本文關鍵詞：自動化灌溉控制工程技術的研究與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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文章編號 :100722284 (2006) 0620066203

中國農(nóng)村水利水電 ? 2006 年第 6 期

自動化灌溉控制工程技術的研究與應用
徐征和1 ,吳俊河2 ,丁若冰1 ,韓合忠1
( 1. 山東省水利科學研究院 ,濟南 250013 ;2. 山東省聊城市水利局 ,山東 聊城 25200

0)

　　 　 : 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)對作物生長微環(huán)境要求高 ,對灌水時間 、 摘 要 灌水量 、 灌水部位 、 水肥營養(yǎng)供給等都有更精確要求 ,自

動化灌溉控制工程技術正是支撐現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一項基礎性技術措施 。為此 ,山東省水科院技術人員 ,經(jīng)過多年來的技術 開發(fā)與工程實踐 ,集成電子信息技術 、 遠程測控網(wǎng)絡技術 、 計算機控制技術及信息采集處理技術 ,通過計算機通用化和模 塊化的設計程序 ,構筑供水流量 、 壓力 、 土壤水分 、 作物生長信息 、 氣象資料的自動監(jiān)測控制系統(tǒng) , 進行水 、 土環(huán)境因子的 模擬優(yōu)化 ,實現(xiàn)灌溉節(jié)水 、 作物生理 、 土壤濕度等技術控制指標的逼近控制 ,從而將農(nóng)業(yè)高效節(jié)水的理論研究提高到現(xiàn)實 的應用技術水平 。該項技術已針對山東省不同種植作物 、 不同灌溉措施進行了系列推廣 ,逐步形成了一套成熟的完整的 應用技術體系 。 　　 關鍵詞 : 自動化灌溉 ; 系統(tǒng)特點與功能 ; 工程應用 　　 中圖分類號 : S277. 9 　　　 文獻標識碼 :A

Study and Application of Automatic Irrigation Control Engineering Technique
XU ZhengΟ 1 , WU JunΟ 2 , D ING RuoΟ he he bing1 , XU ZhengΟ 1 he

(1. Shando ng Provincial Instit ute of Water Co nservancy Science , Jinan City 250013 , Shando ng Province , China ; 2. Liaocheng Bureau of Water Co nservance , Liaocheng 252000 , Shando ng Province)

Abstract : Modernized agricult ure has high demand o n crop growt h microenvironment , irrigatio n time , quantity , cont rol zoon , and

ernization. The aut ho rs have been researching in technique develop ment and applicatio n of integration elect ro nic informatio n , remote

jectives of t he st udy include land and water enviro nment factors simulation and optimization , crop p hysiology , soil moist ure co nt rol ferent crop s and different irrigation met hods of t he p rovince to fo rm an application system of wellΟ unded and co mplete technique. ro Key words : auto matic irrigatio n ; feat ures and f unction of system ; engineering application

p rogram to const ruct water supply discharge , p ressure , soil moist ure , crop growt h , meteo rological data monito ring system. The o b2

時期 。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)要求有更高的抗御洪 、 、 、 澇 漬 旱等自然災害 的能力 ,要求水資源達到優(yōu)化配置 , 實現(xiàn)現(xiàn)代化運行管理 �，F(xiàn) 代化農(nóng)業(yè)對土壤水分 、 空氣溫度 、 濕度等作物生長的環(huán)境要求 更高 ,對灌水時間 、 灌水量 、 灌水部位 、 水肥營養(yǎng)供給等都有更 精確要求 。傳統(tǒng)的灌溉管理技術無法實現(xiàn) , 必須依靠現(xiàn)代化灌
收稿日期 :2005210225

waterΟ fertilizer regime , while auto matic irrigatio n co nt rol engineering technique is a fo undational support to realize agricult ural mod2 monito ring network , comp uter co nt rol and info rmation acquisition and p rocessing to develop co mp uter universal and modular design to apply t he agricult ural highΟ efficiency waterΟ saving t heo ry in p ractical uses. Currently , t he technique has been extended to t he dif 2

　　 我國的農(nóng)業(yè)正處在從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的歷史性

溉設備和技術才能做到 。經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū) , 勞動力缺乏 , 水資源危機問題突出 ,實行農(nóng)業(yè)高效用水現(xiàn)代化技術有著良好 的基礎條件 ,因為現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)將為這一部分地區(qū)的發(fā)展創(chuàng)造 條件 ,將使剩余了的大量勞動力轉(zhuǎn)移到非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 , 現(xiàn)代化 水利的實施 ,將改善本地區(qū)的水環(huán)境條件 , 有力地促進本地區(qū) 工業(yè)的發(fā)展 。因此在經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)建立農(nóng)業(yè)高效用水灌溉 自動化控制工程 ,實施現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) ,實現(xiàn)水資源高效利用 ,是經(jīng) 濟發(fā)達缺水區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 。 自動化灌溉控制系統(tǒng)是將灌溉節(jié)水技術 、 農(nóng)作物栽培技術

基金項目 : 國家高技術研究發(fā)展計劃 ( 863 ” “ 計劃)“華東北部半濕 潤偏旱井渠結合灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術體系集成與示
( 范”編號 :2002AA2Z4241) 項目的部分內(nèi)容 。

及節(jié)水灌溉工程的運行管理技術有機結合 ,通過計算機通用化 和模塊化的設計程序 , 構筑供水流量 、 壓力 、 土壤水分 、 作物生 長信息 、 氣象資料的自動監(jiān)測控制系統(tǒng) ,能夠進行水 、 土環(huán)境因 子的模擬優(yōu)化 ,實現(xiàn)灌溉節(jié)水 、 作物生理 、 土壤濕度等技術控制

作者簡介 : 徐征和 (19682) ,男 ,高級工程師 ,主要從事農(nóng)業(yè)節(jié)水技術 的研究與技術推廣工作 。

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自動化灌溉控制工程技術的研究與應用 　　 徐征和 　 吳俊河 　 丁若冰 　 等 指標的逼近控制 ,從而將農(nóng)業(yè)高效節(jié)水的理論研究提高到新的 現(xiàn)實應用水平 。 過程處于無人值守的控制狀態(tài) 。

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該系統(tǒng)的最大特點是 : 高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)作物與現(xiàn)代化的科學 的自動化灌溉技術相結合 ,替代了傳統(tǒng)的粗放的灌溉方式 。建 立在對氣溫 、 濕度 、 土壤含水量 、 降雨 、 蒸發(fā)量及不同作物不同 生育期所需適宜含水量及相應的氣象參數(shù)的綜合分析基礎上 的灌溉專家決策支持系統(tǒng) , 可根據(jù)作物生長需要 , 支持機泵及 電磁閥按照預定的供水計劃實施啟閉 ,使不同的作物在不同的 生育期可以科學地獲取適宜的灌水時間和適宜的灌水量 ,從而 使有限的水資源發(fā)揮最大效益 。其系統(tǒng)流程如圖 1 。

1　 關鍵技術與特點
該系統(tǒng)的關鍵技術是 : 精確可靠地實現(xiàn)對作物生長過程中 的濕度 、 溫度 、 降雨量 、 蒸發(fā)量及土壤水分含量等因子的自動采 集、 、 傳輸 分析 ,并作出綜合判斷 ; 根據(jù)不同作物不同生育階段 所需求的適宜土壤含水量及其他因素實時作出控制機泵開啟 的指令 ,并根據(jù)預置的灌水計劃有序的啟閉閘閥 , 使整個灌水

圖1　 自動灌溉控制系統(tǒng)流程圖

2　 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的設計思路采用了先進的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉測控技術 ,測 控設備規(guī)范 、 成熟 、 性能穩(wěn)定 , 在保證系統(tǒng)技術功能先進性 、 擴 展性和可靠性的基礎上 , 充分考慮系統(tǒng)的易于操作性 、 經(jīng)濟實 用性 。該系統(tǒng)工程主要包括主控中心 、 灌溉自動氣象觀測站 、 田間測控設備及遠程監(jiān)控通訊設備等 。主要功能如下 。
(1) 信息自動采集 : 具有對與作物生長有關的氣象因素如

及灌水時間 。
( 5 ) 查詢功能 : 對運行時的工作壓力 、 灌水量 、 土壤實時含

水量及氣象實時信息等進行查詢 。
(6) 遠程監(jiān)控功能 : 可以通過 GSM 無線網(wǎng)絡和通訊設備遠

距離發(fā)送信息 ,對灌水的過程進行人工控制 , 關閉機泵和電磁 閥。
( 7) 灌溉預報功能 : 根據(jù)當日土壤含水量以及氣象信息分

析以后 5 天之內(nèi)土壤墑情 ,逐段進行灌溉預報 。
(8) 預警保護功能 : 對機泵電流過限 , 管道工作壓力超限及

溫度 、 濕度 、 蒸發(fā) 、 降雨及土壤含水量等信息自動采集 、 傳輸?shù)?功能 。
( 2) 灌溉決策支持功能 : 根據(jù)采集傳輸?shù)男畔⑦M行綜合分

水泵等設備發(fā)生故障前進行預警保護直至自動修正運行等 。

析判斷 ,確定出土壤含水量的可實時值 , 然后與作物生長所需 適宜含水量的上限比較 ,當小于或等于設定的土壤含水量上限 時 ,發(fā)出使機泵自動開啟的指令 , 并且根據(jù)預先制定的灌水計 劃 ,按灌溉順序 、 灌溉時間 ,自動執(zhí)行 ,直至機泵自行關閉 。
(3) 自動監(jiān)控功能 : 系統(tǒng)運行時 , 微機可自動顯示機泵 、 閥

3　 系統(tǒng)工作過程
系統(tǒng)的工作過程如下 : 首先自動氣象站采集的氣象因子 、 田間土壤傳感器采集的土壤墑情等實時信息通過不同的信號 輸入轉(zhuǎn)換模塊進入灌溉專家支持決策系統(tǒng)分析判斷 ,然后向田 間測控站 、 水源測控站 、 動力測控站及時發(fā)出指令 , 實施水泵 、 電磁閥的啟閉 。同時 ,運行過程中的灌水流量 、 工作壓力 、 田間 墑情 、 氣象信息等數(shù)據(jù)自動存儲于上位機 ,以供查詢 、 輸出 。系 統(tǒng)還編制了可根據(jù)降雨 、 蒸發(fā) 、 土壤墑情等資料 ,采用田間土壤 水量平衡計算公式 , 預測土壤水分短歷時狀況的動態(tài)變化軟 件 ,對土壤含水量逐段實行灌溉預報 。

門的實時工作狀態(tài) , 如工作壓力 、 灌水流量 、 水位 、 土壤含水量 及氣象等信息的實時數(shù)據(jù) 。
( 4) 預置修改功能 : 具有對運行參數(shù)進行預置和實時修改

的功能 。即在每一個灌溉過程之后 ,根據(jù)下一次作物生長階段 所需的適宜含水量的上限修改有關數(shù)據(jù) ,并重新預置灌水順序

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自動化灌溉控制工程技術的研究與應用 　　 徐征和 　 吳俊河 　 丁若冰 　 等 線的第一級進行防雷處理 ,以防止雷電干擾對系統(tǒng)造成極大的 損失甚至系統(tǒng)崩潰 。第二級安裝凈化穩(wěn)壓電源設備 ,為整個系 統(tǒng)提供穩(wěn)定而潔凈的電源 。第三級做漏電處理 ,加裝漏電保護 器 ,以防止系統(tǒng)漏電或人為觸電后及時切斷電源 , 保護人身安 全 。第四級為弱電部分 ,包括傳感器和現(xiàn)場顯示變送器等設備 需要的 24 V 直流電源和電磁閥需要的 24 V 交流電源 。
( 2) 線路部分 。由于電源首端和最末端的用電設備之間的

4　 應用實例介紹
4. 1 　 應用工程概況簡介
本滴灌自動控制系統(tǒng)工程位于山東省乳山市南黃鎮(zhèn) ,工程 設計灌溉面積 38 hm 。項目區(qū)內(nèi)灌溉基礎設施基本完善 ,農(nóng)田
2

路、 林網(wǎng) 、 溝渠配套齊全 。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有 1 眼大口井 , 出水量 150
m / h 左右 ,動水位 10 m ,完全能滿足灌溉需要 , 故項目區(qū)設計
3

為 1 個獨立的自動控制工程系統(tǒng) 。 乳山市南黃鎮(zhèn)農(nóng)田節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng) ,是由井下水位 、 管道流量 、 管道壓力 、 電量 、 土壤含水量等傳感器 , 自動氣象站 、 電磁閥 、 變頻器 、 接觸器等伺服機構 ,遠程測控終端和計算機網(wǎng) 絡等測控自動化設備組成 ,控制水泵向田間的灌溉管網(wǎng)提供恒 壓力灌溉用水 ,并實現(xiàn)水泵電機的過壓 、 過流 、 斷相 、 空抽等保護 和告警 、 灌溉水量統(tǒng)計 、 水情墑情工情監(jiān)控 、 灌溉預報 、 報表輸 出、 遠程測控 、 資料查詢等功能 。并可顯示工程運行界面 。

距離較遠 ,因此要使末端的設備也能夠得到其額定的電壓 , 經(jīng) 計算 ,220 V 交流公共電源和 24 V 交流公共電源線路采用 6
mm2 電纜 ,RS485 的通訊線路一般用雙絞線即可 , 但防止外界

雜波的干擾使信號失真 , 甚至造成系統(tǒng)無法正常運行 , 所以通 訊線路選用帶屏蔽層的 RVV P 2 × 5 mm2 通訊電纜 。 1.

4. 3 　 專家軟件設計原理及控制方式
我院技術人員經(jīng)過多年研究 ,開發(fā)出一套適合農(nóng)業(yè)灌溉的 先進的控制技術 。農(nóng)業(yè)灌溉控制不再只是單純的控制開關水 泵、 電磁閥 ,而是讓系統(tǒng)有了自己的 “大腦”它能根據(jù)氣象環(huán)境 , 和作物生長的變化情況 ,作出相應的調(diào)整和灌溉方案并自動實 施 ,真正實現(xiàn)了無人值守 。智能灌溉專家系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)代控制理 論 ,采用狀態(tài)空間分析方法 , 將溫室大棚內(nèi)的氣溫 、 濕度 、 土壤 墑情等數(shù)據(jù)和作物的生長期所適宜的各種環(huán)境參數(shù) ( 水 、 ) 肥等 建立專家 系 統(tǒng) 知 識 庫 和 規(guī) 則 庫 , 由 先 進 的 推 理 機 形 成 灌 溉 方案 。 面向控制對象的操作平臺有 5 種不同控制方式 。
(1) 智能控制方式 : 專家軟件將系統(tǒng)各功能部件采集的數(shù)

4. 2 　 自動控制系統(tǒng)硬件設計及拓撲結構詳述
本系統(tǒng)采用集 - 散控制結構 。在中心控制室安裝工業(yè)控制 計算機和智能灌溉專家軟件 ,主要用于集中控制分布在泵房的 變頻控制柜 、 分布在田間的 PLC 控制器 ,監(jiān)測泵房內(nèi)的水位 、 壓 力、 流量等管道狀態(tài)及水泵狀態(tài) 、 監(jiān)測分布在各溫室大棚內(nèi)的土 壤墑情 、 、 溫度 濕度等溫室大棚環(huán)境信息 ,采集自動氣象站的氣 象信息等 。
4. 2. 1 　 控制及數(shù)據(jù)監(jiān)測

智能灌溉專家軟件將監(jiān)測控制命令由計算機串口發(fā)出 ,通 過 RS232/ RS485 轉(zhuǎn)換模塊將信號轉(zhuǎn)換為傳輸距離較遠的 RS485 信號格式 ,信號通過 RS485 網(wǎng)絡傳送至分布在泵房的變頻恒壓 控制柜內(nèi)的變頻控制器和水位 、 壓力 、 流量的采集變送設備 ,田 間的 PLC 控制器 ,各溫室大棚內(nèi)的土壤墑情 、 溫室溫度 、 濕度采 集變送設備 ,及氣象站的各設備上并對命令進行解碼處理后執(zhí)
DEM 是否有遠程監(jiān)控信號 ,當接收到遠程監(jiān)控信號時立即進行

據(jù)與軟件知識庫數(shù)據(jù)對當前的各灌區(qū)的土壤含水量進行綜合 處理分析 ,推導出相應的灌水方案并自動實施 。
(2) 監(jiān)測控制方式 : 專家軟件將實測土壤含水量數(shù)據(jù)與軟

件知識庫中關于土壤濕度方面的數(shù)據(jù)進行綜合處理分析 ,確定 相應的灌水方案并自動實施 。
(3) 預置控制方式 : 專家軟件根據(jù)操作人員預先設置的灌

D EM ,可以實現(xiàn)全球無線監(jiān)控 ,使用戶隨時隨地都能對系統(tǒng)進

行相應的操作 。專家軟件同時還時時監(jiān)測 GPRS 遠程監(jiān)控 MO2 命令解密 、 解碼處理并執(zhí)行相應的操作 。
4. 2. 2 　 主要設備及功能詳述 GPRS 遠程監(jiān)控 MOD EM : 接收來自遠程的監(jiān)控信息 , 發(fā)

水計劃自動實施 。
( 4) 隨機控制方式 : 專家軟件根據(jù)操作人員對軟件操作平

臺上泵閥的操作實施灌溉 。
( 5) 遠程控制方式 : 專家軟件對 GPRS 遠程監(jiān)控 MOD EM

工業(yè)控制計算機 :灌溉專家軟件的載體 ,控制中心的主要設備。

送專家軟件執(zhí)行后的結果 。此為真正的全球無線控制 MO2 行監(jiān)控 ,對系統(tǒng)運行狀況了如指掌 。
RS232/ RS485 模塊 : 進行信號的電氣格式轉(zhuǎn)換 。

設備接收到的命令進行分析并實施 。

4. 4 　 系統(tǒng)特點
本系統(tǒng)有如下特點 。
(1) 控制技術先進 , 采用集中管理體系 。本系統(tǒng)的所有控

變頻控制器 : 控制水泵的運轉(zhuǎn)速度來對管道的壓力進行恒
PL C 控制器 : 負責將工業(yè)控制計算機所發(fā)來的控制電磁閥

制操作均在中心控制室由管理員完成 ,防止管理混亂 。
( 2) 水肥耦合技術減輕人工負擔 ,提高工作效率 。 (3) 依據(jù)溫室大棚內(nèi)多種參數(shù)做出客觀的節(jié)水灌溉方案 ,

定 ,以達到最佳的灌溉壓力和保障管道和水泵的安全 。 啟閉的命令進行解碼 ,并執(zhí)行繼電器輸出控制 。

節(jié)約水資源 。
( 4 ) 對系統(tǒng)電源進行了防雷 、 穩(wěn)壓 、 凈化和防漏電處理 , 主

傳感器 : 包括水位 、 壓力 、 流量 、 土壤墑情 、 溫度 、 濕度等 。 自動氣象站 : 監(jiān)測采集田間氣象資料 。

這些設備負責將實際的量轉(zhuǎn)化為可以容易處理的電氣信號 。

要設備采用國外著名廠家產(chǎn)品 ,保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠 。
( 5) 對所有數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場顯示 , 使用戶在現(xiàn)場即可以了解

現(xiàn)場顯示型變送儀 : 將傳感器采集的信號進行 16Bit 的 A/

變化狀態(tài) 。
(6) 采用集 - 散控制方式 ,方便檢修和增容 。 ( 7) 軟件采用多媒體技術編程 , 人機界面友好 , 形象逼真 ,

D 轉(zhuǎn)換 ,并將數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場顯示 。

4. 2. 3 　 供電電源及電源線路 、 通訊線路部分

( 1) 電源部分 。系統(tǒng)總供電采用 220 V 交流電源 , 并在進

方便不同層次用戶操作 。

( 下轉(zhuǎn)第 72 頁)

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閘門結構的自振頻率總的趨勢是隨著閘門開度的減小 ( 也 即附加水體耦合影響的增大 ) 而降低 , 尤其是第 1 階頻率 。以

大跨度平面閘門的自振特性研究 　　 謝智雄 　 賀高年 　 　 　 黃 峻 等
11. 065 Hz 降低為 8. 563 Hz ( 降幅 29 %) 。 (6) 底緣傾角及門背封板對閘門振動有一定影響 。

設計方 案 6 為 例 , 隨 著 開 度 從 3. 50 m 、 24 m 、 016 m 、 3. 3.
2. 826 m 、 638 m依次下降到 0 開度 , 考慮流固耦合效應之后 2.

在以上 6 個設計方案中 , 方案 5 是在綜合方案 1 ～ 4 的基 礎上 提出 的 , 該方案 下閘 門在開 啟瞬 間的基 頻由 方案 1 的
5. 931 Hz 提高到 7. 488 Hz ( 增幅 26 %) , 從提高閘門基頻的角

閘門 基 頻 依 次 降 低 為 空 氣 中 的 65. 3 % , 64. 5 % 、 8 % 、 63.
63. 3 % 、 7 % 、 2 % 。此外 , 考慮流固耦合效應后 , 閘門低 62. 51.

度來看是有利的 ,但流激振動試驗結果表明 , 由于閘門底緣傾 角減小 ,底緣投影面積增加 , 導致閘門水力學條件劣化閘門振 動加劇而不宜采納 。方案 6 綜合前述方案的特點 ,在不改變底 緣傾角的情況下 ,將部件厚度及豎梁腹板結構作了調(diào)整 , 門背 采用整板全封 ,僅在門槽附近跨 7 、 8 內(nèi)門背板上開孔 , 與方 跨 案 1 、 相比閘門結構剛度有所增強 , 基頻有所提高 。此外 , 門 2 背封閉 ,能在一定程度上改善閘門運行時的水力學條件 , 提高 閘門抗振能力 ,為最終的推薦方案 。

階振型與空氣中相比也發(fā)生了一定的變化 ,不同開度下閘門第
1 階次整體振動均為水流向 。分析其原因 , 在于附加水體質(zhì)量

僅沿閘門水流向分布 , 主要影響閘門結構沿水流向的振動 , 可 見 ,流固耦合效應不容忽視 。
( 3) 閘門邊界約束情況對閘門基頻率有一定影響 。

無水時 ,6 種設計方案不同工況下當閘門無邊界約束時閘 門基頻為 21. 181～30. 153 Hz ,施加邊界約束條件之后 ,閘門基 頻為 11. 469～12. 375 Hz ( 降幅 42 %～ 53 %) 。有水時 , 以設計 方案 6 為例進行分析 , 在閉門狀態(tài)下 , 當閘門無邊界約束時閘 門基頻為 7. 774 Hz ( 表中未列出 ) ,施加邊界約束之后 , 閘門基 頻為 3. 790 Hz ( 降幅 51 %) 。 從理論上分析 ,西南水閘跨度約為橫截面輪廓尺寸的 9 倍 左右 ,如果將其簡化為一根梁 , 在梁端簡支情況下的基頻率約 為在無約束情況下的 44 % ( 降幅 56 %) ,可見 ,有限元計算結果 與理論分析的結果基本相同 。
(4) 梁高增加在一定程度上能提高閘門基頻 。

4　 　 結 語
(1) 關于計算方法 : 大跨度寬高比懸殊的平面閘門的自振

特性 ,按平面簡支梁與按空間體結構計算的結果存在差異 , 特 別是在考慮流固耦合效應之后 , 差異更大 , 因此只能按空間結 構計算 。
( 2) 關于流固耦合 : 閘門結構的自振頻率總的趨勢是隨著

閘門開度的減小 ( 也即附加水體耦合影響的增大 ) 而降低 ,流固 耦合效應使得閘門結構自振頻率降低 、 振型發(fā)生變化其影響不 容忽視 。
(3) 關于邊界約束 : 閘門滑塊支撐處沿水流向受到約束之

將跨 1～跨 6 的梁高增加 500 mm ( 增幅 22 %) ,結構沿水流 向的剛度增大 ,而閘門第 1 階次的振動也主要為沿水流向 ,因此 閘門基頻率得以相應的增大 。閉門狀態(tài)下 ,方案 3 與方案 1 相 比 ,則由 3. 546 Hz 增大為 4. 190 Hz (增幅 18 %) ,方案 4 與方案 2 相比 ,閘門基頻率由 3. 610 Hz 增大為 4. 228 Hz , (增幅 11. 7 %) 。 開啟瞬間 ,方案 3 與方案 1 相比 ,由 5. 931 Hz 增大為 6. 951 Hz
(增幅 17 %) ,方案 4 與方案 2 相比 , 由 6. 016 Hz 增大為 6. 973 Hz(增幅 16 %) �？梢� ,閘門基頻增幅度小于梁高增幅 。 ( 5) 門槽附近梁高降低對閘門基頻影響不大 。

后 ,閘門基頻率會有很大降低 。
( 4) 關于結構設計 : 梁高增加在一定程度上能提高閘門基

頻 ,但是門槽附近梁高降低對閘門基頻影響不大 。此外 , 閘門 底緣傾角減小 ,底緣投影面積增加 , 會導致閘門水力學條件劣 化 ,閘門振動加劇 ,而門背封閉 ,則能在一定程度上改善閘門運 行時的水力學條件 ,提高閘門抗振能力 。 參考文獻 :
[1] 　 嚴根華 ,閻詩武 . 水工弧形閘門的水彈性耦合自振特性研究 [J ] .

□

從表 3 、 4 的計算結果來看 ,方案 2 與方案 1 ,方案 4 與方 表 案 3 下閘門基頻基本相同 , 也即 , 門槽附近跨 7 、 8 內(nèi)梁高降 跨 低對閘門基頻影響不大 。同時還應指出的是 ,門槽附近處梁高 降低之后 ,閘門結構繞橫向 ( X 向 ) 扭轉(zhuǎn)剛度有所降低 , 相應的 閘門結構繞橫向扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率也有所降低 ,閉門狀態(tài)有 水時 ,方案 2 與方案 1 相比 ,繞橫向扭轉(zhuǎn)振動的基頻從 10. 966
Hz 降低為 8. 161 Hz ( 降幅 34 %) ; 方案 4 與方案 3 相比 , 則由 ( 上接第 68 頁) (8) 采用多種控制方式 , 以方便用戶根據(jù)不同情況進行

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統(tǒng) ,為促進現(xiàn)代節(jié)水灌溉奠定了物質(zhì)基礎 �，F(xiàn)代化自動控制灌 溉技術 ,實現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的實時精準灌溉 , 完成了灌溉工程的 現(xiàn)代化運行管理 ,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益 , 極大地 推動了山東省現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展 。 參考文獻 :
[1] 　 李龍昌 . 多灌溉水源聯(lián)網(wǎng)調(diào)度類型區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水模式及產(chǎn)業(yè)化

操作 。 ( 9) 采用先進的 GPRS 遠程監(jiān)控設備 , 方便用戶在異地對 灌區(qū)的監(jiān)控 。 ( 10) 系統(tǒng)功能強大 ,但投入減少 ,性價比很高 。

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5　 　 結 語
幾年來 , 針對山東省農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展的新形勢 , 堅持產(chǎn)品研 制集成與實踐應用相結合的原則 ,研究集成了現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的 各種自動化控制技術 , 形成具有自主知識產(chǎn)權的灌溉自控系

示范 ( 山東) 技術工作報告 [ R ] . 山東省水利科學研究院 ,2002.
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  本文關鍵詞：自動化灌溉控制工程技術的研究與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。