農業灌溉的計量與控制

1 立項背景

農業是我國用水最多的產業，用水總量4000億m3，占總用水量的70%以上，其中農田灌溉用水量3600～3800億m3，占農業用水量的90%～95%。農業灌溉每年平均缺水300多億m3，平均每年受旱面積約占全國耕地總面積的1/5，每年因旱災減產糧食約350億kg。然而，我國水資源短缺與水資源浪費并存的現象十分嚴重。農田灌溉水的利用率低，平均僅為45%左右。因灌溉方式不合理， 計量設施落后，管理粗放，節水意識不高等多方面的原因，造成水資源浪費嚴重、利用率低下，加劇了水資源短缺的現狀。因此緩解資源供需矛盾的重要途徑之一就是發展節水灌溉。為此，我所與丹東環欣電子有限公司在積累多年水資源計量、管理應用的經驗基礎上，報遼寧省質量技術監督局立項，聯合開發研制了適合中國國情的“灌溉流量節水控制器”，為農業的節水灌溉提出了全新的解決方案。

2 技術總體方案分析與設計研究

農業灌溉主要有如下過程，水泵將地表水（地下水）引來稱為過程1，然后經過渠道（或管路）稱為過程2，將水送到禾苗（噴灌或滴灌）稱為過程3。

在水泵在抽出地表水（或地下水）時出水量與水泵就消耗的功率成正比，與水泵揚程成反比同時出水量還與水泵的電機效率及機械效率有關，把以上這些參數用數學模型描繪出來，然后通過計算機軟件實現電量轉換成水量。并且準確度達到2%以上。因該控制器不與水接觸，水中夾雜泥沙以及抽水中形成的“水錘”都不會影響設備性能。在原理上是創新的；在結構上也是創新的，它與農田灌溉現場用的IC卡電表及自行設計的“標準計量管”，通過自行開發的軟件與水資源部門的計算機聯合起來，組成松散的系統共同完成水的計量、計費及各種管理任務；該設備硬件量較少，投資少，對現場操作者的技術要求不高，原有的電管員即可；該設備現場安裝調試很方便，維護方便。是國內其它計量設備無法比擬的。

灌溉流量節水控制器是專門針對我國農業機井灌溉的現狀開發的專利產品，成功解決了農村機井灌溉普遍地長期地存在的電費、水費計量不準、拖欠及人為浪費嚴重的現象，使用時，農戶需先到相應的管理部門開卡充值，也可使用系統配套的手持POS機進行卡的管理，如發卡、充值、查詢、打印等。然后才能劃卡澆地，一機多卡，多用戶分時使用，按電（水）量收費，卡內電（水）剩余量為0自動控制水泵停止；再次劃卡關閉水泵，所用水量（電量）自動從卡中扣除。同時可通過內置GPRS模塊與管理中心計算機進行數據交互，形成灌溉管理系統，實現對灌溉取水的監測和科學化、現代化管理，真正實現農業灌溉從源頭節水，提高了水資源的利用效率，節約了農業用電、用水，在農業灌溉中發揮著越來越重要的作用。

灌溉流量節水控制器主要由機箱、控制器主板、電源板、GPRS模塊、電表、空開等組成。

系統組成由灌溉流量節水控制器、POS預付費管理機或機井IC卡預付費管理系統、遠程監測管理系統（可根據需要配置）組成，完成機井取水計量的總量控制、定額管理，實現科學化、現代化管理。

3 推廣應用的條件和前景

我國是世界上十二個淡水資源缺乏國之一，但僅有的淡水資源每年有68%以上都用在農業灌溉上，用水浪費非常嚴重。原因是沒有從源頭上采取措施，沒有計量手段，也沒有收費措施。用水無度，沒有節制，各環節跑、冒、滴、漏有多少，無法計算，沒有進行相應管理，也沒有相應的解決措施，甚至相當長的時期熟視無睹，視為平常，都沒有進行解決和管理的整治。

灌溉流量節水控制器是專門針對我國農業機井灌溉的現狀開發的產品，成功解決了農村機井灌溉普遍地長期地存在的電費、水費計量不準、拖欠及人為浪費嚴重的現象。為我國農業節水找到的新思路及發展方向。具有非常廣闊的推廣前景。