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農田澆灌管道工程主動化測控係統研究

2019-10-31 11:03   评论:46 点击:510
  中國鋼管信息港內部報道:農田澆灌主動化是農業現代化的首要構成部分。固然近年尾砂充填技術的研究取得了相當的進展,但由於始終未能突破尾砂散粒體管道輸送和尾砂散粒體充填的模式,礦山尾砂充填仍然存在管道砂漿輸送濃度不高,管件磨損嚴重,采場充填料漿脫水困難,充填強度不夠等題目。
  
  針對如何進步礦山尾砂充填管道的輸送能力,和如何進步礦山尾砂充填的強度,筆者提出尾砂型料砂漿管道輸送的概念,即將散體尾砂先團圓固化再經管道輸送到礦山采空區的設想。散體物料團圓成型後再輸送的思想是物料管道輸送技術的創新,無疑將大大進步管道的物料輸送能力,但是,將砂漿管道輸送型料的概念改變為一項成功的實用技術有賴於大量的基礎研究和可行性管道直徑為D,輸送直徑為Dc長度為Lc的尾砂型料。尾砂型料以速度Vc活動,相鄰型料間隙為Ls,則定義型料線性濃度為 :3型料漿體輸送管道的工程係統設計型料漿體管道工程係同一般由製漿設備、型料成型設備、型料注進裝配、動力設備、輸送管道、測試3.1型料管道的注進裝配型料的管道注進要求精確可靠,連續不中斷,既要保證型料的一定注進速率,又要避免發生型料卡住管口。根據型料管道動力輸送道理,型料在管道中排列成串進行輸送,不僅能保證最大的管道輸運量 ,而且節約動力。為此,基於型料成串地輸運的思想,型料注進裝配通常設計由水箱、彈倉式喂料器、型料鎖定管道(即型料集積成串的管段)型料吸進輔泵及型料壓出主泵等部分構成。所示為雙鎖定管注進裝配,通過管道閥門交替開啟,輔泵將喂料器送進砂漿槽的型料抽進某一型料鎖定管集結成串,而主泵則將另一鎖定管中己排列成串的型料壓進主輸送管道進行輸送。實現農田澆灌用水治理的主動化不僅可以進步澆注水的利用率,而且使作物得以精細澆灌,大幅度進步水分生產率。目前,我國的農田管道輸水工程己慢慢推廣利用,但從利用現狀看其主動化程度較低,大多是人工進行丈量和控製,數據難以收集和治理,不利於實現澆灌用水的精確治理。針對農田管道輸水工程主動化控製要求,本文采用集散型數據采集治理技術4,設計了一套農田澆灌管道工程主動化測控係統。通過現場總線 ,將各現場控製單元和更高層次的控製設備(如微型計算機)連接起來 ,各現場控製單元自成係統,能單獨滿足測控現場的工作需求,並且可以在上位機中同一組態,易於實現分散控製,進步全部控製係統的可靠性。
  
  利用在無錫市安鎮農業現代化示範區管道澆灌工程主動化測控中收到了很好的效果。
  
  1農田澆灌管道工程主動化係統構成農田管道澆灌工程主動化測控係統由支管控製閥信號處理傳輸係統及泵站信號集中控製處理顯示係統 、農田水分采集傳輸處理係統、農田天氣要素采集傳輸係統、管道工作參數采集傳輸係統等構成,均由現場控製單元控製 。全部係統包括主控機現場控製單元農田水分吸力傳感器、液位傳感器農田水位傳感器潛井水位丈量儀、管道壓力傳感器、空氣溫度濕度傳感器光照傳感器 、風速傳感器氣壓傳感器等 。本係統實現對8個澆灌小區農作物生產水分狀況進行監測和控製。采用了如所示的係統結構。在各個澆灌小區,各設一套基於AT89C51單片機的現場控製單元。對采集的數據進行存貯預處理,並控製現場閘閥(電動閘閥)和水泵動作。本係統吸收了現場總線的做法,將所有的現場單元掛接在RS- 485通訊線上 ,利用RS-485通訊間隔長,抗幹擾性能好的特點,實現對全部澆灌區域內控製設備的通訊和控製。通過RS-48通基金項目:水利部水利技術開發基金項目(S9753);江蘇省水利科技重點項目(9742)訊線路,上位機可以對各現場單元進行參數設置,數據傳遞,命令控製等。如上位機封閉或出故障,現場單元仍然可進行數據的采集存貯和顯示,並接受治理職員的現場操縱。
  
  綜上所述,該係統實質為一分散控製係統,各現場單元具有獨立的數據采集,運算,控製功能,可以由上位機或由人工控製其各種動作。各種現場被測數據通過RS- 485通訊接口傳送到上位機內完成顯示、計算、數據圖表編製、存盤等監控功能。
  
  管道節水澆灌主動化控製係統硬件結構考慮到該係統利用於農業現代化生產上的多用性和通用性。現場單元首要由AT89C51EEPROMA/D轉換器、實時時鍾芯片、開關量接口電路、RS485接口等構成。能夠實現與上位機的通訊與控製。全部電路均裝於一個機箱內,結構緊湊,靈活通用。
  
  中國鋼管信息港內部報道:本係統監測的參數為泵站進水池水位、泵站出水管壓力、田間水層深度、地下水位埋躲深度、土壤水分吸力、排水溝水位、農田天氣。係統通道分為2個泵站設計水位通道、管道流量通道、排水溝水位通道、田間水位通道、田間土壤水分吸力通道、空氣溫度通道、空氣濕度通道、光照通道、風速通道、氣壓通道 。以上模擬輸進量,經信號調理電路轉換為0~5V電量,提供給現場單元。
  
  3現場控製單元現場控製單元分別有兩個:一個是泵站進水池水位泵站出水管壓力監測;另一個是田間水層深度,地下水位埋躲深度 ,土壤水分吸力、排水溝水位、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、2m高度處風速和大氣壓監測。下位機的硬件結構框圖如。首要功能模塊為:EEPROM程序存儲器的單片微機,其核心部件是一個8位高性能中心處理器CPU.控製單片機的各個部件具體完成指定的操縱,它由8位運算器ALU布爾處理器定時、控製部件和若幹寄存器等構成 。
  
  數據采集模塊。由帶多路開關的A/D轉換器及信號調理電路構成。信號由傳感器供給。A/D轉換器選用TLC2543,具有11個模擬輸進通道,分辨率12bit,轉換時間為10s ,內含米樣與保持器,三線製串行輸出。
  
  存儲器模塊。由於農田澆灌用水治理係統需要大量的數據,數據的存儲也就成了一個比較首要的題目,為了長久地保存數據 ,簡化硬件電路,選用ATMEL公司的AT24C01和AT24C256芯片作為外部數據存儲器,AT24C01(128字節)用來存儲下位機號和參數的整定值。AT24C256(32KB字節)用來存儲數據。這兩種芯片屬於AT24XXXX係列二線製"C串行EEPROM芯片,是一種采用CMOS工藝製成的8個引腳的串行可電擦除及編程的存儲器,擦除寫進壽命達到10萬次以上 。
  
  片內寫進的數據保存壽命達10a以上 ,采用單一電源+ 5V.低功耗工作電流1mA備用狀況時隻有10MA ,三態輸出 ,與TTL電平兼容。
  
  輸出控製模塊。閥門的打開封閉通過繼電器來控製,采用PNP達林頓複合管作為繼電器的驅動電路(見),由CPU輸出的開關信號驅動相應的微型繼電器控製水泵、閘閥、閘門等灌排履行機構。
  
  鍵盤和顯示接口。鍵盤和顯示部分可以實現人機對話和各種參數的輸進和各丈量點的測試值、設備號的設置。顯示部分采用LED數碼管來顯示各種參數。鍵盤由4個按鍵構成,分別實現閥門打開、閥門封閉、功能選擇和參數的輸進。
  
  供。
  
  通訊接口。與上位機的通訊采用RS-48裝口來實現。RS-485適用於收發雙方共用一對線路的半雙工通訊或在多個節點(站)之間共用。RS- 485示準予可網絡中最多連接32個節點,但由於分時共用一對通訊線,是以在任何時刻都隻許可一個發送器發送數據,線路上連接的其它發送器都必須脫離總線即進進高阻態。該種方式非常適用於實時性要求不高的農田澆灌用水治理數據的通訊,對於中小型灌區其通訊間隔及數據傳輸速率均可滿足使用要求。
  
  上位機係統軟件設計本測控係統是一套分散監測控製的計算機測控係統 ,以Pentium及以上的高檔微機作為上位機 。在本係統中上位機程序建造選擇了VISUALBASIC6.0作為開發環境。係統軟件首要由以下幾部分構成:主控程序,預置參數子程序 ,數據處理子程序,閉環控製子程序 ,數據顯示子程序。主控程序運行環境為Windows95/98.主控程序為圖形界麵,能夠顯示被控田塊圖形;預置參數子程序有兩個功能 :其一是實現下位機初始數據的輸進及變更,輸進及修改控製域值 。該係統將對10個支管控製區每種作物不同生養階段設置田間水深,地下水位埋深、土壤水分吸力、排水溝水位等控製域值。
  
  其二是開機時間的設定及修改;數據處理子程序也有兩個功能:計算作物需水量土壤含水量澆灌需水量和控製地下水位埋深;閉環控製子程序 :本係統對監控農田所輸進的數據是相互獨立的。實測值與相應時段內的域值比較,達到上、下限時被控履行機構履行相應動作,8個區域設定的控製域值和履行機構均獨立工作,互不影響。澆灌泵站還設有過載、過流過壓和溫度保護裝配,並在超限時報警。各控製量分別為:進水池出水管管道壓力、田間水息田間地下水位埋深農田土壤水分吸力、排水溝水位空氣溫度、濕度。中國鋼管信息港內部報道

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