时间：2022-06-26 13:07:26
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关键词：楼宇自动化系统METASYS方案说明
1、METASYS系统概述
METASYS智能管理系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新潮流。
METASYS是一个集中管理、分散控制系统，因而它更高效，更可靠，提高了系统的容错能力。METASYS是模块化系统，易于扩展，因而将来的需要并不会损失今日的投资。METASYS具备很强的联网能力，可以与任一家愿意开放其通讯协议的产品或系统实现联网，从而使用户很方便地在任何地方，任一台操作站上，对所有设备或子系统了如指掌，大大提高管理水平及工作效率。
METASYS完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。用户投资于江森公司的METASYS是明智及长远的选择。
以下从硬件结构及软件功能两方面分别作详细的介绍。
⑴硬件结构
①概述：
METASYS的硬件系统是由操作站(OWS)，网络控制器(NCU)及各种直接数字控制器(DDC)所构成的一种智能化控制网络。
②网络通讯
以太网(Ethernet/IP)作为一种应用越来越广泛的网络形式已被超过80%的局域网使用。它具有优良的性价比及易于安装的特性。以太网的通讯协议(TCP/IP)为开放式系统提供了物理及数据连接层通讯的参考模式。它的通讯速率为10Mbps，即每秒可传递大约250页文本所包含的信息。使用以太网具有以下优势：
数据传输的高效率及稳定性
灵活的布线和设备联结方式：可联结高速以太网、FDDI、令牌环网、ATM等
低成本
可互相兼容的设备及拓补形式：由于以太网的使用广泛性，可以很容易的将其他厂家设备或系统通过它互相联结
易于安装及扩展
减少维修成本
以太网的网络拓补结构可为星型、总线型或混合型。星型结构的组成是通过非屏蔽双绞线或光纤将各个节点连接至位于网络中心的集线器上，该集线器可放置于建筑中任何方便的线架上。它的优点是易于隔离及修复出现故障的节点，缺点是比总线形式需要更多的安装线材。在这三种结构中星型结构适用于NCM与OWS位置较远的系统，总线型结构适用于NCM与OWS位置较近的系统，而混合性结构适用于NCM与OWS位置有远有近的系统。
操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络，其通讯方式为Ethernet/IP。N1网上各节点之间的数据交换采用点对点（peertopeer）方式，各节点均具备动态数据访问（DynamicDataAccess）功能，即无论N1网上任何操作站或任一NCU上，均可以对全部的数据实现检测或控制。
在某些场合，用户可能需要用到拔号式（Dia-up）通讯方式，用以监控远处的控制系统，这时可以通过调制解调器，设置远程操作站。
N2通讯总线是一种现场存取网络，它连接控制器及接口模块至网络控制器。N2总线使用主/从式通讯协议，NCU是主导，N2总线设备（DDC）是从属。N2总线使用Opto-22optimumx®通讯协议，并且已被证明其优越性。N2总线遵循EIA，RS-485电气标准。）
③联网能力
对于楼宇系统的设计和管理者来说，真正的挑战是：怎样利用所有子系统的能力？怎样有效地管理它们，从而提供一个高质量的办公环境？METASYS系统使上述问题迎刃而解。各个不相联系，甚至是来自不同公司的系统，通过METASYS被恰当地联系在一起，变成一个系统的集成。各系统相对独立，自成体系，必要时相互配合，实现联锁控制，从任何地方，任一台操作站上，都可以收集到全部的数据。操作员从一台操作站上，便可以了解全楼各个角落中任一系统的运作情况，一旦有故障发生便可立即作出反应，甚至客户还未感觉到任何不妥，问题便已经解决了。
美国江森公司作为美国Ashear学会发起者之一，其Metasys系统已能与超过75个公司（其中包括Carrier,York,Trane,ABB,Libert等）的子系统实现联网，并已完成2000多个联网项目。我们随时准备为用户实现METASY与任何愿意开放其通讯协议的公司产品联网。
④操作站
操作站为IBM或其他品牌标准个人电脑，操作站提供视窗化的，高水平人机界面，用户可选择中文或英文操作。
它以微软公司的Windows为运行环境，允许Windows支持的其他软件同时运行。并可以与他们进行动态的数据交换（DDE）。例如您可以用已熟悉的MicrosoftExce来处理数据，做出一系列的统计表。
它可编程及产生数据库，并直接下传程序至各控制器。它可备份数据库、存储点的历史记录、趋势分析、操作员进入/退出记录、以及报警记录等。
METASYS界面操作全部视窗化，无需记忆操作指令。它的网络图犹如一张联络图，表示出所有监控设备及其相互关系，操作员只要调出METASYS应用程序，便一目了然：哪个系统为哪一楼层服务；哪些设备为哪些区域服务等。METASYS使用了一种分布于整个网络、面向目标的软件体系。只依靠鼠标操作，便可走遍整个建筑。它用图形显示建筑物的各楼层平面和设备简图，并通过鲜艳的色彩和动态数据显示、报告所监控的点的信息。
网络中任一个操作站均可以存取整个网络的所有信息，各操作站可同时使用。
⑤记录/报警打印机
打印机用于系统操作的记录。每台打印机的记录内容可根据用户要求设定，而记录格式在调试阶段即可定义。
⑥网络控制器（NCU）
网络控制器（NCU）是一种高性能的现场盘，它由一系列可兼容的电子智能化模块所构成。它可以实现复杂高性能控制的任何控制程序，同时也可以协调通信网络中各独立的DDC控制器,为它们提供报警监视和综合控制功能。NCU可脱离任何上位机（如个人电脑），独立承担控制及通讯功能。
网络控制模块（NCM）是NCU的主要部件，它装备高速80386微处理器，其内存（RAM）可由8MB扩展至10MB，它带有自诊断功能，并有72小时后备电池。
NCU上备有多种简单而通用的系统接口，供操作人员使用。第一个接口是标准RS－232连接件，可连接手提计算机或输出打印机；第二个接口是手提网络终端接口，网络终端象操作站一样，能够存取网络中的所有信息；第三个接口可用于调制解调器，用于远程监视或打印。
NCU能支持多用户环境，就是说，任意多少位操作员都可同时存取NCU中的信息。
METASYS的5级密码口令，不仅对操作站提供保护，对NCU上的操作员接口，也同样使用一致的密码信息。
⑦直接数字控制器（DX-9100-8154/XT-XP模块）
直接数字式控制器（DDC）是METASYS系统的最前线装置，它分布于建筑物内各处的设备现场，如空调机房，水泵房，冷冻站等。DDC连接于METASYS的N2总线，NCU及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。
直接数字式控制器（DDC）是METASYS系统的最前线装置，它分布于建筑物内各处的设备现场，如空调机房，水泵房等。DDC连接于METASYS的N2总线，NCU及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。
目前最常用的DX－9100控制器是一个模块化，可扩展，在现场具有显示及操作能力的控制器。它的基本配置为8AI，8DI，2AO及6DO，共为24点，根据现场需要可增加各类型点的扩展模块，最多可扩展64个点。
DX－9100的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。其操作系统包括实时功能，12个可编程模块，及PLC逻辑运算模块。由于它是由一个个功能模块所构成，其图形化的编程工具使得程序设计异常简单。用户只要简单地调用图块，填写参数，控制程序便自动生成。所有的编程均可在METASYS操作站完成，并直接下传至DX－9100。它除了完成各种运算及PID回路控制功能外，还具备多级控制及统计功能；其PLC逻辑运算模块，具备一般PLC控制器的功能；其实时功能可同时设置多达8个时间控制程序，每个时间控制程序，可针对星期一至星期日及特定的一些公众假期，分别设定不同的启动/关闭时间。如此强大的软件功能，决定了DDC具有独立运作的功能，当中央操作站故障，网络控制器故障或通讯线断线，都不会影响其操作。
⑧现场设备
现场设备包括传送器，变送器，风阀执行器等，它们均直接与DDC连接。
⑨程序存贮器
NCU和DX的存贮器采用EEPROM，EPROM及RAM。
系统构成和控制程序存贮在EEPROM和EPROM中，在掉电期间，程序仍可保持。实时时钟和功能存贮于RAM中，带有后备电池（NCU中可维持72小时，DX中可维持1年）。存贮器分配的原则是当偶尔在线变更某些参数时，尽量减少对控制器操作的干扰。在METASYS中，许多用户变更，甚至是统计数据分析，均可以在线进行。
这种安排使得控制器既能提供足够的内存（从而满足设备管理系统的各种控制功能的需要），又不至于花费太大。假如控制器掉电超过72小时，保存在NCU之RAM中的数据将会丢失，这时，METASYS会自动通过高速N1总线，将数据自动地由操作站下传到NCU中。
⑩系统的运行环境要求及用电量
DX-9100控制器(DDC)：
工作环境要求：0~50℃(32~120℉)，相对湿度10~90%不结露。
用电量：24VAC，50/60Hz，10VA
XT及XP模块：
工作环境要求：0~50℃(32~120℉)，相对湿度10~90%不结露。
用电量：24VAC，50/60Hz，5.5VA
⑵软件功能说明
各种不同功能的软件，构成了完整的METASYS操作系统。
主要软件功能如下；
摘要（各类报告清单）
密码保护（5级）
用户编程（图形化编程语言）
状态改变报告
报警信息报告
报告分组/报警管理
监控点历史
动态趋势分析
累积、统计功能
数据库下传/上载功能
基于MicrosoftWindows之图形化及操作站工作环境
能量管理控制
时间预定功能
设备循环启/停保护
重大设备启/停延时
供电恢复启动程序
用电量限定/负载循环
(2.1)摘要（各类报告清单）
在METASYS中，用户可以直接得到各种分类的报告清单，这些清单可以显示于监视器上，也可以打印或存盘。可以直接调用的报告清单有16种，其中最常用的录示如下：
监控点清单
报警点清单
严重级别报警点清单
脱机点清单
处于超越控制状态下点的清单
禁止通讯点的清单
被锁定点的清单
被定义于跟进文件中的报告
时间预定的时间表清单
假日时间预定的时间表清单
各监控点的高低限及死区值清单
以上报告清单根据用户的指定，可以选择针对网络中所有点，也可以针对某一个系统中的监控点。或选择组甚至几组中各系统中的监控点。
(2.2)密码保护功能
Password
METASYS系统可提供五个等级，多达100个密码口令，为网络和操作站提供安全保障。
根据主管人员的指定，各操作员具有不同等级的口令，口令可限制所访问的内容，具体为可访问的监控点，口令也限制操作级别。
口令访问在整个METASYS网络中是一致的。无论操作员走到哪一台操作站，或是在现场用手持式网络终端，他只要使用自已的口令，便有相同的放行级别。当对口令系统进行增减或改变时，网络中各操作装置同一时间自动配合，而不需要在每个操作装置作出更改。
对每个口令，系统提供一个自动退出时间，该时间可自由设定，范围从1到1440分钟。如果操作员离开前，忘记退出系统，设定的时间过后，系统会自动退出，继续受到密码保护。
各级口令的职能如下：
第5级──只可监视，检查数据
第4级──第5级＋操作员控制及预定
第3级──第4级＋监控点参数的改变
第2级──第3级＋数据库增减
(2.3)用户图形化编程语言
GraphicProgrammingLanguage
用户可以通过先进的图形化编程语言，实现各种复杂的高级算法及超越控制。METASYS的图形化编程语言通过图形方式，使用户以画流程图的方式，进行编程。它的特点是直观、易懂、方便修改。
METASYS提供一系列已经证明可靠的图形化程序，方便用户直接调用。用户可以在自己的程序中插入它们，也可以对它们进行修改。
(2.4)状态改变报告
METASYS系统可提供所有双态点的状态改变记录，该记录可以输出到打印机上，也可以直接报告至指定的操作站及磁盘文件。记录显示改变状态的点的名称。点的详细说明及发生状态改变的时间和日期。
(2.5)报警信息报告及报告分组/报警管理
ReportRouter/AlarmManager
METASYS具有完善的报警管理。操作站优先处理和首先显示最重要的报警点，并且能够有选择地把不同的报警传至位于网络中任何位置的相应操作站，甚至传到用拔号调制解调器联结的远程操作站。
报警管理提供报警打印，报警缓冲器及直接报告至指定的操作站和存储文件，所有方式均满足以下条件：
A)显示报警点的名称，点的详细说明及发生报警的时间和日期。
B)报警依轻、缓、急，用户可自行决定报警级别，以便更有效及快速处理严重的报警。本系统可将报警分为3类，其中又分4级。
C)作为A)的补充，用户可对每个报警点增加报警信息，该报警信息可达65个字母（中文为30个字）。报警信息可明确提示操作员如何处理报警。比如采取什么措施，找什么人维修等。对于大型系统的管理者来说，管理上千个点，并及时处理报警，并非易事。给报警点增加报警信息这一功能，大大方便了操作者。
(2.6)监控点历史
PointHistory
METASYS系统中所有监控点都自动产生一个历史，该记录存放在网络控制器中。模拟点每30分钟采样一次，如有特殊需要，用户指定一个PC文件，记录将自动转入该文件中，提供长期的历史数据。双态点可记录10次开/关动作。每个点具备历史这一特性，方便用户随时分析设备的性能，回顾故障或事件发生的时间，大大提高设备管理水平。
(2.7)动态趋势分析
Trend
动态趋势分析可应用于系统中的所有监控点，其采样点数及采样间隔（范围1分钟至120分钟）均由用户自已定义。
当监控点历史不能满足设备性能分析的要求时，可利用动态趋势分析这一软件功能。
与监控点历史一样，动态趋势分析也存放于网络控制器中。如需保存数据，用户可指定一个PC文件。当采样数接近规定的数值时，数据将自动转入该PC文件中。
(2.8)累积、统计功能
各DDC及NCU均具备累积、统计功能。用户可定义一个限额，当累积或统计值超过此值时，系统统可发出报警。该功能主要应用在以下几个方面：
A)运行时间统计－－如水泵、风机等的运行小时
B)模拟量及脉冲累积－－如用电量
C)事件发生次数的统计－－如某一段时间中，房间温度超出高限的次数。
Totalization
(2.9)数据库下传/上载功能
METASYS系统中，所有DDC的现场控制程序，均可由操作给直接下载，不论何时，用户可以从操作站上很方便地修改DDC的现场控制程序，并直接下载至DDC，而不需走到现场。
用户通过操作站对系统数据所进行的任何增减及参数的修改，均直接储存于网络控制器中，系统的运行并不依赖于操作站。为防止现场数据（储存于NCU中）的丢失或损坏，从操作站可实现数据的回传。回传数据保存在操作站硬盘中，作为备份数据。
如果由于某种特殊原因，NCU掉电超过72小时，由于超出了NCU中可充电电池保持内存的最长时间，该网络控制器的数据将会丢失。但是，一旦恢复供电，系统将自动从操作站将备份数据下载至NCU，保证系统正常工作。
(2.10)动态图形显示及操作站工作环境
Graphics
为使监控点的位置更直观及便于对系统的分析，METASYS系统提供采色动态图形显示，包括楼层的平面图及机电设备蝗系统示意图。
1、操作员可通过菜单的选择或直接从图形上切换不同系统或平面的图形。
2、图形中所有监控点的数值或状态是动态显示，即显示它们的实际位置和当前数值或状态，各点是自动更新的。
3、操作站的工作环境是视窗化的，可同时显示多幅图形，便于对整个系统的操作进行分析。
4、当某点发出报警时，其所在的图形会自动弹出，其中的报警点会以事先指定的颜色不断闪烁，以提醒操作员报警点的位置。
(2.11)能量管理控制
为达到节约人力及能源的目的，METASYS提供各种常用的能量管理软件，这些软件自动运作不需操作员的介入。同时，它们又有足够的灵活性，用户可轻易进行定义及修改。其主要软件时间预定功能，最佳启/停功能，焓值切换功能，温度设定点自动重置功能，制冷机组的自动组合及群8控功能，以及用电量限制功能等。
(2.12)时间预定功能
预定功能使得METASYS系统能按照操作员事先所安排的时间表自动运行，提高设备管理效率。
预定功能适用于设备的定时启停，设定点定时修改控制程序的定时启动，趋势分析的起止，累积/统计的起/止及各种报告的定时打印，等等。
预定共有4种：正常日、替换日、节假日、及特殊日。用户可定义一年的日历。
(2.13)设备循环启/停/及重大设备启/停延时保护
Scheduling
为保证机电设备的使用寿命及避免不正确操作造成设备损坏，METASYS系统提供设备保护功能，限定1小时中设备的启/停次数，并且可对设备设置启/停延时，对每个控制点，用户可以方便地设置。修改及取消该保护功能。
(2.14)供电恢复启动程序
对重要的设备系统，如冷冻站，其设备的启停需严格遵循一定的顺序，为避免设备运行中动力电突然掉电，又突然恢复时，对设备造成损坏。METASYS提供供电恢复启动程序，保证任何时候，设备都能按照其正确顺序启动。
(2.15)用电量限制/负载循环
DemandLimiting/LoadRolling
该软件功能用于节约电费的目的，当用电量高峰时，系统可根据给定的限制，自动对指定负载进行定时的轮流开/关，以防止用电量超出规定的限额。
⑶系统运行性能(可靠性分析)
①可靠性定义
系统可靠性是指给定的一个周期时间减去非工作时间(检修、待料等因素停工时间)与这个周期时间的比值。非工作时间开始于故障被确认时。这个概念可描述为正常运行时间与给定的运行时间的比值。特别指出，正常运行时间是指系统运行时间和可能需要运行（即待命）的时间总和。整个时间由正常运行时间（Uptime）和非工作时间（Downtime）组成，如下公式：
系统可靠性=正常运行时间/（正常运行时间+非工作时间）
以上等式是可靠性的定义标准。在这里非工作时间是指维修和返修产品所需要的平均时间。这个平均时间通常称为平均修复时间，包括预计的时间及不可预计的时间。在正常的情况下，不论白天黑夜，我们的紧急反应时间不超过四个小时。
系统可靠性也被表示为平均修复时间（MTTR）和平均故障间隔时间（MTBF）。平均故障间隔时间是指系统可靠性的一个衡量尺度，平均修复时间是系统可维护性的一个衡量尺度。他们的关系如下：
系统可靠性=平均故障间隔时间/（平均故障间隔时间+平均修复时间）
②系统平均故障间隔时间的计算
该值等于保修期内系统累计运行时间除以保修故障点总数量。设备装船到安装开通大约二个月的时间未计入累计运行时间。
江森公司统计记录在保修期内从现场返修部件的数量。一年故障概率（OYFP）被作为一个指标来描述系统的返修率，同样设备的船期不计入运行时间。
系统平均故障间隔时间和一年故障概率的统计学的关系式为：
系统可靠性=（1-OYFP）=EXP[（-8760）/MTBF]
计算值概括如下表：
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：电机启动盘只包括开关、继电器、接线端子，它的系统非工作时间实际上趋近为0。
2、系统方案及配置说明
我司对本系统的控制器配置基于如下原因采用一对一的分散式控制。原因①由于高级的控制需求导致控制过程相对复杂，因此使用集中的现场控制器对分散于楼中各处的机电设备将无法满足采样及控制需求；原因②使用分散的现场控制器将极大减少施工所需的管线数量及施工量；原因③分散的控制器将极大降低系统出现故障的概率，当控制器因人为破坏等不可预见的因素毁坏时不致影响过多现场设备的安全运行。
⑴暖通空调自控系统
暖通空调系统包括：冷热源系统、空调机组，送排风系统相关设备等。以下将就各分系统的控制及采样点位设置、设备配置、控制方式及功能作一详细说明。
①冷热源系统
由METASYS系统按每天预先编排的程序对设备进行优化控制，具体功能如下：
控制冷冻机启停；
监测运行状态；
监测冷冻机故障报警；
监测设备手/自动状态；
控制冷冻水泵启停；
监测冷冻水泵的运行状态；
监测冷冻水泵故障报警；
监测冷冻水泵手/自动状态；
控制冷却水泵启停；
监测冷却水泵运行状态；
监测冷却水泵故障报警；
监测冷却水泵手/自动状态；
控制采暖水泵启停；
监测采暖水泵运行状态；
监测采暖水泵故障报警；
监测采暖水泵手/自动状态；
监测冷却塔高/低液位；
控制冷却塔风机启停；
冷却水塔高/低液位报警；
测量冷冻水供/回水间的典型压差；
测量冷冻水/采暖热水供/回水温度；
测量冷却水供/回水温度；
测量冷冻水回水流量；
通过量度冷冻水的总供／回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷；
根据实际冷负荷来决定冷冻机的启停组合及台数,以便达至最佳的节能状态；
根据机组启停情况控制控制相关水泵及碟阀开关；
控制冷冻水旁通阀的开度，以维持要求的压差；
根据冷却塔运行台数及运行方式控制相关碟阀开关；
冷冻机、冷冻水泵、冷却水泵运行时间累积；
各联动设备的启停程序包括一个可调整的延迟时间功能，以便配合冷冻系统内各装置的特性。各设备的启停联动顺序为:
i启动：电动蝶阀冷冻水泵冷却水泵冷动机组；
ii停止：冷冻机冷冻水泵冷却水泵电动蝶阀；
以上工作状况可用文字或图形显示于彩色显示屏上，也可通过打印机打印出来作为记录。
通过安装在冷冻机房内的网络控制器(NCU)和直接数字式控制器DDC将按内部预先编写的软件程序来控制冷冻机启停的台数和相关设备的群控。
②空调机组
METASYS系统的监控功能如下：
监测风机手/自动转换状态，确认空调机组风机现是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；
当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停；
监测送风机压差状态，确认风机机械部分是否已正式投入运行，可区别机械部分与电气部分的故障报警；
测量水盘管表面温度，当温度低于设定值(可调整)时触发报警并联动一系列的防冻保护动作，如关闭新风阀并打开水阀等；
调节新/回风阀门；
回风温度监测；
回风湿度监测；
控制加湿器启停；
通过测定回风温度与设定点间的差值，实时计算并确定送风温度的设定点，以满足空调空间负荷需求；
通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，实现对送风温度设定点（可调整）的控制，保证空调机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费；
通过测定回风湿度与设定点间的差值，实时计算并确定送风湿度的设定点；
安装在机房内的直接数字式控制器(该控制器与现场设备是一对一的安装及控制方式)将按内部预先编写的软件程序来满足空调机的自动控制和操作顺序。
以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。
③送排风系统
METASYS系统的监控功能如下：
监测风机手/自动转换状态，确认是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；
当处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停；
监测送风机压差状态，确认风机机械部分是否已正式投入运行，可区别机械部分与电气部分的故障报警；
⑵变配电监测系统
METASYS系统主要对该系统中的设备运行状态及运行参数进行监视，具体的监视功能如下。
电压
电流
功率因数
能量计算
有功功率
无功功率
频率
⑶给排水监控系统
METASYS系统按预先编定的程序进行控制，具体的监控功能如下。
监测水泵手/自动转换状态，确认设备现是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；
当设备处于楼宇自控系统控制时，可控制水泵的启停；
水泵故障报警；
监测液位报警；
当达到高液位时进行报警并联动相关设备；
当低于低液位时进行报警并联动相关设备；
⑷照明系统
(一)人工和机械化仓储
20世纪,我国的仓储管理还处于人工与机械化阶段,无论是在运输、控制还是管理上,主要依靠人力的作用进行,机械化水平还不能满足所有仓储的需求,只能作为人力的辅助作用。在企业仓库管理中,相关机械的操作只能通过人工操作进行控制,比如机械手、传送带、升降机等,在操作期间通过行程开关和机械监视器对人工操作进行监控。该阶段仓储模式的优势是在获取存取和搬运中能获得较高的数据精度,但速度慢、重复性高。
(二)自动化仓储
随着科学技术的进步,企业仓储管理逐渐向自动化方向发展,企业仓库可以在自动化技术的作用下自主的完成控制与独立应用等任务。在计算机相关技术的发展与革新中,仓储管理在自动化系统配置中也有了较大的进步,计算机技术完美融合于数据采集、机械设备控制中,将数据和信息更加直观的反馈在主机上,通过对仓库主机进行查询就可以获得仓库管理的信息,比如货物达到时间、库存量等,有利于企业管理人员随时对资源进行调配。
(三)智能化仓储
在经济日益发展的今天,自动化仓储技术已经难以满足社会各领域的发展需求,不断探索、不断创新成为了业界人士重点关注的课题。近年来,人工智能系统的开发,使企业仓储智能化成为了现实,以巷道式推垛机为主的立体型仓库存取逐渐被投入使用,智能化仓储技术尤其是交通部门和物流中心得到了广泛的推广与应用。智能化仓储对提高物流运输的速度、精度以及智能性具有十分重要的作用,实现了仓库各环节管理工作环环相扣,有利于获取信息与数据的及时性和准确性,大大降低了人工劳动强度,真正实现了企业仓储智能化。
二、自动化仓储管理
自动化仓储管理系统以集中服务为切入点,针对企业仓储管理特点与发展需求进行了节点移动,有利于对仓库各环节管理基本数据和信息的采集与检验,有利于对仓储过程中各项工作指令数据进行采集,从而确保仓储管理工作达到标准,提高数据录入的真实性、完整性和及时性。在一定的范围内,企业仓储采取自动化管理,为工作人员提供了完整的物品信息,有利于掌握物品准确的位置,从而提高企业仓储管理的质量与效率。自动化仓储管理在物品运输、管理,以及最大限度利用仓库空间、及时获得精准数据等方面有比较突出的优势。根据自动化仓储管理的特点,可以设定一个多层、大容量的货物存放仓库系统,超过30m高度设置高中低三层面系统,在货物存放有变动的情况下,按照企业发展需求随时进行调整。多层面立体仓储设计大大节省了仓库空间,有利于出入输送机对货物的移动与搬运,从而提高货架层的利用率。另外,自动化仓储管理实现了货品种类、数量等信息的自动核对和记录,企业管理人员只需要对仓库计算机进行查询,就可以获取需要的信息与数据。
三、自动化仓储管理解决方案分析
自动化仓储管理实质就是在企业仓库管理中,构建一个自动化仓储系统,从而真正实现企业仓储管理的自动化和标准化。自动化仓储系统包括两大部分,即硬件和软件,完整的自动化仓储管理系统在设计与构建上分为管理层、服务层、监控层以及执行层,解决方案是通过服务层对系统服务器进行数据的反馈,帮助管理层和局域网对物品信息进行核实和检验,利用执行层实现与监控系统的信息共享。管理层主要任务是对整个系统进行管理,以此实现自动化仓储系统货位管理,并进行货物报表查询、货物出入库次数管理、系统故障分析以及日常维护保养等工作,有利于及时下达指令进行信息传递和交互,实现企业仓库监控管理。监控层作为仓库管理的心脏,主要承担着管理系统指令的控制、接收、转发和分解等重任,平衡企业其他设备执行命令控制。为更好的对信息进行跟踪和处理,需要在执行层对仓储管理各环节执行作业指令,并依次完成各项指令任务。
(一)货存管理功能
货存管理功能主要包括:建立备品货位明细表、周期库存资金统计表、出入库信息记录表、采购计划表等,建立货物编码、部门、用户编码、库存量等档案,建立运行记录,比如设备故障和报警记录、作业执行情况等。
(二)货位管理功能
为提高系统运行的自动性和灵活性,分析货位安排的合理性,确保货位存取始终处于高层货架受力均衡和高效运行状态中。作业计划功能是接受备品出入库和供应商材料等信息,从而制定出合理的生产计划,单项处理或批量处理作业单。作业调度功能有效的提高了堆垛机的效率,避免因一台机器出现故障而影响企业仓库相关环节的作业,同时预测备品的储存周期,针对推垛机出入库特点,合理的分配货位。
(三)监控系统功能
首先将接收的作业信息、堆垛机状态、故障信息等以动态图形的形式显示在监控界面中,并将接收到的仓库管理系统的作业单转化为指令,村入至待发任务队列中,并向推垛机发送。其次针对企业仓储管理实际需求,通过自动化仓储管理系统,封锁某条巷道或者通过指令使推垛机停止和返回。最后,通过计算机屏幕和声卡,系统或者设备故障发生声光报警。部分故障发生后,故障设备会自动停用并封锁,并及时将故障信息传递给仓库管理员,有利于管理员迅速的调整作业计划,避免故障设备打乱正常工作流程,并通知维修人员尽快维护。
四、结束语
关键词：配电自动化配电管理系统环网配电供电可靠性
1引言
随着我国加入WTO，电力供应将逐步从卖方市场走向买方市场，电力用户对电能质量提出了更高的要求，国际一流供电企业的供电可靠性指标要求：农村用户≥99．5％，供电系统用户≥99．99％（市中心＋市区＋城镇）。而要实现这一目标，传统的配电网结构及保护、运行和管理方式已经不适应电力市场发展的需求，迫切需要新的配电模式和配电自动化及管理系统来解决这个矛盾。
配电自动化及管理系统是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。
2配电自动化及管理系统
2．1配电自动化及管理系统的等级划分及结构
根据配电网规模、地理分布及电网结构，分为特大型、大中型和中小型系统。主要由主站系统、子站系统、远方终端、通信系统组成。其组成结构分别见图1（特大型配电自动化及管理系统组成结构）、图2（大中型配电自动化及管理系统组成结构）和图3（中小型配电自动化及管理系统组成结构）。
2．2配电自动化及管理系统的主要功能
2．2．1配电自动化及管理系统的主站
配电自动化及管理系统主站是整个配电自动化及管理系统的监控、管理中心。其主要功能有实时功能和管理功能：实时功能：数据采集、数据传输、数据处理、控制功能、事件报告、人机联系、系统维护、故障处理等。
管理功能：指标管理、地理信息系统（GIS）、运行管理、设备管理（FM）、辅助设计（AM）、辅助工程管理、应用软件等。
2．2．2配电自动化及管理系统的中心站
在特大城市的配电自动化及管理系统中可设中心站，是下属主站经加工处理后的信息汇集、管理中心。主要负责全局重要信息的监视与管理，特大城市电力部门可根据各自实际情况，确定本局配电自动化及管理系统中是否设置中心站。
2．2．3配电自动化及管理系统子站（或称配电自动化系统中压监控单元）
配电自动化及管理系统子站是为分布主站功能、优化信息传输、清晰系统结构层次、方便通信系统组网而设置的中间层，实现所辖范围内的信息汇集、处理以及故障处理、通信监视等功能。具体功能有：数据采集、控制功能、数据传输、维护功能、故障处理、通信监视等。
2．2．4配电自动化及管理系统远方终端
配电自动化及管理系统远方终端是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称，它包括配电柱上开关监控终端FTU（FeederTerminalUnit）、配电变压器监测终端TTU（TransformerTerminalUnit）、开闭所、公用及用户配电所的监控终端DTU（Distribu－tionTerminalUnit）等。具体功能有：数据采集、控制功能、数据传输、维护功能、当地功能等。
3实现配电自动化及管理系统过程中值得注意的问题
3．1规划和建设好配电网架
规划和建设好配电网架，是实现配电自动化及管理系统的基本条件。常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式，其中环网接线是配网最常用的一种形式。将配电网环网化，并将10kV馈线进行适当合理的分段；保证在事故情况下，110kV变电容量、10kV主干线和10kV馈线有足够的转移负
荷的能力。
3．2加强领导，统筹安排，分步实施
配电自动化及管理系统的开发和应用，是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃，其涵盖的内容十分广泛，涉及部门诸多，为此，必须加强领导，统一规划，因地制宜，分步实施，以实现最佳的投入产出比。
3．3解决好实时系统与管理系统的一体化问题
由于配电自动化（DA）涉及的一次设备成本较大，目前一般仅限于重要区域的配网使用，而AM／FM／GIS则可在全部配网使用。若使用一体化可通过AM／FM／GIS系统在一定程度上弥补DA在这方面的不足［1］，故配电自动化及管理系统的实时SCADA和AM／FM／GIS的一体化颇为重要。所谓一体化，就是指GIS作为计算机数据处理系统平台的一个组成部分，整个系统的实时性和数据（包括图形数据）的一致性得以保证［2］，使得SCADA和AM／FM／GIS通过一个图形用户界面（GUI）集成在一起，从而提高系统的效率和效益。
3．4配置合理的通信通道
通信系统信道的选用，应根据通信规划、现有通信条件和配电自动化及管理系统的需求，按分层配置、资源共享的原则予以确定。信道种类有光纤、微波、无线、载波、有线。主干线推荐使用高中速信道，试点项目建议使用光纤。
3．5选择可靠的一次设备
对一次开关设备除满足相应标准外，还应满足配电自动化及管理系统的如下要求：
4结语
配电自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点，能提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务，具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益。配电自动化及管理系统的建设是一项系统工程，所以要在按照城网建设规划的前提下，因地制宜，积极采用、合理选用、推广应用配电自动化及管理系统。
参考文献
自动化设备管理系统即通过对计算机技术、通信技术以及管理技术的综合运用实现系统数据的采集、分析等管理工作，以保证管理系统的有效性。但是，由于自动化设备是一门新兴的学科，因此在实际应用的很多方面还存在着很多的不完善地方。主要存在的问题如下所示：
1.1依赖性强，不能完全自动化管理
就目前的自动化设备的管理系统在很多复杂、强度大的实际运用中，自动化管理很难做到设备的完全智能化，还需要人为管理和文档管理的协助进行记录、管理设备信息，给管理工作带来诸多不便。因此，对于目前自动化设备的管理系统，亟待解决的问题便是让自动化管理达到“一劳永逸”的效果。
1.2自动化管理系统设备水平低
科学技术发展迅速，导致产品的更新换代日益加速，自动化技术虽然在不断发展和完善，但随着它的投入使用，人们对自动化设备管理系统的要求不断提高，同时也发现了其所存在的问题，如管理系统常常对新增加的数据库束手无策。
1.3管理水平与系统设计脱节
在混合模式下的自动化生产中，管理水平的高低直接影响着设备的使用寿命以及运行性能，但由于社会生产力的需要，现代化生产设备呈现出复杂化特点，导致设计设备对设备管理水平的要求也随之增高，而目前的设备管理普遍采用的一次性开发，无法兼顾企业的后续需求，直接造成管理水平与生产系统设计的发展脱节，进而加大了设备的资金投入量。
1.4不能与时俱进、及时更新
由于自动化设备管理系统受到自身开发技术的限制以及设计方面更新缓慢等因素的影响，使自动化设备管理系统在实施管理时出现反应迟缓、顾此失彼的现象，即当系统数据发生改变时，其不能为此做出相应改变，如当有新的设备进入运行或者旧的设备退出运行时，自动化设备管理系统无法进行有效管理。因此，在自动化管理系统上，为保证设备能够有效的管理工作，不仅其设计要求及时更新，而且新的数据要及时导入系统。
2自动化设备管理系统的设计与开发
针对目前混合模式下的自动化设备管理系统中所存在的不足，并有效结合当前管理系统中的机制，通过进一步研究分析社会生产对自动化设备管理的需求，提出更有效的自动化设计管理系统的构想。
2.1系统架构分析
该系统使用客户机和服务器（Client/ServerStructs，C/S）结构，该体系结构不仅能够有效实现自动化管理工作，同时实现附件管理、备品管理以及电子文档管理，保证管理者可进行多类型的系统平台操作，并且每种自动化设备都分为静态数据管理和动态数据管理，前者主要对设备的基本技术参数进行录入和维护，而后者则主要管理设备的调动、升级和更新。在系统操作中，为实现自动化设备的智能化管理，其设备人员可通过PC机控制数据库服务器来实现，使管理工作更加灵活操作，进而提高自动化设备管理系统工作的效率。同时，为方便、实时处理设备管理的操作任务，减少管理系统对人工管理的依赖，可将各种属性的自动化设备的数据库建立在一个服务器端，使自动化设备管理系统不断向智能化发展，促进企业的长远发展。
2.2系统功能模块结构
根据目前我国自动化设备的数量和类型，混合模式下的自动化信息管理系统主要分为控制系统管理、电源管理、备品备件管理以及自动化设备电子文档管理等管理工作，根据研究分析，具有数据输入模块、查询修改模块、系统服务模块是自动化设备管理系统需具备的基础功能。
2.2.1数据输入模块
在数据输入模块中，通过把自动化设备的各种运行状态的数据参数输入到系统的数据库，并给每个自动化设备建立独立的电子档案，同时实时将设备在运行时各种状态的数据进行记录，是实现自动化设备管理系统的第一步。
2.2.2查询修改模块
在查询修改模块中，为保证在管理系统中系统参数的准确性和真实性，当有新的设备进入运行或者旧的设备退出运行时，查新修改模块需根据其状态的改变对及时记录的数据进行更新，这是实现自动化设备管理系统的关键。
2.2.3系统服务模块
在系统服务模块中，为实现数据的良好维护，需对接收的更新数据及时备份，并实时对系统加以维护，保证系统正常、安全的运行，这是实现自动化设备管理系统的保障。2.3数据管理由于设备的复杂程度越来越高，在很多领域其数据种类繁多，数据库的系统数据会随时间的延长不断增加，进而降低系统性能。因此，在混合模式下的自动化设备管理中，对数据的管理需用数据转存的方法，数据转存即建立一个结构类似于信息系统数据库的历史数据库，并在当前数据库每个整理表上创建一个与之相对应的删除数据库，当需要整理数据时，删除当前数据库的数据并转存到历史数据库中，从而实现有效的数据整理。
3自动化设备管理系统的应用与发展
随着科学技术的发展，在我国自动化技术已广泛应用于工业、农业、医疗以及科学研究等多方面，自动化技术也逐渐走向成熟，采用自动化管理系统，不仅可以将人从繁重、复杂的体力劳动或脑力劳动中解救出来，而且极大地提高了生产率。因此，自动化系统管理的应用领域将会越来越广，其广泛开发具有重大意义。主要从以下方面进行完善：
3.1提高技术人员的综合素质
无论是在工业还是其他的领域，能否准确无误的操作机器运行直接影响技术设备是否能够开发并正常使用。因此，对于从事养护与操作的员工，必须提前进行专业的岗前培训，提高职业素质，要求能够灵活运用行业常识解决在自动化设备中可能出现的安全事故。
3.2建立管理信息系统
针对系统的开发目标，建立一套易于使用和管理、易于实现数据共享的企业级管理信息系统，从而促进自动化设备管理系统的开发。如针对自身开发在建立信息系统时，从以下几个目标得以实现：
（1）使操作平面、操作界面、数据、台长格式以及系统报表统一化，优化业务流程，实现各系统的能够独立工作，相互协调，同时，不断改进企业数据的操作，简化系统中的不必要的信息孤岛，使业务数据能够实时传递。
（2）建立一套既能满足社会需求，又能提供现代化自动管理系统的科学管理方法，实现自动化管理系统又快又有效的开发和发展。
（3）完善各系统的信息，使领导能够随时动态了解各部门、财务、物流以及资金的运行状态。
（4）为各子系统间能够平滑连接，自动化系统管理需与外部Internet连接。
3.3完善开发平台
自动化技术的发展离不开统一化的平台，为自动化设备管理系统内的设置、维修及执行等环节提供一个适应现代化管理需求，集应用服务、WEB服务于一体的开放平台，更利于其管理系统的开发，在一定程度上，不仅能够减少项目投入生产时的花销，还能彰显自动化设备管理系统中的“人本理念”。
4结束语
是国家果茶良种场XX省优质果茶良种繁育场，是国家“九五”种子工程在湖南实施的重点项目，建于1998年8月，1999年三月由农业部授名为“国家（湖南）果茶良种场”。
厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处，占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整，先后从美国﹑法国﹑埃及﹑日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个，优质果茶种苗40多万株，建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株，果茶母（接）穗1万公斤以上，生产优质果茶产品1000吨以上。
果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新，景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶；夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类；秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃；冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香，是个名副其实的“百果园”。
该厂第二期工程将于2003年完成，面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株，优质果茶产品产量也将成倍增加，更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时，一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。
百果园是农业高科技的结晶，而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园，全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制，该园地势起伏较大，最高处海拔达86.60m，最低处64.72m，传统灌水方式很难进行，而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强，而且特别适应山地丘陵地区，所以滴灌正好大施其能，由低处水库中取水，经过过滤加压，然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中，保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高，全园仅能使用微机控制电磁阀的开启，不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制，有望进一步提高。
2滴灌系统
滴灌就是滴水灌溉技术，它是利用低压管道系统，使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域，使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤，因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用，是一种很有发展前途的局部灌水技术。
百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树，如果采用其它灌水方法，不仅浪费水资源，而且很难保证满足果树的需水量，而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单，易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点，所以滴灌成为了百果园地首选。
2.1百果园滴灌系统的组成
百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成，如图所示。全园滴灌系统组成示意图：
1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止阀6.施肥开关7.灌水总开关8.压力表
9.主过滤器10.水表11.支管12.微喷头13.滴头14.毛管(滴灌带、渗灌管)
15.滴灌支管16.尾部开关(电磁阀)17.冲洗阀18.肥料罐19.肥量调节阀20.施肥器21.干管
2.1.1水源
江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源，百果园采用从园中的水库中取水。
2.1.2首部枢纽
百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵，在水库中取水，现取现用，计划建一水塔蓄水。
2.1.3输配水管网
输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道，毛管是微灌系统末级管道，其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于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。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。
2.1.4尾部设备
尾部设备是微灌系统的关键部件，包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。
2.2百果园滴灌灌溉系统
灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建，全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术，是我国南方发展节水农业的典范，其具体情况见下：
2.2.1设计原则
滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外，通常应遵循以下主要原则：
①必须满足果园果树生长对水分的要求；
②灌溉系统设计应结合耕作实际，便于操作；
③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、虫害的发生；
④在尽可能的情况下，灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置；
⑤在尽可能的情况下，应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时，工程建设的综合造价最小。
2.2.2设计步骤
2.2.2.1资料的收集在系统设计时，必须掌握以下资料：
①地形资料：根据实际情况测绘大比例尺地形图，其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤资料：主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。
③气象资料：区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温（包括最高、最低气温）、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。
④水源资料：水源属性（个人或集体）、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时，还应调查机井的静水位和动水位，当地下水水位较浅时，一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时，应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时，还应特别注意水源的保证率问题，不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源，都应考虑这个问题。
⑤百果园作物种植资料：其中包括作物的种类、种植密度（其中最主要的是行距和株距）等。
⑥百果园的环境资料：包括百果园周围的地形、交通和供电等。
2.2.2.2灌水方法的选择灌水方法选择适当与否，除了影响工程投资外，还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此，应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等，合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主，滴喷灌相结合的方式。
2.2.2.3滴灌系统布置，百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级，布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直，以使管道长度和水头损失最小。通常情况下，园内一般出水毛管平行于种植方向，支管垂直于种植方向。
2.2.2.4滴灌灌溉制度的拟定
①灌水定额：是指作为滴灌系统设计的单位面积上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）计算，即
H——计划湿润层深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果树0.3-1.0米；
p——土壤湿润比，70%-90%。
②设计灌水周期：滴灌设计灌水周期是指按一定的灌水定额灌水后，在作物适宜土壤含水率的条件下，保障作物正常生长的可能延续时间T，用式（4－9）计算，即
③一次灌水延续时间：一次灌水延续时间是指把设计灌水定额水量，在不产生径流的条件下，均匀分布于果园田间所用的灌水时间，用式（4－10）计算，即
i.轮灌区数目的确定：（a）对于固定式滴灌系统，轮灌区数目可按式（4-11）计算：（b）对于移动式滴灌系统，则有：
ii.一条毛管的控制灌溉面积：（a）对于固定式滴灌系统，毛管固定在一个位置上灌水，控制面积为
f=SeL(4-13)
式中f——每条毛管控制的灌溉面积（平方米）
L——毛管长度（米），移动式滴灌系统中为出流毛管长度。
（b）对于移动式滴灌系统，一条毛管控制的灌溉面积为
2.2.2.5滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下，滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时，滴灌面积为
2.2.2.6管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后，即可从最末端或最不利毛管位置开始，逐级推算各级管道的水头损失（包括沿程水头损失和局部水头损失）。在设计中，同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值，不超过滴头设计工作压力的20％，流量差值不超过10％；对于采用压力补偿式滴水器时，仅要求区域内滴头流量差值不超过10％，并据此确定支、毛管的最大设计长度；在滴灌中，由于管网中水流压力通常小于0．3兆帕，所以多选用PVC塑料管道。管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式（4－16）、（4－17）计算，局部阻力损失常用式（4－18）计算。①沿程阻力损失hf
当管道有多个出水口时，管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题，多口出流折减系数k，对应计算公式
②局部阻力hj
工程设计中为了计算方便，局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10％估算。
2.2.2.7管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。
①管材的选择：可用于灌溉的管道种类很多，应该根据滴灌区的具体情况，如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件，结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下，对于地理固定管道，可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀，最好不要选用。随着材料工业的发展，地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意，不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远，特别是在使用低密度聚乙烯管（PE管）时，一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度，若没有达到，千万不能使用，否则将会埋下隐患，造成运行时管道发生爆破，甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好选用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。对于口径150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降，应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用，易老化，缩短使用寿命。因此，地面移动管最好不采用塑料管。
②管径的选择：当轮灌编组和轮灌顺序确定之后，各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量，作为本级管道的设计流量，依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道，其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小，也可选取一个出现次数较多的次大流量，作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时，可分段确定设计流量。（a）支管管径的确定：支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大，支管运行时的水头损失就越小，同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近，灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资，对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小，支管投资减少，移动作业的劳动强度降低，但由于运行时支管内水头损失增大，同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大，结果造成果园各处受水量不一致，影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20％，国家标准GBJ85-85规定：同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20％以内。显然，支管若在平坦的地面上铺设，其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上，则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为
许的水头损失即为从式（4－20）
可以看出：逆坡铺设支管时，允许的hw的值小，即选用的支管管径应大些；顺坡铺设支管时，因Z的值本身为负值，其允许的hw的值可以比0.2hp大些，也就是说因支管顺坡铺设时，因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降，选用的支管管径可适当的小些。当一条支管选用同管径的管子时，从支管首端到朱端，由于沿程出流，支管内的流速水头逐次减小，抵消了局部水头损失，所以计算支管内水头损失时，可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失，即h''''f=hw，式（4－20）可改写为
滴头选定后，满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差（实际上就是两滴头所在地的地面高差）可以从系统平面布置图中查取。则h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他参数已知的情况下反求管径d，d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此，还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管，考虑到运行与管理的方便，最大的管径一般不超过100毫米，并且应尽量使各支管取相同的管径，至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统，地理支管的管径可以不同，但规格不宜太多，同一条支管一般最多变径两次。（b）支管以上各级管道管径的确定：一般情况下，这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大，管道的投资造价（常用折旧费表示）将随之增高，而管道的年运行费随之降低。因此，客观上必定有一种管径，会使上述两种费用之和为最低，这种管径就是我们要选择的管径，称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚，但计算相当繁琐，往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费，比较后再确定。随着科学技术的进步，计算机技术的飞速发展，许多优化设计方法，如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用，具体方法可参阅有关书籍。对于规模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的经验公式估算管道的直径：
应该指出的是，由于管道系统年工作小时数少，而所占投资比例又大。因此，一般在灌溉系统压力能得到满足的情况下，选用尽可能小的管径是经济的，但管中流速应控制在2.5～3米／秒以下。
③管道纵剖面设计：管道纵剖面设计应在系统平面市置图绘制后进行，设计的主要内容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺，减少折点，有起伏时应避免产生负压。
ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离，埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7～1.2米；在农村机耕道下埋深为0．5～0．9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定，同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下，管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点；反之应缓些。总的来说，管道坡度不得超过1:1，通常控制在1:1.5～1:3以下。
ⅱ管道连接及附件：地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式，转向处用弯头，分水处用三通或四通接头，管径改变处采用异径接头，管道末端用堵头。为方便施工和安装，同类管件应考虑其规格尽量统一。
为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀；当管道过长或压力变化过大时，设置节制阀。为保证管道的安全运行，还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网，管道起伏的高处应设排气装置，自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管，管道起伏的低处及管道末端设泄水装置，管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。
2.3评价
从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统，而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制，其毛管采用了单行直线布置，灌水均匀度不高，鉴于对多种毛管布置形式的比较分析，笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置；而且其控制系统自动化程度不高，全园仅能使用微机控制电磁阀的开启，不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制，故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验，改进一期工程中的不足，特别是应该实现灌水的全自动控制。
3灌溉自动化控制系统
灌溉中的滴灌系统，能很方便实现自动化控制，灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉，也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制，根据控制系统运行的方式不同，一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类：
①手动控制系统
系统的所有操作均由人工完成，如水泵、阀门的开启、关闭，灌溉时间的长短，何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低，控制部分技术含量不高，便于使用和维护，很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差，不适宜控制大面积的灌溉。
②全自动控制系统
系统不要人直接参与，通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中，除灌水器、管道、管件及水泵、电机外，还包括中央控制器、自动阀、传感器（土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等）及电线等。
③半自动控制系统
系统中在灌溉区域没有安装传感器，灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序，而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等，有的一部分实行自动控制，有的是几部分进行自动控制。
为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解，下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍：
3.1滴灌首部控制枢纽
滴灌自动化系统的基本控制方法有：时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水；水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水；反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应，然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化，这在地多人少、劳力紧张的边远地区，沙漠地带的防护林区，铁路路基沿线，经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前，国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统，并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势，取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性，具有农艺上的综合性，为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。
3.2作物生产管理计划制定
控制软件系统应能提供一套科学的管理系统，它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率，能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统，用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图，方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量，还能够确定准确的日水分利用量，能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策，能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序，以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。
控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划，作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包，它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得，作物生长资料如籽粒大小（直径）、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定，根据相应的作物响应，作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划，通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系，因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题，其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。
3.3滴灌系统灌溉计划制定
滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量，灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害，如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力，不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量，因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征，能加深对发生于土壤内的各种过程的理解，以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定，以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。
当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后，通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量，它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给，充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水，而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。
3.4土壤水分时间图和深度图的应用
3.4.1时间图时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示：直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点；供给的和有效的灌溉和降雨情况；箭头指示预测的灌溉日期；关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表；作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应；该软件所做的时间图可进行大小调整，通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长，土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。
3.4.2深度图深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况，通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到，对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量，从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定，根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失，控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失，同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具，能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题，通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况，用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗，同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。
3.5软件的程序特点
3.5.1程序结构滴管软件的数据存储于一个树状结构，这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田，每个农场或农田可能有许多检测点，每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理，能显示有关每一单个田块的详细资料，还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况，指明灌溉饱和点和需灌溉补充点，当前作物日水分使用情况，土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的测定值，对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量，同时显示土壤水分需要量，中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析，从中总结重要的信息形成报告，以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料，并进行综合分析，为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种：深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译，选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析，将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期，时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。
3.5.2数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据，如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到，作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制，它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。
3.5.3软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期（如发芽、开花等）以来的天数，使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析，以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量，尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物－水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程，计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率，这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用，该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异；建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异；建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率，用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题，能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高，使高效农业可持续发展。
3.6灌溉自动化控制系统
要实现灌水的自动化，必须有自动灌溉控制器，该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成，能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉（沟灌、喷灌、滴灌、渗灌），达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展，庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事，使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0－1.5万元，可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉，节能、省水，使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化，精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的
自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功，并投入使用。由于技术复杂、应用难度大，价格高昂，这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代，计算机工业的硬件、软件飞速发展，使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小，功能越来越丰富，价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来，雨鸟公司针对不同用途，研制、开发出了中央计算机控制系统：Maxicom
智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能：
①动采集各种气象数据，计算并记录蒸发蒸腾量ET；
②根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉；
③可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序，启动、关闭、暂停灌溉系统；
④连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障；最大限度利用管网输水能力；
⑤运行程序而不起动灌溉系统（干运行），测试程序合理性，不合理时预先修改；
⑥自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间；自动记录、显示、储存传感器反馈数据，以积累资料，修改程序，修改系统等。
⑦频繁灌溉功能：可将设计好的灌水延续时间分成若干时段，以便提供足够的土壤入渗时间，减少坡地或粘性土地地面径流损失。
⑧一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统（称为卫星站），一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园，大到上百个公园，甚至全城的所有灌溉系统。
⑨储存数百套灌溉程序；一台田间控制器（卫星站）可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。
⑩手动干涉灌溉系统：可在阀门上手动启、闭系统，可在田间卫星站上手动控制系统，也可在计算机上手动启、闭任何一站，任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备，如：道路或公共场所灯光，大门、喷泉、水泵等
自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机，集群控制器(CCU)，田间控制器（卫星站），电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如：一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯，可采用有线连接（近距离），无线连接，电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为：中央计算机编程，并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示：
中央计算机上的初始程序由控制人员编制，之后，计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据，计算ET值，并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息（如降雨，过分干燥，系统漏水...），自动中断或暂停程序，待异常情况排除后，继续恢复程序运行。
如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上，则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来，可做到最大限度地节水、节能，最大限度地保护系统设备运行，避免灌溉系统常发生的下列几种问题：
①过量灌溉或灌水不足，浪费水资源或不能满足植物需水；
②管网破裂，漏失水；
③系统运行压力不合理；
④水泵运行效率低下；
⑤地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流，浪费宝贵的水资源；
⑥降雨时，灌溉系统照常灌溉；
⑦管理、维护成本高。
3.7百果园灌溉的自动化控制设计
百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制，可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高，使其实现灌水的全自动化，具体见下：
3.7.1控制原理
自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集，输入计算机，按最优方案，控制各个阀门的开启及水泵的运行状态，科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度，为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件，促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究，最终形成灌溉专家决策系统。另外，通过变频器控制改变电机转速，调节管道压力，为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面：
①田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集
②自动化控制设计安装
③监控软件设计
④变频系统设计，通过改变水压力，为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据
⑤系统运行管理模式评价，包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等
3.7.2控制系统的组成
欲实现真正意义上的全自动控制，需要控制田间参数及对象很多，例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等，都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多，又要满足良好的人机界面要求，可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的核心，来协调各部分的工作。
系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制，其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转，工控机主要用来采集田间土壤及气象指标，按照设定的程序，控制各地块中电磁阀的开启，并通过变频器控制电机的运行状态，协调整个系统的工作。
3.7.3监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础，监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点，笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统，该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期，系统便会自动计算当前作物所处生育期，确定出各自要求的土壤状况及气象信号，控制水泵电机的运行状态及阀门的开启，自动完成整个灌水过程，完全不需要人工干预，实现全自动控制。
该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下：
①自动采集田间数据：系统根据软件中所预先设定的时间，自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数，进行相应的处理后，实时显示在屏幕上。
②作物生育期的判断：当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后，系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数，判断出作物所处的生育期，自动查找资料库中所存的原始资料，确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。
③滴灌的全自动控制：系统采集田间及气象数据后，将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较，若土壤实际含水量小于作物要求下限值，便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后，自动关闭第一个电磁阀，同时开启下一个电磁阀，直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中，若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时，系统会自动暂停当前的灌溉任务，并保存当前状态。当气象条件满足时，继续进行未完成的任务。
④形式多样的控制方式：全自动控制外，系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息，系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程，无需人工干预。所谓半自动方式，是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门，或某个地块，甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的，而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀，笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀：手动、电动两用阀门，既可手动，又可电动，使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时，喷头出水，主干管道压力开始下降，系统会自动通过变频器升高水泵电机转速，维持管道压力的恒定，直到完成灌溉任务。
⑤丰富的办公自动化功能：系统在运行过程中，可自动生成各种定时、日、月、年报表，并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数，可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料，为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。
⑥良好的可维持性：可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一，在编写本系统时我们也充分考虑了这一点，例如用户在种植一类新作物时，可能系统的资料库中并没有该作物，便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时，用户可按自定义按钮，通过鼠标各键盘输出这些参数，系统便会根据用户所定义的数值运行。另外，用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数，满足实际情况的需要。
⑥友好的人机界面：系统中大部分界面均为示意图形，实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态，一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面，工作人员无需学习便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示，指导用户完成相应的功能。
3.7.4效果
百果园通过增加自动化控制系统后，灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉，人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率，又节省了人力，同时也提高了果树的产量，可以产生良好的经济效果。
3.8第二期工程的设想
正在建设第二期工程计划今年完工，第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设，也采用滴喷灌相结合的方式，其水源计划应采用水塔蓄水，用以缓解枯水期水库少水的矛盾，该可以区采用先进的电脑全自动控制方式，实行精确灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移动式（毛管）的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验，改进一期工程中毛管布置形式的不足，还特别是应该增加灌水的全自动控制部分，实现灌水的全自动化，精确控制作物的有效灌水。
4存在的问题及建议
通过对滴灌系统的学习与认识，笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法，在实践的基础上深化了理论，并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。
4.1滴灌的优缺点
4.1.1百果园滴灌的优点
4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌条件下，灌溉水湿润部分土壤表面，可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时，由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤，其他区域土壤水分含量较低，因此，可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流，且易掌握精确的施水深度，节水效果达50%-90%。
4.1.1.2环境湿度低，滴灌灌水后，土壤根系通透条件良好，通过注入水中的肥料，可以提供足够的水分和养分，使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态，灌水区域地面蒸发量也小，这样可以有效控制保护地内的湿度，使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低，也降低了农药的施用量。
4.1.1.3提高作物产品品质，由于滴灌能够及时适量供水、供肥，它可以在提高农作物产量的同时，提高和改善农产品的品质，使果园的农产品商品率大大提高，经济效益高。
4.1.1.4滴灌对地形和土壤的适应能力较强，由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作，且滴头的出流均匀，所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时，滴灌还可减少中耕除草，也不会造成地面土壤板结。
4.1.2百果园滴灌的缺点
4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损，产生灌水的不均，严重影响节水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异，会产生局部压力过高而使管道容易损坏，滴头的压力不均甚至会产生雾化，损坏滴头，浪费水资源。
4.1.2.3滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分，所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区，这样容易产生作物根系的腐烂，进而引起作物倒伏。
4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形，在原则的基础上加以灵活运用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。
4.2滴灌的建议
4.2.1百果园应加强灌水的自动化控制，保证各种果树的精准灌水，实现精确的节水灌溉
4.2.2滴灌的水量应该有保证，应该建一水塔蓄水，确保枯水期各种果树的需水要求
4.2.3滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合，确保果树灌水均匀度。
4.2.4滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合，互相补给，更好的发挥优势。
4.2.5国家应鼓励进行滴灌技术的研究，加大科研推广投入的力度，研制开发经济实用的滴灌管材，解决滴头易堵塞的难题等，滴水灌溉技术应该在政府的规划安排下，由政府投资和农民出资相结的优惠政策下在全国范围鼓励推广发展。
关键词：远程自动化控制闸门单片机
闸门调节是灌区工程中经常采用的手段，闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测，并把数据传输到管理部门，但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平，如美国的SRP灌区自动化灌溉系统，可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息，通过计算机处理后，控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例，对闸门的自动监控进行了研究。
1、系统的总体设计
本系统采用无线数据传输技术，分一个主站和若干个子站，通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络，对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器，编码器对水位及闸门开度信号进行编码，在通过避雷器将编码信号传给数采仪，数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机，上位机即系统主站，可分别与不同的子站建立联系，查询各测点的数据，并按照用户的要求对各闸门进行控制，下位机中的控制箱接收到此信息，经过计算，发出控制信号自动控制闸门到一定的开度，达到自动控制的目的。
2、下位机系统设计
设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计，本文提出闸门的运行控制模式，并进行可靠性处理，然后利用无线传输设备与上位机进行通讯，传输数据。
2.1下位机硬件电路设计
本系统采用AT89系列单片机，采用矩阵式键盘进行输入数据，键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键，通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换，时间设置键用于修改日期和时间，控制键用于对电机启停进行控制。
2.2闸门控制系统设计
本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值（或水位值），当要求的流量值（或水位值）与系统所测的流量值（或水位值）不一致时，单片机启键闭合，闸门电动装置控制箱自动启动电机，提升或下降闸门，当所要求的流量值（或水位值）与当前所测流量值（或水位值）相等时，单片机闭键闭合，电机自动停止，达到自动控制的目的。
闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种，在实时型控制模式中，上位机根据用户要求的流量，利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位，然后和下位机联系，下位机接到信号后，由电动装置控制箱控制电机的正反转，达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间，下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门，进行控制。
2.3无线通讯设备SRM6100调制解调器
SRM6100无线调制解调器原是美国Data-LincGroup公司生产的军用产品，现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法，在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术，在无阻挡物的情况下，两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里，可实现PLC（可编程控制器）和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频，扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态，包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作，以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。
2.4下位机可靠性处理
为了精确控制电动闸门的关闭，避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象，本系统在电动轴上安装了转矩传感器，用来监测闸门输出轴的转动力矩，以判断闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度，本系统在转动轴上安装了光电码盘，考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替，为了避免错位和丢码，采用双光耦技术，光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形，89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时，并判断转动方向，计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象，系统会自动报警，切断电机电源并显示故障情况。
2.5下位机软件设计
下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能，串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下：
3、上位机设计
上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具，将各个功能模块化，分别解决相应问题，再将各个模块组装，构成上位机软件系统的核心，上位机软件系统的结构如图3所示，通信模块位于最底层，其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上，本文利用VB的API函数编写串口通讯程序，程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要作用就是为水位、流量、闸位等建立数据库，并对其进行管理。4、结语
本文以国内某灌区为例，全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计，对其软件开发和硬件选择作了全面阐述，并总结了提高自动化系统可靠性的经验，为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具，具有较高的使用价值和广泛的应用前景。
参考文献：
[1]、水利水文仪器介绍，水利部南京水利水文自动化研究所，1997。
关键词：电力系统；自动化技术；安全管理
电力系统自动化主要包括地区调度实时监控、变电站自动化和负荷控制等三个方面，随着我国电力系统自动化技术的发展完善，关于电力系统自动化技术安全管理也越来越被人们所重视。
1当前我国电力系统自动化技术存在的问题
（1）设计不合理。设计不合理是目前我国电力系统自动化技术存在的主要问题之一。首先，我国面积广大、幅员辽阔，这就导致了我国的电网建设的覆盖面相较于大部分国家来说都比较大，如此庞大的电网建设中难免存在着一些设计不合理的现象，这就导致不同地区的电网建设没有得到统一，而且用于电网建设的设备的型号和功能也各不相同，这就给国家电网的管理工作带来了较大的困难，也给电力系统的安全带来不稳定的因素。其次，我国的电力系统自动化技术设计也存在不合理的现象，在设计过程中没有充分考虑到各种因素，这样就会使电力系统自动化技术设计达不到相应的安全、稳定的标准，这样在电力系统自动化技术的运行过程中，很容易会发生一些安全问题。（2）技术水平低。对比西方发达国家，就会发现我国的电力事业发展还存在着一些问题没有解决。首先，我国的电力系统自动化技术起步较晚，而且我国与其他西方国家之间的差距，导致我国的电力系统自动化技术没有西方国家那样发展迅速，这就使得我国的电力系统自动化技术越来越落后，逐渐造成了现在技术水平的状况。其次，近年来我国的电力系统自动化技术虽然也在不断发展，但是由于社会发展和人民生活的需要，我国电力系统的运作负荷较高，为我国的电力系统自动化的正常运行增添了不安全的因素。然后，由于我国的一些偏远地区的经济比较落后，有些地区的自然、社会环境也相对比较恶劣，使得这些地区的技术水平相对比较落后，这就严重影响了电力系统自动化技术的建设和发展，有时还会影响电力资源的正常输送，甚至导致安全事件的发生。（3）设备问题。在电力系统自动化技术的运行过程中，相关的电力设备起着至关重要的做用，但从我国的目前情况来看，相关的电力设备的问题也是影响我国电力系统自动化技术发展和电力系统自动化技术安全管理的一个重要因素。由于我国电力系统自动化技术长时间处于高负荷的运行状态下，相关的电力设备的老化、损坏等问题时常发生，不仅影响着电力系统自动化技术的正常运行，而且严重的时候还会导致安全事件的发生。此外，在电力系统自动化技术安全管理过程中，相关技术人员的维护和修理不及时，还会导致事件问题的加重。而且在我国还存在着相应的技术人员的技术水平低的问题，对于一些故障不能做到及时有效的解决，这也会影响到电力系统自动化技术的运行和安全管理。
2电力系统自动化技术安全管理
（1）合理设计电力系统自动化技术。针对当前我国电力系统自动化技术运行和管理中存在的问题，面对我国当前设计不合理、设计水平低的状况，我们首先要做到就是要加强电力系统自动化技术的合理设计。首先，要在当前我国现有的电力系统自动化技术的基础上对电力系统自动化技术运行和管理进行合理的设计。要充分考虑到电力系统自动化技术运行和管理过程中的各种因素，尽最大可能的保证电力系统自动化技术的运行安全、稳定。在这一过程中，可以将电力系统自动化技术的不同部分拆分开来进行单独的设计，这样就减少了设计过程中的不利因素的干扰。其次，可以加强我国的电力系统自动化技术的创新和开发。在引进国内外先进技术的基础上，针对我国的电网建设的基本情况对相应的技术进行改进、创新，以此来改变我国技术落后的局面，缩小与其他发达国家之间的差距，有技术的改革、创新来推动电力系统自动化技术的合理设计。从而加强我国的电力系统自动化技术的运行和安全管理。（2）建立健全安全管理体系。要想强化电力系统自动化技术的安全管理，相应的电力单位就要建立健全安全管理体系，充分发挥出每一个人都职能作用，来保障电力系统自动化技术的安全运行。首先，可以健全管理制度。各个电力单位可以任用专业的管理人员来进行或指导相关的安全管理工作，而且随着信息时代的到来，各个电力单位也可以采用智能化的管理方式。这种管理方式依托于先进的互联网技术，更加科学、高效，在运行过程中可以及时的发现问题、解决问题，有利于保障电力系统自动化技术的安全运行。其次，可以强化电力系统自动化技术的智能化水平。将自动化的信息技术融入到电力系统自动化技术当中去，这样就可以利用智能化的信息技术来完成电力系统自动化技术的日常维护和管理的工作。通过这样的方式来健全安全管理体系，保障电力系统自动化技术的正常、平稳、安全的运行。（3）提高技术人员的专业水平。各个电力单位要加强对相关的技术人员的综合素质的培养。一方面要加强对这些工作人员的技术培训，提高他们的专业技术水平，这就使他们在日常的检查维护工作中可以及时的发现问题，消除不安全因素，能在很大程度上够保证大部分的电力系统自动化技术的安全运行。另一方面，还要加强对他们的安全教育，提高他们的安全意识，避免在设备维护、修理过程中的一些不安全操作，从而保证他们的人身安全和电力系统自动化技术的安全运行。
3结束语
在电力系统自动化技术的运行过程中，加强对电力系统自动化技术安全管理必不可少，针对我国目前电力系统自动化技术管理现状，各个单位要积极寻找相应的措施，来加强自身的电力系统自动化技术安全管理，为我国的电力系统自动化技术的发展创造一个良好的环境，为社会的人民提供更稳定、更安全的电力资源，为我国的电力事业的发展贡献一份力量。
作者:彭东涛 单位:寻乌县天光新能源开发有限公司
参考文献：
