一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水利工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 地下水源占我國(guó)供水總量的19%，占農(nóng)業(yè)用水量的30%，農(nóng)業(yè)用水有效計(jì)量事關(guān) 農(nóng)業(yè)用水總量控制和灌溉水利用率的提高。農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境晝夜溫差大、設(shè)施保護(hù)條件較差， 局部地區(qū)地下水含砂率比較高，機(jī)井設(shè)施拆裝、維修比較頻繁，農(nóng)業(yè)機(jī)井計(jì)量設(shè)施一次性投 入和后期維護(hù)成本要求較低。常規(guī)機(jī)械式水表抗凍性較差，地下水高含砂率時(shí)葉輪磨損問(wèn) 題導(dǎo)致計(jì)量誤差問(wèn)題突出；超聲波傳感器、渦輪傳感器等流量傳感器一次性投入較高，后期 維護(hù)成本高，不適用于頻繁拆裝的使用環(huán)境。因此，迫切需要研制一種一次性投入不高、運(yùn) 行維護(hù)簡(jiǎn)便、維護(hù)成本低廉的農(nóng)業(yè)用水計(jì)量系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)量電量來(lái)折算水量的水電折算法 是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。
[0003] 目前，水電折算法主要采取固定系數(shù)法，固定系數(shù)法不能根據(jù)水文地質(zhì)條件實(shí)時(shí) 更新，折算精度較低。水電折算關(guān)系主要受地下水富水性、地下水埋深、用電過(guò)程等水文地 質(zhì)參數(shù)的影響，提高水電折算精度成為機(jī)井計(jì)量的技術(shù)難點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提出一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，包括裝有農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1的計(jì)算機(jī)、 裝有基層售水子系統(tǒng)2的計(jì)算機(jī)、裝有水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)8的機(jī)井取水監(jiān)控終端3、 水泵4、電纜5、灌溉管網(wǎng)6、灌水器7、水位傳感器9和流量傳感器10 ;所述水泵4位于地下 水井內(nèi)并與灌溉管網(wǎng)6相連，繼而灌溉管網(wǎng)6的出水端連有多個(gè)灌水器7 ;所述水泵4還通 過(guò)電纜5與機(jī)井取水監(jiān)控終端3相連；所述水位傳感器9位于地下水井內(nèi)，流量傳感器10 設(shè)置在灌溉管網(wǎng)6上。
[0006] 所述農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1支持農(nóng)業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、統(tǒng)計(jì)與分析，用于農(nóng)戶(hù) 田塊用水總量核算、農(nóng)戶(hù)用水總量控制，農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1嵌入水電折算系數(shù)模型，所 述水電折算系數(shù)模型依據(jù)取水階段、耗電、水位、水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算水電折算系數(shù)。
[0007] 所述水電折算系數(shù)模型，包括如下公式：

[0015] 式中，1^為T(mén)+(i-l)t至T+it時(shí)刻水電折算系數(shù)，knS T至T+nt時(shí)刻水電折算系 數(shù)平均值，qT+it、eT+itS T+it時(shí)刻機(jī)井水表、電表讀數(shù)，q τ、％為T(mén)時(shí)刻機(jī)井水表、電表讀數(shù)， α為震蕩系數(shù)。
[0016] 所述基層售水子系統(tǒng)2支持本地授權(quán)開(kāi)卡、售水、繳費(fèi)計(jì)價(jià)，用于取水信息查詢(xún)、 統(tǒng)計(jì)分析以及與農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1數(shù)據(jù)同步。
[0017] 所述機(jī)井取水監(jiān)控終端3支持IC卡刷卡啟閉，用于水量、電量、水位的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采 集、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和機(jī)井遠(yuǎn)程啟閉。
[0018] 所述水位傳感器9和流量傳感器10是水電折算系數(shù)模型輸入的參數(shù)，根據(jù)水電折 算系數(shù)實(shí)時(shí)校正模型，實(shí)時(shí)計(jì)算水電折算系數(shù)，發(fā)送到農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1，農(nóng)業(yè)用水管 理子系統(tǒng)1根據(jù)監(jiān)測(cè)的機(jī)井用電量計(jì)算所有農(nóng)戶(hù)用水量，發(fā)送到基層售水子系統(tǒng)2,作為用 水總量控制的依據(jù)。
[0019] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者從基層售水子系統(tǒng)購(gòu)電或購(gòu)水，到田間后通過(guò) IC卡刷卡方式啟動(dòng)水泵，機(jī)井取水監(jiān)控終端開(kāi)始計(jì)量機(jī)井耗電過(guò)程，并通過(guò)GPRS通訊模塊 向農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋用電過(guò)程，農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)通過(guò)水電折算系數(shù)模型將 電量折算成水量，發(fā)回售水子系統(tǒng)，作為判定農(nóng)業(yè)用水是否超過(guò)定額和售水總量控制的依 據(jù)。由于水電折算系數(shù)與地下水富水性、地下水埋深、用電過(guò)程等要素有關(guān)，按照井灌區(qū)機(jī) 井總數(shù)的一定比例配套建設(shè)水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)水電折算 系數(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正，可以顯著提高農(nóng)業(yè)用水計(jì)量精度。
[0020] 本發(fā)明新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)的有益效果在于：該系統(tǒng)適合于以地下水作為灌溉 水源的井灌區(qū)，與傳統(tǒng)機(jī)械式水表相比，具有抗凍脹、便于維護(hù)、設(shè)備投入和維護(hù)成本低等 優(yōu)點(diǎn)；與采用固定系數(shù)法的水電折算系統(tǒng)相比，可以顯著提高機(jī)井取水計(jì)量精度。該系統(tǒng)的 研發(fā)解決了國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)井有效計(jì)量的關(guān)鍵技術(shù)難題，可顯著提高我國(guó)農(nóng)業(yè)用水管理水平。
[0021] 本發(fā)明克服了傳統(tǒng)機(jī)械式水表計(jì)量抗凍脹能力較差，以及超聲波傳感器、渦輪傳 感器等計(jì)量設(shè)備投入維護(hù)成本高、運(yùn)行環(huán)境要求高的問(wèn)題，通過(guò)建立水電折算系數(shù)校正子 系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整水電折算系數(shù)，提高用水計(jì)量精度，有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水計(jì)量、總量 控制和定額管理，該裝置具有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)的示意圖。
[0023] 圖中，1為農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)，2為基層售水子系統(tǒng)，3為機(jī)井取水監(jiān)控終端，4為 水泵，5為電纜，6為灌溉管網(wǎng)，7為灌水器，8為水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)，9為水位傳感器， 10為流量傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，包含系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理兩部分內(nèi)容。
[0025] 所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)是提高水電折算機(jī)井取水計(jì)量精度、實(shí)現(xiàn)取水定額管理和總量控制 的先決條件。本文所述的一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)主要區(qū)別在采用電量折算水量，與常 規(guī)計(jì)量方式相比，抗凍性好、投資維護(hù)成本低，施工簡(jiǎn)便。所述一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)如圖1所示。農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1支持農(nóng)業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、統(tǒng)計(jì)與分析，具有 農(nóng)戶(hù)田塊用水總量核算、農(nóng)戶(hù)用水總量控制等功能，系統(tǒng)嵌入水電折算系數(shù)模型，該模型依 據(jù)取水階段、耗電、水位、水文地質(zhì)參數(shù)等計(jì)算水電折算系數(shù)；基層售水子系統(tǒng)2可支持本 地授權(quán)開(kāi)卡、售水、繳費(fèi)計(jì)價(jià)，可實(shí)現(xiàn)取水信息查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析功能以及與農(nóng)業(yè)用水管理子 系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步等功能；機(jī)井取水監(jiān)控終端3具有IC卡刷卡啟閉功能，可實(shí)現(xiàn)水量、電量、水 位等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和機(jī)井遠(yuǎn)程啟閉；水泵4主要用于提取地下水；灌溉管網(wǎng) 6主要用于向灌水器輸送地下水；灌水器7主要用于向田間灌水；水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng) 8由機(jī)井取水監(jiān)控終端3、水位傳感器9、流量傳感器10組成，水位傳感器9和流量傳感器 10是水電折算系數(shù)模型輸入的重要參數(shù)，根據(jù)由電量、水位、流量等要素建立的水電折算系 數(shù)實(shí)時(shí)校正模型，實(shí)時(shí)計(jì)算水電折算系數(shù)，發(fā)送到農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)1，系統(tǒng)1根據(jù)監(jiān)測(cè) 的機(jī)井用電量計(jì)算所有農(nóng)戶(hù)用水量，發(fā)送到基層售水子系統(tǒng)2,作為用水總量控制的依據(jù)。
[0026] 所述運(yùn)行管理主要為設(shè)備維護(hù)工作。為保障系統(tǒng)正常，及時(shí)維護(hù)機(jī)井取水監(jiān)控終 端3等關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)。水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)8中有水位傳感器9、流量傳感器10等 監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)當(dāng)定期校正，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：包括裝有農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)（1)的計(jì) 算機(jī)、裝有基層售水子系統(tǒng)（2)的計(jì)算機(jī)、裝有水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)（8)的機(jī)井取水監(jiān) 控終端（3)、水泵（4)、電纜（5)、灌溉管網(wǎng)（6)、灌水器（7)、水位傳感器（9)和流量傳感器 (10);所述水泵（4)位于地下水井內(nèi)并與灌溉管網(wǎng)（6)相連，繼而灌溉管網(wǎng)（6)的出水端連 有多個(gè)灌水器（7);所述水泵（4)還通過(guò)電纜（5)與機(jī)井取水監(jiān)控終端（3)相連；所述水位 傳感器（9)位于地下水井內(nèi)，流量傳感器（10)設(shè)置在灌溉管網(wǎng)（6)上。2. 如權(quán)利要求1所述的新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：所述農(nóng)業(yè)用水管理子系 統(tǒng)（1)支持農(nóng)業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、統(tǒng)計(jì)與分析，用于農(nóng)戶(hù)田塊用水總量核算、農(nóng)戶(hù)用水總 量控制，農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)（1)嵌入水電折算系數(shù)模型，所述水電折算系數(shù)模型依據(jù)取 水階段、耗電、水位、水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算水電折算系數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述的新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：所述水電折算系數(shù)模型， 包括如下公式式中，匕為T(mén)+(i-l)t至T+it時(shí)刻水電折算系數(shù)，knST至T+nt時(shí)刻水電折算系數(shù)平 均值，qT+it、eT+i#T+it時(shí)刻機(jī)井水表、電表讀數(shù)，qT、e$T時(shí)刻機(jī)井水表、電表讀數(shù)，a為 震蕩系數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：所述基層售水子系統(tǒng)（2) 支持本地授權(quán)開(kāi)卡、售水、繳費(fèi)計(jì)價(jià)，用于取水信息查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析以及與農(nóng)業(yè)用水管理子 系統(tǒng)⑴數(shù)據(jù)同步。5. 如權(quán)利要求1所述的新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)井取水監(jiān)控終端 (3)支持1C卡刷卡啟閉，用于水量、電量、水位的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和機(jī)井遠(yuǎn)程 啟閉。6. 如權(quán)利要求1所述的新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于：所述水位傳感器（9)和 流量傳感器（10)是水電折算系數(shù)模型輸入的參數(shù)，根據(jù)水電折算系數(shù)實(shí)時(shí)校正模型，實(shí)時(shí) 計(jì)算水電折算系數(shù)，發(fā)送到農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)（1)，農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)（1)根據(jù)監(jiān)測(cè)的 機(jī)井用電量計(jì)算所有農(nóng)戶(hù)用水量，發(fā)送到基層售水子系統(tǒng)（2)，作為用水總量控制的依據(jù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型機(jī)井取水計(jì)量系統(tǒng)，包括裝有農(nóng)業(yè)用水管理子系統(tǒng)(1)的計(jì)算機(jī)、裝有基層售水子系統(tǒng)(2)的計(jì)算機(jī)、裝有水電折算系數(shù)校正子系統(tǒng)(8)的機(jī)井取水監(jiān)控終端(3)、水泵(4)、電纜(5)、灌溉管網(wǎng)(6)、灌水器(7)、水位傳感器(9)和流量傳感器(10)；所述水泵(4)位于地下水井內(nèi)并與灌溉管網(wǎng)(6)相連，繼而灌溉管網(wǎng)(6)的出水端連有多個(gè)灌水器(7)；所述水泵(4)還通過(guò)電纜(5)與機(jī)井取水監(jiān)控終端(3)相連；所述水位傳感器(9)位于地下水井內(nèi)，流量傳感器(10)設(shè)置在灌溉管網(wǎng)(6)上。該系統(tǒng)適合于以地下水作為灌溉水源的井灌區(qū)，具有抗凍脹、便于維護(hù)、設(shè)備投入和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)；可以顯著提高機(jī)井取水計(jì)量精度。該系統(tǒng)的研發(fā)解決了國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)井有效計(jì)量的關(guān)鍵技術(shù)難題，可顯著提高我國(guó)農(nóng)業(yè)用水管理水平。<b/>
【IPC分類(lèi)】G08C19/00, G07F15/06
【公開(kāi)號(hào)】CN104916049
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510342297
【發(fā)明人】吳文勇, 鄭文剛, 田宏武, 劉洪祿, 王久龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日