全渠道控制系统在甘城子扬水灌区中的应用

摘 要：甘城子中型扬水灌区现代化试点改造项目，是国家农业综合开发增量资金项目。该项目的实施，可提高水资源利用率，实现灌区智能化灌溉，为农业现代化发展创造条件。

关键词：中型；灌区；控制

中图分类号：TV93 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033039

全渠道控制系统（TCC）是全球最先进的灌溉控制技术之一。由澳大利亚Rubicon公司研制开发，在澳大利亚、美国等国广泛应用，近几年在我国多地推广使用，该系统通过计算机和通信网络对每扇闸门自动调节，提高了农田配水的效率，减少配水过程中的弃水损失，为用水户提供了灵活、可靠、公平的供水服务。

1 灌区概况

甘城子扬水灌区，为三级扬水灌区，1980年建成一、二级扬水并运行，1991年4月建成三级扬水并运行，总设计流量6.6m3/s，灌溉农田0.56万hm2。灌区有干渠4条7.23km，支渠10条52.5km，斗渠107条214km。

2011年实施甘城子扬水中型灌区节水配套改造项目，对灌区3条干渠和4条支渠进行了衬砌，翻建了支斗渠进水口、节制闸、生产桥，在干渠上设置了测控一体化闸门13处，由于受当时资金的限制，改造不彻底，效益发挥不明显。

2014年，按照建设宁夏贺兰山东麓百万亩葡萄长廊的战略布局，自治区水利厅、农业综合开发办办公室利用国家农业综合开发资金对甘城子灌区进行全渠道控制系统现代化试点改造。

2 全渠道控制系统

全渠道控制系统是能够对渠系网络进行全过程控制的系统，主要由高精度测控一体闸、可靠的通信网络、先进的控制管理软件组成。

2.1 干渠测控一体闸

干渠已安装了13扇测控一体化闸门，在本次改造项目中，将再安装10扇测控一体化闸门，使灌区的干渠系统全部实现全渠道控制（见图1）。

2.2 支渠测控一体闸

此次灌区现代化改造中支渠全渠道控制系统建设主要对北一支渠、北二支渠、北三（2）支渠、北三（3）支渠和南三支渠上的节制闸进行改造，不改变节制闸原有的设计位置，将在原有的位置上对旧闸门进行改造，改造的旧闸门22座，将由测控一体化闸门取代。

2.3 斗渠自动化控制

为了探索从田间到水源的根据作物需求的现代化灌溉模式本项目将选择北三（2）支渠做为示范点，配备斗口自动控制的轻便型闸门10套。这种自动控制的轻便型闸门以太阳能为动力，特制橡胶材料制成，防水性能优良，启闭灵活。

2.4 农渠闸门自控及水量计量设备

在农渠口上安装26套闸门自控及水量计量设备。具体包括一体化磁致伸缩水位流量监测终端、闸门电动机、闸门控制箱、启闭机、丝杠改造、限位开关、闸门开度传感器、线缆及辅材、安装调试。

2.5 调度中心

调度中心建设内容为液晶电视、计算机、工控机、激光打印机的采购、安装以及管理站综合布线。

2.6 软件系统

软件建设包括系统软件和应用软件2部分，系统软件分操作系统软件和数据库软件2部分；应用软件包括灌区渠道水情监测管理系统和灌区闸门调度监控系统（服务器版+客户端软件）。

2.7 通讯系统

通讯系统建设包括12km的光缆的敷设、微波的架设、以及其他通讯设备的采购安装。

2.8 供电系统

供电系统建设包括12.25km的地埋电缆的敷设以及其他配套设施的安装、调试。

2.9 基础设施改造

新建自控闸门保护房26座84.24m2，水位观测井26座。

3 全渠道控制系统应用

3.1 干、支渠测控一体闸的应用

测控一体闸作为全渠道控制系统核心产品，是根据水力学原理设计而成的，是集测、控于一体的顶面溢流式或底流式闸门。该设备以太阳能为动力，通过集成在内部的无线通信系统和SCADA网络与控制中心及用水户连接，控制中心和用水户通过配套软件系统进行实时动态联系，为用水户提供及时而稳定的供水服务。它主要包括：闸门门框、水位传感、开度传感器、闸门、驱动装置、控制器、太阳能板、通讯系统。

3.2 斗、农渠闸门自控及水量计量设备的应用

安装在斗、农渠口的轻便型自动控制闸门，依靠太阳能驱动，通过无线通讯系统和智能化管理软件，与干支渠上的全渠道控制系统联接，能够对斗、农口闸门进行远程控制。

3.3 软件系统应用

系统软件由操作系统软件、数据库软件、系统功能、部署方式、系统运行环境组成。应用软件由灌区渠道水情监测系统和闸门调度监控软件系统组成。包括了用户登陆、参数配置、报警显示、实时采集、发送命令模块、实时数据显示、历史数据查询、水位过程线、时段水量查询、日水量统计模块。通过闸门测控终端机和闸门自动控制柜，实现了闸门的自动控制，配合中心站调度软件可实现闸群联调等功能。操作灵活、功能先进、安全可靠。

3.4 通讯系统应用

系统采用光缆有线信道和无线微波信道相结合的通讯方式。光缆通讯从质量、信道、费用等方面性能较好。光缆通信质量好、信道容量宽、适用于话音、数据、图像等信号的传输。微波通信由于频带宽、容量大、可以用于各种业务的传送。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。

4 结束语

甘城子全渠道控制系统的应用，从水源到田间实现的自动化供水，改善了灌溉条件，增强了工程运行的安全性、可靠性，提高了运行效率，实现了信息灌区管理的现代化。

作者简介：李科（1970-），男，宁夏青铜峡市人，工程师，主要从事水利工程建设管理。