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關(guān)鍵詞:噴灌機系統(tǒng) 水源 動力設(shè)備 系統(tǒng)形式選擇 效益分析
中圖分類號:S274.2文獻標(biāo)識碼:A
噴灌系統(tǒng)一般包括水源、動力設(shè)備、水泵、管道系統(tǒng)及噴頭等部分。要進行灌溉,首先必須解決水源問題,據(jù)統(tǒng)計目前采用打井抽取地下水為噴灌水源的較多,也有采用地表水,其類型沒有限制,只要在灌溉期能保證水量和質(zhì)量即可;水泵是將從水加壓,使水能達(dá)到噴射的要求;動力設(shè)備的功率要與水泵配套;管道系統(tǒng)是把經(jīng)過水泵加壓后的灌溉水送到田間,它必須要滿足流量和壓力的要求,常分成干管和支管兩級;噴頭是噴灌系統(tǒng)的專用設(shè)備、也是重要部件,其作用是把水泵加壓后的集中水流分散成細(xì)小的水滴并均勻地散布在田間。
本文以《黑龍江省農(nóng)墾總局紅旗農(nóng)場節(jié)水灌溉示范項目實施方案設(shè)計》設(shè)計參數(shù)指標(biāo)來介紹半固定式噴灌系統(tǒng)的工程設(shè)計應(yīng)用,項目區(qū)灌溉面積2700畝。
1 示范區(qū)工程概況
紅旗農(nóng)場位于哈爾濱市西南郊,分布在哈爾濱市的南崗、道里、平房三個行政區(qū),隸屬哈爾濱分局管轄。場部設(shè)在南崗區(qū)的王崗鎮(zhèn),距市區(qū)9公里。地理坐標(biāo):東經(jīng)126°22′30″~126°33′45″,北緯45°34′~45°41′。土地總面積2.03萬畝,其中:耕地面積1.3萬畝。
此次節(jié)水灌溉示范區(qū)選擇在農(nóng)場的第四生產(chǎn)隊和第五生產(chǎn)隊。第四生產(chǎn)隊位于哈爾濱市西南部的機場路兩側(cè),距哈市13公里。北靠松花江,東鄰哈爾濱新發(fā)鄉(xiāng),西鄰哈爾濱新農(nóng)鄉(xiāng),南靠榆樹鄉(xiāng),機場路橫穿境內(nèi),交通十分方便,現(xiàn)有耕地面積3400畝。該區(qū)地勢平坦低洼,土壤屬于草甸沼澤土,PH值為7.5。
地下水儲量豐富,水質(zhì)良好,單井出水量144立方米/小時。
第五生產(chǎn)隊位于哈爾濱市的動力區(qū)境內(nèi),與哈爾濱市的朝陽鄉(xiāng)接壤,緊靠哈爾濱市的平房區(qū)。京哈高速公路從境內(nèi)通過。現(xiàn)有耕地面積2800畝。該區(qū)地形地勢起伏明顯,屬于漫崗地。土壤為黑粘土類型,適于種植各類經(jīng)濟作物。地下水儲量豐富,單井出水量可達(dá)到80~100立方米/小時,水質(zhì)良好,適宜農(nóng)田灌溉。
2 水源工程
灌溉水源分為地表水和地下水兩種,該項目區(qū)灌溉水源為地下水,根據(jù)農(nóng)場調(diào)查及實際運用情況,參照已成井鉆孔柱狀圖,確定井深88米,成井后動水位埋深60米左右,出水量80~144立方米/小時,井徑300毫米。需新打井14眼。經(jīng)過噴灌系統(tǒng)設(shè)計和計算后,得知泵站的設(shè)計流量和揚程,通過壓力管道輸送至田間進行噴灌。
3 噴灌系統(tǒng)確定
3.1噴灌系統(tǒng)形式選擇
根據(jù)示范區(qū)實際情況和操作運用情況,選擇8PR(L)系列管道式噴灌機,管材采用襯膠噴灌管,接頭為適合丘陵地區(qū)使用的偏角可達(dá)30°的球頭式,性能先進,具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、水損小、安裝操作方便、適應(yīng)性強、造價低等特點。
3.2 噴灌系統(tǒng)設(shè)計
⑴布置的原則
①干管應(yīng)沿主坡方向布置,在地形較平坦地區(qū),支管應(yīng)與干管垂直,盡量沿等高線方向布置;
②在平坦地區(qū),支管的布置應(yīng)盡量與作物耕作方向一致,并與田間工程規(guī)劃相配合;
③在經(jīng)常刮風(fēng)的地區(qū),布置支管與主風(fēng)向垂直,這樣在有風(fēng)時可加密支管上的噴頭,以補償由于風(fēng)造成噴頭橫向射程的縮短;
④支管上各噴頭的工作壓力要求接近一致,或在允許的差值范圍內(nèi)。
⑤抽水站應(yīng)盡量布置在整個噴灌系統(tǒng)的中心地點,以減少輸水的水頭損失;
⑥噴灌系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)輪灌要求設(shè)置控制設(shè)備,一般每根支管應(yīng)設(shè)有閘閥控制。
⑵確定噴灌方式
選擇8PR(L)管道式噴灌機,其主要技術(shù)規(guī)格及性能如下表:
⑶管道與機井布置
機井設(shè)在主管道一端或中央, 支管與干管銜接交角為90°,干管基本上呈東西向,支管呈南北向,具體布置見附圖。
⑷噴灑水利用系數(shù)
根據(jù)氣候條件選取,風(fēng)速為3.4~5.4米/秒,η=0.7~0.8。
⑸設(shè)計風(fēng)速
應(yīng)采用區(qū)內(nèi)主要作物關(guān)鍵需水期設(shè)計日噴灌時間內(nèi)平均風(fēng)速的多年平均值,根據(jù)紅旗農(nóng)場氣象資料,作物需水期平均風(fēng)速為4米/秒。
⑹設(shè)計灌水周期
根據(jù)實際運用情況,確定灌水周期T=7天。
⑺噴灌工作制度
①計算灌水定額
參照表4-1,選擇一次灌水定額為37.5毫米(25立方米/畝)。
②每日凈噴灌時間
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB85-85中規(guī)定,結(jié)合農(nóng)場實際情況,為充分發(fā)揮噴灌機效率,每日凈噴灌時間確定為t=16小時。
③噴頭組合間距的確定
噴頭的組合間距不僅直接受噴頭射程的制約,同時也受到噴灌系統(tǒng)所要求的噴灌均勻度和噴灌區(qū)土壤允許噴灌強度的限制。
初步選定噴頭噴嘴口徑為7×3.1毫米,噴頭射程R為18米,流量為3.5立方米/小時,噴頭工作壓力為250千帕。
確定噴頭組合間距為18×18米,即同一根支管上噴頭間距為18米,支管間距為18米。
④噴頭在一個噴點上的噴灑時間
t=abm/1000q
式中:
a---噴頭間距,a=18米;
b---支管間距,b=18米;
m---設(shè)計灌水定額,m=37.5毫米;
q---噴頭流量,q=3.5立方米/小時。
計算得:t=3.47
⑤噴頭每日可工作的噴點數(shù)
n=tr/(t+ty)
式中:
tr---噴頭每日噴灌作業(yè)時間,tr=16小時;
ty---每次移動、拆裝和啟閉噴頭的時間,ty=0。
計算得:n=4.61個,取n=4.5個
⑥支管輪灌方式的確定
為減少干管管徑,方便人工搬移支管,采用干管兩側(cè)的支管輪流往返作業(yè)。
⑦確定支管上的噴頭數(shù)和支管根數(shù)
根據(jù)試算結(jié)果,確定噴頭間距18米,支管間距18米,噴頭流量3.5立方米/小時。所選管道及噴頭滿足要求。
⑷噴灌系統(tǒng)設(shè)計流量的推求
Q=np•q/ηc
經(jīng)計算計算得:當(dāng)np=13時,Q=47.9立方米/小時。
當(dāng)np=9時,Q=33.2立方米/小時。
⑸噴灌用水量計算
Wm=m0A/ηc
式中:
m0---設(shè)計灌水定額,取m0=25立方米/畝;
A---作物噴灌面積,A=2700畝;
ηc---輸水利用系數(shù),ηc=0.95。
計算得:Wm=71053立方米
⑹單臺機組控制面積
①當(dāng)np=13時,
A0=0.252×0.018×1500×4.5×7=214.33(畝)
確定A0為200畝。
②當(dāng)np=9時,
A0=0.18×0.018×1500×4.5×7=153.09(畝)
確定A0為150畝。
⑺機組臺數(shù)確定
根據(jù)地塊大小確定,通過計算確定機組臺數(shù)共計14臺。
⑻噴灌系統(tǒng)設(shè)計水頭
H=Zd-Zs+hs+hp+Σhf+Σhj
hf=S0QmL,S0=f/db
通過計算管道沿程水頭損失和局部水頭損失設(shè)計揚程為123.19米。
⑼確定動力機和水泵
根據(jù)工程設(shè)計情況,選擇沈陽潛水泵200QJ(R)50-120/8型號,流量范圍35~60立方米/小時,揚程工況范圍97.6~144米,配帶電機功率為25千瓦,共需14臺套。
關(guān)鍵詞:GSM;灌溉;遠(yuǎn)程控制
中圖分類號:S237;TN919.72文獻標(biāo)識碼:B文章編號:0439-8114(2011)11-2343-02
Design of A Message Control System for Irrigation Pump Set in Mountain Citrus Orchards
MA Min,F(xiàn)AN Qi-zhou,ZHOU Bo,DENG Zai-jing
(College of Engineering, Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070, China)
Abstract: In order to solve the control problem of mountain citrus irrigation, a message remote control system had been developed. The system was modular in design. It was mainly consist of a power module, a control module, a communication module, a trigger module, a driver module and a light and voice warning module. The control module was the MSP430 chip. A GSM module was used to serve as communication module, which enabled irrigation remote control, voice alerts and message feedback. It also could be adapted to all kinds of mobile phone or wireless phone. Telephone number for message sending and receiving could be changed according to need. It could also prevent telephone harassment and delete read messages. The system could be reasonably used in existing irrigation pump sets. With advantages of good versatility, low cost, good extended performance and stability, it would have a good prospect.
Key words: GSM; irrigation; remote control
在丘陵、山區(qū)的柑橘園,多與果農(nóng)居住地相距較遠(yuǎn),普通灌溉機組人工操作費工費力,灌溉時間和灌溉量不易把握,造成灌溉不及時或過量等。引進的國外現(xiàn)代灌溉系統(tǒng)功能較全,但因山地地勢及水源等條件限制,建設(shè)與應(yīng)用成本高,難維護、管理和推廣,幾乎僅限于示范地。結(jié)合中國國情,在合理利用現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)基礎(chǔ)上,研發(fā)一種適合果農(nóng)使用的低成本、通用、可遠(yuǎn)程控制的柑橘園灌溉控制系統(tǒng)顯得十分必要。
GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成熟穩(wěn)定,在農(nóng)業(yè)設(shè)施領(lǐng)域已經(jīng)展開研究與應(yīng)用。有開展GSM對溫室溫濕度實時控制的應(yīng)用研究;有利用GSM實現(xiàn)谷物產(chǎn)量的實時采集、存儲于無線發(fā)送;有設(shè)計基于GSM的水渠水位自動測報系統(tǒng),實現(xiàn)水位信息的自動采集、存儲、遠(yuǎn)程通信和實時查詢;有展開基于GSM的農(nóng)田氣象信息采集、傳輸和監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究;有開發(fā)基于GSM短信模塊的農(nóng)田灌溉控制器,實現(xiàn)對農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程自動控制[1-5]。試驗在合理利用山地柑橘園現(xiàn)有電動灌溉機組的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一套基于GSM短信模塊的低成本、通用、擴展性能好的柑橘園灌溉遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實現(xiàn)灌溉遠(yuǎn)程控制、語音警示和控制狀態(tài)的短信息反饋。
1系統(tǒng)構(gòu)成及功能
試驗設(shè)計的柑橘園遠(yuǎn)程灌溉系統(tǒng),由GSM短信模塊、單片機、指示燈與語音警示模塊、固態(tài)繼電器、觸發(fā)模塊、電源模塊、電動水泵機組和手機組成。用戶使用手機發(fā)送短信控制指令來控制電動水泵機組工作,進而控制柑橘園的灌溉。系統(tǒng)構(gòu)成原理圖如圖1所示。GSM采用華為公司生產(chǎn)的GTM900C無線模塊,一款兩頻段GSM/GPRS無線模塊,支持標(biāo)準(zhǔn)AT命令及增強AT命令,提供豐富的語音、短信、GPRS數(shù)據(jù)和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及來電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持、呼叫等待、三方通話、組呼、廣播和私密呼叫等功能。單片機采用TI公司生產(chǎn)的MSP430,一類具有精簡指令集、超低功耗、帶FLASH的16位單片機,可在線對單片機進行調(diào)試和下載,且JTAG口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相連,無需另外的仿真工具,方便實用,在超低功耗模式下工作,對環(huán)境和人體的輻射小,可靠性強,防強電干擾,適應(yīng)工業(yè)級的運行環(huán)境,性價比和集成度高[6]。指示燈與語音警示模塊采用LED燈與工業(yè)化生產(chǎn)的單片語音集成電路,觸發(fā)電路采用固態(tài)繼電器觸發(fā)電路,電源模塊采用12 V蓄電池組。
GTM900C無線模塊串口與MSP430串口直接連接,GTM900C無線模塊接收手機短信控制指令,再將短信控制指令發(fā)送給MSP430,單片機依此通過控制固態(tài)繼電器(SSR)來驅(qū)動水泵開啟或關(guān)閉,并打開相應(yīng)語音警示和指示燈,GTM900C無線模塊再給手機回復(fù)短信,指示控制已完成。該系統(tǒng)適用各種手機或無線電話,可防電話騷擾、刪除已讀短信以及更換手機號后亦可實現(xiàn)對新號的默認(rèn)。
2系統(tǒng)硬件的設(shè)計
該系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計,主要分為電源模塊、控制模塊、通信模塊、觸發(fā)模塊、驅(qū)動模塊和指示燈與語音警示模塊。
電源模塊為12 V蓄電池組,及由L7809、L7805和LM317芯片組成的+12 V電源分別穩(wěn)壓為+9 V、+5 V和+3.3 V的穩(wěn)壓電路,為后續(xù)幾大模塊供電。控制模塊即MSP430單片機最小系統(tǒng)核心板,+5 V或+3.3 V供電,由供電、晶振、上電復(fù)位、排針和JTAG接口電路組成,負(fù)責(zé)處理與GSM通信模塊之間的通信以及控制指示燈與語音警示模塊和觸發(fā)模塊。通信模塊即GTM900C短信模塊,+9 V供電,主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口、UART接口和SIM卡接口電路組成,主要負(fù)責(zé)收發(fā)手機短信控制指令,以及將控制指令發(fā)送給單片機并傳遞單片機返回的信息。控制模塊與通信模塊之間采用RS232串口通信,本系統(tǒng)兩者電平兼容,串口直接相連。驅(qū)動模塊采用固態(tài)繼電器,觸發(fā)模塊主要是固體繼電器觸發(fā)電路,原理圖見圖2。指示燈與語音警示模塊主要是由兩路LED燈和兩路單片語音集成電路構(gòu)成。LED燈電路由1 kΩ電阻和LED燈組成,單片機IO口直接驅(qū)動,一路作為單片機開機指示燈,另一路作為短信發(fā)送狀態(tài)指示燈。語音集成電路由語音集成芯片和揚聲器組成,+3.3 V供電,脈沖觸發(fā),一路作為運行指令的語音警示,另一路作為停止指令的語音警示,考慮成本,暫選用市面上已大規(guī)模應(yīng)用的語音模塊,規(guī)模化后可批量定制相應(yīng)語音模塊。
3系統(tǒng)程序的設(shè)計
GSM移動網(wǎng)絡(luò)運營商提供短信業(yè)務(wù),一次可傳輸140英文字符或70漢字字符,完全適用柑橘園灌溉短信控制指令。GSM收發(fā)短信有兩種模式:基于AT命令的TEXT模式和基于AT命令的PDU模式。華為公司的GTM900C均支持兩種模式,考慮到TEXT模式易于編程,本系統(tǒng)采用TEXT模式。本系統(tǒng)收發(fā)短信分別采用AT+CNMI指令和AT+CMGC指令。先測試GSM與PC機通信程序,整理出程序框架與流程,再對照編寫GSM與單片機通信程序。程序的核心在于對串口接收到的數(shù)據(jù)的判定。單片機編程使用C語言,主程序流程圖見圖3。
4小結(jié)
該文所論述的山地柑橘園灌溉遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要采用模塊化設(shè)計,便于應(yīng)用到現(xiàn)有柑橘園滴灌系統(tǒng)上,亦可應(yīng)用到先進的現(xiàn)代灌溉自動控制系統(tǒng)中,建設(shè)與應(yīng)用成本低,后續(xù)擴展空間大,已裝成樣機,并申請幾項相關(guān)專利。系統(tǒng)在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院工科基地進行了試驗,效果穩(wěn)定,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目的。圍繞柑橘園灌溉系統(tǒng),有大量工作可開展。合理利用現(xiàn)有灌溉系統(tǒng),綜合運用信息技術(shù)、自動控制技術(shù)和傳感器技術(shù),采用模塊化設(shè)計理念及系統(tǒng)工程的原理,統(tǒng)籌規(guī)劃,可減少資金、能源和人力投入,降低生態(tài)負(fù)荷,營造柑橘生長需要的生態(tài)環(huán)境,有效施肥,防病蟲害,可促進柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生態(tài)和諧。
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在面積為4m~2的玉米和馬鈴薯實驗田里,進行污水灌溉試驗,灌溉水量為2.5l/m~2,重復(fù)四次。自來水(對照);(2) 一次灌溉含200mg/l酚、間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、苯、吡啶、安尼林以及30mg/l萘的模擬污水;(3) 四次灌溉同一模擬污水,每次隔16~17天。末次灌溉后測定馬鈴薯根、葉莖和玉米根部毒物含量。研究表明,二元酚和萘這些化合物因化學(xué)不穩(wěn)定性,在土壤和植物中迅速分解而未檢出。單元酚、吡啶、苯、安尼林在植物中降解和蓄積的速度不同。苯穩(wěn)定性最低,6天后未能檢出。作物的地上部分對有機物的分解比根部為強。如單次灌溉,玉米根內(nèi)酚、安尼林、吡啶分解期分別為灌溉后的13、17~25和17~25天以上,而同時玉米葉內(nèi)上述毒物的分解期則為10、13和17天。研究表明,用模擬污水重復(fù)灌溉并不引起植物中被研究毒物含量的升高,多數(shù)情況呈負(fù)相關(guān),如玉米和馬鈴薯分別灌溉四次和三次內(nèi)加人聯(lián)苯與氯,其電子俘獲峰與未接受氯化的對照樣進行比較(表2),結(jié)果表明氯化使進水水樣出現(xiàn)n個另外的峰,出水水樣出現(xiàn)19個另外的峰。在對照樣品中存有微量的二氯和三氯代苯,而且氯化后可使其濃度略微增加。
二氯聯(lián)苯在未氯化的進廠水水樣中的濃度為2.4拼g/l,經(jīng)廢水處理廠消毒后其濃度增至10.8群g/l,如未經(jīng)氯化的進廠水樣,加入聯(lián)苯和氯后,則二氯聯(lián)苯的濃度可達(dá)28.6群g/l但是在出廠水樣中二氯聯(lián)苯的濃度有所減少。然而,總的氯聯(lián)苯的峰高是較高的,可能是因為含氯較多的聯(lián)苯異構(gòu)體形成較多的緣故。
上述表明,在含有聯(lián)苯的城市廢水中,經(jīng)氯化消毒后可以形成各種氯聯(lián)苯的異構(gòu)體,這將對廢水的生物處理、廢水排放下游的生態(tài)系統(tǒng)以及水的利用產(chǎn)生影響。[GaffoeypE:JWatpo岌luCootro土Fed49(3):401,1977(英文)陳學(xué)敏摘蔡宏道校054污水灌溉農(nóng)作物中某些有機毒物的分解動態(tài)
作者在面積為4mZ的玉米和馬鈴薯實驗田里,進行污水灌溉試驗,灌溉水量為2.5l/mZ,重復(fù)四次。實驗方案如下:(1)自來水(對照),(2)一次灌概含200mg/z酚、間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、苯、毗咤、安尼林以及30mg/l蔡的模擬污水;(3)四次灌溉同一模擬污水,每次隔16~17天。末次灌溉后測定馬鈴薯根、葉莖和玉米根部毒物含量。研究表明,二元酚和蔡這些化合物因化學(xué)不穩(wěn)定性,在土壤和植物中迅速分解而未檢出。單元酚、毗咤、苯、安尼林在植物中降解和蓄積的速度不同。苯穩(wěn)定性最低,6天后未能檢出。作物的地上部分對有機物的分解比根部為強。如單次灌溉,玉米根內(nèi)酚、安尼林、毗咤分解期分別為灌溉后的13、17~25和17~25天以上,而同時玉米葉內(nèi)上述毒物的分解期則10、13和17天。
研究表明,用模擬污水重復(fù)灌溉并不引起植物中被研究毒物含量的升高,多數(shù)情況呈負(fù)相關(guān),如玉米和馬鈴薯分別灌溉四次和三次后,單一毒物蓄積量比一次灌溉的低,特別是灌溉一次的玉米根內(nèi)毗咤最大含量達(dá)1.30mg/kg,而四次灌概的為0.70mg/kg;玉米葉則分別為0.98和0.20mg/kg。酚也如此。重復(fù)灌溉時,植物中有機物的分解速度在很多情況下也比一次灌溉的快,如灌概一次玉米根內(nèi)安尼林和毗咤分解期大約為25天,灌溉四次的為17天。酚則分別為13和10天。根據(jù)統(tǒng)計處理的實驗資料結(jié)果可以認(rèn)為,作物內(nèi)有機毒物達(dá)最高蓄積量后,其降解規(guī)律按下式進行:
結(jié)論:1,農(nóng)田污水灌溉含多元酚200mg/l(煤焦化工業(yè)處理前污水的平均含量)、蔡30mg//從衛(wèi)生觀點看沒有危害,因為這些物質(zhì)在作物內(nèi)無蓄積。2,苯在植物中滯留時間較短,單元酚、毗咤、安尼林具蓄積性,末次灌溉后,最后分解需2~3周。地面部分作物對毒物降解快。3,反復(fù)灌概,不影響作物中有機物蓄積,故作物生長期可多次灌溉055飲用水中某些化學(xué)物質(zhì)的致突變性在美國飲用水中已鑒定出300余種化學(xué)物質(zhì),作者選其中的71種,用Ames的組氨酸缺陷型鼠傷寒沙門氏菌平板滲人法檢測其致突變性。對于揮發(fā)性物質(zhì)則采用千燥器法或懸濁液法。用多氯聯(lián)苯誘導(dǎo)大鼠或直接用小鼠和人的肝勻漿作為化學(xué)物質(zhì)的體外激活系統(tǒng)。此外,還用埃希氏大腸菌wP:或麥酒酵母D:檢測某些化學(xué)物質(zhì)的致突變作用。
結(jié)果表明,有45種化學(xué)物質(zhì)未能引起鼠傷寒沙門氏菌的回復(fù)突變。另外的26種化學(xué)物質(zhì)在一種或多種檢測系統(tǒng)中均引起微生物的回復(fù)突變,見表。
飲水中具有潛在致突變或致癌性的化學(xué)物質(zhì)的來源有。一是采用氮消毒飲水的產(chǎn)物,如三鹵代甲烷;二是工業(yè)廢水流入水源(月一鹵代醚類和2,6一二硝基甲苯)或飲用排出的還流(如艾氏劑和DDT等農(nóng)藥),因此,必須改進水質(zhì)凈化的方法。[ScottD等:Ptogre,510GeoetieTox,eolog了p·249一258,1977丁訓(xùn)誠摘姚志麟校]。石61.12一十二烷二胺在地面水中‘高容許濃度的研究1.12一十二烷二胺〔且HAM是結(jié)晶體。比重在70Oc時為0.814。溶解度為66。~67’。溶于酒精、苯、氯仿和加熱的環(huán)己烷。在水中溶解度為0.49/l(20’e)。通過檢查該物質(zhì)在模型水中臭味減弱的程度和觀察水蚤存活率的方法來確定該物質(zhì)在水中的穩(wěn)定性,認(rèn)為屬于水溶液中的穩(wěn)定物質(zhì)。且HAM對水體感官性狀的影響:臭覺闌(1級)為12.5mg/l,實際I閡(2級)18.75mg/l。味覺I閡(z級)0.05xng/l,實際鬧(2級)0.1mg/l。在加氯消毒中不會出現(xiàn)另外的異臭或使臭味增強。
近二十多年來,隨著人口的增加,國民經(jīng)濟的高速發(fā)展及工業(yè)化、城市化進程的加快,城市與農(nóng)村、工業(yè)與農(nóng)業(yè)爭水的矛盾越來越突出,造成農(nóng)業(yè)水資源的嚴(yán)重缺失。有專家預(yù)測,21世紀(jì)水資源短缺對我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的制約作用可能超過耕地資源。因此,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理用水、節(jié)約用水已成為當(dāng)今最重要的研究課題之一。
總理在今年的政府工作報告中指出,要加快農(nóng)業(yè)科技進步,加強農(nóng)業(yè)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。要搞好灌區(qū)配套改造和小型農(nóng)田水利建設(shè),大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),加大土地開發(fā)整理復(fù)墾力度,大規(guī)模建設(shè)旱澇保收的標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田。
張家口冀雨科技有限公司于2009年在時代的大背景下應(yīng)運而生,是一家以科技創(chuàng)新為企業(yè)發(fā)展的根本推動力,專業(yè)從事節(jié)水灌溉控制、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)測控及信息系統(tǒng)平臺的高科技公司,目前已擁有多項國家發(fā)明專利,技術(shù)居國際先進水平。總經(jīng)理趙致鈞畢業(yè)于蘭州大學(xué)物理系,從事計算機相關(guān)應(yīng)用開發(fā)二十幾年,醉心于計算機技術(shù)開發(fā),針對我國節(jié)水灌溉控制器高端市場被國外產(chǎn)品統(tǒng)治的局面,他不甘心,立志成為中國國產(chǎn)節(jié)水灌溉高端市場的佼佼者,打破國外產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面,為我國農(nóng)業(yè)提供實用的、用得起的最新技術(shù)產(chǎn)品。技術(shù)創(chuàng)新首先是觀念的突破。經(jīng)過分析研究,趙致鈞決定不開發(fā)跟隨產(chǎn)品,而是充分利用目前世界先進技術(shù),開發(fā)更適合我國客戶當(dāng)前需求的產(chǎn)品。
經(jīng)過三年的努力,冀雨實現(xiàn)了的第一個目標(biāo)—開發(fā)出了“基于智能手機的節(jié)水灌溉智能控制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),是將當(dāng)前最先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于節(jié)水灌溉,其原理是通過遠(yuǎn)程無線與本地近程無線通信的無縫連接,建立基于智能手機的遠(yuǎn)程無線測控平臺、中間件以及智能手機客戶端,實現(xiàn)了對節(jié)水灌溉系統(tǒng)特別是中心支軸式噴灌機的不限距離的遠(yuǎn)程控制和實時狀態(tài)監(jiān)測。這是我國首個將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于節(jié)水灌溉的實用產(chǎn)品,解決了大到大型農(nóng)場、小到個體農(nóng)戶都感到非常迫切需要解決的節(jié)水灌溉費時費力費人工的問題。該套產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白,達(dá)到國際先進水平,一推出就受到國內(nèi)農(nóng)業(yè)科研單位和農(nóng)場客戶的歡迎。
該系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)主要包括服務(wù)器、智能手機或PC機,以及田間集控器、中心控制器、泵控制器、閥控制器以及各種智能無線傳感器等。軟件系統(tǒng)包括灌溉助理服務(wù)器軟件和客戶端軟件(見圖1)。
為管理方便,灌區(qū)的全部噴灌機可分成若干組。每組中心支軸式噴灌機配一臺SS2001田間集控器和一臺SS6501中心控制器;中心支軸式噴灌機的每一塔架配一臺SS6731塔架傳感器;每臺水泵配一臺SS6601水泵控制器。可選配SS6711無線智能液體壓力傳感器、SS66712智能無線土壤溫度傳感器、SS6715 無線智能雨量傳感器、SS6713 無線智能土壤水分傳感器,以實現(xiàn)種植環(huán)境的全面檢測,并進一步實現(xiàn)根據(jù)環(huán)境的自動灌溉控制。
錦囊谷? 灌溉助理客戶端通過操控界面獲取操作者發(fā)出的操控命令,通過運營商遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS/3G)或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)將其發(fā)給錦囊谷?灌溉助理服務(wù)器;錦囊谷?灌溉助理服務(wù)器通過運營商遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS/3G)將操控命令傳給水手?SS2000系列田間集控器;水手?SS2000系列田間集控器轉(zhuǎn)化為本地命令,通過本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)將操控命令發(fā)給水手?SS6500系列中心控制器或水手?SS6600系列泵控制器、閥控制器;水手?SS6500系列中心控制器或水手?SS6600系列泵控制器、閥控制器執(zhí)行控制命令,實現(xiàn)對中心支軸式噴灌機或泵、閥的遠(yuǎn)程操控。
另一方面,系統(tǒng)中的水手?SS6700系列智能無線傳感器將采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳給水手?SS2000系列田間集控器,水手?SS2000系列田間集控器通過運營商遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS/3G)將數(shù)據(jù)傳給錦囊谷?灌溉助理服務(wù)器,錦囊谷?灌溉助理服務(wù)器通過運營商遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS/3G)或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳給錦囊谷?灌溉助理客戶端,錦囊谷?灌溉助理客戶端以易于理解的界面顯示出來。錦囊谷?灌溉助理服務(wù)器同時記錄操控的歷史和傳感器采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)歷史,供查詢、統(tǒng)計、分析之用。具體工作過程如圖2所示。
該系統(tǒng)主要功能:1.通過智能手機遠(yuǎn)程遙控,可實現(xiàn)中心支軸式噴灌機電源通斷,機組啟停,行走方向和運行速度,以及水泵運行和停機等遠(yuǎn)程控制;2.在智能手機上顯示中心支軸式噴灌機的運行狀態(tài);3.實時檢測電壓、水壓、地溫、土壤濕度;4.一部手機可遠(yuǎn)程控制多臺中心支軸式噴灌機;5.一臺中心支軸式噴灌機也可受控于多臺智能手機;6.當(dāng)中心支軸式噴灌機的某一塔架發(fā)生故障,系統(tǒng)會向發(fā)送智能手機報警;7.可在手機上進行參數(shù)配置;8.可設(shè)定為自動控制模式,在此模式下,通過依據(jù)實時測量的土壤濕度等環(huán)境因素自動控制灌溉。9.查詢統(tǒng)計灌溉過程,以及降雨、光照、地溫、土壤水分等環(huán)境的數(shù)據(jù)歷史。
一、提高灌溉水利用率的基本方法
1、加大田間工程建設(shè)的力度。
2、采用先進的灌水方法與技術(shù),建立我國噴微灌設(shè)備的產(chǎn)業(yè)。
3、進行以渠系防滲為中心的灌區(qū)工程改造與建設(shè),以提高輸水效率。
4、加強田間灌溉用水管理,建立節(jié)水灌溉技術(shù)服務(wù)體系,以提高作物水分生產(chǎn)效率
二、提高灌溉水利用率的工程措施
在北方地區(qū),實行井灌、渠灌結(jié)合,以地下含水層為調(diào)蓄水庫,對降水和灌溉人滲水進行調(diào)蓄,在用水淡季利用渠系引水,在用水高峰期以地下水作為補充水源,不僅可在時間上和空間上合理調(diào)節(jié)水資源,大大提高水資源的利用程度,滿足作物適時灌溉要求;同時也可通過提高水的重復(fù)利用率,達(dá)到提高灌溉水利用率的目的。實行井渠結(jié)合,還可有效控制地下水位,并使降水更有效地轉(zhuǎn)化為土壤水。
三、提高灌溉水利用率的管理措施
1、做到適時、適量灌溉。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件、田間水分狀況、作物長勢及需水規(guī)律,水源供水能力及灌溉工程狀況等動態(tài)信息為依據(jù),制定動態(tài)的灌溉用水計劃。同時,執(zhí)行“先急需、后緩用,先灌高、后灌低,先灌遠(yuǎn)、后灌近,先集中、后分散”的動態(tài)配水原則,并通過實時調(diào)整渠道流量和輪灌組合,避免渠道流量過大或過小,減少輸水損失。
2、加強水資源統(tǒng)一管理,按節(jié)水的標(biāo)準(zhǔn)對田間灌溉用水定額進行考核。
加強水資源統(tǒng)一管理,建立合理的水價形成機制和水費計收使用管理辦法,運用經(jīng)濟杠桿促進節(jié)水。在科學(xué)試驗的基礎(chǔ)上,積極示范和大力推廣水稻控制灌溉、旱作物非充分灌溉等節(jié)水灌溉制度。建立健全農(nóng)業(yè)節(jié)水政策法規(guī)和技術(shù)規(guī)范。多渠道籌集資金,調(diào)動農(nóng)民和社會各方面力量參與節(jié)水的積極性,明晰工程設(shè)施所有權(quán),落實管護責(zé)任,逐步形成良性的農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展機制。
四、各項農(nóng)田節(jié)水技術(shù)
1、耕地整理節(jié)水技術(shù)。平整土地,暢通排灌,修建池、塘、坑、窖、庫、堤等攔水、蓄水設(shè)施,深耕在22厘米以上可以打破犁底層,增加水分入滲深度和蓄水保墑能力,減少水分流失。
2、劃鋤保墑,減緩蒸發(fā)。前茬作物收獲后,及時進行淺耕,粉碎作物根茬,疏松表層土壤,破除板結(jié),可減少蒸發(fā)保墑,消滅田間雜草和害蟲。
3、選用抗旱品種和旱作栽培技術(shù)。積極推廣耐旱作物品種,以減少作物全生育期的灌水總量,達(dá)到少灌節(jié)水的目的。
4、節(jié)水灌溉技術(shù)。節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要舉措,包括以下幾種:
(1)渠道防滲技術(shù):就是杜絕或減少由渠道或渠床而流失的水量的各種工程技術(shù)和方法。以較低的經(jīng)費投入,長期保持將水源引用水量盡可能多地、安全、快速輸送到田間,達(dá)到低投入、高效益的目的。
(2)管灌:是以管道系統(tǒng)代替田間渠系,通過低能耗的機泵和管道系統(tǒng),將低壓水輸入田間,并可用末級軟管直接澆地來滿足作物需水要求。
(3)噴灌:是將灌溉水通過由噴灌設(shè)備組成的噴灌系統(tǒng),形成有一定壓力的水,由噴頭噴射到空中,形成水滴狀態(tài),灑落在土壤表面,為作物生長提供必要的水分。它不存在輸水損失,水的有效利用率在80%以上,與土渠相比,年可節(jié)水30%~50%。
(4)微灌:是利用微灌設(shè)備組成微灌系統(tǒng),將有壓力的水輸送到田間,通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種灌水技術(shù)。其省水、省工、節(jié)能、增產(chǎn)效益顯著。缺點是投資較地面灌溉大,易堵塞。因此可根據(jù)經(jīng)濟和種植情況合理選擇。
5、地膜覆蓋和秸稈覆蓋保水技術(shù)。這兩種覆蓋類型在我國應(yīng)用面積較大,成效顯著。秸桿覆蓋還田是一種有效可行的農(nóng)業(yè)節(jié)水措施,它能夠減少作物植株間的無效蒸發(fā),調(diào)節(jié)地溫、抑制雜草滋生,還可涵養(yǎng)更多的自然降雨,保蓄土壤水分,改良土壤。
6、合理施肥。增施有機肥料,可以改良土壤,增肥地力,提高土壤蓄水保水能力;增施磷、鉀肥和硼、銅等微量元素肥料,也能起到抗旱、增產(chǎn)的作用。
7、生物、化學(xué)制劑保水技術(shù)。積極推廣植物抗旱化學(xué)劑,能有效降低植物葉片氣孔開放度,減少奢侈蒸騰,提高作物體內(nèi)多種酶的活性,促進植物生長發(fā)育。節(jié)水增產(chǎn)效果顯著。
五、動員社會力量推行相應(yīng)的配套政策
1、實行水資源轉(zhuǎn)移使用補償,如因城市發(fā)展,擠用農(nóng)業(yè)用水,應(yīng)給予合理補償,將其用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的基本建設(shè)。