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自動化控制論文:人工智能技術電氣自動化控制論文
1人工智能技術的特點和優(yōu)勢
人工智能技術是人類科學技術不斷發(fā)展進步的必然結果，也是工業(yè)發(fā)展過程中，促進工業(yè)自動化科學化發(fā)展的重要推動力量。在人工智能技術的發(fā)展中，科技的發(fā)展和工業(yè)技術的進步會促進人工智能技術的發(fā)展；反之，人工智能技術的進步，可以完成那些人類自身無法辦到、技術條件效果不好的生產(chǎn)技術操作。當前的人工智能主要是計算機技術的發(fā)展結果，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，通過對計算機信息特點和操作性能的了解和設計，使計算機操作系統(tǒng)具有更多更先進的人工化反應，并在實際的信息技術處理過程中，通過其系統(tǒng)內部的人工化、智能化識別和處理系統(tǒng)，對電氣自動化控制和其他工業(yè)技術領域在運行中的問題進行自主解決。如今，人工智能技術已經(jīng)取得了較大的進步，其研究發(fā)展項目也越來越多，越來越先進，實用性越來越強。人工智能技術已經(jīng)廣泛運用與工業(yè)自動化、過程控制和電子信息處理等先進的技術領域。人工智能技術通過模糊理論算法、遺傳算法和模糊神經(jīng)算法等方式，可以在電氣自動化控制中，采取更靈活多變的控制方式，對電氣自動化設備運行中的不穩(wěn)定因素和動態(tài)變化進行自主的調整，從而保障其運行的和高效，減少出錯率。人工智能技術的運用，可以大大減少在電氣自動化控制等領域的人力成本，并且能夠解決一些工作人員無法有效監(jiān)控和解決的問題，做到及時有效。
2人工智能技術在電氣自動化控制中的應用
2.1人工智能控制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集及處理功能
在電氣設備的運行過程中，數(shù)據(jù)的采集和處理是了解電氣設備自動化控制情況，發(fā)現(xiàn)運行過程中的問題和提出解決辦法的重要依據(jù)。在傳統(tǒng)的自動化控制中，由于技術水平和實際運行中的動態(tài)變化，數(shù)據(jù)的采集和傳輸無法做到和穩(wěn)定，保存數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)丟失的情況。人工智能技術的使用，可以保障電氣自動化運行過程中對動態(tài)信息的及時收集和穩(wěn)定傳輸，對相關數(shù)據(jù)的保存工作也更安全，這就提高了電氣自動化的控制水平，充分保障了電氣運行中的安全性和穩(wěn)定性。
2.2人工智能控制實現(xiàn)了系統(tǒng)運行監(jiān)視機報警功能
電氣自動化控制是用電氣的可編程控制器，控制繼電器，帶動執(zhí)行機構，完成預期設計動作的過程。在此過程中，系統(tǒng)內部各部分之間的運行都要嚴格按照設計模型和函數(shù)計算的基礎上進行，如果系統(tǒng)中的一點出現(xiàn)問題，就會造成整個自動控制系統(tǒng)的故障。在以往的自動化控制系統(tǒng)運行中，對系統(tǒng)內部各部分之間的運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對運行中的特殊情況進行及時的報警處理，幫助自動化系統(tǒng)及時處理可能出現(xiàn)的故障，提醒電氣管理人員加強對電氣系統(tǒng)的管理。
2.3人工智能控制實現(xiàn)了操作控制功能
電氣自動化控制的主要特征之一就是通過計算機的一鍵操作，就可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的整體控制，保障電氣自動化運行符合現(xiàn)實的需要。傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的操作，需要靠人工對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行人工操作，從而促進自動化系統(tǒng)內部的協(xié)調和配合，這種方式既降低了自動化運行的效率，也增加了自動化系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。人工智能技術對電氣自動化系統(tǒng)的控制，是通過各種先進的算法，按照電氣自動化的需求，對自動化系統(tǒng)進行自動化和智能化設計，從而實現(xiàn)對電氣自動化控制系統(tǒng)的同時操作，大大提高了自動化控制的效率，減少了單獨指令操作中容易出現(xiàn)的不協(xié)調情況的發(fā)生。
3人工智能技術在電氣自動化控制中的控制方式
3.1模糊控制
模糊控制以模糊推理和模糊語言變量等為理論基礎，并以專家經(jīng)驗作為模糊控制的規(guī)則。模糊控制就是在被控制的對象的模糊模型的基礎之上，運用模糊控制器，實現(xiàn)對電氣控制系統(tǒng)的控制。在實際控制設計過程中，通過對計算機控制系統(tǒng)的使用，使電氣自動化系統(tǒng)形成具有反饋通道的閉環(huán)結構的數(shù)字控制系統(tǒng)，從而達到對電氣自動化系統(tǒng)的科學控制。
3.2專家控制
專家控制是指在進行電氣自動化控制過程中，利用相關的系統(tǒng)控制理論和控制技術的結合，通過對以往控制經(jīng)驗的模擬和學習，實現(xiàn)電氣自動化控制中智能控制技術的實施。這種控制方式具有很強的靈活性，在實際運行中，面對控制要求和系統(tǒng)運行情況，專家控制可以自覺選取控制率，并通過自我調整，強化對工作環(huán)境的適應。
3.3網(wǎng)絡神經(jīng)控制
網(wǎng)絡神經(jīng)控制的原理就是基于對人腦神經(jīng)元的活動模擬，以逼近原理為依據(jù)的網(wǎng)絡建模。神經(jīng)控制是有學習能力的，屬于學習控制，對電氣自動化控制中出現(xiàn)的新問題可以及時提出有效的解決辦法，并通過對相關技術問題的分析解決，提高自身的人工智能水平。
4結語
人工智能技術是科技發(fā)展到一定程度的必然結果，也是促進科技繼續(xù)發(fā)展和工業(yè)自動化技術更加進步的重要推動力量。電氣自動化控制的操作要求使人工智能在電氣自動化中的運用越來越廣，隨著人工智能技術的發(fā)展，電氣自動化控制技術也將逐漸提高，系統(tǒng)運行效率也會不斷增強。
作者：姜關勝 單位：75240部隊
自動化控制論文:智能技術電氣自動化控制論文
一、智能技術的優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的自動化技術相比，智能控制無模型運轉，提高了電氣系統(tǒng)的管控效率。同時，智能技術的精度更高，減少了設計中的不可預測問題。因而設計對象模型階段中便會存在不能估量或是預測的問題。人工智能技術實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時調節(jié)，利用魯棒性變化和響應時間提高其工作能力，實現(xiàn)自動化過程。智能技術已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)管控的必然趨勢，與傳統(tǒng)的管控裝置相比具有先進性，滿足電氣自動化工程建設的需求。針對不常見的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的自動化控制技術無法完成評估工作，但智能技術的出現(xiàn)解決了這一問題，實現(xiàn)了對系統(tǒng)錄入信息的有效很快速處理。針對不同的對象，智能技術可顯示不同的管控效果，使管控的效果具有針對性。但在目前的智能技術發(fā)展程度下，多種控制對象問題無法解決。因此，應從技術方面對智能技術進一步剖析和研究，促進該技術的完善，才能對我國工業(yè)以及相關行業(yè)的發(fā)展起到積極作用。
二、人工智能技術應用
基于電氣自動化的復雜性，其操作過程應精細且注重細節(jié)。一旦操作失誤，將導致系統(tǒng)故障甚至造成安全事故。因此，人工智能技術應用的核心技術在于程序化問題，將復雜化的程序通過智能手段轉化為簡便化。通過系統(tǒng)日常資料的分析，對設備故障采取積極的應對措施。在具體應用過程中，人工智能技術主要表現(xiàn)為以下幾個方面。
(一)智能化設計分析
人工智能技術關系到電力工程以及電路的設計。在傳統(tǒng)的設計模式下，工作人員的工作量大，需要大量的試驗驗證，并且對不合理部分進行改進。因此常出現(xiàn)考慮不周全的問題，處理問題的效率較低，對于難度較大的問題，傳統(tǒng)的處理方案無法解決。這使得智能化設計成為必然。現(xiàn)階段，電力企業(yè)逐步實現(xiàn)了智能化設計，考察了問題的難度，提高了處理問題的能力和效率。但同時，智能設計對于操作人員提出了更高的要求，要求其掌握專業(yè)知識和智能系統(tǒng)操作技巧，并且操作人員還應具有與時俱進的精神，對智能系統(tǒng)進行適當?shù)母牧荚O計。利用人工智能設計，可有效提高數(shù)據(jù)分析的性，將復雜問題簡單化。
(二)PLC技術應用
隨著電力企業(yè)規(guī)模的擴大，電力生產(chǎn)對于技術具有更高的要求，基于此的PLC技術成為企業(yè)生產(chǎn)和建設的重要目標。PLC技術是一種常見的人工智能技術，目前主要應用于工業(yè)、電力企業(yè)，具有良好的效果。其是在繼電控制裝置基礎上發(fā)展起來的智能技術，該系統(tǒng)的主要作用在于優(yōu)化了系統(tǒng)工藝流程，從而根據(jù)企業(yè)需求對運營現(xiàn)狀進行調整，確保其運營的協(xié)調性。PLC技術以自動控制系統(tǒng)為主，手動控制技術為輔。對于提高電力系統(tǒng)生產(chǎn)實踐具有重要作用。在電力生產(chǎn)中，PLC人工智能化技術的使用還實現(xiàn)了自動化目標切換，繼電器逐漸代替了實物元件，不但提高而來管控效率，還確保了系統(tǒng)的運行安全。
(三)智能診斷和CAD技術應用
智能診斷系統(tǒng)的出現(xiàn)是電氣運行復雜化的結果。該診斷系統(tǒng)要求操作人員具有較多的實踐經(jīng)驗，改善了傳統(tǒng)模式的手工設計方案，充分體現(xiàn)了信息時代的優(yōu)勢。科技的發(fā)展也使得CAD技術逐漸實現(xiàn)了智能化，縮短了產(chǎn)品設計實踐。智能化技術優(yōu)化了CAD技術，對產(chǎn)品設計質量的提高具有積極作用。目前，在電力系統(tǒng)中，遺傳算法是人工智能技術的重要表現(xiàn)之一，通過科學的計算方法，提高了數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算的度。基于遺傳算法的重要作用，應得到企業(yè)的重視。在電力系統(tǒng)運行過程中，如何區(qū)分故障和征兆是一個難題，智能化技術通過專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)可快速有效的分析出系統(tǒng)故障和安全隱患，并提供一定的解決辦法，確保了電力系統(tǒng)的運行問題。
(四)神經(jīng)網(wǎng)絡技術應用
神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)是智能技術的重要體現(xiàn)之一，其作用在于分析和處理系統(tǒng)故障。可對系統(tǒng)故障進行定位，并且減少了定位時間。同時，還可完成對非初始速度及負載轉矩的有效管控。神經(jīng)系統(tǒng)設計具有多樣性，具有反向學習功能。利用神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的兩個子系統(tǒng)，可實現(xiàn)對機電參數(shù)轉子速度和電子流的評判和管控。目前，智能神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)主要應用于分析模式和信號處理上。由于其包含非線性函數(shù)估算裝置，因此對于電氣自動化控制具有積極作用。其主要優(yōu)勢在于無需對控制對象建立數(shù)學模型，因此工作效率高，噪音小。
三、總結
隨著科技的不斷發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)了數(shù)字化和智能化。智能技術的使用提高了自動化控制的效率，基于人工智能理論的智能技術是電力企業(yè)發(fā)展的必然。智能技術不僅是計算機技術的重要組成部分，也對計算機技術具有一定的依附性。但目前，智能技術的應用尚存在一定的缺陷，甚至存在一定的錯誤。基于此，應提高操作人員對智能控制化技術的認識，以保障智能化技術的可持續(xù)發(fā)展。
作者：許武文 單位：海南師范大學
自動化控制論文:智能化技術下電氣工程自動化控制論文
1智能化技術的理論基礎
從20世紀50年代開始,一直到現(xiàn)在的幾十年探索中,人工智能化已經(jīng)可以像人一樣進行感應與行動,憑借著高效率、高精度以及高協(xié)調性等特點超越來傳統(tǒng)的控制技術。隨著計算機技術的不斷發(fā)展,對人的思維能力進行模擬的構想現(xiàn)在已經(jīng)得到了實現(xiàn),后來在程序語言編制上,智能化模擬的可實施性也得到而來增加。隨著電氣工程自動化控制技術的不斷發(fā)展,智能化技術的市場得到不斷拓寬,這種技術的應用不僅可以使電氣工程的工作速度得到提高,同時還在電氣工程中節(jié)約了大量的人力與物力[1]。智能化技術在整個電氣自動化控制行業(yè)中主要是利用不斷實踐來進行的,其中包含的內容十分廣泛并復雜。智能化技術屬于計算機高端技術的一種,因此要想很好的掌握其應用,那么必須要具備專業(yè)性計算機理論知識。智能化技術不僅有效有提升了電氣自動化控制的工作效率,同時也也很大程度上降低了工作人員的壓力,優(yōu)化了資源配置,促進了電氣工程自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運作。
2智能化技術的主要特點分析
對于很多人來說,智能化技術是一個陌生的詞匯,然而它卻與我們的生活息息相關,下面我們就對它的主要特點進行闡述,幫助大家深入理解智能化技術。作為電力系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié),電氣工程自動化控制對電力系統(tǒng)的正常運行存在著決定性的作用,為了保障電氣工程的順利發(fā)展,從而有效提升恒業(yè)的整體水平,對智能化技術進行應用是大勢所趨。
2.1高精度與高效率
在電氣工程自動化控制中,精度與效率是兩項重要指標,在智能化技術指導留下,對多個CPU與高速CPU芯片進行使用,電氣工程控制工作效率與精度得到了顯著的提高。
2.2多系統(tǒng)控制
智能化技術的應用可以有效減少相關工序,同時還能使工作效率得到顯著提高,目前該項技術在電氣工程自動化控制中的實際應用正朝著系統(tǒng)控制的方向發(fā)展著。
2.3科學計算的可見性
在電氣工程自動化控制中,智能化技術的應用可以對數(shù)據(jù)進行有效的處理,不僅可以通過文字和語言進行信息交流,同時還能利用圖形與動畫實現(xiàn)信息交流,這在很大程度上提升了工作的效率。
3智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用
在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中應用智能化技術,有效提升了系統(tǒng)的工作效率,降低了工作人員的壓力,對于電氣工程自動化控制中智能化技術的應用主要體現(xiàn)在三個方面:(1)怎樣將智能化技術應用到電氣工程中對病因的診斷與維修之中;(2)如何對電氣產(chǎn)品與設備進行優(yōu)化設計;(3)通過怎樣的形式對電氣工程智能化控制進行實現(xiàn)。
3.1對電氣工程自動化控制中的病因進行診斷
利用傳統(tǒng)的人工方式對電氣工程系統(tǒng)中的病因進行診斷是非常復雜的,同時對工作人員的要求也非常高,而且也不能對病因進行的診斷。在電氣工程自動化控制中難免會發(fā)生一些設備和數(shù)據(jù)問題,依靠人工診斷方式往往不能對病因進行及時的診斷與處理。而智能化技術的應用不僅可以使病因診斷的效率得到明顯提高,同時還可以使定時檢測與診斷得到實現(xiàn),在這一過程中很多問題的出現(xiàn)都會得到避免。
3.2對電氣工程設計進行優(yōu)化
在傳統(tǒng)電氣工程設計中,往往需要通過工作人員在工作過程中進行反復的實驗才能完成。在這一過程中工作人員很有可能不會考慮到一些具體情況。如果真的出現(xiàn)復雜性的問題,也不能對其進行及時的解決,在這種情況下,工作人員不僅要掌握大量的專業(yè)設計知識,同時還要很好的將自己已經(jīng)掌握的理論知識運用到實際應用中。智能化技術得到應用以后,設計人員就可以利用計算機網(wǎng)絡和相應的軟件對電氣工程自動化控制進行設計,這樣一來,設計數(shù)據(jù)的性得到而來增加,同時設計樣式也非常豐富,另外,還能對一些復雜問題進行及時的處理,電氣工程自動化控制的順利運行就得到而來有效的保障。
3.3對整個電氣工程進行自動化控制
電氣工程控制系統(tǒng)中存在著很多控制環(huán)節(jié),智能化技術的應用正好可以使對整個電氣工程的自動化控制得到實現(xiàn)。智能化技術在應用過程中通過神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊控制等方式實現(xiàn)對電氣工程的自動化控制。其中,神經(jīng)網(wǎng)絡控制的應用是非常關鍵的,它可以進行反向的算法,同時具有多層次的結構。在神經(jīng)網(wǎng)絡控制的子系統(tǒng)中,其中的一個子系統(tǒng)可以結合系統(tǒng)參數(shù)對轉子的速度進行調控與判斷,而另一個子系統(tǒng)就可以按照以上參數(shù)對轉子的速度進行判斷與控制。目前神經(jīng)網(wǎng)絡控制已經(jīng)在識別模式以及信號處理等方面得到了廣泛的應用。智能化手段的應用使電氣工程的遠距離與無人操控自動化控制得到了實現(xiàn),通過公司局域網(wǎng)的幫助,智能化技術的應用使得對電氣系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的實際運行情況進行了詳細的反饋分析。
4結語
綜上所述,電氣工程自動化領域中智能化技術的應用已經(jīng)取得了顯著的成就,同時智能化技術還會逐漸在其他各領域中得到廣泛應用。在目前激烈的市場環(huán)境中,對電氣自動化控制的要求逐漸升高,在這種情況下,需要相關工作人員在目前理論研究的基礎上進行深入的分析和研究,不斷增強電氣工程中自動化控制的性能,只有這樣,才能使電氣系統(tǒng)的工作效率得到進一步提高,進而使人們的各種需求得到滿足,最終促進企業(yè)的市場地位得到顯著的提升。
作者:張華平 單位:泰州機電高等職業(yè)技術學校
自動化控制論文:試論供水設備機械電氣自動化控制的技術
供水事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展關系著人民群眾的正常生產(chǎn)和生活,也關系著經(jīng)濟的正常發(fā)展和社會的穩(wěn)定。在供水事業(yè)中積極運用電氣自動化控制技術,不僅可以降低人力成本,提高工作效率,還可以減少供水工作中的人為錯誤,保障供水質量。
一、供水設備機械電氣自動化控制技術的功能和優(yōu)點
與傳統(tǒng)的供水設備相比,電氣自動化控制技術能夠有效的提高供水工作的效率,促進供水企業(yè)的健康發(fā)展,其具有以下幾個方面的功能和優(yōu)點。
1.1 具有良好的自身保護功能
在電氣自動化控制系統(tǒng)中具有較少的控制獨享數(shù)量,能夠在短時間內進行數(shù)據(jù)的搜集和分析,并且具有自動保護裝置,這也使電氣自動化控制系統(tǒng)能夠搜集到詳實、的數(shù)據(jù)。在供水設備中應用該項技術,能夠避免工作內容、設備所處環(huán)境對數(shù)據(jù)性造成的影響,避免供水工作受到各種因素的影響,將各種負面作用降低到最小。通過電氣自動化控制系統(tǒng)中的自動保護裝置,能夠針對各種問題進行及時響應,從而對供水設備進行有力的保護[1]。
1.2 工作效率高
電氣自動化控制系統(tǒng)主要是靠各個相應的程序來控制整個工作過程,并且及時記錄涉及的各種數(shù)據(jù),該系統(tǒng)可以以供水設備所處的位置改變?yōu)橐罁?jù),及時地更新操作代碼,從而保障工作指令的,及時向供水設備傳遞工作指令。與人工操作相比,自動化控制系統(tǒng)能夠進一步減少人為失誤,提高供水工作的效率,并且及時向相關位置傳遞操作指令,減少傳遞過程中的延誤。
1.3 具有良好的環(huán)境適應性
供水設備機械電氣自動化控制技術能夠有效地提高供水設備的環(huán)境適應能力。由于供水設備所處的工作環(huán)境較差,如果要使用人工操作的方式,則需要職工長期處于惡劣的環(huán)境中進行工作,不僅對職工的人身健康造成了惡劣的影響,而且也會影響操作的及時性和性,有一些供水設備所處的環(huán)境過于惡劣,職工甚至難以深入。此時就可以使用電氣自動化控制技術,通過自動化技術來對供水設備進行遠程操控,避免職工在惡劣的工作環(huán)境中工作,同時提高供水工作的質量,進一步降低人為誤差,使供水事業(yè)的發(fā)展更加穩(wěn)定[2]。
1.4 具有更快的遠程傳播速度
在供水設備中使用電氣自動化控制技術,能夠對系統(tǒng)進行的控制,及時地傳輸信息。與人工操作相比,該系統(tǒng)具有更快的遠程傳播速度,能夠通過遠程監(jiān)控的方式對各種數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)控和傳播,使用遠程監(jiān)控設備來進行信號輸出。這樣可以減少職工對供水設備的近距離操作,從而實現(xiàn)遠程控制監(jiān)控對象。
二、供水設備機械電氣自動化控制技術的設計概述
2.1 積極應用集中監(jiān)測理念
所謂的集中監(jiān)測理念也就是通過處理器來有效的控制供水設備,其優(yōu)勢在于能夠對整個運行過程進行有效的維護,操作較為便利,能夠充分地完成供水設備的運行工作。如果供水設備出現(xiàn)故障,還能夠進行便利的維修,從而保障了供水設備運行的穩(wěn)定性。但是集中監(jiān)測理念的運用也存在一些不足,盡管通過獨立處理器能夠使工作程序大幅度簡化,然而也造成了處理工作過于集中,從而拖慢了處理的速度。特別是當控制任務越來越多時,成本也會越來越高。因此集中監(jiān)測理念只適合在短距離的監(jiān)控中使用,隨著距離的拉長,電纜成本和供水質量都將受到很大的影響,操作失誤也會越來越多。因此,當前只在簡單的防護設備中應用集中監(jiān)測理念。
2.2 集中應用遠程監(jiān)控理念
遠程監(jiān)控理念也就是對供水設備進行遠程監(jiān)控,并進行遠程信號的輸入和輸出,遠程監(jiān)控理念的優(yōu)點在于布設電纜時可以依照距離的遠近來進行合理的安排,從而使電纜的用量得到了降低,供水費用也得到了減少。遠程監(jiān)控理念使用的材料比較簡單,并能夠收集和分析信息,對供水設備進行有效的遠程監(jiān)控。但是遠程監(jiān)控理念也存在一些問題,具體表現(xiàn)為無法對該項技術的特征進行充足的反應。如果需要進行遠程監(jiān)控,就必須進行遠程輸送和處理,這也帶來了比較繁重的數(shù)據(jù)傳輸任務,數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫矔艿接绊憽＿h程監(jiān)控過程中還存在著一定的數(shù)據(jù)流失[3]。
2.3 積極利用現(xiàn)場總線監(jiān)控理念
現(xiàn)場總線監(jiān)控理念主要是對工作現(xiàn)場進行總體監(jiān)控,在處理器中集中所有的自動化控制功能,從而保障供水設備能夠正常運行,收集和處理所有的數(shù)據(jù)。現(xiàn)場總線結構理念的優(yōu)點在于能夠對供水設備的運行全過程進行有效的監(jiān)控,監(jiān)控的性也得到了有效的保障,對供水設備的監(jiān)控效率較高,監(jiān)控數(shù)據(jù)的整理和傳輸過程中的錯誤率得到了降低。然而現(xiàn)場總線監(jiān)控理念屬于現(xiàn)場總線監(jiān)控,如果管理不善,可能會造成控制功能的混亂,難以對監(jiān)控信號進行地收集和傳輸,從而影響了供水工作的順利進行。
在供水設備機械電氣自動化控制技術中,應該綜合應用以上三種理念,從而以數(shù)據(jù)、距離、信號方面的要求為基礎,來選擇合適的理念和技術,并對其進行完善,使供水工作的需求得到充分的滿足,不斷提高電氣自動化控制技術。總體而言,電氣自動化控制技術與信息技術的結合,能夠有效地提高供水設備的工作效率。結合信息技術能夠有效的提高監(jiān)控的效率,并對供水設施的運行情況進行在線監(jiān)控,由員工在操作室中通過視頻的方式進行監(jiān)控,有效地提高了該技術的通訊功能,從而更好地發(fā)揮供水設備的作用,推動供水設備機械電氣自動化控制技術的進步。
三、結語
自動化控制技術能夠有效地提高供水設備的運行穩(wěn)定性,監(jiān)控供水設備的運行情況,有效的降低人力資源成本,提高供水工作的效率,促進供水企業(yè)的健康發(fā)展。因此應該在供水設備中積極引進自動化控制技術。
自動化控制論文:自動化控制在供水工程中的思考
1系統(tǒng)的功能分析
在結合相關的光纖通信網(wǎng)絡和工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機基礎上,大規(guī)模的遠程監(jiān)控能夠通過此急供水工程的遠程監(jiān)控系統(tǒng)得以實現(xiàn)。其中,為了滿足遠距離遙測、遙信、遙控、遙調的需要,要求遠程測控終端,以及相關的服務器都具有比較高的性能,通信過程實現(xiàn)多線程并行處理,這樣情況下,各個子站的各種數(shù)據(jù)能夠在短短幾秒鐘得以有效獲得,同時,還能有效進行相關的遙調、遙控功能。還能具有非常快的實時響應速度,具有很高的性,能夠接近零維護。及時,人機界面。逼真的動畫和膩的圖像能夠在顯示屏上顯示,還能生成采集數(shù)據(jù)所需要形成的曲線,能夠滿足相關的定時打印的要求,可以生成各種類型的報表。對于發(fā)生故障的情況來說,能夠顯示出故障狀態(tài)和故障點,自動進行報警畫面的顯示,并且針對不同的報警等級給予不同的反應。第二,數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)庫的建立則是通過對于不同數(shù)據(jù)類型、時序、屬性、名稱進行分類而得。在不同的要求下,按照不同的形式顯示采集到的各種數(shù)據(jù),比如形影的曲線、表格、畫面等,同時,還能利用符號和數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)性質的標識。第三,數(shù)據(jù)采集功能。在數(shù)據(jù)采集功能中,主要分為按照需要采集數(shù)據(jù)和定時采集數(shù)據(jù)兩種。前者主要是在相關的要求下,能夠對于一眼或多眼抽水置換井的數(shù)據(jù)在任何時刻通過中控室進行采集,同時,抽水置換井終端的通訊參數(shù)還能夠有效修改,也能修改相應的報警限值。后者主要是抽水置換井的定時數(shù)據(jù)監(jiān)測的實現(xiàn)過程,定時由中控室對于所有現(xiàn)場測控單元進行監(jiān)測,主要監(jiān)測的數(shù)據(jù)則包括水位觀測井內的水位、流量、壓力、電流、電壓等。第四,防盜報警功能,分散性則是30眼抽水置換井的特點,防盜報警裝置在每一口井的現(xiàn)場控制站進行安裝配套,報警聲響在進入井室時發(fā)出,同時,中控室能夠快速接收到報警信息,從事遠程實現(xiàn)相關的快速布防。第五,系統(tǒng)其他功能分析,能夠實現(xiàn)觀測井內的液位計的液位信號的檢測,通過中控室的遠程GPRS數(shù)據(jù)接入服務器,滿足自動化控制系統(tǒng)與已建自動水位觀測井液位相互配合以及銜接操作,這樣通過GPRS模塊,能夠利用鋰電池式無線浮子液位計實現(xiàn)觀測井的液位的監(jiān)測,并且出傳送到中控室的工況機中。
2計算機自動化控制系統(tǒng)的特點分析
及時,具有比較齊全的功能,能夠實現(xiàn)自動/手動功能。對于自動功能來說,啟動一定臺數(shù)的水泵,則是根據(jù)中控室的調度流量來確定,在系統(tǒng)按照調度流量下,通過對于水泵的出水流量進行調節(jié),使之能夠自動運行。對于手動功能來說,通過工控機,每一臺水泵的運行與停止可以進行手動控制,同樣可以對于水泵的出水流量進行設定。第二,方便管理。通過工控機,每臺水泵的運行參數(shù)能夠得以直觀的顯示,故障時報警畫面能在水泵發(fā)生故障時而自動彈出,還能進行專家報表。第三,保護比較齊全,系統(tǒng)的保護功能包括水井水位過低、缺相、短路、漏電、過濾、等,參考的保護點則為水泵的出水流量。比如,50Hz的水泵運轉頻率下,流量為零,這時的水泵以及其他故障不存在動作時,這說明水井也為過低,自動停止運行水泵,同時發(fā)出警報。第四,性能穩(wěn)定,系統(tǒng)的通訊工具和介質都具有比較強的抗干擾能力,西門子元件作為智能管控器的核心元件,使用性能比較高的太網(wǎng)交換機和光線,具有運行穩(wěn)定和較快的傳輸速度;現(xiàn)場控制站組成環(huán)網(wǎng),這樣的情況下,當出現(xiàn)其中的一個管控器損壞的情況,或者有光線斷裂的情況,通訊依然能夠保持,進行數(shù)據(jù)傳輸,系統(tǒng)工作不會受到影響。第五,自動網(wǎng)絡管理功能。智能網(wǎng)管能夠減輕人工檢查判斷故障點的比較大的工作量,此系統(tǒng)通訊則是采用工業(yè)以太網(wǎng),能夠對于日常中的光纖斷掉及光纖跳線松動接觸不良等問題進行有效處理,當交換機故障或者交換機的跳線脫落,相應的水源井的位置都會在中控室的工控機上顯示,并進行相關的報警處理。
3系統(tǒng)的實施及運行情況
自從投入使用該系統(tǒng)以來,系統(tǒng)整體性能穩(wěn)定,工作非常正常,給企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。在經(jīng)濟效益方面,地下水庫水體置換的目標利用計算機自動化控制系統(tǒng)圓滿完成,城市供水的任務也順利完成,使得勞動力大大節(jié)省,生產(chǎn)成本大大降低,同時,為單位創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。在社會效益方面,城市供水應急工程計算機自動化控制系統(tǒng)能夠使得供需水矛盾得以解決,滿足城市居民的用水需求,能夠保障社會穩(wěn)定,以及創(chuàng)造節(jié)水型社會。其次,還能夠滿足城市水質要求的同時,逐步恢復該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,保障城市的水源。
4結語
目前,在各個領域中又能體現(xiàn)出計算機控制技術的發(fā)展,計算機信息控制技術在城市供水應急工程中的作用非常重要,只有利用先進的信息技術,才有可能保障城市供水應急工程的順利完成。
自動化控制論文:分析電氣自動化控制系統(tǒng)及設計
摘要:本文對電氣自動化進行了說明,說明在當下電氣自動化裝置的構思,使得未來這種系統(tǒng)的優(yōu)勢逐步增大。智能化的應用,說明了這種控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。智能化的提升,使設備的穩(wěn)定性能夠得到控制,并提高度,通訊技術也給大面積的數(shù)據(jù)控制提供了平臺,在工業(yè)自動化領域,基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被
更多的采納。
關鍵詞:電氣自動化;控制系統(tǒng);設計
中圖分類號:TM92 文獻標識碼:A
1 電氣控制對象的特點和要求
電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點,電氣的主要特點表現(xiàn)為:
(1)電氣控制系統(tǒng)相對熱機設備而言對信息的掌握不大,目標少,操控次數(shù)少,不過,速度更快,度也更高。
(2)電氣設備保護自動裝置對穩(wěn)定性要求更高,更快速,并且,有一定抗干擾的能力。
(3)熱力系統(tǒng)需要大容量來滿足處理信息的需要,并且內部情況復雜,過程掌握十分嚴格,對于電控系統(tǒng)(ECS),強調數(shù)據(jù)提取和順序的掌握作為主要方面,有助于實現(xiàn)連鎖保護。
因此,機組的電氣系統(tǒng)納入DCS控制,要求控制系統(tǒng)具有很高的性。除了能夠進行一般的啟動和停止,對于異常問題的顯現(xiàn)和控制的數(shù)據(jù)也要顯示。并給出可行的操作意見,以及意外控制辦法,使電氣系統(tǒng)控制處于科學、有效、合理的情況之中。
2 常規(guī)ECS系統(tǒng)的實現(xiàn)水平
目前,大多數(shù)電廠和DCS廠家所實現(xiàn)的ECS控制功能主要局限在以下幾個方面:
(1)監(jiān)視部分 發(fā)電機——變壓器組系統(tǒng),勵磁系統(tǒng),高、低壓廠用電系統(tǒng)及備用電源系統(tǒng),220V直流系統(tǒng)和UPS電源系統(tǒng),電氣公用系統(tǒng),所控電氣設備開關、閘刀的狀態(tài)監(jiān)視;中央信號及事故報警,事故記錄及追憶功能。
(2)控制部分 發(fā)電機——變壓器組單元電氣一次設備的控制、聯(lián)鎖,發(fā)電機程序起停,ASS的投切;廠用工作電源,高、低壓廠變與高、低壓備變之間的正常切換操作;電氣接地系統(tǒng)管理;220kV斷路器、隔離開關的控制。
應該說在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中對電氣量的監(jiān)視、控制非常有限,特別對于電氣專門的智能裝置來說,信息的提取量就更加少,使得設備之間配合不好,對于運行工作人員,很難在監(jiān)視器上得到這樣的信息。某些時候,只有采用充足的電流和電壓,將其變速,將部分模擬量采集進DCS系統(tǒng);或者采用硬接線的方式接入DCS系統(tǒng),使系統(tǒng)復雜、投資增加和資源浪費。
這幾年,電氣設備向著小型,功能增多,內容數(shù)據(jù)不斷增大的情況發(fā)展。電氣專用設備制造廠家,如國電南瑞、國電南自、北京四方、許繼電氣、東大金智等廠家,紛紛推出了雙CPU(或三CPU)、智能型、帶現(xiàn)場總線接口的高性能的產(chǎn)品。加之這些廠家也推出了自主知識產(chǎn)權的電氣綜合自動化系統(tǒng),使ECS功能擴展,讓電氣進行綜合,并且,要確保電氣系統(tǒng),其運行不相互干擾,在硬接線的數(shù)量降到低,未來的發(fā)展趨勢是全都利用通訊手段作為連接辦法。
3 電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能
根據(jù)單元機組的運行和電氣控制的特點,應將發(fā)電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為:
(1) 發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。
(2) 發(fā)變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。
(3) 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。包括啟勵、滅磁操作,控制方式切換,增磁、減磁操作,PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的投退。
(4) 220kV/500kV開關自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)。
(5) 6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等。
(6) 380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。
(7) 高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺機共用)。
(8) 柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作。
(9) 直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視
因為,設備可以看做較為完善,并且,如果都要在DCS里完成工作還不大可能,并且花費較大,所以能夠保留,不過,它們和DCS連接,使用硬接線作為控制裝置,使用通訊裝置來傳導自動裝置,并能夠利用DCS實現(xiàn)事故重現(xiàn)。
4 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計
(1) 集中監(jiān)控方式
這一監(jiān)控辦法的特征是容易維護,對于控制站,防護等級需求的不高,系統(tǒng)更容易實現(xiàn)設計。但是,因為集中式,它的運行辦法是把所有的功能綜合到一個處理器,完成處理工作,因此,對于處理器來說承受了巨大的工作壓力,因為電氣設備都是在監(jiān)控內進行的,如果監(jiān)控目標不斷出現(xiàn),就會導致主機冗余降低,而電纜隨之變多需要的花費增大,距離較長的電纜,如果產(chǎn) 生了干擾情況也會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。并且,隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線,因為用于分隔刀閘的在接點位置上暴露出缺陷。使得設備運作異常困難,這樣的接線很難完成二次接線,線和線的連接比較復雜,而設備的操作難以實現(xiàn),使維護工作雪上加霜,并且,存在因為查線以及運動時,因為線的多而復雜產(chǎn)生錯誤動作的可能。
(2) 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式
目前,對于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡技術已經(jīng)普遍應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中,并且,有了豐富的動作指令,對于有智能性質的電氣設備,其發(fā)展也是十分明顯的,這些因素使網(wǎng)絡的監(jiān)控和發(fā)電廠之間的關系作出了鋪墊。總線監(jiān)控讓設計的目標更明確,針對間隔的差異,在功能上也有不一樣的顯現(xiàn),因此,可以作為間隔的狀況開展設計。使用這樣的監(jiān)控辦法,包含了所有遠程監(jiān)控辦法的優(yōu)勢,并且能夠降低隔離設備的總數(shù),也包括隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等,對于智能設備,應當立馬進行裝配,如果使用通信線和監(jiān)控系統(tǒng)之間連接起來,就能省掉許多的控制電纜,使投資節(jié)省,此外,裝置與裝置間的功能互不干擾,裝置和裝置的關聯(lián)是由網(wǎng)絡產(chǎn)生的,網(wǎng)絡組織比較輕松,使得系統(tǒng)更,更穩(wěn)定,每一個裝置如果發(fā)生錯誤也僅牽連到元件,而不會整體停滯,所以,現(xiàn)場總線監(jiān)控能夠作為以后發(fā)電廠網(wǎng)絡監(jiān)控的好方法。
5 探討電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
OPC(OIJEforProcess Control)技術的出現(xiàn),IEC61131的頒布,以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用,這給計算機帶來新的應用目標,電氣技術融合性更好,發(fā)揮巨大的潛力。這已經(jīng)進入到一個國際化的時代,并且,在各種控制系統(tǒng)中,使用變得更加廣泛,被更多的商家所看重和應用。Pc 客戶機/服務器體系結構、以太網(wǎng)和Internet技術引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和,電子商務的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術和多媒體技術在自動化方面,前景非常廣闊,企業(yè)的管理者使用一般的瀏覽器,就能完成儲存以及提取企業(yè)在人員, 財務方面的資料。也能夠將目前的生產(chǎn)流程作為監(jiān)控目標,幾乎能夠馬上明確最而的信息。虛擬技術以及視頻技術作為先進的手段,會給以后的自動化商品,例如人機界面以及維修系統(tǒng)帶來最明顯的影響。使用對應性較強的軟件,對通訊效果以及組合環(huán)境的需求更加明顯,軟件的功能不斷加大,并且從某一單純的設備轉移,向集成方向轉化。總的來說,這種控制系統(tǒng)給大家?guī)硇碌那熬?也使得其出現(xiàn)了新的發(fā)展需要,為了實現(xiàn)越來越復雜的需要,就必須考慮電氣自動化的發(fā)展特征,為此行業(yè)挑選適當?shù)娜瞬艁泶龠M發(fā)展,相關行業(yè)因此有了更廣闊的就業(yè)前景。但是,應當注意,其科技性要求較高,因此專業(yè)性也有所提升,在裝置的配合內容里,要把自動化和智能化作為工作的前提。推動設備與國際水平相媲美。并創(chuàng)造屬于本行業(yè)的行業(yè)先鋒。
自動化控制論文:電氣自動化控制系統(tǒng)的建構與發(fā)展
一、電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
1電氣自動化控制系統(tǒng)的技術不斷創(chuàng)新
目前我國的電氣自動化工程經(jīng)歷著技術不斷創(chuàng)新的發(fā)展過程,在不斷開放的環(huán)境中,電氣自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力不斷提升。各大企業(yè)也不斷致力于創(chuàng)新能力的培養(yǎng),不斷追求電氣自動化控制系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權的研發(fā)。這樣,各大企業(yè)在優(yōu)勝劣汰中不斷提高自己的競爭實力,電氣自動化控制系統(tǒng)的技術也就得到不斷的創(chuàng)新。
2電氣自動化控制系統(tǒng)不斷的統(tǒng)一化
實行電氣自動化控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化能給電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來更大的變化。它能促進電氣自動化產(chǎn)品的周期性,維修和養(yǎng)護各個步驟的統(tǒng)一化。而且,實行電氣自動化控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化能夠從客戶的需求出發(fā),也就能把電氣自動化控制系統(tǒng)獨立出來。
3電氣自動化控制系統(tǒng)的不斷的標準化
隨著我國的電氣自動化工程經(jīng)歷著技術不斷創(chuàng)新的發(fā)展過程,在不斷開放的環(huán)境中,電氣自動化控制系統(tǒng)的接口也就不斷的標準化。能夠使各個企業(yè)的軟硬件交換數(shù)據(jù),確保各個企業(yè)之間能夠將信息交流更方便,真正能將通訊產(chǎn)生的困難解決了。
4電氣自動化控制系統(tǒng)不斷的安全化
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,社會經(jīng)濟的各個方面都取得了很大的提高。我國作為工業(yè)為主導的社會,只有大力發(fā)展工業(yè)才能促進我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展。縱觀我國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展之路,電氣自動化工程在其中有相當大的作用。電氣自動化控制系統(tǒng)更加安全化,朝著安全規(guī)范的趨勢發(fā)展。分析國內市場的發(fā)展趨勢,也逐步將其危險性降到低程度。
5電氣自動化控制系統(tǒng)不斷的專業(yè)化
電氣自動化控制系統(tǒng)在安裝和設計時,專業(yè)技術人員的培訓逐漸增多。專業(yè)技術人員的培訓使其操作人員的維修技術不斷的提高,電氣自動化控制系統(tǒng)不斷的專業(yè)化。加之越來越多的培訓,電氣自動化控制系統(tǒng)的工作技術人員更加注意培訓的重要性。通過培訓,工作技術人員排除故障和維修的技術得到提高。
二、電氣自動化工程控制系統(tǒng)的建設與發(fā)展的合理化建議
電氣工程及其自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的關鍵領域,隨著科技的不斷更新和發(fā)展,電氣自動化工程控制系統(tǒng)起到了很大的作用。所以,電氣自動化工程控制系統(tǒng)的建設與發(fā)展是十分重要的。通過以上分析,提出了以下幾項電氣自動化工程控制系統(tǒng)的建設與發(fā)展的合理化建議:
1電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設要數(shù)字化
目前,各個系統(tǒng)工程要想得到長足發(fā)展,都與數(shù)字化相聯(lián)系。所以,數(shù)字化是今后各大工程系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設數(shù)字化可以使信息整體作為目標,將信息整體的數(shù)據(jù)輸入到計算機中,逐漸電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設數(shù)字化。這樣,人們在任何地方,任何時間都會查到信息數(shù)據(jù)。
2電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設要創(chuàng)新使用
電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設大量的創(chuàng)新使用可以使電氣自動化的成本降低,材料得到節(jié)省。電氣自動化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新使用可以使電氣設備的智能化飛速發(fā)展起來,這樣可以使電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設有個長遠的發(fā)展。并且,這個系統(tǒng)在電氣自動化工程控制系統(tǒng)設計過程中更加突顯其目的性,創(chuàng)新性,實現(xiàn)電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設跨越式的發(fā)展。
3加強電氣自動化企業(yè)之間的協(xié)作
各個企業(yè)好一起建立廠區(qū),車間,生產(chǎn)。一同學習,一起分享學習的經(jīng)驗。各個企業(yè)共同發(fā)展,共同進步。各個企業(yè)可以根據(jù)不同的能力需求確定學校和培訓的方案,培養(yǎng)出不同的需求的人才。各個企業(yè)不能總用一種培訓方式,要根據(jù)不同的需求,不同的時間段確定電氣自動化的人才培訓方案。各個崗位群體進行科學研究,總結這些崗位培訓的經(jīng)驗和技術能力。教師在教學過程中也要不斷的總結教學經(jīng)驗,重點研究實踐能力,對學習內容進行優(yōu)化處理,讓學員更好的參加社會實踐。
三、結束語
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電氣自動化工程控制系統(tǒng)在我國的社會經(jīng)濟發(fā)展越來越凸顯它的重要地位。縱觀我國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展之路,電氣自動化工程在其中有相當大的作用。其中電氣自動化工程控制系統(tǒng)幫助企業(yè)減少經(jīng)濟成本,提高檢測的度等等。同時,電氣自動化工程控制系統(tǒng)在一定程度上減少了事故的發(fā)生,大大提高了電氣自動化工程的安全性能,確保整個電氣工程能夠平穩(wěn)的運行。本文首先討論了電氣自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,然后討論了電氣自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,再次,為今后電氣自動化工程控制系統(tǒng)的建設與發(fā)展提出合理化的建議。希望今后的專業(yè)技術人員能夠運用自己的所學知識,促進電氣自動化工程控制系統(tǒng)更好的發(fā)展。
自動化控制論文:樓宇自動化控制網(wǎng)絡技術
摘要:簡要介紹了樓宇自動化系統(tǒng),分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點以及應用,并介紹了樓宇自控領域中流行的4種現(xiàn)場總線。說明了以太網(wǎng)技術的發(fā)展以及在樓宇自控領域中的近期應用情況,對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進行了比較
關鍵詞:樓宇自動化控制網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 以太網(wǎng) 樓宇自動化系統(tǒng)
目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產(chǎn)物,是信息社會的需要,也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(tǒng)(Buiding Automation system,縮寫為BAS)、通信自動化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動化系統(tǒng)(OAS)三大系統(tǒng)組成。其中,樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統(tǒng)是利用計算機及其網(wǎng)絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統(tǒng),將大樓內部各種設備連接到一個控制網(wǎng)絡上,通過網(wǎng)絡對其進行綜合的控制,這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環(huán)境,同時實現(xiàn)高效節(jié)能的要求。
2 現(xiàn)場控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應用
上個世紀七八十年代,伴隨著計算機性提高,價格大幅下降,出現(xiàn)了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(tǒng)(Distributed ControlSystem,簡稱DCS)。DCS是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測量變送儀表一般是模擬儀表,因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進步。DCS在工業(yè)自動化控制領域獲得了廣泛的應用,也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是DCS存在如下一些缺點:
(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式,導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難;
(2)性差。模擬信號傳輸精度低,而且抗干擾性差;
(3)系統(tǒng)封閉。各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng),系統(tǒng)封閉、不開放,難以實現(xiàn)產(chǎn)品的互換與互操作以及組成更大范圍的網(wǎng)絡系統(tǒng)。
上個世紀90年代以來,隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發(fā)展,出現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)(FCS),FCS克服了DCS的缺點,它是一種全數(shù)字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)。目前,現(xiàn)場總線技術已經(jīng)成為自動化技術中的一個熱點,備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。FCS極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術含量較低的布線工作量,使其系統(tǒng)檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統(tǒng)的DCS(分布式控制系統(tǒng))相比,FCS具有性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現(xiàn)了控制管理一體化的結構體系等優(yōu)點。現(xiàn)場總線的出現(xiàn),為工業(yè)自動化帶來了一場深層次的革命,從而開創(chuàng)了工業(yè)自動控制的新紀元,被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。鑒于FCS的許多優(yōu)點,控制專家們紛紛預言“FCS將取代DCS成為2l世紀控制系統(tǒng)的主流。”現(xiàn)在,FCS已經(jīng)被應用到樓宇自動化控制領域。
2.1應用于樓字自動化領域的幾種現(xiàn)場總線
由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在,世界一些大公司或公司聯(lián)盟紛紛提出自己的現(xiàn)場總線協(xié)議標準。據(jù)不統(tǒng)計,目前國際上有40種宣稱為開放型的現(xiàn)場總線標準。這些協(xié)議根據(jù)國際標準化組織(ISO)的計算機網(wǎng)絡開放式互連系統(tǒng)的OSI參考模型來制定的。大多數(shù)現(xiàn)場總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場總線,如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BAC
net、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EiB等現(xiàn)場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現(xiàn)場總線的Fcs克服了DCS的許多缺點,但還是有一些不如人意的地方,最明顯的缺點:多種現(xiàn)場總線并存而互不兼容,導致FCS的可互操作性只能在同一種現(xiàn)場總線系統(tǒng)中實現(xiàn)。后面將對FCS的缺點做進一步說明。
(1)LonWorks
美國Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技術,又稱Lonworks技術。它得到了眾多計算機廠家、系統(tǒng)集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持,已經(jīng)在樓宇自動化、工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)供配、消防監(jiān)控、停車場管理等領域獲得廣泛應用。具體地說LonWorks具有以下優(yōu)點:
①網(wǎng)絡結構靈活、組網(wǎng)方便。它支持多種網(wǎng)絡拓撲形式,包括總線型、星型、樹型、自由拓撲型等,這樣可適應復雜的現(xiàn)場環(huán)境,方便現(xiàn)場布線;
②支持多種傳輸介質。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等;兩種傳輸速率:78bps和1.25Mbps,較大傳輸距離由網(wǎng)絡拓撲形式和傳輸介質決定,一般可從500m到2700m。可接人的節(jié)點最多為32385個;
③完善的玨發(fā)工具。提供完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,采用開放的NEURON C語言,它是ANSI C語言的擴展;
④無主的網(wǎng)絡系統(tǒng)。LonWorks網(wǎng)絡中各節(jié)點的地位相同,網(wǎng)絡管理可設在任一節(jié)點處,并可安裝多個網(wǎng)絡管理器;
⑤開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡節(jié)點的時間較短,也易于維護。LonWorks采用的LonTalk協(xié)議固化在Echelon公司的Neuron芯片中,這樣可以節(jié)省開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡節(jié)點的時間,也方便維護。
同其它現(xiàn)場總線一樣,LonWorks也有自身的缺點。首先,LonWorks的實時性、處理大量數(shù)據(jù)的能力有些欠缺;其次,由于LonWorks依賴于Echelon公司的Neuron芯片,所以它的開放性也受到一些質疑。盡管LonWorks存在一些不足,但是LonWorks的FCS還在樓宇自動化領域獲得了廣泛的應用。世界上有2萬多家OEM廠商生產(chǎn)LonWorks相關產(chǎn)品,其中種類已達3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個LonWorks節(jié)點,LonT~k協(xié)議也被接納為歐洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以來,LonWorks也開始在國內獲得大量的應用。在建設部的支持下,國內一些研究所和企業(yè)開始陸續(xù)開發(fā)出基于LonWorks的樓宇自動化控制系統(tǒng),并在一些新建智能大廈和建設部智能化小區(qū)試點工程中得到應用。
(2)BACnet
BACnet是作為世界上及時個樓宇自動控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢。BAcnet不是軟件或硬件, 也不是固件,嚴格地說,BAcnet并不是現(xiàn)場總線,而是一種網(wǎng)絡協(xié)議,即通信規(guī)則。為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進行信息交流提供平臺和支持。BACnet詳細闡述了系統(tǒng)組成單元相互分享數(shù)據(jù)實現(xiàn)的途徑、使用的通信介質、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規(guī)則。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五種網(wǎng)絡技術進行通信。可根據(jù)系統(tǒng)通信是和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡技術。相對其它現(xiàn)場總線,BACnet標準較大的優(yōu)點是可以與Etherent、LonWorks等網(wǎng)絡進行無縫集成。不過BACnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相互間的通訊問題設計,并不太適用于智能傳感器、執(zhí)行器等末端設備。BACnet標準已在全球得到了廣泛的應用,全球生產(chǎn)和經(jīng)營樓宇設備和樓宇自控設備的主要廠商均支持BACnet標準。BACnet在不到10年的時間內就從一個行業(yè)學會標準迅速成為樓宇自控領域中的ISO標準。雖然我國是WTO和ISO成員國,但是BACnet在我國建筑領域中的應用范圍還是相對較小,而且在工程中采用的BACnet產(chǎn)品和技術也基本上全部是從國外引進的,還沒有真正意義上的國產(chǎn)化BAC論文聯(lián)盟論文聯(lián)盟編輯。net相關產(chǎn)品。
(3)CAN
CAN總線最初是德國Bosch公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)設計提出的,現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標準,在電力、石化、空調、建筑等行業(yè)均有應用。CAN具有以下優(yōu)點:
①采用8字節(jié)的短幀傳送,故傳輸時間短、抗干擾性強:
②具有多種錯誤校驗方式,形成強大的差錯控制能力。而且在嚴重錯誤的情況下,節(jié)點會自動離線,避免影響總線上其它節(jié)點;
③采用無損壞的仲裁技術;
4 CAN芯片不但價格低而且供應商多。
CAN缺點是:CAN總線上最多可掛接110個節(jié)點,這不能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進行擴展,相對其它一些現(xiàn)場總線,CAN總線技術比較簡單,CAN相關產(chǎn)品的開發(fā)費用也遠遠低于其它現(xiàn)場總線技術產(chǎn)品的開發(fā)費用。因此,很早國內就有一些企業(yè)推出了基于CAN總線的樓宇自控的相關產(chǎn)品。如獅島、索龍集團開發(fā)出了$2000樓宇自控系統(tǒng)。
(4)EiB
EIB是歐洲安裝總線(European Installation Bus)的縮寫。它在1990年被提出,經(jīng)過十多年的發(fā)展,成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場總線標準,在歐洲得到了進300家廠商的支持。1999年EIB被引進中國的智能化建筑領域,并在上海同濟大學建立了EIB認證技術培訓中心。在短短的幾年里,國內的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調等控制和安防系統(tǒng)方面獲得了廣泛應用,如廈門國際會展中心、大連國貿(mào)中心、浙江人民大會堂等。國內的EIB項目基本上被ABB公司和SIMENS公司所壟斷。
3 以太網(wǎng)開始進入樓宇自控領域
以太網(wǎng)發(fā)展至今已有20年歷程,作為局域網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術,以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發(fā)展等優(yōu)點一直在局域網(wǎng)領域中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。近年來,以太網(wǎng)技術獲得了快速地發(fā)展。交換型和全雙功以太網(wǎng)的出現(xiàn),克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸?shù)娜觞c,實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù),也減少了網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)碰撞。以太網(wǎng)的標準不斷更新和擴展,目前的以太網(wǎng)不僅在物理層(包括拓撲結構、傳輸速率、傳輸媒體),并且在數(shù)據(jù)鏈路層與原來的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標準有了很大的進步,以太網(wǎng)標準系列已擴展成20余個。現(xiàn)在已太網(wǎng)不但由局域網(wǎng)向著接入網(wǎng)和城域網(wǎng)領域發(fā)展,同時開始進入工業(yè)控制和樓宇自控領域。新的IEEE802.3af標準開始對以太網(wǎng)供電作出了規(guī)定,它消除了以太網(wǎng)技術進入現(xiàn)場控制領域的一個嚴重障礙。目前,3Com、華為、DLINK等公司開始提供符合IEEE802.3af標準的交換機產(chǎn)品。另外,一些現(xiàn)場總線的協(xié)會或組織也開始提出基于其現(xiàn)場總線的開放式以太網(wǎng)標準,即工業(yè)以太網(wǎng)標準,如ODVA(開放DeviceNet供貨商協(xié)會)和CI(ContolNet國際組織)的EtherNet/IP標準、FF(現(xiàn)場總線基金會)的HSE(Hig}l Speed Ethemet,高速以太網(wǎng))、Profibus國際組織的ProfiNet。支持這些工業(yè)以太網(wǎng)標準的交換機、網(wǎng)卡等產(chǎn)品也開始出現(xiàn),如MOXA公司的EDS-508系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(支持EtherNet/IP)、北京航天華輝自動化技術有限公司的AnyBus-S IO/100M(支持Ethemet/IP和Modbus/TCP)等。美國VDC(Venture Development Corp.)調查報告指出,Ethemet在工業(yè)控制領域中的應用將越來越廣泛,市場占有率將從2000年的ll%增加到2005年的23%。
伴隨著以太網(wǎng)技術在工業(yè)控制領域的成功應用,以太網(wǎng)技術也必將越來越多地滲透到樓宇自控領域。目前,以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場總線的樓宇自控網(wǎng)絡集成到智能建筑中的信息網(wǎng)(如圖l所示),在一些新開發(fā)的樓宇自控系統(tǒng)中,以太網(wǎng)直接進入了控制層,如北京樓宇自動化中心開發(fā)的基于以太網(wǎng)的ENC-2001IP智能建筑測控系統(tǒng)。ENC-200liP控制系統(tǒng)的結構如圖2所示。一般的空調、照明等系統(tǒng)通過ENC參量控制模塊集成到以太網(wǎng)上;帶有RS232或RS485接口的系統(tǒng)通過網(wǎng)關轉換模塊集成到以太網(wǎng)上;IP電話以及IP攝像機直接連接到以太網(wǎng)上。
在樓宇自控網(wǎng)絡中采用基于現(xiàn)場總線的FCS的優(yōu)點是:
①性、實時性好。現(xiàn)場總線為工業(yè)控制設計樓宇自控網(wǎng)絡集成到信息網(wǎng)的,有屏蔽、接地與防爆等措施,同時其實時性也比采用CSMA/CD的以太網(wǎng)的時實性好;
②用戶的投資成本低。現(xiàn)在,開放的現(xiàn)場總線技術已經(jīng)比較成熟,有很多公司提供的相關產(chǎn)品可供選擇。其缺點是:實現(xiàn)現(xiàn)場總線無縫接人以太網(wǎng)復雜,當多種現(xiàn)場總線共存在一個系統(tǒng)中時,集成起來更復雜,系統(tǒng)的擴展性差。
在樓宇自控網(wǎng)絡中采用以太網(wǎng)的優(yōu)點是:實現(xiàn)了從管理層(信息網(wǎng))到現(xiàn)場設備控制層(控制網(wǎng))的“一網(wǎng)到底”,即實現(xiàn)人們期望的通信協(xié)議的兼容和統(tǒng)一;這樣系統(tǒng)擴展起來也比較方便;與智能建筑中其它系統(tǒng)(信息網(wǎng)通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng))集成起來更加容易。其缺點是:首先,目前開發(fā)基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品的難度較大,開發(fā)費用和成本相對還是較高,用戶可以選擇的廠商也很有限,壟斷利潤較高,研發(fā)成本還沒有被消化,這些都導致產(chǎn)品價格過高。其次,以太網(wǎng)的實時性、性等方面還有待進一步完善。
4 結束語
就目前而言,不管是應用在樓宇自控網(wǎng)絡中的基于現(xiàn)場總線的FCS還是以太網(wǎng),都有其優(yōu)點和缺點。隨著時間的推移和技術的進步,它們也必將會被進一步完善。據(jù)統(tǒng)計,我國目前有從事樓宇自動化業(yè)務的企業(yè)3000家以上,產(chǎn)品供應商約3000家。另外,隨著我國紹濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,建筑和社區(qū)的數(shù)字化建設正在興 起,FCS和以太網(wǎng)都必將在樓宇自控領域中獲得更廣泛的應用,在今后相當長的時間內,兩者在競爭的同時也將繼續(xù)并存。
自動化控制論文:我國電氣工程和自動化控制系統(tǒng)的具體應用
近些年來,隨著科學技術的不斷進步,電氣工程與自動化控制系統(tǒng)技術水平也日益提高,在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位,具有提高自動化水平、提高生產(chǎn)效率、延長設備使用年限等特點。因此,做好電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的實踐是企業(yè)應當重視的工作。
1 電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的概述
(1)電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的設計。在電氣工程與自動化控制系統(tǒng)設計中,主要有閉環(huán)控制、開環(huán)控制以及復合控制三種,其中,閉環(huán)控制控制過程是根據(jù)給定值和反饋量偏差來完成的,能夠預防震蕩,確保控制裝置正常工作。開環(huán)控制的控制裝置與受控對象之間是順向作用,優(yōu)點在于控制過程、系統(tǒng)結構簡單,不足之處是控制精度差、抗干擾能力低,主要適用于對控制性能要求相對偏低的場合。復合控制是一種反饋控制方式,只有在被控量變化后,控制系統(tǒng)才會進行調節(jié)與控制,控制過程、被控量不會受復合控制的影響。
(2)電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的方式。電氣工程與自動化控制系統(tǒng)主要可以分為集中式、分布式以及信息集成化三種,具體是指:
首先,集中式控制系統(tǒng)。此種控制系統(tǒng)只有一個處理器,承擔著系統(tǒng)的所有功能的處理任務,其優(yōu)點是系統(tǒng)結構簡單、設計與操作簡便、維護成本較低,其缺點有在監(jiān)控對象增加時,處理器工作效率會降低,處理工作過程會受任務多少影響,主機使用空間減少,在功能增加時,只能通過增加電線方式解決,會增加成本,影響系統(tǒng)性[1].
其次,分布式控制系統(tǒng)。此種控制系統(tǒng)有多個控制回路,每個控制回路分別承擔一部分系統(tǒng)功能,可以有效解決集中式控制系統(tǒng)的不足,同時實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的集中獲取、管理與控制。但是,分布式控制系統(tǒng)也存在一定不足,主要是受儀表類型復雜、標準不一影響,會增大維修工作難度。第三,信息集成化控制系統(tǒng)。信息化集成控制系統(tǒng)是在計算機技術、信息技術等基礎上發(fā)展出來的一種控制系統(tǒng),是指在電氣自動化控制設施與機械設備之間以信息技術作為連接,比如微電子處理技術等,提高信息獲取效率,提升控制系統(tǒng)自動化水平。
(3)電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的重要性。在工業(yè)生產(chǎn)中,電氣工程與自動化系統(tǒng)起著十分重要的作用,具體體現(xiàn)在以下三方面:
首先,能夠提高設備的性,通過自動化系統(tǒng),可以對電氣工程相關設備狀態(tài)進行自動檢測,檢驗元件參數(shù)指標以及性,確保在各種環(huán)境條件下,設備都可以良好運行,并對其進行相應改進與完善,確保電氣工程的性。
其次,可以增強系統(tǒng)的適用性,在生產(chǎn)過程中,電氣工程與自動化系統(tǒng)能夠自動記錄所有的運行數(shù)據(jù),并通過對數(shù)據(jù)的自動分析、對比,根據(jù)實際需求來對工作進行自動控制與調節(jié),從而有效增強系統(tǒng)的適用性。
第三,可以提高生產(chǎn)的先進性,在工業(yè)生產(chǎn)中,自動化控制水平是一項十分重要的衡量指標,通過應用電氣工程與自動化控制系統(tǒng),可以自動完成對生產(chǎn)過程與產(chǎn)品的測試工作,在保障產(chǎn)品品質的同時,提高生產(chǎn)效率,從而實現(xiàn)生產(chǎn)先進性的提升[2].
2 電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的實踐
(1)在智能化方面的實踐。在電力系統(tǒng)當中,其運行的性、安全性等與智能化水平有著密切聯(lián)系。因此,將電氣工程與自動化控制系統(tǒng)應用于系統(tǒng)的智能化當中,可以提高系統(tǒng)的自動調節(jié)能力,解決電氣工程早期自動化控制存在的不足,促進電氣工程的進步,有效提升電氣工程自動化控制的整體水平。對于智能化控制器而言,其優(yōu)點主要是可以同時完成諸多不同數(shù)據(jù)的處理,也可以承擔一些其他控制器難以完成的工作,比如難度較高、危險性較大的工作。電氣工程與自動化控制系統(tǒng)在智能化方面實踐,不僅體現(xiàn)在提高智能化技術的先進性、實用性方面,還體現(xiàn)在增加電氣工程的穩(wěn)定性上。在未來工業(yè)發(fā)展趨勢中,智能化方面電氣工程與自動化控制系統(tǒng)應用將會越來越加廣泛,分布在智能化的各個領域,對智能化的發(fā)展與進步起著重要促進作用。因此,應當加強對電氣工程與自動化系統(tǒng)在智能化方面實踐的研究,針對不同問題采取相應的措施,可以提高智能化中電氣工程與自動化系統(tǒng)性與安全性,避免事故發(fā)生[3].
(2)在變電站配電的實踐。在變電站配電中應用電氣工程與自動化控制系統(tǒng),會對變電站運行設備故障與事故進行自動記錄,利用監(jiān)控、操作的圖像化與智能化特點,不僅可以提高變電站運行效率,也能夠有效提高變電站配電自動化系統(tǒng)的管理水平,對變電站配電進步有著重要意義,有助于促進電氣工程自動化控制的發(fā)展。
(3)在電廠分散測控系統(tǒng)的實踐。在電廠運行中,分散測控系統(tǒng)是一項十分重要的內容,可以對>:請記住我站域名/
3 結語
綜上所述,電氣工程與自動化控制系統(tǒng)是國家社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎,加強對電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的了解,掌握其設計方式、控制系統(tǒng)模式等內容,將其合理應用于工業(yè)生產(chǎn)的實踐當中,對于工業(yè)生產(chǎn)效率提升、產(chǎn)品質量等起著重要保障作用。因此,對電氣工程與自動化控制系統(tǒng)的實踐展開研究,借鑒先進技術,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與性,對電氣工程與自動化控制系統(tǒng)發(fā)展有著重要意義。
自動化控制論文:滴灌系統(tǒng)的自動化控制的研究
摘要:本文介紹了引進的以色列先進的滴灌技術,同時從滴灌系統(tǒng)、節(jié)水效果到滴灌的自動化控制作了詳盡闡敘,并對百果園第二期工程建設提出了滴灌系統(tǒng)的設想,以此范例,作出了在我國果園灌水實現(xiàn)滴灌自動化的一般方法和建議。
關鍵詞:計算機 自動化 電磁閥
1 簡介
是國家果茶良種場XX省品質果茶良種繁育場,是國家“九五”種子工程在湖南實施的重點項目,建于1998年8月,1999年三月由農(nóng)業(yè)部授名為“國家(湖南)果茶良種場”。
廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處,占地面積620畝。為加速實施全省農(nóng)業(yè)結構的調整,先后從美國﹑法國﹑埃及﹑日本及國內10多個省市科研育種單位引進品質果茶品種資源158個,品質果茶種苗40多萬株,建成果茶母本園150畝。每年可向社會提供品質果茶苗木200多萬株,果茶母(接)穗1萬公斤以上,生產(chǎn)品質果茶產(chǎn)品1000噸以上。
果茶場也是省城及時座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新,景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶;夏有枇杷、蘋果、葡萄、桃、李、楊梅、無花果與瓜類;秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃;冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香,是個名副其實的“百果園”。
該廠第二期工程將于2003年完成,面積將擴至1000多畝。年生產(chǎn)品質果茶苗木將達到1000萬株,品質果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加,更多的農(nóng)業(yè)高新技術將落戶該場。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設施將全部完善和配置。屆時,一個全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會展現(xiàn)在你的面前。
百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結晶,而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園,全部由從以色列引進的先進滴噴灌系統(tǒng)控制,該園地勢起伏較大,較高處海拔達86.60m,低處64.72m,傳統(tǒng)灌水方式很難進行,而先進的滴灌系統(tǒng)由于對地形的適應能力強,而且特別適應山地丘陵地區(qū),所以滴灌正好大施其能,由低處水庫中取水,經(jīng)過過濾加壓,然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水地送到每片需水地園中,保障果樹的正常需水。不過其系統(tǒng)自動化程度不高,全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟,不能實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量還不能實現(xiàn)有效的控制,有望進一步提高。
2 滴灌系統(tǒng)
滴灌就是滴水灌溉技術,它是利用低壓管道系統(tǒng),使滴灌水成點滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤作物根系最發(fā)達的區(qū)域,使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤積土壤,因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進作物生長和提高產(chǎn)量的作用,是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術。
百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹,如果采用其它灌水方法,不僅浪費水資源,而且很難保障滿足果樹的需水量,而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡單,易于實現(xiàn)自動化、對土壤地形適應性強、保護和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點,所以滴灌成為了百果園地。
2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成
百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設備灌水器以及流量、壓力控制部件和測量儀表等組成,如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖:
1.水源 2.水泵 3.供水管 4.蓄水池 5.逆止閥 6.施肥開關 7. 灌水總開關 8.壓力表
9. 主過濾器 10. 水表 11. 支管 12. 微噴頭 13. 滴頭 14. 毛管(滴灌帶、滲灌管)
15.滴灌支管 16.尾部開關(電磁閥) 17.沖洗閥 18.肥料罐 19.肥量調節(jié)閥 20.施肥器 21.干管
2.1.1 水源
江河、湖泊、水庫、井、渠、泉等水質符合微灌要求的均可作為水源,百果園采用從園中的水庫中取水。
2.1.2 首部樞紐
百果園的首部樞紐包括泵組、動力機、肥料罐、過濾設備、控制閥、進排氣閥、壓力表、流量計等。其作用是從水庫中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級加壓式離心泵,在水庫中取水,現(xiàn)取現(xiàn)用,計劃建一水塔蓄水。
2.1.3 輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級管道,毛管是微灌系統(tǒng)末級管道,其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。
2.1.4 尾部設備
尾部設備是微灌系統(tǒng)的關鍵部件,包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。
2.2 百果園滴灌灌溉系統(tǒng)
灌溉系統(tǒng)的及時期工程是由以色列的普拉斯托公司負責承建,全園采用先進的滴、噴灌相結合的微灌節(jié)水技術,是我國南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范,其具體情況見下:
2.2.1 設計原則
滴灌灌溉系統(tǒng)設計除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外,通常應遵循以下主要原則:
①必須滿足果園果樹生長對水分的要求;
②灌溉系統(tǒng)設計應結合耕作實際,便于操作;
③應使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生;
④在盡可能的情況下,灌溉系統(tǒng)設計時應考慮施肥及噴藥裝置;
⑤在盡可能的情況下,應使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時,工程建設的綜合造價最小。
2.2.2 設計步驟
2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設計時,必須掌握以下資料:
①地形資料:根據(jù)實際情況測繪大比例尺地形圖,其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤資料:主要是土壤理化性質、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。
③氣象資料:區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫(包括較高、低氣溫)、較大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。
④水源資料:水源屬性(個人或集體)、種類、水源位置、水質、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機井時,還應調查機井的靜水位和動水位,當?shù)叵滤惠^淺時,一定要調查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時,應調查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時間、可能的配水時間等。同時,還應特別注意水源的保障率問題,不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源,都應考慮這個問題。
⑤百果園作物種植資料:其中包括作物的種類、種植密度(其中最主要的是行距和株距)等。
⑥百果園的環(huán)境資料:包括百果園周圍的地形、交
通和供電等。
2.2.2.2 灌水方法的選擇灌水方法選擇適當與否,除了影響工程投資外,還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保障率。因此,應根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設施情況、工程區(qū)社會經(jīng)濟情況等,合理地選擇相對投資較省、灌溉保障率較高且有利于果園果樹生長的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主,滴噴灌相結合的方式。
2.2.2.3 滴灌系統(tǒng)布置,百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級,布置時干、支、毛三級管道要求盡量相互垂直,以使管道長度和水頭損失最小。通常情況下,園內一般出水毛管平行于種植方向,支管垂直于種植方向。
2.2.2.4 滴灌灌溉制度的擬定
①灌水定額:是指作為滴灌系統(tǒng)設計的單位面積上的一次灌水量,如果用灌水深度表示,可用式(4-8)計算,即
H——計劃濕潤層深度(米),一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米;
p——土壤濕潤比,70%-90%。
②設計灌水周期:滴灌設計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后,在作物適宜土壤含水率的條件下,保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T,用式(4-9)計算,即
③一次灌水延續(xù)時間:一次灌水延續(xù)時間是指把設計灌水定額水量,在不產(chǎn)生徑流的條件下,均勻分布于果園田間所用的灌水時間,用式(4-10)計算,即
i. 輪灌區(qū)數(shù)目的確定:(a)對于固定式滴灌系統(tǒng),輪灌區(qū)數(shù)目可按式(4-11)計算:(b)對于移動式滴灌系統(tǒng),則有:
ii. 一條毛管的控制灌溉面積:(a)對于固定式滴灌系統(tǒng),毛管固定在一個位置上灌水,控制面積為
f=SeL (4-13)
式中 f——每條毛管控制的灌溉面積(平方米)
L——毛管長度(米),移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度。
(b)對于移動式滴灌系統(tǒng),一條毛管控制的灌溉面積為
2.2.2.5 滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保障的條件下,滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時,滴灌面積為
2.2.2.6 管網(wǎng)水力計算滴灌系統(tǒng)各級管道布置好以后,即可從最末端或最不利毛管位置開始,逐級推算各級管道的水頭損失(包括沿程水頭損失和局部水頭損失)。在設計中,同一條支管上的及時條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值,不超過滴頭設計工作壓力的20%,流量差值不超過10%;對于采用壓力補償式滴水器時,僅要求區(qū)域內滴頭流量差值不超過10%,并據(jù)此確定支、毛管的較大設計長度;在滴灌中,由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0.3兆帕,所以多選用PVC塑料管道。 管道中水流在運動過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設計中塑料管道的沿程阻力損失常選用式(4-1 6)、(4-17)計算,局部阻力損失常用式(4-18)計算。 ①沿程阻力損失hf
當管道有多個出水口時,管道的沿程阻力應考慮多口出流對沿程阻力的折減問題,多口出流折減系數(shù)k,對應計算公式
②局部阻力hj
工程設計中為了計算方便,局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10%估算。
2.2.2.7 管道系統(tǒng)設計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設計、管道系統(tǒng)的結構設計。
① 管材的選擇:可用于灌溉的管道種類很多,應該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況,如地質、地形、氣候、運輸、供應以及使用環(huán)境和工作壓力等條件,結合各種管材的特性及適用條件進行選擇。一般情況下,對于地理固定管道,可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕,好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展,地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時一定要注意,不同材質的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠,特別是在使用低密度聚乙烯管(PE管)時,一定要注意管壁的厚度是否達到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度,若沒有達到,千萬不能使用,否則將會埋下隱患,造成運行時管道發(fā)生爆破,甚至導致整個管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管,好選用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。對于口徑150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能價格比上的優(yōu)勢下降,應通過技術經(jīng)濟分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用,易老化,縮短使用壽命。因此,地面移動管好不采用塑料管。
② 管徑的選擇:當輪灌編組和輪灌順序確定之后,各級管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的較大流量,作為本級管道的設計流量,依據(jù)這個設計流量來確定管道的管徑。若某一級管道,其較大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小,也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量,作為管道的設計流量來確定管徑。同一級管道的不同管段通過的較大流量不同時,可分段確定設計流量。(a)支管管徑的確定:支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大,支管運行時的水頭損失就越小,同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量就越接近,灌溉均勻度就越接近設計狀況。但這樣增大了支管的投資,對移動支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動強度。管徑選得小,支管投資減少,移動作業(yè)的勞動強度降低,但由于運行時支管內水頭損失增大,同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量差別增大,結果造成果園各處受水量不一致,影響滴灌質量。為了保障同一支管上各滴頭實際出水量的相對偏差不大于20%,國家標準GBJ85-85規(guī)定:同一支管上任意兩個滴頭之間的工作壓力差應在滴頭設計工作壓力的20%以內。顯然,支管若在平坦的地面上鋪設,其首末兩端滴頭間的工作壓力差應較大。若支管鋪設在地形起伏的地面上,則其較大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間。考慮地形高差Z的影響時上述規(guī)定可表示為
許的水頭損失即為從式(4-20)
可以看出:逆坡鋪設支管時,允許的hw的值小,即選用的支管管徑應大些;順坡鋪設支管時,因Z的值本身為負值,其允許的hw的值可以比0.2hp大些,也就是說因支管順坡鋪設時,因地形坡降彌補了支管內的部分水力坡降,選用的支管管徑可適當?shù)男⌒?當一條支管選用同管徑的管子時,從支管首端到朱端,由于沿程出流,支管內的流速水頭逐次減小,抵消了局部水頭損失,所以計算支管內水頭損失時,可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失,即h'f=hw,式(4-20)可改寫為
滴頭選定后,滿頭的設計工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進水口高程差(實際上就是兩滴頭所在地的地面高差)可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h'f即可求出。利用公式h'f=FfLQm/db,在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d,d就是該支管可選用的最小管徑的計算值。因管材的管徑已標準化、系列化。因此,還需按管材的標準管徑將計算出的管徑規(guī)范取整。對滴灌系統(tǒng)的支管,考慮到運行與管理的方便,較大的管徑一般不超過100毫米,并且應盡量使各支管取相同的管徑,至少也需在一個作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對于固定管道式滴灌系統(tǒng),地理支管的管徑可以不同,但規(guī)格不宜太多,同一條支管一般最多變徑兩次。 (b)支管以上各級管道管徑的確定:一般情況下,這些管道的管徑是在滿足下一級管道流量和壓力的前提下按費用最小的原則選擇的。管道的費用常用年費用來表示。隨著管徑的增大,管道的投資造價(常用折舊費表示)將隨之增高,而管道的年運行費隨之降低。因此,客觀上必定有一種管徑,會使上述兩種費用之和為低,這種管徑就是我們要選擇的管徑,稱之為經(jīng)濟管徑。經(jīng)濟管徑中對應的流速稱為經(jīng)濟流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經(jīng)濟管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚,但計算相當繁瑣,往往需要分別計算出多種管徑的年投資和年運行費,比較后再確定。隨著科學技術的進步,計算機技術的飛速發(fā)展,許多優(yōu)化設計方法,如微分法、動態(tài) 規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設計中得到應用,具體方法可參閱有關書籍。 對于規(guī)模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的經(jīng)驗公式估算管道的直徑:
應該指出的是,由于管道系統(tǒng)年工作小時數(shù)少,而所占投資比例又大。因此,一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下,選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟的,但管中流速應控制在2.5~3米/秒以下。
③ 管道縱剖面設計:管道縱剖面設計應在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進行,設計的主要內容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應力求平順,減少折點,有起伏時應避免產(chǎn)生負壓。
ⅰ 埋深及坡度:地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離,埋深應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定。一般管道在公路下埋深應為0.7~1.2米;在農(nóng)村機耕道下埋深為0.5~0.9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定,同時也應考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下,管徑小、基礎穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點;反之應緩些。總的來說,管道坡度不得超過1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。
ⅱ 管道連接及附件:地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式,轉向處用彎頭,分水處用三通或四通接頭,管徑改變處采用異徑接頭,管道末端用堵頭。為方便施工和安裝,同類管件應考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。
為了按計劃進行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應裝置必要的控制閥。白果園中為了實現(xiàn)灌水的有效控制,設置了30多個電子閥.而且各級管道的首端還設了進水閥或水分閥;當管道過長或壓力變化過大時,設置節(jié)制閥。為保障管道的安全運行,還安裝一些附設裝置。自壓系統(tǒng)的進水口和各類水泵吸水管的底端應分別設置攔污棚和濾網(wǎng),管道起伏的高處應設排氣裝置,自壓系統(tǒng)進水閥后的干管上設高度高出水源水面高程的通氣管,管道起伏的低處及管道末端設泄水裝置,管道可能發(fā)生較大水錘壓力處設置安全閥。
2.3 評價
從整體上來看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設計施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng),而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效果。不過當時考慮到經(jīng)濟條件的限制,其毛管采用了單行直線布置,灌水均勻度不高,鑒于對多種毛管布置形式的比較分析,筆者認為百果園應改進為雙行毛管平行布置;而且其控制系統(tǒng)自動化程度不高,全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟,不能實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量都不能實現(xiàn)有效的控制,故需進一步對其控制系統(tǒng)加以設計改進。正在建設的二期工程應該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗,改進一期工程中的不足,特別是應該實現(xiàn)灌水的全自動控制。
3 灌溉自動化控制系統(tǒng)
灌溉中的滴灌系統(tǒng),能很方便實現(xiàn)自動化控制,灌水的自動化控制能有效的實現(xiàn)節(jié)水灌溉,也是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對微灌的自動化控制,根據(jù)控制系統(tǒng)運行的方式不同,一般可分為手動控制、半自動控制和全自動控制三類:
①手動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)的所有操作均由人工完成,如水泵、閥門的開啟、關閉,灌溉時間的長短,何時灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點是成本較低,控制部分技術含量不高,便于使用和維護,很適合在我國廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差,不適宜控制大面積的灌溉。
②全自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)不要人直接參與,通過預先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。人的作用只是調整控制程序和檢修控制設備。這種系統(tǒng)中,除灌水器、管道、管件及水泵、電機外,還包括中央控制器、自動閥、傳感器(土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等)及電線等。
③半自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒有安裝傳感器,灌水時間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預先編制的程序,而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來控制的。這類系統(tǒng)的自動化程度不等,有的一部分實行自動控制,有的是幾部分進行自動控制。
為了對先進的滴灌自動化控制系統(tǒng)有具體認識和了解,下面我們將對滴灌的自動化控制作詳細介紹:
3.1 滴灌首部控制樞紐
滴灌自動化系統(tǒng)的基本控制方法有:時間控制、水量控制和反饋控制三種。時間控制系統(tǒng)是按預定好的時間放水或關水;水量控制系統(tǒng)是按照設計的配水量放水或關水;反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內濕度感受器的反應,然后將信號傳送到首部控制樞紐部分來關水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于實現(xiàn)自動化,這在地多人少、勞力緊張的邊遠地區(qū),沙漠地帶的防護林區(qū),鐵路路基沿線,經(jīng)濟力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前,國外發(fā)達國家在滴灌區(qū)普遍使用了計算機管理系統(tǒng),并通過專用的滴灌系統(tǒng)軟件來控制和檢測作物生長、土壤狀況和氣象趨勢,取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長測定技術的可能性和實用性,具有農(nóng)藝上的綜合性,為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設備在滴灌系統(tǒng)中應用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計劃和作物管理計劃。
3.2 作物生產(chǎn)管理計劃制定
控制軟件系統(tǒng)應能提供一套科學的管理系統(tǒng),它通過提高作物產(chǎn)量和品質以及減少用水量來提高水分利用效率,能給農(nóng)民及有關用戶提供一套針對灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進、完善的管理系統(tǒng),用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖,方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的土壤水分含量,還能夠確定的日水分利用量,能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策,能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對不同農(nóng)田進行灌溉優(yōu)先排序,以便制定優(yōu)化灌溉計劃使農(nóng)場或用戶獲得整體較高產(chǎn)量。
控制軟件系統(tǒng)應能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對灌溉的反應制定合理的灌溉計劃,作為一個完整的灌溉計劃和作物生產(chǎn)管理軟件包,它能夠對灌溉決策的制定和作物管理進行數(shù)據(jù)資料存儲、運算處理、顯示輸出。土壤水分數(shù)據(jù)資料主要由中子探測儀、石膏電阻塊和張力計測定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動氣象站獲得,作物生長資料如籽粒大小(直徑)、株高和葉片硝酸鹽含量等可直接田間測定,根據(jù)相應的作物響應,作物生長資料結合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計劃,通過實際調查能夠提高作物產(chǎn)量、品質和水分利用效率的管理技術能夠詳細地驗證作物生長、土壤水分和氣候之間的關系,因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長問題,其中包括過量灌溉導致的灌溉水排滲問題、肥料向根部以下淋溶損失問題以及為了達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標的籽粒重和穗粒數(shù)或結果率的控制管理問題。
3.3 滴灌系統(tǒng)灌溉計劃制定
滴灌系統(tǒng)灌溉計劃一般是指確定何時進行灌溉及應該的灌溉量,灌溉計劃的應用可消除代價巨大的不可預測的農(nóng)業(yè)災害,如在作物生長臨界期由于土壤類型和作物自身生長能力,不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量,因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計劃。農(nóng)民通過土壤水分測定技術利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征,能加深對發(fā)生于土壤內的各種過程的理解,以便進行更精細的灌溉計劃和灌溉管理決策的制定,以確保土壤水分總是保持作物生長所需的含水量。
當土壤水分和被作物利用的水分的數(shù)量被測定后,通過軟件可以計算下一次滴灌的日期和的灌水量,它將考慮當前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來幫助管理者制定以后的灌水計劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級。了解需要灌溉補充的水量有助于協(xié)調不同用戶之間和同一用戶內部的水分供給,充分了解雨后何時開始灌溉能使農(nóng)民較大限度地利用自然降水,而把灌水過多和灌水不及造成地危險減到最小。
3.4 土壤水分時間圖和深度圖的應用
3.4.1 時間圖 時間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應隨時間的變化。時間圖的基本顯示:直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點和需灌溉補充點;供給的和有效的灌溉和降雨情況;箭頭指示預測的灌溉日期;關于水分飽和點、需灌溉補充點、當 前和過去的土壤水分測定值及計劃安排的灌水日期和灌水量的總結表;作物生長及其對灌溉管理技術措施的響應;該軟件所做的時間圖可進行大小調整,通過調整縱坐標軸上的較大值和最小值及橫坐標上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長期內的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進行疊加來同時比較不同地點的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當季和前季的作物的生長,土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達到高度的協(xié)調一致。用戶可以選擇任何關鍵數(shù)據(jù)來建立相互作用關系圖。
3.4.2 深度圖 深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況,通過該軟件和現(xiàn)代化儀器結合能夠迅速直接測定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到,對深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分數(shù)量、土壤緊實度、土壤質地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問題能夠通過對根部活動的仔細分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來確定滲入和排出土壤剖面的水分的運動狀況及深度和數(shù)量,從中能夠給定灌溉飽和點和需灌溉補充點的設計值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分數(shù)量能夠通過深度圖測定,根據(jù)可以調節(jié)灌溉所用時間以避免水分從土壤剖面排出而損失,控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失,同時也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個非常有用的工具,能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運動的關鍵問題,通過分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個點的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運動狀況,用戶能夠利用研究所得的結果來減少水分和肥料排滲,同時確保作物根系能夠一直得到適量的水分。
3.5 軟件的程序特點
3.5.1程序結構 滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲于一個樹狀結構,這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負責管理幾個農(nóng)場或幾塊農(nóng)田,每個農(nóng)場或農(nóng)田可能有許多檢測點,每一個檢測點都有一套不同時間收集的實際測定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機軟件處理,能顯示有關每一單個田塊的詳細資料,還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細資料。能夠顯示農(nóng)場的每個監(jiān)測田塊或某一年份的每一監(jiān)測點的情況,指明灌溉飽和點和需灌溉補充點,當前作物日水分使用情況,土壤水分平衡和預測出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的測定值,對未來作物在整個生長季節(jié)的長期的用水量作出估算。顯示某一具體的時期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量,同時顯示土壤水分需要量,中子儀測定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進行數(shù)據(jù)資料綜合分析,從中總結重要的信息形成報告,以幫助制定每日的管理決策方案。同時也可以編輯出前幾個生長季的作物生長、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料,并進行綜合分析,為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評價標準。該軟件程序的所以結構層次能為所選擇的農(nóng)場、監(jiān)測點和某一日期建立報告。報告分為五種:深度圖、時間圖、記錄讀數(shù)報告。監(jiān)測點報告和灌溉計劃報告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機系統(tǒng)對程序進行修改編譯,選擇公制和英制計量單位進行數(shù)據(jù)資料綜合分析,將田間測定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動粘貼到?jīng)]一個具體的農(nóng)場欄、監(jiān)測點欄和日期欄。每一個監(jiān)測點的測定日期,時間及估計的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。
3.5.2 數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實際收集的數(shù)據(jù),如土壤水分張力計的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關作物的數(shù)據(jù)可以測定得到,作物生長參數(shù)與土壤水分含量相關聯(lián)可以確定作物生長期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個數(shù)沒有限制,它可以與任一個作物生長測定值和任一水平的土壤水分含量相關聯(lián)制作相互作用關系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測定的日水分使用量相比較來調整該地區(qū)的作物灌溉計劃。
3.5.3 軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計算使土壤剖面達到灌溉飽和點所需的時間數(shù)。同時計算自從播種或其他生長時期(如發(fā)芽、開花等)以來的天數(shù),使土壤水分能夠與過去多年的作物生長資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析,以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評估作物總產(chǎn)量,尤其是對于玉米、小麥和棉花。可以通過作物-水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過速率方程,計算作物生長速率。計算作物當前日水分利用量占整個生長季日水分利用量地比例。同時也可計算不同水分含量地土壤水分變化速率,這些速率地變化表明土壤緊實問題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長季內日水分利用狀況地資料。結合現(xiàn)代先進地土壤水分測定儀器使用,該軟件能夠指導我們最有效地利用有限的水資源獲得較大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的時間和灌水量。同時減小過量灌溉和水分不足對產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異;建立如不同品種、土壤緊實情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異;建立現(xiàn)代耕作技術和傳統(tǒng)耕作技術條件下的水分利用效率的關系。確定灌溉和降水的利用效率,用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問題,能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問題。建立土壤水分含量、作物長勢及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫以使作物產(chǎn)量和質量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高,使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3.6灌溉自動化控制系統(tǒng)
要實現(xiàn)灌水的自動化,必須有自動灌溉控制器,該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成,能夠按土壤墑情和作物需水特性實施自動灌溉(溝灌、噴灌、滴灌、滲灌),達到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟發(fā)展,庭院花圃、苗圃水分的自動灌溉倍受歡迎。它能省水省事,使花木生長更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0-1.5萬元,可以建立自動灌溉控制系統(tǒng)。自動灌溉控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)科學灌溉,節(jié)能、省水,使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質量明顯提高。智能化,精準化灌溉技術是伴隨著計算機應用技術、傳感器制造技術、塑料工業(yè)技術的提高而逐步實現(xiàn)的
自動化計算機灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制成功,并投入使用。由于技術復雜、應用難度大,價格高昂,這種控制設備最早應用于高爾夫球場灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代,計算機工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展,使得灌溉系統(tǒng)中央計算機系統(tǒng)操作難度越來越小,功能越來越豐富,價格也逐漸降了下來。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來越多了起來,雨鳥公司針對不同用途,研制、開發(fā)出了中央計算機控制系統(tǒng):Maxicom
智能化灌溉中央計算機控制系統(tǒng)具有如下功能:
① 動采集各種氣象數(shù)據(jù),計算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET;
② 根據(jù)前24小時的ET值自動編制當天灌溉程序并實施灌溉;
③ 可由連接的土壤濕度傳感器、風速傳感器、雨量傳感器等干涉程序,啟動、關閉、暫停灌溉系統(tǒng);
④ 連接流量傳感器可自動監(jiān)測、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障;較大限度利用管網(wǎng)輸水能力;
⑤ 運行程序而不起動灌溉系統(tǒng)(干運行),測試程序合理性,不合理時預先修改;
⑥ 自動記錄、顯示、儲存各灌溉站的運行時間;自動記錄、顯示、儲存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù),以積累資料,修改程序,修改系統(tǒng)等。
⑦ 頻繁灌溉功能:可將設計好的灌水延續(xù)時間分成若干時段,以便提供足夠的土壤入滲時間,減少坡地或粘性土地地面徑流損失。
⑧ 一套中央計算機系統(tǒng)可控制無數(shù)臺田間控制系統(tǒng)(稱為衛(wèi)星站),一套中央計算機控制系統(tǒng)可控制小到一個公園, 大到上百個公園,甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。
⑨ 儲存數(shù)百套灌溉程序;一臺田間控制器(衛(wèi)星站)可使4個輪灌 區(qū)獨立灌溉或同時灌溉。
⑩ 手動干涉灌溉系統(tǒng):可在閥門上手動啟、閉系統(tǒng),可在田間衛(wèi)星站上手動控制系統(tǒng),也可在計算機上手動啟、閉任何一站,任何一個電磁閥。可控制灌溉系統(tǒng)以外的其它設備,如:道路或公共場所燈光,大門、噴泉、水泵等
自動化中央計算機控制系統(tǒng)主要由中央計算機,集群控制器(CCU),田間控制器(衛(wèi)星站),電磁閥構成。中央計算機可裝置在任何一個地方。比如:一套中央計算機系統(tǒng)控制50個公園的灌溉系統(tǒng)。中央計算機可安裝在市園林局認為合適的位置。CCU安裝在各個公園內。中央計算機與CCU之間的通訊,可采用有線連接(近距離),無線連接,電話線連接或移動通訊方法連接。一臺CCU最多可連接28個田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。 由中央計算機到終端電磁閥的工作過程為:中央計算機編程,并將程序下達到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關田間控制器。田間控制器依中央計算機制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示:
中央計算機上的初始程序由控制人員編制,之后,計算機每日自動收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù),計算ET值,并不斷對原有程序自動修改。如遇傳感器傳來異常信息(如降雨,過分干燥,系統(tǒng)漏水...),自動中斷或暫停程序,待異常情況排除后,繼續(xù)恢復程序運行。
如果將智能泵站連接到中央計算機控制系統(tǒng)上,則效果會更好。這樣從水泵到電磁閥之間復雜的系統(tǒng)將由一個高度智能化的系統(tǒng)管理起來,可做到較大限度地節(jié)水、節(jié)能,較大限度地保護系統(tǒng)設備運行,避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問題:
① 過量灌溉或灌水不足,浪費水資源或不能滿足植物需水;
② 管網(wǎng)破裂,漏失水;
③ 系統(tǒng)運行壓力不合理;
④ 水泵運行效率低下;
⑤ 地形起伏不平時或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流,浪費寶貴的水資源;
⑥ 降雨時,灌溉系統(tǒng)照常灌溉;
⑦ 管理、維護成本高。
3.7 百果園灌溉的自動化控制設計
百果園一期工程灌水基本實現(xiàn)了半自動化控制,可以使用電腦控制各電磁閥的開啟。我們可在其基礎上加以改進與提高,使其實現(xiàn)灌水的全自動化,具體見下:
3.7.1 控制原理
自動化控制采用電子技術對田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術參數(shù)進行采集,輸入計算機,按方案,控制各個閥門的開啟及水泵的運行狀態(tài),科學有效地控制灌水時間、灌水量、灌水均勻度,為項目區(qū)作物提供一個良好的地、水、肥、氣、熱條件,促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時進行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究,最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外,通過變頻器控制改變電機轉速,調節(jié)管道壓力,為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動化提供依據(jù)。具體包括以下幾個方面:
① 田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風速、管道壓力等參數(shù)的自動化采集
② 自動化控制設計安裝
③ 監(jiān)控軟件設計
④ 變頻系統(tǒng)設計,通過改變水壓力,為微噴、滴灌等工程的自動化提供依據(jù)
⑤ 系統(tǒng)運行管理模式評價,包括系統(tǒng)評價、灌水指標、灌溉制度等
3.7.2 控制系統(tǒng)的組成
欲實現(xiàn)真正意義上的全自動控制,需要控制田間參數(shù)及對象很多,例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對濕度、降水量、風速、管道壓力、閥門開啟、水泵電機旋轉等,都要送入控制器。考慮到要控制的對象較多,又要滿足良好的人機界面要求,可以采用工業(yè)控制計算機作為整個控制系統(tǒng)的核心,來協(xié)調各部分的工作。
系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個系統(tǒng)的工作主要工控機和變頻器兩部分來控制,其中變頻器主要用于控制水泵電機的旋轉,工控機主要用來采集田間土壤及氣象指標,按照設定的程序,控制各地塊中電磁閥的開啟,并通過變頻器控制電機的運行狀態(tài),協(xié)調整個系統(tǒng)的工作。
3.7.3 監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機能夠完成控制功能的重要基礎,監(jiān)控軟件設計的好壞直接關系到整個系統(tǒng)的質量和性。根據(jù)項目要求及滴灌的特點,筆者建議百果園采用雨鳥公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng),該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期,系統(tǒng)便會自動計算當前作物所處生育期,確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號,控制水泵電機的運行狀態(tài)及閥門的開啟,自動完成整個灌水過程,不需要人工干預,實現(xiàn)全自動控制。
該控制軟件在此所完成的主要功能及特點如下:
① 自動采集田間數(shù)據(jù):系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預先設定的時間,自動地采集土壤濕度、溫度風速、雨量等參數(shù),進行相應的處理后,實時顯示在屏幕上。
② 作物生育期的判斷:當管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后,系統(tǒng)便根據(jù)計算機時鐘自動計算出各種作物已種植的天數(shù),判斷出作物所處的生育期,自動查找資料庫中所存的原始資料,確定出當前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。
③ 滴灌的全自動控制:系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后,將當前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較,若土壤實際含水量小于作物要求下限值,便自動開啟該地塊的及時個電磁閥。進行灌溉。達到所需灌水定額后,自動關閉及時個電磁閥,同時開啟下一個電磁閥,直到完成整個地塊的灌溉任務。灌溉過程中,若出現(xiàn)溫度過低、風速過大以及降雨過程等天氣時,系統(tǒng)會自動暫停當前的灌溉任務,并保存當前狀態(tài)。當氣象條件滿足時,繼續(xù)進行未完成的任務。
④ 形式多樣的控制方式:全自動控制外,系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動、手動等控制方式。全自動方式只需運行人員輸入各地塊的作物信息,系統(tǒng)便會根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動完成灌溉的全過程,無需人工干預。所謂半自動方式,是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實際情況控制開停機。用戶可人為啟動某個閥門,或某個地塊,甚至是所有地塊均輪灌一次。當然這些操作全部都是通過鍵盤或鼠標來完成的,而且在工控機屏幕上均有明顯的提示。所謂手動方式是指人工去開啟各個電磁閥,筆者建議百果園選用美國雨鳥公司生產(chǎn)的電磁閥:手動、電動兩用閥門,既可手動,又可電動,使用非常方便。當手動打開某個電磁閥時,噴頭出水,主干管道壓力開始下降,系統(tǒng)會自動通過變頻器升高水泵電機轉速,維持管道壓力的恒定,直到完成灌溉任務。
⑤ 豐富的辦公自動化功能:系統(tǒng)在運行過程中,可自動生成各種定時、日、月、年報表,并通過打印機打印出來。其內容包括各種氣象及土壤參數(shù),可從各報表中得到土壤濕度變化曲線、日較高風速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料,為用戶研究當?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實的依據(jù)。
⑥ 良好的可維持性:可維護性是衡量軟件質量好壞的重要指標之一,在編寫本系統(tǒng)時我們也充分考慮了這一點,例如用戶在種植一類新作物時,可能系統(tǒng)的資料庫中并沒有該作物,便無法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時,用戶可按自定義按鈕,通過鼠標各鍵盤輸出這些參數(shù),系統(tǒng)便會根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運行。另外,用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù),滿足實際情況的需要。
⑥ 友好的人機界面:系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形,實時顯示各傳感器送來的數(shù)值及系統(tǒng)當前的運行狀態(tài),一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面,工作人員無需學習便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應的提示,指導用戶完成相應的功能。
3.7.4 效果
百果園通過增加自動化控制系統(tǒng)后,灌水時間、灌水量和灌溉周期等根據(jù)果樹某些需水參數(shù)自動啟閉水泵和自動灌溉,人的作用僅僅是調整控制程序和檢修控制設備。既提高了水的有效利用率,又節(jié)省了人力,同時也提高了果樹的產(chǎn)量,可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效果。
3.8 第二期工程的設想
正在建設第二期工程計劃今年完工,第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照及時期工程建設,也采用滴噴灌相結合的方式,其水源計劃應采用水塔蓄水,用以緩解枯水期水庫少水的矛盾,該可以區(qū)采用先進的電腦全自動控制方式,實行灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移動式(毛管)的有機結合。二期工程應該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗,改進一期工程中毛管布置形式的不足,還特別是應該增加灌水的全自動控制部分,實現(xiàn)灌水的全自動化,控制作物的有效灌水。
4 存在的問題及建議
通過對滴灌系統(tǒng)的學習與認識,筆者系統(tǒng)的學習了滴灌這種先進的果園節(jié)水灌溉方法,在實踐的基礎上深化了理論,并對滴灌和滴灌系統(tǒng)有 一些不成熟的認識與建議。
4.1 滴灌的優(yōu)缺點
4.1.1 百果園滴灌的優(yōu)點
4.1.1.1 水的有效利用率高,在滴灌條件下,灌溉水濕潤部分土壤表面,可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時,由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤,其他區(qū)域土壤水分含量較低,因此,可防止雜草的生長。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流,且易掌握的施水深度,節(jié)水效果達50%-90%。
4.1.1.2 環(huán)境濕度低,滴灌灌水后,土壤根系通透條件良好,通過注入水中的肥料,可以提供足夠的水分和養(yǎng)分,使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài),灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小,這樣可以有效控制保護地內的濕度,使果園中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低,也降低了農(nóng)藥的施用量。
4.1.1.3 提高作物產(chǎn)品品質,由于滴灌能夠及時適量供水、供肥,它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時,提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質,使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高,經(jīng)濟效益高。
4.1.1.4 滴灌對地形和土壤的適應能力較強,由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內工作,且滴頭的出流均勻,所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時,滴灌還可減少中耕除草,也不會造成地面土壤板結。
4.1.2 百果園滴灌的缺點
4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損,產(chǎn)生灌水的不均,嚴重影響節(jié)水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異,會產(chǎn)生局部壓力過高而使管道容易損壞,滴頭的壓力不均甚至會產(chǎn)生霧化,損壞滴頭,浪費水資源。
4.1.2.3 滴灌一般僅潤濕作物根系區(qū)土體的一部分,所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤區(qū),這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛,進而引起作物倒伏。
4.1.2.4 滴灌的管道布置要充分利用當?shù)氐貏菖c地形,在原則的基礎上加以靈活運用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。
4.2 滴灌的建議
4.2.1 百果園應加強灌水的自動化控制,保障各種果樹的精準灌水,實現(xiàn)的節(jié)水灌溉
4.2.2 滴灌的水量應該有保障,應該建一水塔蓄水,確保枯水期各種果樹的需水要求
4.2.3 滴灌的毛管布置應采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結合,確保果樹灌水均勻度。
4.2.4 滴灌技術的應用應該和其他節(jié)水灌溉技術相結合,互相補給,更好的發(fā)揮優(yōu)勢。
4.2.5 國家應鼓勵進行滴灌技術的研究,加大科研推廣投入的力度,研制開發(fā)經(jīng)濟實用的滴灌管材,解決滴頭易堵塞的難題等,滴水灌溉技術應該在政府的規(guī)劃安排下,由政府投資和農(nóng)民出資相結的優(yōu)惠政策下在全國范圍鼓勵推廣發(fā)展。
5 結束語
滴灌是一種高效節(jié)能省水增產(chǎn)的微灌灌溉技術,它具有很多優(yōu)點,適合我國的國情,具有很強的推廣優(yōu)勢,而且很方便實現(xiàn)灌溉的全自動控制,滴灌將成為二十一世紀發(fā)展我國節(jié)水灌溉的重點,是加速我國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)節(jié)水灌溉、精準農(nóng)業(yè)和設施農(nóng)業(yè)的有效途徑,將更好的促進我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化!的滴灌自動化系統(tǒng)在經(jīng)濟上是合理的,技術上是可行的,將成為我國南方生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的典范!
自動化控制論文:智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用
摘要本文著手于智能化技術實踐應用的基礎理論,通過對智能化技術在電氣工程領域的實踐應用特點進行分析,結合電氣工程自動化控制技術加以探究,總結出智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用情況,以此為我國今后的智能化技術實踐應用與電氣工程自動化控制技術創(chuàng)新提供可行性參考。
關鍵詞智能化技術;電氣工程自動化控制;應用研究
隨著我國智能化技術的普及,越來越多的生產(chǎn)制造領域在實踐環(huán)節(jié)開始逐步推廣和應用智能化技術。我國電氣工程自動化市場在近年來的高速運轉過程中獲得了良好的發(fā)展業(yè)績,國內電氣工程自動化技術水平更得到了極大的提升,這對于我國社會的整體經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。但是,傳統(tǒng)的自動化技術在實踐環(huán)節(jié)不但工作效率低下,其工作實效性與安全性也令人擔憂,從長遠發(fā)展角度思考,我國電氣工程自動化技術理應積極開展技術層面的優(yōu)化創(chuàng)新,充分利用智能化技術,促使我國電氣工程自動化加工與控制技術能夠邁入新的臺階。
1智能化技術實踐應用的基礎理論
智能化技術在實踐應用過程中具有極高的應用價值,該技術的理論基礎當中涵蓋了語言學、控制學、生物學、醫(yī)學以及信息學等眾多學科,因此,智能化技術的綜合性較強,能夠被應用于多種不同的生產(chǎn)和工作領域。智能化技術主要研究機器設備的人工智能,通過技術手段使機械設備能夠獨立完成高難度、高危險的實踐工作[1]。智能化技術的實踐應用能夠保障機械設備在運行過程中具備較高的操作性,控制人員能夠通過計算機技術對機械設備進行實驗性操作與研究,并且通過智能化機械設備完成相關的研究工作[2]。在智能化技術的研發(fā)過程中,電子電氣技術以及電子信息處理與收集等內容都是研究工作的重點。整個電氣自動化控制行業(yè)在智能化技術的研究過程中,都需要對電子電氣技術以及電子信息的處理與收集技術進行實驗探究,以此確研發(fā)出的保智能化技術能夠具備較高的適用性與安全性。智能化技術是我國現(xiàn)階段計算機技術當中的高端分支,隨著該技術的普及與發(fā)展,智能化技術及其相關技術手段正逐漸被應用于電氣工程自動化控制領域。因此,如何更好地將智能化技術實踐應用于電氣工程自動化控制工作當中,已經(jīng)成為相關科研單位及技術研究人員需要重點關注的內容[3]。
2智能化技術在電氣工程領域實踐應用的特點
2.1性較高
智能化技術在電氣工程領域中實踐應用,能夠借助相關的處理技術有效實現(xiàn)科學性與化的評估,即使在處理不常使用的數(shù)據(jù)輸入時,也能確保評估工作的高效性與性。在電氣工程自動化控制工作當中,各個控制器的控制對象往往會具備較高的變更性,這就給實際控制工作帶來了極大的難度,即使是智能化技術在實踐應用過程中往往也難以對全體對象對進行、高效的控制,因此,智能化技術在實踐應用的過程中理應根據(jù)實際情況,針對不同對象進行相應的分析與研究,為技術應用提供必要的條件。
2.2無人化操控
相較于傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制技術,智能化技術在實踐應用過程中能夠對電氣工程自動化控制工作當中的魯棒性變化、下降時間以及響應時間等重要因素進行控制,通過無人化的操控形式對這三個方面進行調節(jié),以此確保電氣工程自動化控制工作能夠順利開展,確保電氣設備的穩(wěn)定運行。2.3無需控制模型智能化技術在電氣工程自動化控制工作中的實踐應用,能夠幫助控制人員及現(xiàn)場員工有效對復雜動態(tài)問題進行控制和處理。智能化技術的控制器在處理復雜動態(tài)方程時,能夠直接將控制對象模型設計的相關內容刪除,使電氣工程自動化控制技術在無需控制模型的基礎上,能夠更好地進行相關的控制與調節(jié)工作,以此提升電氣工程自動化控制技術的整體時效性,確保智能化技術在較為復雜的控制過程中能夠充分發(fā)揮實際作用。
3智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用
3.1實現(xiàn)整個電氣工程的自動化操作與控制
在電氣工程自動化控制工作的實踐環(huán)節(jié),電氣工程自動化控制系統(tǒng)當中具體包含著大量的關鍵性控制程序與系統(tǒng)環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的自動化控制技術往往難以實現(xiàn)系統(tǒng)及應用設備的性調節(jié)與控制。智能化技術在實踐應用過程中主要是借助模糊控制、專家系統(tǒng)控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡控制等方法,充分發(fā)揮智能化技術的應用優(yōu)勢,有效提升電氣工程系統(tǒng)設備的運行質量。其中,神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術在實踐應用過程中具有多層次結構,能夠通過反向學習算法對系統(tǒng)當中的運行指令與程序進行計算,確保每一個調節(jié)與控制流程能夠精準無誤,充分提升電氣工程設別的運行質量。模糊控制與專家系統(tǒng)控制主要是利用子系統(tǒng)對原有系統(tǒng)參數(shù)進行調節(jié)與修正,依照這些參數(shù)的變化情況進行的識別與信號處理,以此實現(xiàn)對整個電氣工程的科學化控制。
3.2優(yōu)化與提升電氣工程的整體設計
在電氣工程的設計過程中,眾多設計工作人員需要對設計方案進行反復的試驗與改良,針對具體問題進行相應的考慮與研究,并對設計過程中出現(xiàn)的問題因素進行處理和解決。電氣工程的設計人員應當具備較高的電氣工程相關業(yè)務水準,還應具備一定的專業(yè)知識水平,在處理問題情況的過程中還應具備較強的理論知識應用能力,這樣才能確保電氣工程的整體設計質量,降低安全隱患問題出現(xiàn)的幾率。在智能化技術的實踐應用過程中,傳統(tǒng)的電氣工程設計工作形式發(fā)生了變化,設計人員在實踐工作環(huán)節(jié)更多的是在對電氣工程設計所需的數(shù)據(jù)進行調整與修正,因此,在優(yōu)化和提升電氣工程的整體設計時,設計工作人員首先應當明確自身的工作內容與工作職責,通過學習和實踐充分鍛煉自身的技術水平與電氣工程相關知識的應用能力,以此確保電氣工程自動化控制工作的穩(wěn)定運行。
3.3積極開展電氣工程自動化控制的病因診斷
在診斷電氣工程自動化系統(tǒng)運行過程中的病因與故障情況時,技術人員往往需要通過一系列較為復雜的診斷手段來檢測出運行設備或電氣工程系統(tǒng)當中的問題情況。雖然電氣工程自動化病因診斷的率不高,但這項工程仍舊是實踐工作環(huán)節(jié)不可忽視的重要工作內容,不少應用設備及電氣工程系統(tǒng)的運行隱患問題都需要通過病因診斷工作來檢測與查驗。因此,采用智能化技術來替代傳統(tǒng)的人工診斷方法,對于我國現(xiàn)階段電氣工程自動化領域的發(fā)展具有重要意義。智能化技術手段在實踐環(huán)節(jié)能夠更好地勝任高危險性、高操作難度的病因診斷工作,有效杜絕系統(tǒng)設備當中存在的安全隱患問題。
4結論
綜上所述,企業(yè)在電氣工程自動化控制工作中實踐應用智能化技術,有利于企業(yè)整體生產(chǎn)效率的提高,還有利于實現(xiàn)高效化的電氣工程自動化控制,有效降低企業(yè)單位的運營成本,提高電氣工程自動化控制工作的質量。
自動化控制論文:高爐自動化控制系統(tǒng)
摘 要:高爐控制系統(tǒng)主要包含高爐本體控制、給料和配料控制、熱風爐控制,以及除塵系統(tǒng)控制等。高爐煉鐵自動化控制系統(tǒng)就是保障煉鐵生產(chǎn)過程的連續(xù)性和實時監(jiān)控性,進而保障高爐操作。
關鍵詞:高爐自動化控制系統(tǒng)
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)03-0013-02
高爐自動化控制系統(tǒng)具有組成設備多、位置分散、設備間聯(lián)鎖關系強、設備運行環(huán)境惡劣、安全性性要求高等方面特點,基于PLC的高爐控制系統(tǒng),在考慮高爐煉鐵系統(tǒng)特點和要求的基礎上,充分利用了PLC性高、性能優(yōu)異、功能豐富、擴展性好、易于使用等方面的優(yōu)勢,給出了針對性強和個性化的解決方案。
1、系統(tǒng)設計
高爐控制是集機械、電氣控制和計算機應用為一體的技術,采用以PLC為核心的,集中與分散相結合的自動化控制系統(tǒng),系統(tǒng)由1個中央控制室和上料系統(tǒng)、高爐本體、熱風爐、除塵等四個控制站組成,通過高速100Mbps光纖工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信,自動化過程監(jiān)控系統(tǒng)的布局及網(wǎng)絡結構如圖1。料批控制程序及選倉配料控制、料流調節(jié)閥開度控制及溜槽傾動和轉動控制為重點;料車卷揚、探尺卷揚、布料器傾動上料系統(tǒng)、熱風、布袋除塵,既要滿足基本工藝要求,還要滿足設計提出的工藝要求。
為了適應工藝操作,在各控制站設槽下及上料操作站、高爐本體操作站、熱風爐操作站和布袋除塵操作站。所有的數(shù)字量輸出點都采用繼電器與外部設備進行電氣隔離,模擬量輸入輸出信號都采用帶光電隔離的模塊。
1.1 通信網(wǎng)絡
對于高爐自動化控制系統(tǒng)而言,自動化系統(tǒng)主要由二級控制系統(tǒng)和二層通訊網(wǎng)絡構成。這樣的系統(tǒng)布置也是為了在生產(chǎn)的過程中保障系統(tǒng)的完整性和合理性,確保系統(tǒng)自動運行。整個通信系統(tǒng)使用的是工業(yè)以太網(wǎng),各個操作室都可以獨立完成各自的任務,根據(jù)生產(chǎn)上的臨時需要,各自獨立的控制,每個操作臺與中央控制室采用高速工業(yè)以太網(wǎng)連接進行信息傳遞,這樣就可以真正的做到資源共享,互調數(shù)據(jù)等,同時構成了完整的過程監(jiān)控系統(tǒng)。
1.2 操作方式
整個高爐的生產(chǎn)操作由各個操作臺還有中央操作室相互配合完成。對于地面上的么個操作臺實現(xiàn)集中手動、自動控制兩種方式,其實最要的是進行工藝和電氣參數(shù)的設定,運行方式的選擇和開爐前后的一般操作等等,包括自動控制,軟手動實現(xiàn)現(xiàn)場各電控設備的控制。每個操作臺主要用于手動操作,并且在自動方式下實施人工干預。
2、系統(tǒng)功能
本文所介紹的高爐自動化控制系統(tǒng)是一個集順序控制,過程控制,數(shù)據(jù)采集以及工況監(jiān)視連帶數(shù)據(jù)管理為一體的自動化控制系統(tǒng)。對生產(chǎn)上所用到的電動機和閥門等連帶相關成套機電設備的開關量控制,包括各個部分的聯(lián)鎖起動,聯(lián)鎖關機,自動聯(lián)鎖控制,單步聯(lián)鎖控制,系統(tǒng)單步調試于一體。并在過程控制中數(shù)據(jù)的采集和處理(包括開關量和模擬量),帶有完善的報警功能。開關量和模擬量報警的顯示并有相關的記錄和打印功能,針對生產(chǎn)上的歷史曲線圖、實時曲線圖、電氣儀表圖和棒形圖顯示和打印。按照功能和結構劃分,高爐系統(tǒng)分為四個分系統(tǒng):槽下及上料控制系統(tǒng)、高爐本體系統(tǒng)、熱風爐系統(tǒng)和除塵控制系統(tǒng)。
3、系統(tǒng)特點
高爐自動化控制系統(tǒng),采用冗余的以太網(wǎng)絡、PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡將中心控制室計算機和PLC系統(tǒng)主站、PLC系統(tǒng)主站與遠程I/O分站聯(lián)系起來,構成一個分布式的控制系統(tǒng),具體特點如下:
3.1 高爐自動化控制系統(tǒng)完善、強大的功能
支持冗余CPU配置,功能更強、速度更快。同時,配有品種齊全的功能模塊,充分滿足用戶各種類型的現(xiàn)場需求。即使在惡劣、不穩(wěn)定的工業(yè)環(huán)境下,依然可正常工作;無風扇設計提高了系統(tǒng)的性;在運行過程中,模塊可進行帶電熱插拔。
3.2 高爐自動化控制系統(tǒng)冗余解決方案
本文所介紹的高爐程控系統(tǒng)設計為冗余配置,其中包括電源冗余,CPU冗余,以太網(wǎng)絡冗余,PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡冗余等等。無論生產(chǎn)過程中哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可以不影響生產(chǎn),也因此可以認為這個系統(tǒng)較大限度地保障了系統(tǒng)的性以及安全性。
3.3 高爐自動化控制系統(tǒng)集中管理、分散控制
高爐控制系統(tǒng)設計為主站和遠程兩種模式,I/O從站的網(wǎng)絡結構,并最終由系統(tǒng)主站統(tǒng)一管理系統(tǒng)內的設備,對于遠程I/O分站而言,其功能只負責數(shù)據(jù)采集與設備驅動。這樣的系統(tǒng)結構設計是十分合理的,既滿足了系統(tǒng)設備間聯(lián)鎖關系強的要求,又滿足了系統(tǒng)設備位置分散的要求。
3.4 高爐自動化控制系統(tǒng)開放性
高爐程控系統(tǒng)其實是一個開放性的系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡是目前應用最廣泛和開放性好的工業(yè)通訊網(wǎng)絡,在各個行業(yè)都有廣泛的應用,系統(tǒng)軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL,同時提供了豐富的API編程接口,可以方便地進行系統(tǒng)擴展或與全廠輔控網(wǎng)、MIS和其他子系統(tǒng)進行無縫連接。
自動化控制論文:樓宇自動化控制網(wǎng)絡技術的新發(fā)展
摘要：簡要介紹了樓宇自動化系統(tǒng)，分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點以及應用，并介紹了樓宇自控領域中流行的4種現(xiàn)場總線。說明了以太網(wǎng)技術的發(fā)展以及在樓宇自控領域中的近期應用情況，對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進行了比較
關鍵詞：樓宇自動化控制網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 以太網(wǎng) 樓宇自動化系統(tǒng)
目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產(chǎn)物，是信息社會的需要，也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(tǒng)(Buiding Automation system，縮寫為BAS)、通信自動化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動化系統(tǒng)(OAS)三大系統(tǒng)組成。其中，樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統(tǒng)是利用計算機及其網(wǎng)絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統(tǒng)，將大樓內部各種設備連接到一個控制網(wǎng)絡上，通過網(wǎng)絡對其進行綜合的控制，這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環(huán)境，同時實現(xiàn)高效節(jié)能的要求。
2 現(xiàn)場控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應用
上個世紀七八十年代，伴隨著計算機性提高，價格大幅下降，出現(xiàn)了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(tǒng)(Distributed ControlSystem，簡稱DCS)。DCS是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進步。DCS在工業(yè)自動化控制領域獲得了廣泛的應用，也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是DCS存在如下一些缺點：
(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難；
(2)性差。模擬信號傳輸精度低，而且抗干擾性差；
(3)系統(tǒng)封閉。各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，系統(tǒng)封閉、不開放，難以實現(xiàn)產(chǎn)品的互換與互操作以及組成更大范圍的網(wǎng)絡系統(tǒng)。
上個世紀90年代以來，隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發(fā)展，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)(FCS)，F(xiàn)CS克服了DCS的缺點，它是一種全數(shù)字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)。目前，現(xiàn)場總線技術已經(jīng)成為自動化技術中的一個熱點，備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。FCS極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術含量較低的布線工作量，使其系統(tǒng)檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統(tǒng)的DCS(分布式控制系統(tǒng))相比，F(xiàn)CS具有性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現(xiàn)了控制管理一體化的結構體系等優(yōu)點。現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，為工業(yè)自動化帶來了一場深層次的革命，從而開創(chuàng)了工業(yè)自動控制的新紀元，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。鑒于FCS的許多優(yōu)點，控制專家們紛紛預言“FCS將取代DCS成為2l世紀控制系統(tǒng)的主流。”現(xiàn)在，F(xiàn)CS已經(jīng)被應用到樓宇自動化控制領域。
2．1應用于樓字自動化領域的幾種現(xiàn)場總線
由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在，世界一些大公司或公司聯(lián)盟紛紛提出自己的現(xiàn)場總線協(xié)議標準。據(jù)不統(tǒng)計，目前國際上有40種宣稱為開放型的現(xiàn)場總線標準。這些協(xié)議根據(jù)國際標準化組織(ISO)的計算機網(wǎng)絡開放式互連系統(tǒng)的OSI參考模型來制定的。大多數(shù)現(xiàn)場總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場總線，如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等現(xiàn)場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現(xiàn)場總線的Fcs克服了DCS的許多缺點，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點：多種現(xiàn)場總線并存而互不兼容，導致FCS的可互操作性只能在同一種現(xiàn)場總線系統(tǒng)中實現(xiàn)。后面將對FCS的缺點做進一步說明。
(1)LonWorks
美國Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技術，又稱Lonworks技術。它得到了眾多計算機廠家、系統(tǒng)集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持，已經(jīng)在樓宇自動化、工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)供配、消防監(jiān)控、停車場管理等領域獲得廣泛應用。具體地說LonWorks具有以下優(yōu)點：
①網(wǎng)絡結構靈活、組網(wǎng)方便。它支持多種網(wǎng)絡拓撲形式，包括總線型、星型、樹型、自由拓撲型等，這樣可適應復雜的現(xiàn)場環(huán)境，方便現(xiàn)場布線；
②支持多種傳輸介質。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bps和1．25Mbps，較大傳輸距離由網(wǎng)絡拓撲形式和傳輸介質決定，一般可從500m到2700m。可接人的節(jié)點最多為32385個；
③完善的玨發(fā)工具。提供完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，采用開放的NEURON C語言，它是ANSI C語言的擴展；
④無主的網(wǎng)絡系統(tǒng)。LonWorks網(wǎng)絡中各節(jié)點的地位相同，網(wǎng)絡管理可設在任一節(jié)點處，并可安裝多個網(wǎng)絡管理器；
⑤開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡節(jié)點的時間較短，也易于維護。LonWorks采用的LonTalk協(xié)議固化在Echelon公司的Neuron芯片中，這樣可以節(jié)省開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡節(jié)點的時間，也方便維護。
同其它現(xiàn)場總線一樣，LonWorks也有自身的缺點。首先，LonWorks的實時性、處理大量數(shù)據(jù)的能力有些欠缺；其次，由于LonWorks依賴于Echelon公司的Neuron芯片，所以它的開放性也受到一些質疑。盡管LonWorks存在一些不足，但是LonWorks的FCS還在樓宇自動化領域獲得了廣泛的應用。世界上有2萬多家OEM廠商生產(chǎn)LonWorks相關產(chǎn)品，其中種類已達3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個LonWorks節(jié)點，LonT~k協(xié)議也被接納為歐洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以來，LonWorks也開始在國內獲得大量的應用。在建設部的支持下，國內一些研究所和企業(yè)開始陸續(xù)開發(fā)出基于LonWorks的樓宇自動化控制系統(tǒng)，并在一些新建智能大廈和建設部智能化小區(qū)試點工程中得到應用。
(2)BACnet
BACnet是作為世界上及時個樓宇自動控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢。BAcnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴格地說，BAcnet并不是現(xiàn)場總線，而是一種網(wǎng)絡協(xié)議，即通信規(guī)則。為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進行信息交流提供平臺和支持。BACnet詳細闡述了系統(tǒng)組成單元相互分享數(shù)據(jù)實現(xiàn)的途徑、使用的通信介質、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規(guī)則。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS／TP、PTP、LonTalk五種網(wǎng)絡技術進行通信。可根據(jù)系統(tǒng)通信是和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡技術。相對其它現(xiàn)場總線，BACnet標準較大的優(yōu)點是可以與Etherent、LonWorks等網(wǎng)絡進行無縫集成。不過BACnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相互間的通訊問題設計，并不太適用于智能傳感器、執(zhí)行器等末端設備。BACnet標準已在全球得到了廣泛的應用，全球生產(chǎn)和經(jīng)營樓宇設備和樓宇自控設備的主要廠商均支持BACnet標準。BACnet在不到10年的時間內就從一個行業(yè)學會標準迅速成為樓宇自控領域中的ISO標準。雖然我國是WTO和ISO成員國，但是BACnet在我國建筑領域中的應用范圍還是相對較小，而且在工程中采用的BACnet產(chǎn)品和技術也基本上全部是從國外引進的，還沒有真正意義上的國產(chǎn)化BACnet相關產(chǎn)品。
(3)CAN
CAN總線最初是德國Bosch公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)設計提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標準，在電力、石化、空調、建筑等行業(yè)均有應用。CAN具有以下優(yōu)點：
①采用8字節(jié)的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強：
②具有多種錯誤校驗方式，形成強大的差錯控制能力。而且在嚴重錯誤的情況下，節(jié)點會自動離線，避免影響總線上其它節(jié)點；
③采用無損壞的仲裁技術；
4 CAN芯片不但價格低而且供應商多。
CAN缺點是：CAN總線上最多可掛接110個節(jié)點，這不能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進行擴展，相對其它一些現(xiàn)場總線，CAN總線技術比較簡單，CAN相關產(chǎn)品的開發(fā)費用也遠遠低于其它現(xiàn)場總線技術產(chǎn)品的開發(fā)費用。因此，很早國內就有一些企業(yè)推出了基于CAN總線的樓宇自控的相關產(chǎn)品。如獅島、索龍集團開發(fā)出了$2000樓宇自控系統(tǒng)。
(4)EIB
EIB是歐洲安裝總線(European Installation Bus)的縮寫。它在1990年被提出，經(jīng)過十多年的發(fā)展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場總線標準，在歐洲得到了進300家廠商的支持。1999年EIB被引進中國的智能化建筑領域，并在上海同濟大學建立了EIB認證技術培訓中心。在短短的幾年里，國內的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調等控制和安防系統(tǒng)方面獲得了廣泛應用，如廈門國際會展中心、大連國貿(mào)中心、浙江人民大會堂等。國內的EIB項目基本上被ABB公司和SIMENS公司所壟斷。
3 以太網(wǎng)開始進入樓宇自控領域
以太網(wǎng)發(fā)展至今已有20年歷程，作為局域網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術，以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發(fā)展等優(yōu)點一直在局域網(wǎng)領域中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。近年來，以太網(wǎng)技術獲得了快速地發(fā)展。交換型和全雙功以太網(wǎng)的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸?shù)娜觞c，實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)，也減少了網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)碰撞。以太網(wǎng)的標準不斷更新和擴展，目前的以太網(wǎng)不僅在物理層(包括拓撲結構、傳輸速率、傳輸媒體)，并且在數(shù)據(jù)鏈路層與原來的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標準有了很大的進步，以太網(wǎng)標準系列已擴展成20余個。現(xiàn)在已太網(wǎng)不但由局域網(wǎng)向著接入網(wǎng)和城域網(wǎng)領域發(fā)展，同時開始進入工業(yè)控制和樓宇自控領域。新的IEEE802．3af標準開始對以太網(wǎng)供電作出了規(guī)定，它消除了以太網(wǎng)技術進入現(xiàn)場控制領域的一個嚴重障礙。目前，3Com、華為、DLINK等公司開始提供符合IEEE802．3af標準的交換機產(chǎn)品。另外，一些現(xiàn)場總線的協(xié)會或組織也開始提出基于其現(xiàn)場總線的開放式以太網(wǎng)標準，即工業(yè)以太網(wǎng)標準，如ODVA(開放DeviceNet供貨商協(xié)會)和CI(ContolNet國際組織)的EtherNet／IP標準、FF(現(xiàn)場總線基金會)的HSE(Hig}l Speed Ethemet，高速以太網(wǎng))、Profibus國際組織的ProfiNet。支持這些工業(yè)以太網(wǎng)標準的交換機、網(wǎng)卡等產(chǎn)品也開始出現(xiàn)，如MOXA公司的EDS-508系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(支持EtherNet／IP)、北京航天華輝自動化技術有限公司的AnyBus-S IO／100M(支持Ethemet／IP和Modbus／TCP)等。美國VDC(Venture Development Corp．)調查報告指出，Ethemet在工業(yè)控制領域中的應用將越來越廣泛，市場占有率將從2000年的ll％增加到2005年的23％。
伴隨著以太網(wǎng)技術在工業(yè)控制領域的成功應用，以太網(wǎng)技術也必將越來越多地滲透到樓宇自控領域。目前，以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場總線的樓宇自控網(wǎng)絡集成到智能建筑中的信息網(wǎng)(如圖l所示)，在一些新開發(fā)的樓宇自控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)直接進入了控制層，如北京樓宇自動化中心開發(fā)的基于以太網(wǎng)的ENC-2001IP智能建筑測控系統(tǒng)。ENC-200liP控制系統(tǒng)的結構如圖2所示。一般的空調、照明等系統(tǒng)通過ENC參量控制模塊集成到以太網(wǎng)上；帶有RS232或RS485接口的系統(tǒng)通過網(wǎng)關轉換模塊集成到以太網(wǎng)上；IP電話以及IP攝像機直接連接到以太網(wǎng)上。
在樓宇自控網(wǎng)絡中采用基于現(xiàn)場總線的FCS的優(yōu)點是：
①性、實時性好。現(xiàn)場總線為工業(yè)控制設計
圖1樓宇自控網(wǎng)絡集成到信息網(wǎng)的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時其實時性也比采用CSMA／CD的以太網(wǎng)的時實性好；
②用戶的投資成本低。現(xiàn)在，開放的現(xiàn)場總線技術已經(jīng)比較成熟，有很多公司提供的相關產(chǎn)品可供選擇。其缺點是：實現(xiàn)現(xiàn)場總線無縫接人以太網(wǎng)復雜，當多種現(xiàn)場總線共存在一個系統(tǒng)中時，集成起來更復雜，系統(tǒng)的擴展性差。
在樓宇自控網(wǎng)絡中采用以太網(wǎng)的優(yōu)點是：實現(xiàn)了從管理層(信息網(wǎng))到現(xiàn)場設備控制層(控制網(wǎng))的“一網(wǎng)到底”，即實現(xiàn)人們期望的通信協(xié)議的兼容和統(tǒng)一；這樣系統(tǒng)擴展起來也比較方便；與智能建筑中其它系統(tǒng)(信息網(wǎng)通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng))集成起來更加容易。其缺點是：首先，目前開發(fā)基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品的難度較大，開發(fā)費用和成本相對還是較高，用戶可以選擇的廠商也很有限，壟斷利潤較高，研發(fā)成本還沒有被消化，這些都導致產(chǎn)品價格過高。其次，以太網(wǎng)的實時性、性等方面還有待進一步完善。
4 結束語
就目前而言，不管是應用在樓宇自控網(wǎng)絡中的基于現(xiàn)場總線的FCS還是以太網(wǎng)，都有其優(yōu)點和缺點。隨著時間的推移和技術的進步，它們也必將會被進一步完善。據(jù)統(tǒng)計，我國目前有從事樓宇自動化業(yè)務的企業(yè)3000家以上，產(chǎn)品供應商約3000家。另外，隨著我國紹濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，建筑和社區(qū)的數(shù)字化建設正在興起，F(xiàn)CS和以太網(wǎng)都必將在樓宇自控領域中獲得更廣泛的應用，在今后相當長的時間內，兩者在競爭的同時也將繼續(xù)并存。
自動化控制論文:基于FCS的選礦自動化控制系統(tǒng)設計
摘 要:本文根據(jù)某選礦廠的工藝流程,設計出主要通過PLC對選礦廠各環(huán)節(jié)進行控制的自動化系統(tǒng)并進行基于FCS的系統(tǒng)構架配置,同時對選礦廠軟件控制系統(tǒng)進行了設計。通過對系統(tǒng)控制特點進行分析,該系統(tǒng)的設計理念先進,為國內選礦廠自動控制系統(tǒng)的建設提供了一個很好的示范。
關鍵詞:選礦工藝 單回路控制 組態(tài) PLC
1、概述
在選礦過程中,隨著計算機技術的應用、控制理論的發(fā)展及檢測手段的完善,為了能及時有效地控制生產(chǎn)過程參數(shù)的變化,保障產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量,提高回收率,因此提高選礦自動化水平已被提上日程[1-2]。
FCS(Fieldbus Control System現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))是用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡將現(xiàn)場各個控制器和儀表設備互聯(lián),構成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),同時控制功能可降低安裝成本和維修費用。FCS是一種開放的、具有互操作性的、分散的分布式控制系統(tǒng),現(xiàn)在廣泛應用于選礦自動化控制系統(tǒng)中,并取得了較好的效果。
2、某選礦廠自動控制系統(tǒng)設計
2.1 選礦廠自動控制系統(tǒng)架構
根據(jù)某選礦廠的工藝流程要求,初步擬定該選礦廠的控制系統(tǒng)由5個控制站,與一個中央控制室組成環(huán)網(wǎng)。控制層提供了生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)和設備信息采集、過程數(shù)據(jù)控制處理與實時控制等功能,主要由PAC站與HMI組成。該選礦廠的自動化控制系統(tǒng)架構見圖1所示。
各站內部采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場工業(yè)總線的方式進行數(shù)據(jù)通訊;各站與中央控制室之間,采用以太網(wǎng)的方式進行數(shù)據(jù)傳輸及存儲[3]。5個控制站分別是:(1)粗碎、中碎及干選控制站;(2)高壓輥磨機流程控制站;(3)1#系列篩分預選及磨選控制站;(4)2#系列篩分預選及磨選控制站;(5)濃縮、環(huán)水及尾礦控制站。
這5個站都采用GE 可編程控制器PACSystems Rx3i,作為站控制器組成站控制系統(tǒng)。每個控制站設計選擇使用一臺PACSystems Rx3i系列CPU控制器、以及由PACSystems Rx3i系列相應的功能模塊等組成一個過程控制I/O站處理系統(tǒng),負責對相應的生產(chǎn)流程進行生產(chǎn)過程的處理控制。為了連接和維護的方便,5套HMI(內置以太網(wǎng)口)與控制站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)方式進行連接。
選礦廠控制系統(tǒng)的信息層主要提供了現(xiàn)場生產(chǎn)過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、數(shù)據(jù)存儲、歷史記錄、報表分析及WEB等功能。信息層主要由操作員分站、操作員總站、工程師站、歷史服務器、WEB服務器、WEB客戶端、以太網(wǎng)交換機和網(wǎng)絡打印機,以及相關的軟件等組成。
2.2 選礦廠自動控制系統(tǒng)軟件設計
該系統(tǒng)所用的軟件主要有:操作系統(tǒng)軟件WindowsXP SP2、PLC控制應用軟件Machine Edition、組態(tài)監(jiān)控軟件iFix、歷史數(shù)據(jù)庫軟件iHistorian、WEB軟件Portal。
信息層的計算機操作系統(tǒng)主要配備Windows XP Service Pack 2。它對個人用戶來說:具有的附件安全檢查,提供更多的網(wǎng)絡安全保護,確保了網(wǎng)頁瀏覽更安全。系統(tǒng)組態(tài)采用iFix軟件,由于iFix系列軟件的C/S架構,系統(tǒng)選用2套iFix增強型的無限點開發(fā)版軟件作為工程師冗余站。此軟件通過專業(yè)驅動和下位的PLC連接,實現(xiàn)和PLC的數(shù)據(jù)的交互。同時,選用6套iClient軟件作為此系統(tǒng)的操作員站,用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控,其中5套是分別對應于各控制站,另外1套是整個系統(tǒng)的總監(jiān)控[4]。
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理選用GE公司的iHistorian軟件來實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的壓縮歸檔存儲。iHistorian數(shù)據(jù)庫通過iFix采集器和下位的iFix軟件連接,從iFix軟件的數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)。同時,它可以通過其它采集器以及接口和別的系統(tǒng)連接。系統(tǒng)中的WEB功能由GE公司的Portal軟件來實現(xiàn),Portal是一個專業(yè)的可視化的數(shù)據(jù)分析報表生成和web的軟件。系統(tǒng)中涉及到的三個GE Fanuc軟件直接可以實現(xiàn)無縫連接。
同時,iFix軟件支持的COM/DCOM、DDE、OPC、ActiveX等接口和技術能實現(xiàn)與其他系統(tǒng)或軟件的連接,iHistorian支持的OPC、OLE DB等技術支持與其他數(shù)據(jù)庫的互連,并且iHistorian的SDK開放,可以通過后臺開發(fā)實現(xiàn)與其他諸多系統(tǒng)和軟件的連接。
2.3 選礦過程主要控制方法
選礦過程控制主要有前饋控制、反饋控制和以反饋控制為主,輔以前饋控制的綜合控制三種。前饋控制是干涉因素未進入過程以前,先檢測出其有關參數(shù),利用事先研究的關系式,判明其對生產(chǎn)過程的影響,按要求予以校正。反饋控制是先測出被控變量參數(shù),反饋到控制器與給定值進行比較,然后根據(jù)比較結果,調節(jié)被控變量直至與給定值接近。但在選礦過程中由于礦量、濃度、粒度、品位等參數(shù)復雜多變,很難求出的關系式,設計不宜大量采用前饋控制。但由于選礦過程的滯后時間較長,如果只采用反饋控制系統(tǒng),也難以收到良好效果。因此,設計通常采用以反饋控制為主,并輔以前饋控制的綜合控制方式,如磨礦回路中的給礦量、濃度和粒度控制;浮選回路中的給藥量、品位和液位控制等[5]。
該選礦廠工藝流程主要包括:碎礦工藝流程控制、高壓輥磨流程控制、篩分預選及磨選控制、一段磨礦的工藝控制、二段磨礦的工藝控制、尾礦濃縮及尾礦輸送控制。其主要控制方式以單回路閉環(huán)控制方式為主,以圖2磨礦濃度、泵池液位、分級粒度控制回路為例介紹選礦自動化控制實現(xiàn)。
控制系統(tǒng)通過對濃縮機底流濃度的檢測,分析現(xiàn)時的排礦濃度與工藝設定的濃度是否有偏差,如分析結果有偏差,控制系統(tǒng)將會根據(jù)偏差決策:進行調整或者不調、進行調大或者調小底流的放礦閥,用以改變濃密機底流的排礦量,從而控制調整濃密機內的積礦量,達到控制底流排礦濃度的目的。
3、系統(tǒng)設計特點
系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場總線控制的配電模式(即以Profibus-DP 現(xiàn)場總線的方式連接電控設備),使控制系統(tǒng)通過PLC對軟啟動器、變頻器、電機保護器等智能設備進行檢測和控制。從而實現(xiàn)對流程設備進行多變量的監(jiān)控,提高數(shù)據(jù)的采集精度和控制精度,并實現(xiàn)意義上的遠程監(jiān)控。
使用FCS技術將現(xiàn)場智能設備通過總線的方式連接起來,即是實現(xiàn)了更高意義的配電自動化和過程自動化,其特點如下:
(1)由于控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設備是通過總線進行數(shù)字化的傳輸,因而減少了以往模擬信號的轉換環(huán)節(jié),提高了數(shù)據(jù)的采集精度和控制精度。采用總線方式,使標準化的智能設備可以方便互連,組態(tài)和互換,提高了互操作性和交互性。
(2)利用FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和總線通訊,來控制和檢測加有智能功能的流程設備。由此,實現(xiàn)對流程設備進行多參數(shù)的狀態(tài)監(jiān)控,解決以往自動化系統(tǒng)對設備監(jiān)控參數(shù)少,對設備掌控不夠的問題,從而實現(xiàn)自動化系統(tǒng)對流程設備意義上的遠程監(jiān)控。
(3)總線方式具有結構性好,FCS可以把智能技術分散現(xiàn)場各點,依靠現(xiàn)場智能設備實現(xiàn)基本控 制功能。
(4)通過現(xiàn)場總線可以連接所有智能設備,大大減少了控制電纜的數(shù)量和施工調試的費用,也減少了日常維護量,有利于實現(xiàn)該選礦廠的減人增效的目標要求。
4、結語
基于FCS的選礦自動化控制系統(tǒng)設計能實現(xiàn)以下功能:
(1)對選礦廠實行集中操作控制即:通過自動化控制系統(tǒng)對生產(chǎn)流程實現(xiàn)全流程的自動啟/停控制;對生產(chǎn)流程及設備運行狀態(tài)進行實時自動監(jiān)控,從而保障流程在線運行設備安全。
(2)對生產(chǎn)流程中重要的工藝參數(shù)如:礦倉料位、礦漿池液位、蓄水及環(huán)水池液位、破碎機、高壓輥磨機、球磨機給礦量、各給水環(huán)節(jié)的給水量等進行實時檢測和顯示。對磨選生產(chǎn)過程進行自動化調整控制,控制和穩(wěn)定兩段磨礦處理量、旋流器的溢流粒度,為選礦廠進行全過程的工藝控制,提升各項工藝選別指標。在穩(wěn)定選礦廠各項生產(chǎn)工藝指標的基礎上,提高選礦廠的生產(chǎn)處理效率,使選礦廠的生產(chǎn)處理效率提高5%-10%,進入國內類似選礦廠的經(jīng)驗豐富水平。
(3)通過控制系統(tǒng)網(wǎng)絡,將選廠生產(chǎn)信息向上級相關部門實時傳送和,在提高礦業(yè)公司選礦廠生產(chǎn)自動化水平的同時、提高礦業(yè)公司現(xiàn)代化企業(yè)的管理水平。
(4)對該選礦廠的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)將采用先進的、基于C/S結構的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主廠房控制室為中心監(jiān)控室,配置三套服務器即:CMS中心管理服務器、SMT流媒體服務器、NVR網(wǎng)絡視頻存儲服務器及NCT網(wǎng)絡配置工具。實現(xiàn)對選礦廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)的配置、管理、網(wǎng)絡存儲及視頻等功能。
通過對該選礦廠生產(chǎn)過程的自動化控制設計,使該選礦廠的自動化裝備水平達到國際先進和國內經(jīng)驗豐富水平,生產(chǎn)效率和指標達到國內選礦廠生的先進水平。
自動化控制論文:配電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)設計分析
1關于10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展與簡介
隨著我國綜合國力的不斷加強，科學技術水平也得到了很大程度的提高，人們也開始對10kV配電網(wǎng)的無功補償技術進行了大力的研究，也取得了一定的成效。目前我國的變電站調度自動化（SCADA）系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為廣泛的應用，因此，通過SCADA系統(tǒng)提供的有限的線路運行參數(shù)以及補償電容器運行現(xiàn)場的電壓來自動控制電容器的投切，進行動態(tài)補償。從當前應用較為廣泛的無功優(yōu)化自動化系統(tǒng)來看，其重要地位的是運行于調度中心上位機，發(fā)揮著補償器綜合協(xié)調遠程投切控制的重要作用。由于變電站每條饋線可能同時運行多臺補償器，這些補償器之間相互獨立，不存在信息交換，所以上位機無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)需要結合線路運行的聚義狀況，協(xié)調各個補償器進行運行。
210kV配電網(wǎng)中無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)設計的應用實踐
2.1確定補償點以及補償容量
通常情況下，10kV配電網(wǎng)有功損耗主要是由有功電流與無功電流產(chǎn)生，通過在線路上面安裝補償電容器，能夠在很大程度上降低無功電流。因此，補償節(jié)點與補償容量的確定是相當重要的一個內容，這是確保能夠達到預期目標的重要內容，當前，相對而言比較有效的一種方式就是基于非節(jié)點的補償算法，也就是通過遺傳算法并行尋優(yōu)的特征，進而得到補償位置與補償容量。
2.2確定補償?shù)木唧w位置
需要注意的是，10kV無功補償裝置的位置確定也是相當重要的一項工作，其對于預期目標的正常實現(xiàn)有著非常重要的影響。所以，在安裝地點位置確定的過程當中必須要遵循無功就地平衡的原則，應該把減少主干線上的無功電流作為工作的重點，根據(jù)作者的講演，一條線路上面，如果安裝一臺無功補償柜，通常情況下，其安裝位置是在線路負荷的三分之二的地方，積極采取有效地措施，科學合理的進行無功補償容量的配置，合理地確定電容器裝設的地點，可以有效的提高電壓的質量，使得線路損耗得以大幅度地降低。
2.3無功補償技術方面的具體要求
在10kV配電網(wǎng)當中，無功補償技術參數(shù)及其要求主要關系到以下幾點內容：及時點，泄漏比距：≥24mm/kV；第二點，投切開關：高壓真空接觸器；第三點，接線具體型式：單星型，中性點不接地；第四點，電容器組帶自放電電阻：電容器組的剩余電壓在5分鐘之內由工作電壓降至50V以下，10分鐘之內放電完畢；第五點，線路用電流互感器：LZKW-10型開啟式；第六點，箱體：不銹鋼。
2.4管理與維護
無功補償技術設備的管理以及維護也是相當重要的一個工作，其對于確保順利的實現(xiàn)預期的補償效果有著至關重要的影響。所以，在10kV無功補償裝置安裝結束以后，應該及時時間做好現(xiàn)場的管理，認真嚴格的檢查裝置是否按照設置的方式方法與參數(shù)來展開的自動投切，另外，還應該認真仔細的做好變電站的檢查。
2.5提高電壓的質量
因為在線路當中有阻抗的存在，所以，在負荷電流流過的時候會出現(xiàn)電流損耗，結合我國相關規(guī)范的要求，要保障高壓供電線路電壓的損耗控制在線路額定電壓的百分之七的范圍之內，同時，對于視覺有著嚴格要求的照明電路降低到百分之二到三，如果線路的電壓損耗沒有控制在規(guī)定的范圍之內，就應該結合實際情況適當?shù)脑黾訉Ь€的截面，從而使其能夠達到電壓損耗的要求。電壓損耗計算公式：u%=LU%P30u%-電壓損耗的百分數(shù)可以結合導線截面與負荷功率因數(shù)查表求得；P指的是線路負荷（KW）；L指的是線路長度（KM）。
3無功補償容量的選擇———根據(jù)配電變壓器的具體容量進行補償容量的確定
在配電變壓器低壓側安裝電容器的過程當中，應注意以下要點：在輕負荷的時候，避免向10kV配電網(wǎng)倒送無功，確保達到較為理想的節(jié)能效果，配變容量根據(jù)下列公式進行計算：Qc=（0.10~0.15）Sn（kVar）Sn-配變容量kVA通過上文的分析，得出的一個重要結論就是，在進行無功補償設備配置的時候，一定要做到嚴格的按照統(tǒng)籌規(guī)劃、科學布局、就地平衡的原則，應該確保降損與調壓這兩方面的有效結合，真正的將降損作為主要工作目標，同時，還應該注意做到集中補償與分散補償兩者之間的結合，將分散補償作為主要對象。
4無功優(yōu)化自動化控制的目的與效果
4.1補償無功功率，促進功率因數(shù)的有效提高
在電網(wǎng)運行的過程當中，因為其中有很多非線性負載的運行，會在很大程度上增加有功功率的損耗，在負荷電流通過線路與變壓器的時候，將會有電能損耗的出現(xiàn)，從電能損耗的表達式可以發(fā)現(xiàn)，在線路以及變壓器輸送的有功功率保持不變的情況下，線路損耗和功率因素的平方是呈反比例的關系。由此可知，功率因素如果月底，那么所需要提供給電網(wǎng)的無功也就越多，線路損耗也就越大。所以說，在受電端進行無功補償裝置安裝以后，能夠在很大程度上降低負荷的無功功率損耗，從而使得線損耗得到很大程度的降低。
4.2促進設備供電能力的有效提高
通過P=S.COS準能夠發(fā)現(xiàn)，在設備的功率S固定的情況下，在功率因數(shù)COS準提高的情況下，上式當中的P也會不斷地增大，電氣設備的有功功率也就提高了。
4.3降低電網(wǎng)中的功率損耗與電能損失
從公式I=P（/3.U.COS準）可以看出，當有功功率P固定不變的時候，負荷電流I與COS準這兩者之間的關系為反比例關系，當無供補償裝置確定了以后，功率因素會有很大程度的提高，這個時候，線路當中的電流降低，功率損耗也降低。
5結束語
綜上所述，我國的無功補償技術水平已經(jīng)得到了很大程度地提高，然而，不可否認的是，在其他方面還有很多需要進步的方面，這需要廣大的電力工作人員不斷努力，盡量快速的摸索出配電網(wǎng)無功補償技術措施與方案，將所研究的內容真正的運用到具體的實踐過程當中。同時，在工作的過程當中，還應該做到具體問題具體分析，進而保障無功補償技術可以朝著更好的方向發(fā)展，從根本上提高電網(wǎng)的利用效率，真正地降低損壞。
作者：劉永飛 單位：內蒙古鐵路運營管理集團有限責任公司
自動化控制論文:建筑電氣自動化控制思考
一、建筑電氣自動化控制系統(tǒng)概述
在現(xiàn)代建筑中，電氣自動化系統(tǒng)主要包括以下幾個方面的內容：給排水、空調、電梯、照明、配電以及控制等等，做好自動化控制的關主要在于控制好每一個部分的功能，從而滿足建筑內部不同使用者的差異化需求。總的來說，建筑電氣自動化控制的目的在于保障使用者生活的安全、舒適、智能以及節(jié)能。建筑自動化控制系統(tǒng)的構建十分復雜，其涉及面廣泛、環(huán)節(jié)多，對于設計者而言，必須嚴格按照相關規(guī)范進行設計，確保設計方案科學、合理。
二、建筑電氣自動化控制系統(tǒng)的構建
1.建筑電氣自動化控制系統(tǒng)設計原則。
在進行建筑電氣自動化控制系統(tǒng)設計時，應遵循以下原則：（1）實用性，不斷提高技術水平；（2）高效率性，對于自動化控制技術而言，必須具有較高的效率，從而減少非技術性的消耗；（3）安全性，在自動化控制技術的應用過程中，應利用集成系統(tǒng)，確保使用安全。（4）標準性，在進行電氣自動化控制系統(tǒng)設計時，必須嚴格遵循國內執(zhí)行標準，可適當借鑒國外相關借鑒，從而在保障系統(tǒng)運行正常的同時，提高其控制水平。
2.電氣自動化控制系統(tǒng)設計流程。
在對建筑電氣自動化控制系統(tǒng)進行設計時，必須要遵循以下流程：（1）明確客戶需求，通過走訪、調查的方式，記錄下客戶需求，明確客戶所想要達到的效果，從而確定設計方向；（2）充分掌握電氣自動化控制系統(tǒng)，對于設計人員而言，其自身需要具有扎實的基礎知識與豐富的設計經(jīng)驗，并能夠為一個建筑項目設計出幾種不同的方案，可從中選擇一個方案，確保電力控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。
3.電氣自動化控制設計要點。
電氣自動化控制設計主要要點如下所示：（1）配電中心必須布置在與系統(tǒng)負荷中心距離比較近的地方，中央監(jiān)控室則需要設置在干燥、遠離噪音的地方。（2）為了保障設備管理的便捷性，應將現(xiàn)場監(jiān)控器集中設置，做好專門的規(guī)劃設計，盡可能地靠著傳感器，從而減少不限，降低成本，提高單位面積監(jiān)控利用率。（3）傳感器的輸出具體可以分為兩種：一是模擬輸出；二是數(shù)字輸出。在進行具體工程應用時，應充分考慮抗電磁干擾的問題，選擇好傳感器類型，其主要也可以分為兩種：一是電壓型；二是電流型。（4）做好備用電源的準備工作，從而確保在斷電情況下，設備依舊可以正常運行。
三、建筑電氣自動化控制技術的實際應用
1.建筑電氣自動控制功能的實際應用。
現(xiàn)代建筑中，電氣設備的應用越加廣泛，因此相應的設備故障問題出現(xiàn)得也越加頻繁。在電力設備出現(xiàn)故障后，可利用建筑電氣化控制設備切斷電路，防止故障范圍擴大，確保整個建筑安全。
2.建筑電氣保護功能的實際應用。
建筑電氣設備在實際運行過程中，常常會出現(xiàn)一些無法預知的問題，例如：電壓、電流或是功率超過設備、線路允許范圍。對此，應利用建筑電氣自動化控制技術，及時檢測到故障信號，從而對設備、線路進行自動處理。
3.建筑電氣監(jiān)視功能的實際應用。
在建筑電氣自動化控制技術的整個應用過程中，監(jiān)視功能十分重要，這主要是因為一個設備是否帶電或是斷電，肉眼是無法觀察到的，只能通過該傳感器，設置相應的視聽信號，從而實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的有效監(jiān)控。
4.建筑電氣測控功能的實際應用。
建筑電氣自動化的一個重要功能即為測量功能與控制功能，其主要具有以下幾個系統(tǒng)：安全防范控制系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、自控給排水系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)以及自動空調機組等等。其中，（1）安全防范控制系統(tǒng)又可以分為以下幾個部分：出入口監(jiān)控系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、以及防盜系統(tǒng)等等。（2）給排水系統(tǒng)則可以分為兩個子系統(tǒng)：一是消防；二是生活給排水。值得注意的給水子系統(tǒng)的給水方式主要有以下幾種：水泵直接給水、氣壓給水以及高位水箱給水，對此必須根據(jù)實際情況進行選擇，確保給水的經(jīng)濟合理性即可。同時，給水子系統(tǒng)還要做好相應監(jiān)控工作，確保水泵運行正常，可自動或是手動進行啟/停控制。（3）消防控制系統(tǒng)可分為以下幾個組成部分：消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、消防專用電話系統(tǒng)、火災探測器以及火災自動報警系統(tǒng)等等。（4）電力和照明系統(tǒng)主要由以下幾個系統(tǒng)組成：應急照明啟/停控制、節(jié)能控制、電量計量與統(tǒng)計系統(tǒng)等等。（5）空氣調節(jié)控制系統(tǒng)則可以分為空氣加熱系統(tǒng)、空氣加濕系統(tǒng)以及空氣冷卻減濕系統(tǒng)等等。
四、建筑電氣自動化控制技術發(fā)展方向
1.充分利用網(wǎng)絡技術。
當前，網(wǎng)絡技術發(fā)展十分迅速，其在各個領域中均發(fā)揮了十分重要的作用。在建筑電氣自動化控制領域中，網(wǎng)絡信息技術的應用，能夠有效擴展其應用范圍，提高管理水平，促進建筑電氣自動化控制的快速更新，最終更好地為建筑工程服務。
2.做好系統(tǒng)的修復、維護。
在建筑電氣自動化控制技術的實際應用過程中，難免會遇上系統(tǒng)的修護和維護等工作。在此過程中，系統(tǒng)修護、維護技術水平與工作效率，就直接決定了整個自動化控制系統(tǒng)的運行效果。只有完善建筑電氣自動化控制系統(tǒng)的維護機制，大大提高其技術水平，方可實現(xiàn)電氣自動化控制技術的運行安全性和穩(wěn)定性。
3.提高系統(tǒng)更新頻率。
近些年，科學技術的發(fā)展速度不容小覷，這也就對電氣自動化控制技術的更新速度提出了更高的要求，其必須緊跟建筑發(fā)展的趨勢，及時滿足建筑工程不斷增長的功能需求，充分與智能建筑相結合，方可真正實現(xiàn)電氣自動化控制技術的有效發(fā)展與應用。
作者：孫海峰 李春會 單位：沈陽華銳世紀投資發(fā)展有限公司 遼寧正邦房地產(chǎn)有限公司
