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    灌类型区节水灌溉监控设施--IC卡机井取水控制器

      发布时间:2018-03-17 15:20

      河北省是全国井灌面积最大的省份,占全国井灌面积的28%,现有机井81万眼,井灌面积340万hm,占全省有效灌溉面积的76%,农业灌溉用水占总用水量的74%,可见节水灌溉尤其是井灌类型区节水灌溉是节水农业的重点。

      作为井灌类型区农业“节水灌溉监控设施”,在河北省2005年节水农业综合技术示范项目区得到推广应用,取得了良好的节水控制效果。

      IC卡机井取水控制器又称IC卡预收费控制器、IC卡机井智能控制系统等,种类很多,其实质就是利用Ic卡作为用水信息传输媒介用来控制机井灌溉取水量的一种监控设施。

      IC卡(“SmartCard”、“ICCard”)是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。它是将一个微电子芯片镶人符合ISO-7816标准的卡基中,做成卡片形式的器件,由塑料基片、接触面(或天线)、集成电路三部分组成。Ic卡根据卡上数据的读写方式分为接触型IC卡和非接触型IC卡。接触型IC卡,其表面可以看到一个方型镀金接口,共有八个或六个镀金触点,用于与Ic卡读写器(IC卡管理机)接触,通过电流信号完成读写。读写操作(称为刷卡)时须将Ic卡插入读写器。刷卡相对较慢、易磨损、沾污,但读写速度快、可靠性高,多用于存储信息量大、读写操作复杂的场合。

      非接触型Ic卡被称作“射频卡”(RF(RadioFrequency)卡),它是在接触型IC卡的电路基础上嵌入射频收发及相关电路,具有接触型IC卡同样的芯片技术和特性。射频过射频卡读写器发射天线发送一定频率的电磁波,当射频卡进入发射天线工作区域时,在射频卡卡基中镶入的射频天线产生感应电流,射频卡获得能量被激活,接受信息或发送信息,完成卡与读写器间的数据传输。感应距离一般在1~1Ocm(不同型号控制器有所不同)内即可收发读写信息。设备之间无机械性接触,且可以任意方向掠过读写器表面。所以,射频卡无正反面之分、无机械磨损、安全、可靠;操作简单、快捷;防水、防潮;应用面广等。

      IC卡机井取水控制器实际是指Ic卡机井取水收费控制系统,由Ic卡机井控制器、Ic卡和Ic卡读写器(IC卡管理机)三部分组成。系统与专用的水表(水量计量变送器)(或电能表)配合使用,由控制器按用户所购水量(或电量、或时间)即预售水(电)费、自动抄表计费、无费自动拉闸。系统集水量计量、收费管理、控制于一体,特别适用于农用机井节水灌溉控制、工业自备井定额用水管理。下面以射频卡机井取水控制系统为例,简述其工作原理。

      1.2.2工作原理:目前常用的IC卡控制器分为以水量、以电量、以时间为计量基准的三种类型。控制器平时处于拉闸断电状态,机泵无法启动取水。只有用户持卡购水(电、时)并将射频卡放在(掠过)控制器感应区,控制器自动读取卡中所购水量(电量,时间)等信息并合闸启动机泵取水。在提水过程中,水表每走一单位水量(1m3或0.1m3)(或电能表每走1kW·h,或时间每走1单位时间),控制器从剩余水量(电量、时间)减1,并在显示窗中显示。用户灌溉完毕,将射频卡再次靠近感应区,控制器将剩余水量(电量、时间)自动写入射频卡并拉闸断电停机,卡中水量(电量、时间)在下次使用。如果剩余水量(电量、时间)为“0”,控制器也将自动拉闸停机,用户必须持卡再次购水(电、时)。

      1.2.3系统功能(1)开户、售卡,向用户售水(电、时);(2)制作用水管理的开户卡、补卡、检查卡、设置卡等各种类功能卡;(3)读、写IC卡中的信息,并自动存储记录,查询用户购水(电、时)记录;(4)控制器可存贮1000多条用户动态信息记录,方便管理;(5)控制器LED(或ID)显示窗和状态指示灯,显示剩余水(电、时),指示传感信号、合闸、分闸、事故报警状态;(6)控制器具有刷卡延时停机、断相保护f盗防破坏功能;(7)控制器特殊功能,如限制总取水量功能、非正常原因停机用户信息自动保存并可读取功能等。

      河北省2005年节水农业综合技术示范项目(曲闶、臣鹿、藁城、桃城、大城、河问、乐亭、雄县)要求“示范区内所有水源工程必须安装先进实用的量水设施(1C卡、射频卡)”,推行“一井、一表、一号、一卡、一数”,在科学分析水资源承载能力的基础上,根据种植计划、(节水)灌溉定额、灌溉面积以及干旱程度(平水年、丰水年、干旱年)分配用水指标(水权),确定各农户允许所用水量,及机井总控制提水量,向农户预售水量。用户根据自己的需要,持卡购水、用水。此项措施的推广应用,不仅提高了农民的节水意识,加强了节水灌溉的监控手段,同时取得了很好的节水、示范效果。但是,在实际推广应用中存在着一些问题,应加以改进。主要表现在以下几个方面。

      IC卡机井取水控制器是一项新的节水监控、管理措施,农民接受、习惯需要一个过程。首先要从认识上提高。从目前推广应用中看,存在着政府力度大、农民被动接受的现象。究其根本原因是农民的认知程度不够、积极性不高。所以,在工作中要加强宣传力度,在政策宣传的同时,要特别注意技术方面的宣讲,要让农民真正了解“节水灌溉监控”设施的“好处”,在认识节水形势的严峻性和必要性的同时,认识到安装“卡机井控制器”可以给农户灌溉带来方便、实惠。用户持卡购水后,想什么时候浇地就什么时候浇,不用事先找电工送电、事后找电工抄表,减少上下户之间由于抄表数据不相符而产生纠纷等麻烦,实行定额灌溉,浇“关键”水,减少了用水量,同时也降低了种植成本。

      一般机井控制面积在几公顷亩到十几公顷,农户十几户,灌溉期基本上是一户紧接一户的连续灌溉,如果上户浇完刷卡停机,下户再刷卡开机,势必造成机泵频繁启动,尤其对于深井机泵的损坏更大,所以“控制器”应具备“延时停机”设置功能,即当上一用户刷卡停机后,在一定时间内(如3O秒钟)下一用户刷卡开机使用,机泵不会停机,避免短时间内机泵停、启,减少机泵损坏,降低电能消耗。但是对于少用户浅井或单用户井,不需要“延时停机“功能情况下,又能方便地将“控制器”设置成“无延时停机”功能。

      由于水表(或其他水量变送器)安装位置受机房内管道位置、长度的限制,大多都不能按照理想位置(水表前侧直管段长不小于1OD,后侧直管段长不小于5D)安装,势必造成计量精度的降低,要求“控制器”具有“水量修正系数”设置功能,通过校验,重新设置“修正系数”,提高计量精度。但是,“设置”要有一定的权限,也就是只有专职管理人员才有“修正系数”设置权限。

      对于“分体式”控制器,水量计量传感器通过信号线将水量信息传送给“控制器”。信号线切断或强磁干扰,就无法计量。对于这种人为故意剪断信号线或人为破坏水表使水表不走数的行为,“控制器”应具有自动监测、自动拉闸停机功能(在一定时间内无计量信号自动拉闸停机),并报警。

      IC卡机井控制器的安装使用不应给农民增加过多的负担,所以从目前应用情况看,应以“村”为单位管理比较合适,一户一卡,大村可以划分为两个或三个管理区,即实现了集中管理又不至于使农户购水跑太远的路。由水行政部门根据干旱年份预测、种植计划、任务指标核定总用水指标,再由村委会根据农户的种植作物、灌溉定额、灌溉亩数分配灌溉用水权(用水指标),由专职管理员按照计划向各农户发卡、售水、统计、上报,同时负责各机井的巡查、维护和管理,加强设备的维护,防盗防破坏,保证设备的完好和正常运行。制定完善的用水制度和管理制度,超指标用水高价收费,节水奖励的激励政策,对于偷水、破坏的要严肃、及时处理。

      农业“节水灌溉监控”增加了灌溉用水的复杂性,是一项新的管理措施,农民接受和有效使用需要一个认知过程。首先要让农民认识到水的“资源性”和“匮乏性”,建立“水权(用水指标)”概念,提高节水意识。其次是加强用水管理,落实“水权分配”,培育“水市场”。只有这样,才能提高农民的积极性,才能真正重视“节水灌溉监控”设施Hj,才能有效的利用、爱护,逐渐适应、习惯、依赖。农民真正认识了、重视了,“建立总量控制与定额管理相结合的用水管理制度,建立以水权、水市场理论为基础的水资源管理体制”才能有效推行,实施节水灌溉、建设节水型社会才能落到实处、见到成效。

      [2]位铁强.提高认识多措并举促进河北节水灌溉事业持续快速良性发展[J].河北水利,2003(9).

      [3]KlausFinkenzeller(陈大才译).射频识别RFID)技术——无线电感应的应答器和非接触Ic卡的原理与应用(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2001.

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