接。SRM6100應(yīng)用跳頻，擴(kuò)頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴o(wú)需昂貴的射頻點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊和多點(diǎn)通訊。多點(diǎn)通訊對(duì)子站數(shù)目無(wú)限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達(dá)到擴(kuò)展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。
2.4下位機(jī)可靠性處理
為了精確控制電動(dòng)閘門的關(guān)閉，避免電動(dòng)閘門在工作中出現(xiàn)過(guò)載破壞或關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動(dòng)軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，以判斷閘門是否關(guān)嚴(yán)、是否被卡住。閘門電動(dòng)裝置用于檢測(cè)和控制閘門的開(kāi)度，本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)交替，為了避免錯(cuò)位和丟碼，采用雙光耦技術(shù)，光耦輸出的兩路信號(hào)經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行整形，89C51的INT0和INT1對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)，并判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，計(jì)算閘門開(kāi)度。電動(dòng)閘門在工作中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，切斷電機(jī)電源并顯示故障情況。
2.5下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)分為閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)和串行口中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)兩部分。閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務(wù)的程序完成下位機(jī)向上位機(jī)數(shù)據(jù)的傳送和用戶設(shè)定參數(shù)的接收?？刂葡涑绦虻闹骺驁D如下：
3、上位機(jī)設(shè)計(jì)
上位機(jī)的軟件部分采用VB6.0為開(kāi)發(fā)工具，將各個(gè)功能模塊化，分別解決相應(yīng)問(wèn)題，再將各個(gè)模塊組裝，構(gòu)成上位機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，上位機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實(shí)現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎(chǔ)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(kù)，并對(duì)其進(jìn)行管理。4、結(jié)語(yǔ)
本文以國(guó)內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，對(duì)其軟件開(kāi)發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結(jié)了提高自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗(yàn)，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(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]、水利水文儀器介紹，水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所，1997。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化技術(shù)；安全管理
電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要包括地區(qū)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控、變電站自動(dòng)化和負(fù)荷控制等三個(gè)方面，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展完善，關(guān)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理也越來(lái)越被人們所重視。
1當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題
（1）設(shè)計(jì)不合理。設(shè)計(jì)不合理是目前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)存在的主要問(wèn)題之一。首先，我國(guó)面積廣大、幅員遼闊，這就導(dǎo)致了我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)的覆蓋面相較于大部分國(guó)家來(lái)說(shuō)都比較大，如此龐大的電網(wǎng)建設(shè)中難免存在著一些設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致不同地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)沒(méi)有得到統(tǒng)一，而且用于電網(wǎng)建設(shè)的設(shè)備的型號(hào)和功能也各不相同，這就給國(guó)家電網(wǎng)的管理工作帶來(lái)了較大的困難，也給電力系統(tǒng)的安全帶來(lái)不穩(wěn)定的因素。其次，我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)也存在不合理的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有充分考慮到各種因素，這樣就會(huì)使電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)達(dá)不到相應(yīng)的安全、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行過(guò)程中，很容易會(huì)發(fā)生一些安全問(wèn)題。（2）技術(shù)水平低。對(duì)比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我國(guó)的電力事業(yè)發(fā)展還存在著一些問(wèn)題沒(méi)有解決。首先，我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，而且我國(guó)與其他西方國(guó)家之間的差距，導(dǎo)致我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)沒(méi)有西方國(guó)家那樣發(fā)展迅速，這就使得我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越落后，逐漸造成了現(xiàn)在技術(shù)水平的狀況。其次，近年來(lái)我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)雖然也在不斷發(fā)展，但是由于社會(huì)發(fā)展和人民生活的需要，我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)作負(fù)荷較高，為我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化的正常運(yùn)行增添了不安全的因素。然后，由于我國(guó)的一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)比較落后，有些地區(qū)的自然、社會(huì)環(huán)境也相對(duì)比較惡劣，使得這些地區(qū)的技術(shù)水平相對(duì)比較落后，這就嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的建設(shè)和發(fā)展，有時(shí)還會(huì)影響電力資源的正常輸送，甚至導(dǎo)致安全事件的發(fā)生。（3）設(shè)備問(wèn)題。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)的電力設(shè)備起著至關(guān)重要的做用，但從我國(guó)的目前情況來(lái)看，相關(guān)的電力設(shè)備的問(wèn)題也是影響我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展和電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理的一個(gè)重要因素。由于我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下，相關(guān)的電力設(shè)備的老化、損壞等問(wèn)題時(shí)常發(fā)生，不僅影響著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的正常運(yùn)行，而且嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致安全事件的發(fā)生。此外，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員的維護(hù)和修理不及時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致事件問(wèn)題的加重。而且在我國(guó)還存在著相應(yīng)的技術(shù)人員的技術(shù)水平低的問(wèn)題，對(duì)于一些故障不能做到及時(shí)有效的解決，這也會(huì)影響到電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行和安全管理。
2電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理
（1）合理設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)。針對(duì)當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行和管理中存在的問(wèn)題，面對(duì)我國(guó)當(dāng)前設(shè)計(jì)不合理、設(shè)計(jì)水平低的狀況，我們首先要做到就是要加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的合理設(shè)計(jì)。首先，要在當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行和管理進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。要充分考慮到電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行和管理過(guò)程中的各種因素，盡最大可能的保證電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行安全、穩(wěn)定。在這一過(guò)程中，可以將電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的不同部分拆分開(kāi)來(lái)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，這樣就減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的不利因素的干擾。其次，可以加強(qiáng)我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)。在引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)的基本情況對(duì)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，以此來(lái)改變我國(guó)技術(shù)落后的局面，縮小與其他發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，有技術(shù)的改革、創(chuàng)新來(lái)推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的合理設(shè)計(jì)。從而加強(qiáng)我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行和安全管理。（2）建立健全安全管理體系。要想強(qiáng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的安全管理，相應(yīng)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(gè)人都職能作用，來(lái)保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的安全運(yùn)行。首先，可以健全管理制度。各個(gè)電力單位可以任用專業(yè)的管理人員來(lái)進(jìn)行或指導(dǎo)相關(guān)的安全管理工作，而且隨著信息時(shí)代的到來(lái)，各個(gè)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(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，更加科學(xué)、高效，在運(yùn)行過(guò)程中可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，有利于保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的安全運(yùn)行。其次，可以強(qiáng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的智能化水平。將自動(dòng)化的信息技術(shù)融入到電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中去，這樣就可以利用智能化的信息技術(shù)來(lái)完成電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的日常維護(hù)和管理的工作。通過(guò)這樣的方式來(lái)健全安全管理體系，保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的正常、平穩(wěn)、安全的運(yùn)行。（3）提高技術(shù)人員的專業(yè)水平。各個(gè)電力單位要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)的技術(shù)人員的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。一方面要加強(qiáng)對(duì)這些工作人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)技術(shù)水平，這就使他們?cè)谌粘５臋z查維護(hù)工作中可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(dòng)化技術(shù)的安全運(yùn)行。另一方面，還要加強(qiáng)對(duì)他們的安全教育，提高他們的安全意識(shí)，避免在設(shè)備維護(hù)、修理過(guò)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(dòng)化技術(shù)的安全運(yùn)行。
3結(jié)束語(yǔ)
在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理必不可少，針對(duì)我國(guó)目前電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)管理現(xiàn)狀，各個(gè)單位要積極尋找相應(yīng)的措施，來(lái)加強(qiáng)自身的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)安全管理，為我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，為社會(huì)的人民提供更穩(wěn)定、更安全的電力資源，為我國(guó)的電力事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。
作者:彭東濤 單位:尋烏縣天光新能源開(kāi)發(fā)有限公司
參考文獻(xiàn)：
