灌區(qū)水資源的合理利用一直是我國發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵.為了緩解疏勒河灌區(qū)用水矛盾,基于原有渠道閘門研制出測控一體化閘門系統(tǒng).系統(tǒng)由安裝于渠道上的自動計量閘門和運行于遠(yuǎn)方中心站的調(diào)水控制系統(tǒng)組成,能夠根據(jù)目標(biāo)過閘流量或過閘總水量實現(xiàn)閉環(huán)控制,做到按需供水.試驗表明,該系統(tǒng)實現(xiàn)了渠系閘門的智能控制和田間用水的合理分配,功能完備,可靠性高,操作和維護(hù)便捷,能夠有效提高灌區(qū)水資源的利用率.
行業(yè)痛點:
1、由于缺乏數(shù)據(jù)監(jiān)控手段,閘門出現(xiàn)異常故障往往無法及時知曉,往往造成水資源的浪費或不當(dāng)使用,需要建立預(yù)警機(jī)制。
2、閘門自控模式僅限于本地,不能靈活應(yīng)對突發(fā)氣候變化帶來的影響,加重對農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的風(fēng)險,需要人工遠(yuǎn)程調(diào)控。
3、閘門運行狀態(tài)、工情數(shù)據(jù)等依賴人工記錄,管理困難,同時優(yōu)化改進(jìn)工作也缺少數(shù)據(jù)支持,需要實現(xiàn)閘門數(shù)據(jù)的可視化分析。
一、系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)
- 硬件組成部分:主要包括水位傳感器、流量計、水質(zhì)分析儀等用于數(shù)據(jù)采集的前端設(shè)備;執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電動或液壓驅(qū)動的閘門裝置;以及負(fù)責(zé)信息傳輸?shù)?a target="_blank">物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。
- 軟件平臺:基于藍(lán)蜂物聯(lián)網(wǎng)的EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺,能夠?qū)崟r接收來自各監(jiān)測點的信息,并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,從而做出精準(zhǔn)調(diào)控決策。此外,還包括了用戶界面友好、操作簡便的應(yīng)用程序,使得管理人員可以隨時隨地掌握灌區(qū)運行狀態(tài)并進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。
- 核心功能實現(xiàn):
○ 精確計量與調(diào)節(jié):通過對水流速度、壓力等因素的綜合考量,確保每個區(qū)域都能獲得適量的灌溉用水。
○ 環(huán)境適應(yīng)性強:針對不同類型的土壤條件和作物需求,靈活調(diào)整灌溉策略。
○ 故障診斷與維護(hù):網(wǎng)關(guān)24小時實時監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備,當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時能及時通過網(wǎng)頁語音、短信、電話、消息推送等多種方式發(fā)出警報信息,提醒工作人員采取相應(yīng)措施。
二、應(yīng)用場景案例分析
以我國某大型灌區(qū)為例,該地區(qū)由于地形復(fù)雜且降雨分布不均,長期以來面臨著嚴(yán)重的水資源供需矛盾。引入測控一體化閘門系統(tǒng)后,首先通過布設(shè)密集的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)收集到了大量第一手資料,然后利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)優(yōu)化了整個流域內(nèi)的水資源配置方案。實踐證明,在相同條件下,采用新系統(tǒng)的田塊相比傳統(tǒng)灌溉方式節(jié)水效果顯著提升約20%,同時農(nóng)作物產(chǎn)量也有明顯增長。
三、未來發(fā)展趨勢展望
隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、人工智能(AI)等前沿科技的不斷進(jìn)步,預(yù)計未來灌區(qū)測控一體化閘門系統(tǒng)將朝著更加智能高效的方向演進(jìn)。例如,結(jié)合衛(wèi)星遙感圖像識別技術(shù),可進(jìn)一步提高對農(nóng)田干旱狀況預(yù)測的準(zhǔn)確性;而借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法,則能夠在海量歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上訓(xùn)練出更為精細(xì)的灌溉模型,為個性化定制服務(wù)提供支持。
總之,灌區(qū)測控一體化閘門系統(tǒng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水利工程領(lǐng)域的一項重要創(chuàng)新成果,對于緩解全球性水資源危機(jī)具有重要意義。它不僅有助于保障糧食安全,促進(jìn)生態(tài)環(huán)保,還將推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同發(fā)展,形成良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙贏局面。
審核編輯 黃宇
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