灌溉系统范文
时间：2023-03-18 00:39:00
导语：如何才能写好一篇灌溉系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：小管出流 灌溉系统
（一）小管出流灌溉系统的特点与适用条件
小管出流灌溉系统是中国农业大学水利与土木工程学院研究开发成功的一种微灌系统。它主要是针对国产微灌系统在使用过程中，灌水器易被堵塞的难题和农业生产管理水平不高的现实，打破微灌灌水器流道的截面通常尺寸（一般直径为0．5～1．2毫米）而采用超大流道，以φ4PE塑料小管代替微灌滴头，并辅以田间渗水沟，形成一套以小管出流灌溉为主体的符合实际要求的微灌系统。主要适宜于保护地蔬菜、花卉栽培中应用，在保护地应用该项技术时可配合地膜覆盖，以降低保护地环境湿度。小管出流灌溉系统具有下列特点：
（1）节能、堵塞问题小、水质净化处理简单小管灌水器的流道直径比滴灌灌水器的流道或孔口的直径大得多，而且采用大流量出流，解决了滴灌系统灌水器易于堵塞的难题。因此，一般只要在系统首部安装60～80目的筛网式过滤器就足够了（滴灌系统过滤器的过滤介质则需要120～200目）。如果利用水质良好的井水灌溉或水质较好水池灌溉，也可以不安装过滤器。同时，由于过滤器的网眼大、水头损失小，既减少能量消耗，又可延长冲洗周期。
（2）施肥方便果树施肥时，可将化肥液注入管道内随灌溉水进入作物根区土壤中，也可把肥料均匀地撒于渗沟内溶解，随水进入土壤。特别是施有机肥时，可将各种有机肥理入渗水沟下的土壤中，在适宜的水、热、气条件下熟化，充分发挥肥效，解决了滴灌不能施有机肥的问题。
（3）省水小管出流灌溉是一种局部灌溉技术，只湿润渗水沟两侧作物根系活动层的部分土壤，水的利用率高，而且是管网输配水，没有输渗漏损失。据北京海淀区试验，可比地面灌溉节约用水60％以上。
（4）适应性强对各种地形、土壤、各种果树等均可适用。
（5）操作简单，管理方便。
这些特点正好与当前我国果树栽培管理水平相适应，因而该项技术自1978年在北京市海淀区果园试验以来，很快得到推广应用。
（二）小管出流田间灌水系统的组成
小管出流田间灌水系统包括支、毛管道及渗水沟。如图4-19所示。渗水沟可以绕树修筑，也可以顺树行开挖。前者多用于高大的成龄果树，并称之为绕树环沟，沟的直径约为树冠直径的2／3；后者则用于密植果树，或葡萄园、蔬菜等，一般每隔2～3米用土埂隔开，故又称为顺行隔沟。渗水沟的作用是把灌水器流出的水均匀分散地入渗到果树周围的土壤中。
目前，干、支、毛管和小管采用PE塑料管，为了减缓老化，延长使用寿命，并方便果园田间管理，均埋于地表以下，小管灌水器在渗沟内露出10～15厘米。
（三）小管出流灌溉系统的设计
1．小管规格的选择目前国内可供选择的塑料小管有内径d为3毫米、4毫米、6毫米等三种PE塑料管。应根据流量、技术可行性与经济性等进行分析，选择合适的规格。对于φ3、φ4和φ6小管，常用流量q（升／小时）在不同工作水头H（米）情况下的小管长度，如表4-22所示。
由表4－22可以看出：
（1）内径d为3毫米的小管其优点是在一定的毛管长度下，流量较小。因此可采用较小的流量和较大的工作水头，灌水均匀度对地形变化影响小，且支管流量小，有利于减少系统投资和增大轮灌组的面积。但是，在大株行距（4米×5米以上）和轻质土壤的果园，毛管采用双向布置时，要求小管出流量达120升／小时以上，小管计算长度往往达不到安装要求。另一方面内径为3毫米的小管尚没有制造出专用接头，一般是直接插于毛管上，插入长度不易掌握，毛管内产生的局部水头损失不易估计，而且可能插入深，小管进口与毛管内壁接触，小管时流受阻，甚至不出水。这种安装方法对毛管打孔要求严格。如果打孔太小，会出现"卡脖"，打孔偏大则出现漏水。
（2）内径d为4毫米的小管在工作水头4～6米时，常用流量范围内的长度L＝1．01～3．71米，这在技术上是可以接受的。这个工作水头虽然对灌水均匀度反应较内径为3毫米的小管敏感一些，但按照1／1500～1／1000地形图的地形误差，相对比例是比较小的，是可以允许的，采用较大流量时，可用较高工作水头，以保证安装要求的长度。目前国内已有内径4毫米小管的接头，完全可以克服内径为3毫米的小管安装上可能出现的问题。
（3）内径d为6毫米的小管，则出水量和灌水均匀度对小管的长度反应敏感，一般不采用。
因此，目前选用内径d为4毫米的PE塑料小管作为灌水器是合理的；在采用小流量而水头较高的地方，可用内径d为3毫米的小管，但要安装合适。
由实验测得φ4小管的经验公式见式（4－33），该式可用于确定φ4小管的长度：
2．小管灌水器的结构小管灌水器有两种结构形式：一种是φ4PE塑料小管与φ4塑料接头连接毛管而成；另一种是用1个稳流器与φ4塑料小管连接插入毛管而成。第一种的价格比第二种便宜，但水力计算较麻烦，为了满足设计均匀度，必须计算出沿毛管每根小管的长度。第二种小管长度可以不必计算，只要满足安装的需要即可。其缺点是目前使用的补偿器流量偏小，只有40升＼小时。对于大果树每株树可以插两个灌水器。
转贴于 3．小管灌水器的流量小管灌水器的流量应满足在渗水沟内具有较高流速，在开灌后的很短时间内水流封沟，以达到沿沟水量分布均匀。常用灌水器流量为80～120升／小时。轻质上应取高值。
4．渗水沟的结构渗水沟的横断面结构如图4－20所示。试验表明较深窄的渗水沟水流封为较快，但是其结构往往由开沟工具决定。目前多用铁锹开挖渗水沟，横断面呈梯形，沟底宽b＝10～15厘米，h=12～15厘米。
（四）毛管直径与允许最大长度
目前，最常用到的毛管直径分别是12毫米、15毫米和20毫米的PE塑料管。显然，在达到要求灌水均匀度的前提下，不同直径的毛管的最大允许长度不同，设计方法类似于滴灌。建议的毛管布设方式见表4-23所示。
篇2
关键词：自压管道 灌溉系统 灌区 节水改造
白河堡水库灌区是北京市十大灌区之一，灌区内有输水干渠4条，总长度92.12公里，控制灌溉面积32.4万亩，是延庆县最大的自流灌区。灌区原规划支渠82条，1998年前建成43条，全部都是浆砌石或砼衬砌渠道。由于衬砌渠道有输水损失大、占地多、对地形起伏变化适应能力差、受冻胀影响变化大、维修管理困难、使用寿命短等多方面的缺陷，因而从1998年至2002年白河堡水库灌区进行节水改造时，我局根据干渠大部分渠段都在高处与田间落差大，适合自压管道输水灌溉这一特点，在支渠建设中，改变传统的衬砌渠道方式，配套自压管道灌溉系统，在节水、节能、节地、省工、便于管理等方面取得较好的效果。实践证明，自压管道灌溉系统是一项值得在灌区节水改造中推广应用的技术。
1．自压管道灌溉系统的机理和组成
1．1自压管道灌溉系统的机理
自压管道灌溉系统就是利用地形的自然高差形成的压力水头，通过管道输水到田间的节水灌溉系统。它突出的特点就是充分利用自然压差，形成压力管道系统，不需要消耗电能就可配套低压管道灌溉、喷灌、滴灌等节水灌溉设施。
1．2自压管道灌溉系统的组成
自压管道灌溉系统包括：水源、首部枢纽（拦污栅、闸门、量水设备、输水渠或管、沉沙池和压力池）、输水管网系统、田间灌溉系统。
首部枢纽的作用主要是保证有足够的水量供应，同时，保证水质清洁，避免管网堵塞。
2．自压管道灌溉系统的规划和设计
2．1需要收集的基本资料
自压管道灌溉系统规划设计之前，必须收集以下基本资料，作为设计的依据。
1 地形地貌；地理位置
灌区内地理位置基本地形和地貌要在局部地形图上标出，并绘出管网的走向及有关设施的位置。
2 气象
灌区内的多年降水量、蒸发量、主风向及风速，最高、最低、平均气温，无霜期的长短 ，日照小时数。
3 土壤特性
土壤质地，耕层厚度，养分状况。
4灌区内主要作物分布
灌区总面积，农作物种类，种植比例，各种作物的种植面积。
5经济情况
规划区内人口，劳动力，耕地面积，产量，人均收入，交通状况。
6管道材料
管道材料性能，生产厂家，管材类型。
2．2系统设计内容
自压管道输水灌溉工程设计主要包括八个方面的内容。
1确定管道长度及走向，并绘制管道纵断面图。
2灌溉制度的制定。计算灌水定额，灌水周期。
3水量平衡分析。根据灌溉面积确定供需水量。
4管道布局。确定管网的走向、管道各段的长度。
5确定灌溉方式、灌溉工作制度。
6管道水力计算。确定管网入口的工作压力、管道水头损失、管径的大小；管道内流速校核。
7工程概算。
8经济效益分析。
2．3系统管网布置及灌溉制度的确定
1管网布置
管网布置的合理与否，对工程投资、运行状况和管理维护有很大影响。一般管道布置应遵循以下原则。
Ⅰ、充分利用压力水头。
Ⅱ、力求管道总长度短、管线平直，减少折点和起伏。
Ⅲ、灌区内田间固定管道的长度宜为6－10米/亩。
Ⅳ、支管道走向宜平行于作物种植方向。支管间距单向控制时不应大于75米，双向控制时不应大于150米。
2灌溉制度的确定
灌溉制度是根据作物生育期内一定的气候、土壤和耕作技术条件为获得高产稳产进行适时适量灌水的一种制度。其内容包括灌水定额、灌溉定额、灌水时间及次数。
Ⅰ、灌水定额的确定
在管网设计中，采用作物生育期内各次灌水量中最大的一次作为设计灌水定额。对于种植不同作物的灌区，通常采用设计时段内主要作物的最大灌水定额作为设计灌水定额。
一般灌水上限按田间持水量的85～95%计算，下限按田间持水量的55～65%计算。
灌水定额按式2—3—1计算。
2—3—1
式中： —设计灌水定额，mm、m3／亩；
—计划湿润层深度，cm；
—田间持水率；
1、 2—土壤适宜含水量上、下限；
土、 水—计划湿润层土壤干容重、水容重，t／m3。
Ⅱ、灌水周期的确定
根据灌水临界期作物最大日需水量值，按式2—3—2计算理论灌水周期。因为，实际灌水中可能会出现停水、配水设备故障等原因，故设计灌水周期应小于理论灌溉周期。
T理=m／Ea＞T设
2—3—2
式中：T理—理论灌水周期，d（天）；
Ea—控制区内作物最大日需水量，mm／d；
T设—设计灌水周期，d（天）；
m—同前。
控制区内种植不同作物时，按式2—3—3求权法计算理论灌水周期。
2—3—3
式中：T理、m—同前；
A—系统设计灌溉总面积，亩；
Eai、Ai—设计时段内不同作物最大日需水量、作物种植面积，mm／d、亩。
Ⅲ、灌水设计流量的确定
根据灌水定额、灌溉面积、灌水周期、每天工作的时间和灌溉水利用系数计算灌溉设计流量。用式2—3—4计算。
2—3—4
式中 设—灌溉设计流量，m3／h；
m、A、T—同前；
—灌溉水利用系数，一般取0.80－0.90；
t—每天工作的时间，h，一般取15－20h
Ⅳ、水量供需平衡分析
水量供需平衡按式2—3—5计算。
Q供＞Q需
2—3—5
式中：Q供—水源供给水量，m3；
Q需—灌溉需水量，m3。
为了达到规划区内节水增产的目的，应采用先进的节水灌溉技术，减少灌水定额。当出现供水量小于需水量时，应开辟新的水源。无新水源时应重新调整作物结构布局或减少灌溉面积。
3灌溉工作制度
传统灌溉方式是续灌和轮灌相结合的方法，即：支管之间采用轮灌，支管内采用续灌。
Ⅰ、系统轮灌组数目的确定，用式2—3—6计算
N=int（nq／Q设）
2—3—6
式中：N—系统轮灌组数；
n—系统出水口总数；
q—出水口的出水量，m3／h；
int—取整符号；
Q设—同前。
Ⅱ、出水口实际出水量计算，按式2—3—7计算
q=NQ设／n
2—3—7
式中：所有符号同前。
Ⅲ、同时工作出水口数目的确定，按式2—3—8计算
X=int（n／N）
2—3—8
式中：X—同时工作的出水口数
其它符号同前。
Ⅳ、每个轮灌组工作时间，按式2—3—9计算
tN=T／N
2—3—9
式中：tN—每个轮灌组工作时间，h；
T、N—同前。
2．4水力计算
1管网各级管道的流量计算
在管网管道流量计算时，采用自下而上的方式推求各管段的流量。
Ⅰ、支管流量的确定
根据轮灌组及出水口的水量，同时工作的出水口数，计算支管道的流量。
2—4—1
式中： 支—支管进口流量，m3／h；
—支管控制的出水口数；
—同前。
Ⅱ、干管流量的确定
干管内的水量是同时工作支管水量的总和。即：
2—4—2
式中： 干—干管进口流量，m3／h；
干—干管控制支管数；
支—同前。
2管网水力计算
Ⅰ、给水栓工作水头
在采用移动软管灌溉系统中，一般软管直径为φ50～φ100，长度不超过100米。此时给水栓工作水头用式3—4—3计算。
Hg=hyf+Hgy+（0.2～0.3）
2—4—3
式中：Hg—给水栓工作水头，m；
hyf—移动软管沿程水头损失，m；
Hgy—移动软管出口与给水栓出口高差，m。
当给水栓直接配水入渠道时：Hg=0.2～0.3，m。
转贴于 Ⅱ、管网各管段管径的确定
自压管网水力计算是根据：设计水量、管网入口压力确定管网中各级管径，各节点压力。最后选用与计算出的管径接近的商用管径。管径选定后要进行不淤流速（一般取0.5m／s）和最大允许流速（通常限制在2.5～3.0m／s）校核。
为了充分利用自然水头，其管径用式2—4—4计算。
2—4—4
式中： —管道内径，mm（m）；
—沿程水头损失摩阻系数；
—管道内设计流量，m3/h（m3/s）；
—流量系数；
—管径系数。
—平均水力坡度。为管段上游节点与下游节点水头差除以管段长度。
经济流速的确定原则：
通过流量大时，应选择较小值；反之，应选择较大值。干管选择较小值，支管选择较大值。
Ⅲ、管网水头损失计算
沿程水头损失计算：
根据选定的管材、管径、设计流量、管道长度，按式2—4—5计算其沿程水头损失。
2—4—5
式中： —管道沿程水头损失，m；
—管道长度，m；
—管道内设计流量，m3/h（m3/s）；
—管道内径，mm（m）；
—沿程水头损失摩阻系数；
—流量系数；
—管径系数。
地面软管沿程水头损失通常采用塑料硬管计算公式计算，然后，乘以一个系数1.1～1.5。
局部水头损失一般以流速水头乘以局部水头损失系数来表示。
2—4—6
式中： —管道局部水头损失，m；
—管道局部水头损失系数；
—断面平均流速，m/s；
—重力加速度，m/s2。
一般为简化计算，按沿程水头损失的10%～15%计算。
3输水管道性能的选择
Ⅰ、输水管道设计要求的工作压力确定。管材允许工作压力应为管道最大正常工作压力的1.4倍。当管道可能产生较大水击压力时，管材的允许工作压力应不小于水击时的最大压力。
Ⅱ、管壁要均匀一致。
Ⅲ、管材内壁要光滑。
Ⅳ、管与管、管与管件连接要方便。
2．5水击压力计算与保护装置
1水击压力计算
Ⅰ、水击波传播速度
=
2—5—1
式中： —水击波传播速度（e/d＜1/20＝，m/s；
— 。K：水的体积弹性模量，KN/m2；E：管材纵向弹性模量，Km/m2；
—管径，m；
—管壁厚度，m。
Ⅱ、水击类型判别
水击相时按式3—4—8计算。当阀门关闭历时不大于一个水击相时，此时所产生的水击为直接水击。反之，则为间接水击。
2—5—2
式中： —水击相时，s；
—计算管段长度，m；
—同前。
Ⅲ、水击水头的确定
直接水击水头：
2—5—3
间接水击水头：
2—5—4
式中： —直接水击水头，m；
—间接水击水头，m。关阀门为正，开闸门为负；
—闸门前水的速度，m/s；
—关闭阀门的时间，s；
、 、 、 —同前。
2防止水击压力的措施
Ⅰ、操作运行中应缓慢启闭阀门，以延长阀门启闭时间，从而避免产生直接水击，并可降低间接水击压力。
Ⅱ、由于水击压力与管内流速成正比，因此，在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围。
Ⅲ、由于水击压力与管道长度成正比，因此，在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀，以缩短管道长度，削减水击压力。
3安全保护装置
管道输水灌溉系统的安全保护装置主要有进（排）气阀、安全阀、调压装置、逆止阀等。
Ⅰ、进排气阀的选择
进排气阀按式2—5—6选择。一般在顺坡布置安装在管道系统首部，逆坡布置时在管道系统尾端，安装在管道系统的凸起处，管道朝水流方向下折及超过10度的变坡处。
2—5—6
式中： —进排气阀通气孔直径，mm；
—被保护管道内径，mm；
—被保护管道内水流速度，m/s。
Ⅱ、安全阀
安全阀是一中压力释放装置，安装在管路较低处，起超压保护作用。
3．自压式管道输水灌溉管理及技术要求
自压管道灌溉工程同其它水利工程一样，必须正确处理好建、管、用三者关系。建是基础，管是关键，用好增产是目的。在保证管道系统建设质量的前提下，只有管好用好才能充分发挥效益。
3．1管理制度
自压管道灌溉系统也需要有完善的管理制度，如果没有一套与其相适应的管理措施，也是不能正常运行的。要从以下四个方面完善管理制度：
1建立健全管理组织；
2依法管水；
3实行管理责任制；
4建立管理考核标准
3．2自压管道灌溉系统运行技术要求
1灌溉前必须首先打开应浇地块的给水栓，每条主管道打开的给水栓数不少于3个。
2打开给水栓后，再开进水闸，闸门开启度应根据渠道水位，满足管道用水量，待压力池水位和堰顶一平，稳定为好。
3灌溉结束后，先关闭进水闸，然后再关闭给水栓。
4冬灌结束后，必须将管道内的水排掉，防止冻坏管道。
5用前必须做好管道的检修工作。
4．自压管道灌溉系统效果分析
自压管道灌溉系统与明渠灌溉相比具有以下优点：
1节水、节能
自压管道灌溉系统输水损失小，渠系水利用率达95%以上，比土渠提高30%，比防渗渠道提高5%，综合节水达40%左右。
由于用管道输水，减少了渗漏和蒸发损失，综合节能在20%～30%。
2省地、省工
自压管道灌溉系统中管道埋入地下，比明渠灌溉减少占用耕地2%，对土地资源的充分利用有着重要意义。
管道灌溉不仅能减少大量的田间建筑物，而且还可以实现规范化、系统化；输水时间短，缩短了轮灌期，节省了工日。
3适应性强、管理方便
自压管道灌溉系统是有压供水，可适用于各种地形，如：越沟，跨路，拐弯和爬坡等。
管道灌溉设备比较简单，技术容易掌握，管理方便，用水量便于控制和计量 ，并为农业机械化、自动化的发展创造了有利条件。
4使用寿命长
管道埋入地下，塑料管不易老化、不宜腐蚀 、不宜破坏，一般使用寿命在50年左右。
5．典型工程效益分析
香营乡3000亩蔬菜基地自压管道节水灌溉工程，以白河堡水库北干渠为水源地，设首部沉淀过滤池和调节池各一座，配套φ315管2410米，φ200管4000米，φ160管650米，φ110管35700米，出水口640套。自压管道节水灌溉系统完成后，项目区的面貌发生了根本性变化，灌溉条件得到明显改善。经济效益、社会效益、生态环境效益有了显著变化，在全县的节水灌溉建设和管理上起到了真正的示范样板作用，对延庆县农业产业机制改革和农业种植结构调整具有深远意义。
5．1经济效益分析
通过节水灌溉工程的建设，改善了当地的农业生产条件，结合农业种植结构调整和名、特、优、新品种的发展，必将会提高农产品的产量和质量，增加当地农民收入。
1增产效益
农田实行节水灌溉后，由于减少了渠道和田埂占地，可增加作物有效种植面积，并能适时灌水，提高灌水质量，提高作物产量和品质。每亩按2000K量，单价按1.2元/Kg计，每亩年增加收入1250元，每年可增加收入375万元。
2节水效益
与土渠灌溉相比，自压管道灌溉每亩每年可节水100m3；项目区年节水总量为30万m3。每方水按0.12元计，可节约水费开支3.6万元。节水转移效益按每方水0.08元计，每年可增加效益2.4万元。
3省工效益
管灌每亩每年可节省人工3工日，项目区每年节省人工9000工日，节省人工支出18万元。
4节地效益
据测算，管灌可增加有效种植面积5%左右，项目区可增加有效种植面积150亩。
实践证明，自压管道灌溉系统节水效果明显，减少了水资源的浪费，缓解了当地的水资源供需矛盾，提高了当地的灌溉水平和农业抗御干旱灾害的能力，促进了农业产业制度改革和农业种植结构调整。运用自压管道灌溉系统后，每年节约用水30万m3，节约的水为社会经济的其他发展提供了良好的基础。同时，项目区内外部环境和整体面貌也将发生根本性变化，不仅丰富了城乡居民的“菜篮子”，还绿化美化了环境，改变了当地农民的生产意识。使农民认识到节水改造的好处，深深体会到水利是农业的命脉，只有水利设施的发展，才能改变农业的面貌，才能富裕农民。
5．2生态环境效益分析
项目区应用自压管道灌溉系统以后，使得当地种植结构得到了调整，水土流失得到有效控制，土地成方连片，粮果丰收，绿树成行，水资源供需矛盾得到缓解，环境优美。同时，水土资源的利用更趋于合理，并可以把当地的种植、养殖、加工和旅游有机地结合起来，以开发促旅游，旅游促发展的生态农业雏形基本形成，项目示范区当地的生产生活环境面貌焕然一新。采用节水措施，减少农业用水量，相应减少了对地下水的开采量，对涵养补充地下水起到一定作用，节约的地表水，可增加对官厅水库的补水，对恢复官厅水库饮用水源功能有着重大意义。
6．结束语
篇3
关键词：园林 灌溉系统 设计 施工
1、研究背景
园林灌溉不仅要满足各植物需水的标准,又要为园林增添水景景观,因此做好园林灌溉设备方面的工作具有尤为重要的作用[1]。
2、灌溉技术发展史
随着世界人口的不断增长和能源、水资源危机的逐步加剧,园林灌溉系统正趋向更加环保化、能耗节省化、控制智能化、行业开放化、喷洒低压、利用综合化、用途多向化等技术快速开发[2]。
2.1灌溉方式的多样化
植物供水作为园林灌溉系统的主要对象,基于植物的各异性,必须有针对性的对不同植物的需水规律和需水量提供“精准”灌溉。随着园林灌溉系统的进一步创新研发,对于喷灌、滴灌等灌溉方法的界限将逐一被突破。其中,在喷灌区域中有多种不同的微灌方式,主要包括滴灌、微喷灌、滴箭、涌泉灌、树木根部灌溉等。然后,针对园林绿地植物的多元化需求,同一个灌溉系统将采纳不同的灌溉方法。不同植物的根系层深度各有差别,吸水范围也不尽相同,可以结合地上灌、地面灌、浅层灌、深层灌,统一调配降水、灌溉水和地下水,形成综合一体化的植物灌溉水分管理系统。
2.2灌溉产品的多样化
在园林灌溉产品方面,具有世界知名品牌的园林制造商已制定了完善的系统。我国的园林灌溉设备产品与世界的同类相比,距离还相差很大。其主要表现在产品类型单调,配件不全,质量控制体系和质量检测手段相对来说不成熟。当前国产的控制器和电磁阀可靠性不高,在小型电子控制器研发方面,还留有空白。
3、灌溉系统设计与施工
3.1灌溉系统设计
近年来，在借鉴国外经验的基础上，更多的新技术、新材料开始运用于市政园林灌溉系统之中，灌溉方式也从简单喷灌向着喷灌、滴灌、微灌、涌泉灌等多种灌溉相结合的系统性灌溉过渡，并开始将准确把握植物需水规律的“精确”灌溉作为设计目标。设计中应首先考虑灌溉地域的土壤、地形、气候、植物群落等基本情况，并注意设备的隐蔽性以保证景观效果的美化。可通过自动控制系统提高灌溉的精确程度，达到提高效率和经济实用的双重效果。
灌溉系统由水源、首部枢纽、管网以及喷头等部分组成。首先应保证水源的水量及水质，在市政园林灌溉中通常选择城市供水系统；首部枢纽一般包括动力设备、水泵、水表、压力表，以及控制设备等，用于取水、加压、水质处理和系统控制。在设计中应根据水源条件、灌溉产品类型及灌溉对象适当增减设备。管网包括不同管径的干管、支管、毛管等，作为压力水的运输通道，通常以防锈蚀的UPVC管、PE管等作为首选。喷头是使灌溉水均匀喷洒在绿化区域的设施，可根据不同情况选择不同射程的喷灌、滴灌或微灌产品。
在灌溉方式上，应以整体喷灌与局部滴灌或微灌的方式相结合，并根据设计需要选择全自动或半自动控制系统，其中全自动系统可通过预先编制好的控制程序和根据反映植物需水的某些参量（土壤气候条件、植物群落条件等）自动开闭水泵并按一定的轮灌顺序进行灌溉，可极大地降低人工成本和资源浪费。
3.2灌溉系统施工
牵连到有关建筑物的施工更改,应严格符合现行规范的要求。
(1)在施工开始之前,需要确定好相应的水源位置,测量并记录静态水压。
(2)清晰把握整体布局设计规划,并了解当地的冻土层厚度,明确水管线的埋深度。
(3)根据不同型号喷头的工作压力、出水量,做好选择合适的喷头型号工作。
(4)放线,定点。根据不同喷头直径所喷洒的距离,确定两个喷头之间的间距,同时还需要考虑当时给水的压力、当地的气候条件等。点喷头之前,其控制点,边角点必须先点上,并统计管材管件数量。一般的布置方式选用正三角形布置,而对于正方形布置,应注意的一个限制因素就是最大间距对角线的限制。
(5)开挖喷灌沟。开挖之前,要分开放置表层土与下面的阴土或者建筑垃圾,管沟找准坡度,其下面不能有尖锐的东西阻截, 要保证平与直。
(6)连接管材。先用大号砂纸打磨接口,再用干净的抹布擦拭干净,在接口处用水胶均匀涂抹,接着迅速插入并用力转一圈,停一分钟以防接口接触不全面。
(7)测试压力,回铺管沟。先在管材上面回铺一层好土,然后把原先挖出的土回填,清理好当地的建筑垃圾。
4、节水灌溉系统的建设
随着世界性能源问题的出现，市政园林除了其发挥其美化城市生活、调节生态环境等作用外，其节能性也逐渐受到人们的关注。节约型生态园林概念的提出，对灌溉系统提出了更高的要求，促进灌溉系统不断向低成本、低能耗、多样化、自动化的节水、节能、节劳的方向发展。
首先，应以不同植物的灌溉特点优选灌溉方式及灌溉器具。低矮易蒸发的草地宜采取射程较远的喷灌以降低水的雾化程度和空气中的漂移损失；自然型灌木宜采用滴灌方式，将滴头设置在植物的根部附近减少水的损失；大型乔木可用根部灌水器和涌泉喷头将水分直接送入其根系，解决表层压实土透水性、透气性差的问题。而时令花卉与修剪型灌木则应分析具体情况，以滴灌、微灌或人工浇灌相结合的方式操作。其次，管材和配件的选择直接关系到节水的效果。管材的人为损坏、老化、冻裂等情况，都可能破坏其密闭性，产生漏水现象，故应选择质量较好，柔韧度较高的UPVC或PE材料。而将某一区域的入口水压保持在同一最佳范围内，可产生更为均匀的灌溉效果，因此可在入口管道处设置水压调节器，使灌溉器在最适压力下工作。此外，灌溉系统后期的维护和对自动化程序的不断修正也将起到良好的作用。总之，市政工作者应合理设计和运用灌溉技术，根据不同的园林环境设置不同的灌溉模式，为城市节约型生态园林的建设贡献力量。
5、结语
园林灌溉系统的设计与施工是否科学合理,直接关系到园林的绿地植物是否健康成长及其水资源是否科学合理利用。针对这种情况,我国必须在借鉴国外先进的灌溉技术的前提下,加大技术研发资金投入,科学创新,与时俱进,实现资源的综合可持续利用,创造更多的园林企业的经济价值。
参考文献：
篇4
摘 要：传统农业灌溉系统中，运用有线网络实现智能化灌溉，不仅成本较为高昂，整体布设过程也很复杂，需要花费大量的人力物力。正是基于这种情况，相关技术人员研发了ZigBee智能农业灌溉系统，主要利用的是网络节点、超声波水位传感器以及土壤水分传感器等，整体系统能有效实现信息反馈和数据收集，十分便利。本文从ZigBee智能农业灌溉系统的总体结构分析入手，对硬件实施方案以及软件实施方案进行了集中的阐释，旨在为技术研究人员提供有价值的技术建议，以供参考。
关键词：ZigBee；智能农业灌溉系统；硬件；软件
中图分类号：S275 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230059
1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统总体结构
ZigBee智能农业灌溉系统的参数包括用户终端系统、主控制器、ZigBee内部协调节点以及监控系统等，利用节点参数实现网络组网，并借助控制命令优化系统的运行流程。另外，在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中，当终端节点检测到农田水位超标后，就会产生自动断电制动，系统能利用其自身系统控制参数对电磁阀进行控制，从而有效地停止灌溉操作。而针对检测水位在阈值范围以下时，需要利用系统自动化控制功能开启电磁阀，确保振动控制灌溉项目。技术人员要利用模块对开启灌溉和停止灌溉进行集中管理，针对状态信息以及终端节点建立有效的控制框架[1]。
2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的硬件实施方案
ZigBee智能农业灌溉系统主控制结构主要包括微处理芯片、USB和SPI等，结合图像传感器和MCI，能优化实现系统的高效管理目标，并且可以利用JAVA进行编程操作，将信息缓存后直接输入到存储指令和数据控制模块中。
2.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的终端节点设计
ZigBee技术在实际应用过程中，能有效实现低能耗和低成本，同时保证整体运行结构安全可靠，正是基于其自组网能力，能在定义标准结构中实现数据链层级和物理层级的优化连接，保证工作参数运行环境维系在2.4G赫兹、868赫兹以及915赫兹3个频段结构中，并保证拓扑结构运行的完整度。
2.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块电路设计
要想实现整体ZigBee智能农业灌溉系统的优化目标，就要保证系统在TC35i模块能有效维护主控制器和用户之间的数据交流，保证传递结构的安全可靠。系统运行过程中，技术人员要保证基带处理器和天线接口之间有效连接，并且充分满足供电电路的时序性，符合接口需求，利用40帧电缆线对主控制器和系统结构进行集中管控。在电源接线引脚数据处理时，技术人员要保证短信息收发和软件流的系统化控制，确保工作状态引脚也能得到有效传递[2]。
2.3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的网络控制模块设计
ZigBee智能农业灌溉系统之所以能实现自动化管控，主要是基于网络连接和智能模块技术，借助节点实现系统管控，确保能随时随地提高灌溉系统的访问实效性。除此之外，在系统内还要借助主控制器嵌入以太网，从而有效支持控制层协议，利用物理结构芯片提升处理水平。
3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的软件实施方案
3.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的主程序设计
在软件系统中，借助自动组网层级能实现ZigBee智能农业灌溉系统的优化运行，技术人员要对农田水位的上限和下限进行集中管理，保证水位、土壤以及电磁阀实现自动灌溉。另外，在系统中能借助路由节点和协调节点进行控制器管理，保证信息用户终端对数据建立集中采集机制，能在提升系统容错能力的同时，保证控制组网的可靠性。
3.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块应用程序设计
在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中，要满足实时性需求，对短信息标志位进行集中关注，从而保证检测程序发挥实效性。
3.3 基于ZigBee的智能r业灌溉系统的嵌入式网络搜索设计
嵌入式网络搜索设计结构被应用于ZigBee智能农业灌溉系统，能在提升系统联网有效性的同时，优化异地管控终端结构，确保控制命令在发送后实现灌溉操作。特别要注意的是，在系统嵌入结构中，技术人员要遵循HTTP通信协议，保证结构的有效性和完整度[3]。
4 结束语
总而言之，ZigBee智能农业灌溉系统的推广，实现了自动化农业管理项目的有效运行，不仅能运行远程监控和系统管理，也能进一步升级参数解析能力，一定程度上推动了农业项目的可持续发展。
参考文献
[1]滕志军，何建强，李国强，等.基于ZigBee的智能农业管理系统设计[J].湖北农业科学，2013，52（3）：681-684.
篇5
【关键词】风景园林；灌溉系统；设计；施工
1 市政园林灌溉系统的设计
近年来，在借鉴国外经验的基础上，更多的新技术、新材料开始运用于市政园林灌溉系统之中，灌溉方式也从简单单一的喷灌向着喷灌、滴灌、微灌、涌泉灌等多种灌溉相结合的系统性灌溉过渡，并开始将准确把握植物需水规律的“精确”灌溉作为设计目标。设计中应首先考虑灌溉地域的土壤、地形、气候、植物群落等基本情况，并注意设备的隐蔽性以保证景观效果的美化，可通过自动控制系统提高灌溉的精确程度，达到提高效率和经济实用的双重效果。
灌溉系统由水源、首部枢纽、管网以及喷头等部分组成。首先应保证水源的水量及水质，在市政园林灌溉中通常选择城市供水系统；首部枢纽一般包括动力设备、水泵、水表、压力表，以及控制设备等，用于取水、加压、水质处理和系统控制，在设计中应根据水源条件、灌溉产品类型及灌溉对象适当增减设备；管网包括不同管径的干管、支管、毛管等，作为压力水的运输通道，通常以防锈蚀的UPVC管、PE管等作为首选；喷头是使灌溉水均匀喷洒在绿化区域的设施，可根据不同情况选择不同射程的喷灌、滴灌或微灌产品。
在灌溉方式上，应以整体喷灌与局部滴灌或微灌的方式相结合，并根据设计需要选择全自动或半自动控制系统。其中全自动系统可通过预先编制好的控制程序和根据反映植物需水的某些参量（土壤气候条件、植物群落条件等）自动开闭水泵并按一定的轮灌顺序进行灌溉，可极大地降低人工成本和资源浪费。
2 灌溉系统施工中应注意的几点问题
施工前，应先确定水源的静态水压。通过描绘精确的施工图把握住系统的整体布局，并根据地区冻土层厚度确定挖埋管线的深度。根据具体的气候条件及水压情况确定喷头之间的距离，间距通常在喷头直径的60%左右，射程应互相压盖25%～30%，实际操作可以单独将小块绿地分开布置，布置方式可选正三角形或正方形，并从中间进行施工。一般的埋地式喷头应低于地面以下5mm，此外还应注意喷头射程与马路和建筑物间的距离。开挖喷灌沟时要找好坡度，并尽量保证其平直，沟下不应有尖锐的东西。连接管材时，应将接口处打磨平滑并擦拭干净，涂上胶水的接口要立即连接，并在插入后用力旋转一周，停留1min以保证接口的完全接触。
施工中要重视灌溉系统与其他市政设施的整体协调，如管网的铺埋与其他地下隐蔽工程的配合、处理好各工程间的关系、促进统一的规划和实施。施工完成后，还应进行水压试验，确保系统的正常运作。
3 节水灌溉系统的建设
随着世界性能源问题的出现，市政园林除了其发挥其美化城市生活、调节生态环境等作用外，其节能性也逐渐受到人们的关注。节约型生态园林概念的提出，对灌溉系统提出了更高的要求，促进灌溉系统不断向低成本、低能耗、多样化、自动化的节水、节能、节劳的方向发展。
首先，应以不同植物的灌溉特点优选灌溉方式及灌溉器具。低矮易蒸发的草地宜采取射程较远的喷灌以降低水的雾化程度和空气中的漂移损失；自然型灌木宜采用滴灌方式，将滴头设置在植物的根部附近减少水的损失；大型乔木可用根部灌水器和涌泉喷头将水分直接送入其根系，解决表层压实土透水性、透气性差的问题；而时令花卉与修剪型灌木则应分析具体情况，以滴灌、微灌或人工浇灌相结合的方式操作。
其次，管材和配件的选择直接关系到节水的效果。管材的人为损坏、老化、冻裂等情况，都可能破坏其密闭性，产生漏水现象，故应选择质量较好，柔韧度较高的UPVC或PE材料。将某一区域的入口水压保持在同一最佳范围内，可产生更为均匀的灌溉效果，因此可在入口管道处设置水压调节器，使灌溉器在最适压力下工作。此外，灌溉系统后期的维护和对自动化程序的不断修正也将起到良好的作用。总之，市政工作者应合理设计和运用灌溉技术，根据不同的园林环境设置不同的灌溉模式，为城市节约型生态园林的建设贡献力量。
参考文献
[1]李婷.怎样评价你的园林灌溉系统[J].农机科技推广，2005（02）
[2]王超英.市政园林灌溉系统施工与设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（12）
[3]关涛.园林灌溉系统施工技术探讨[J].经营管理者，2012（17）
篇6
【关键词】C8051F340；can；物联网；cp2200
物联网就是“物物相连的互联网”，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。我国是农业大国，人口众多，对粮食蔬菜等农作物需求巨大，随着农村大量劳动力流向城市，农村劳动力长远看会出现短缺，而我国农业灌溉中大多还是采用传统的灌溉方式，不仅耗人力而且水资源也是浪费，传统的灌溉还有不及时，效率低，灌溉量不精确等问题。本文提出了智能大棚灌溉系统的设计，研究了通过传感器检测来判定是否灌溉，灌溉是否完成，充分考虑关照，温湿度等对需求量的影响，并考虑到不同季节不同作物需水量的不同，通过水位监测判定是否灌溉完成，通过vc界面选择不同季节，不同作物，通过传感器检测到的环境参数与上位机数据库中的标准参数比较，判定是否要进行灌溉，灌溉量是多少，由上位机传达命令到下位机控制执行机构工作，进行浇水灌溉，达到最佳的灌溉效果。
1.总体设计
1.1 总体框图
如图1所示，由C8051F340构成网络节点，传感器采集的信息输入到这些从机，从机通过can总线传递给主机C8051F340，主控机汇总消息，传输到网络然后传到上位机电脑，采集的数据信息与上位机中数据库内的标准参数比较，分析，优化，最后上位机发出控制命令控制下位机工作。
1.2 下位机框图
下位机（如图2）由C8051F340单片机和采集装置、执行机构组成。其中C8051F340单片机是核心，起控制作用；采集装置由一些传感器构成。灌溉时要考虑光照，空气温湿度故检测装置有光照传感器和温湿度传感器，灌溉是否完成需要水位监测；执行机构有通风装置，灌溉装置和加温装置，在灌溉时需要通风，而冬天东风温室大棚内温度会低，故要进行加热升温，当需要灌溉时，单片机从机接收指令，控制执行机构动作，实现灌溉。
2.硬件设计
C8051F340是美国Silabs公司生产的与标准8051兼容的高速单片机，它具有速度高，功耗低，有丰富的设备，片内还集成了数据采集和控制所常用的模拟部件、其他数字外设和功能部件，是完全集成的混合信号系统及芯片。
2.1 传感器与单片机的连接
如图3，温湿度传感器选用SHT11，这是瑞士Sensirion公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度等，分辨率高。光传感器选用TSC2561，它是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程的光强度数字转换芯片，可直接通过I2C总线协议，由MCU访问。
SHT11的供电电压范围为2.4-5.5V，建议供电电压为3.3V。在电源引脚（VDD，GND）之间须加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
2.2 Can总线
CAN属于现场总线，能有效的支持分布式实时控制，主机向从机1命令时，其他从机可接受命令，但不需要作出反应，只有从机1接受命令并作出反应，在CAN总线通信中，控制器采用PHILIPS公司的SJA1000和收发器选用82C250芯片。为了增强抗干扰能力，选用了高速光电耦合器6N137。单片机对SJA1000进行初始化，通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。采用双绞线进行连接。SJA1000的AD0-AD7连接到单片机的8个I/O接口，对应的引脚相连，单片机可对SJA1000执行读写操作，可通过中断方式访问SJA1000，如图4。
2.3 以太网控制器与单片机连接
如图5，CP2200是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器（MAC）、10Base-T物理层（PHY）和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器；可以为具有11个以上端口I/O引脚的任何微控制器或主处理器增加以太网通信功能；8位并行总线接口支持Intel和Motorola总线方式，可以使用复用或非复用方式寻址；是目前体积最小的单芯片以太网控制器。
将地址总线端口A0～A7接F340的管脚P2.0～P2.7，数据总线端口D0～D7接P4.0～P4.7，F340通过这两条总线对CP2200进行寻址和数据收发。INT和CS和分别接F340的管脚P3.6和P3.7；单片机通过管脚P3.6控制CP2200，CP2200通过P3.7向单片机发出中断申请。
2.4 执行机构
电动机作为执行机构，负责通风，灌溉，加热，执行机构均由继电器间接控制。所用电机为步进电机，方便控制器控制速度，电磁阀采用220V交流的，型号：2W-160-15，型式：常闭式（即：通电打开，断电关闭；）。
2.5 注意事项
（1）电磁阀远离控制器，需通过继电器间接控制，另外要加入电阻电容缓冲，防止影响控制其正常工作。
（2）电源采用开关电源，接通220交流电，输出12V6A直流电，电流电压都要注意，电流过小会造成开关冒火花但电动机不工作。
（3）C8051F340与继电器之间加反相器，控制电动机，防止启动时烧坏电源。
3.系统软件设计
3.1 上位机设计
界面采用vc编程，参数放置采用数据库，不同季节灌溉量不同，不同季节具体灌溉量在数据库中设置好，比如夏季要增加灌溉量，冬季要减少灌溉量，在界面中可用鼠标点击按钮选择季节。同样不同的作物也是。光照不同，空气温湿度不同，灌溉量也不同，具体的标准参数设置在数据库中，检测到的信息与标准参数进行比较。
主机通过无线传输接受从机发来的信息，然后通过无线传输装置发送到上位机PC，上位机专家系统中有不同作物（西红柿、茄子、辣椒、西瓜等）的标准参数（不同的作物在不同的季节所需要的光照，温度，水分不同，白天晚上温差大时所需要的光照也不同），标准参数与采集的信息比较后发出命令，主机接收上位机的指令，传给从机节点。
上位机控制下位机关键是协议，协议要一致，比如在上位机中设置ComPort.Settings="4800，n，8，1"那么下位机程序中要对应，可以这样写程序：
EA=1；ES=1； TMOD=0x20； SCON= 0x50；
TH1=0xF3；//定时器初值高8位设置//12MHZ晶振，波特率为4800
TL1=0xF3；PCON=0x80；TR1=1；
3.2 CAN通信软件设计
（1）SJA1000的初始化子程序：初始化包括工作方式的设置、接受滤波方式的设置、接收屏蔽寄存器和接收代码寄存器的设置、波特率参数设置等。
（2）发送子程序：发送时将等待发送的数据按特定格式组合帧报文，送入SJA1000发送缓存区，启动SJA1000发送即可。
（3）接收子程序：处理接收报文的过程中，同时要对诸如总线关闭、错误报警、接收溢出等情况进行处理。
4.结束语
本文提出了基于物联网的专家系统，利用C8051F340单片机与can总线以及以太网控制器进行设计，利用传感器检测环境参数，通过与标准参数比较做出判断，温湿度不同，光照不同时，电脑自动设置不同的灌溉量，有利于精确灌溉，节约用水，有利于植物的生长，节约了人力资源。
参考文献
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篇7
关键词 无线传感器网络；精量灌溉；作物水分状况；路由协议；传感器节点
中图分类号 S275.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）24-0216-02
水是人类及一切生物赖以生存、必不可少的重要物质，是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。虽然我国水资源总量很大，但由于人口众多，每年的用水量也非常多，目前我国人均水资源占有量约为世界人均占有量的1/4，排名百位之后，被列为世界人均水资源贫乏的国家之一。另外，我国南北自然环境差异大，北方的几个省区更属少水地区。近年来，城市人口剧增，生态环境恶化，工农业用水技术落后，浪费严重，水源污染，使原本贫乏的水资源更加紧缺，缺水已成为制约我国农业发展最主要的因素。因此，在农作物、果树等的生产和种植中，实施节水灌溉势在必行，而推行精量灌溉又是重中之重。
随着水资源的日益紧缺，世界各国水资源供求矛盾越来越突出。解决这个矛盾的根本出路是大力发展和推广精量灌溉，根据作物需水信息适时、适量地进行科学灌溉，达到节水增产的目的[1]。农业作为我国的经济支柱产业，其对用水量的需求不言而喻，长期以来限于思想观念、资金支持、技术设备等方面的原因，对作物的灌溉一直沿用传统落后的大水漫灌。随着水资源日益短缺与农业需水量逐年增加两者之间矛盾的不断加剧，精量灌溉这种现代节水灌溉模式正逐渐取代传统的大水漫灌模式。
1 无线传感器网络在精量灌溉中的应用
1.1 精量灌溉的意义
农业节水是以高效用水为核心，其中对作物实施精量灌溉一直是节水灌溉的研究重点，即解决何时灌和灌多少的问题[2]。精量灌溉指通过微喷、滴灌等方式，根据农作物水分生理特性和需水规律，以及作物生长与土壤水分、土壤养分、空气湿度、大气温度等环境因素的关系，把握合适的时机，掌控适当的速度，实施精准的水量控制，从而摆脱土壤、气候、水源和灌溉设施等条件的约束，使农田水势保持在适宜作物生长的最佳状态，并实现节水灌溉的目的。
精量灌溉技术，不仅可以最大程度地利用有限的水资源缓解淡水短缺、地下水开采过度的严峻局面，同时能够通过与精确施肥的有效结合，改善农作物、果树等的土壤环境和生长条件，从而提高作物、果实的产量和品质，带来很好的经济效益和社会效益。精量灌溉不仅是保证作物生育需水、获得优质高产的重要手段，也是提高肥效和药效、减少环境污染的重要措施[3]。精量灌溉能够极大限度地提高水资源的利用率，减少肥料的浪费，避免杂草滋生，改善土壤条件，降低对水资源需求的压力，使农业生产、生活真正做到低投入、高收益。精量灌溉以科学配水、科学用水、科学节水为核心，可以大大提高水的利用率，实现农业增产增收，是解决我国农业用水紧张的有效途径。
1.2 无线传感器网络简介
无线传感器网络（wireless sensor network，WSN），是由监测区域内随机分布的大量种类繁多的微型传感器组成，它们通过无线通信方式迅速自行组网，对网络覆盖区域中被感知对象的动态信息进行采集、计算和处理。无线传感器网络已经被视为继互联网之后的第二大广泛存在的网络，其作为信息获取的重要和常用的新技术之一，发展迅速，逐渐深入到人们的生产、生活的各个领域，包括农业中的精量灌溉领域。
1.3 无线传感器网络应用于精量灌溉的优势
无线传感器网络已经被广泛地应用于各个领域，其在农业领域，特别是农业精量灌溉领域的应用前景十分广阔。实现精量灌溉需准确获取作物需水信息，并根据需水信息制订灌溉控制方案[4]。无线传感器网络具有网络结构灵活、覆盖面积大、数据传输距离远、兼容性好、感知精度高、应用成本低的特点，非常适合于农业节水灌溉系统的实现。将无线传感器网络技术应用于农业精量灌溉，符合农作物生长和果树种植的特点和发展方向，同时能够缓解我国农业生产中用水紧缺的问题，有效解决了农业生产中水资源消耗和浪费的问题。随着无线传感器网络的持续深入研究，利用无线传感器网络，实施农业精量灌溉呈现出越来越广阔的发展前景。
在传统农业中，人们需要消耗大量的人力物力，来获取大田中农作物的信息，这种方式既耗费时间精力，获取的信息又很有限。无线传感器网络可以针对大田灌溉中数据采集量大的特点，比较方便地实现大量数据的远距离传输。实施精量灌溉必须具备3个条件：一是掌握详细的作物需水资料；二是运用先进的信息化技术；三是提供两者相衔接的大量技术指标，并将这些指标转化为遥感标识和模型。可见，作物水分状况监测是精量灌溉的基础与保障[5]。通过无线传感器网络，可以实时监测农田中的土壤和作物水分状况，确定缺少水分的区域，从而实现精量灌溉。近年来，国内外许多学者对作物水分状况实时监测与诊断技术进行了大量研究，取得了一些成果，其中比较典型的成果有：利用土壤水分诊断作物水分状况、基于冠层温度信息诊断作物水分状况、利用茎直径变差诊断作物水分状况、利用植株蒸腾速率诊断作物水分状况、利用声发射信号诊断作物水分状况等[6]。无线传感器网络可用来采集和监测土壤水分、冠层温度信息、茎直径变差、植株蒸腾速率、声发射信号等，这些都为更好地诊断作物水分状况，同时结合农业灌溉设备和技术定时、定量地进行精量灌溉提供了必要条件。
无线传感器网络（WSN）不但可以实现实时监测、感知和采集网络分布区域内监测对象信息，并对这些信息进行处理，而且可实时将信息通过无线的方式发送给用户。将其应用于精确农业可有效解决农田信息的获取问题[7]。在实际的农田灌溉过程中，可比较容易地采集土壤湿度等信息，再对农田作物缺水环境进行诊断，并将结果和解决方案反馈给农民。
2 基于无线传感器网络的精量灌溉系统设计
由于可以对特定的区域进行大面积监控，单个节点成本低，使得传感器网络非常适合于农业领域的信息采集工作[8]。利用无线传感网络实施农业精量灌溉，要求控制精度和智能化程度高，可靠性好。灌溉过程应采取自动控制模式，这样可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高灌溉的准确性。
2.1 系统结构
为了将农田土壤和作物水分数据实时、准确、稳定的传输，无线传感器网络必须建立一个稳定、合理的体系结构，保证数据准确传输。一个完整的基于无线传感器网络的精量灌溉系统的基本结构如图1所示。在这套结构中，利用无线传感器节点网络的各种传感器实时监测农作物生长的土壤墒情和外部环境，传感器负责采集田间土壤墒情信息，作物生长的环境参数（土壤水分、空气湿度和温度）通过传感器采得信号，经处理后通过无线传感器网络将数据传输给基站，基站负责将采集的数据收集和汇总起来，再发送给灌溉专家系统，灌溉专家系统的中央处理服务器根据接收到的土壤墒情信息数据，结合当时的天气情况和后台灌溉知识库，决定相应的灌溉措施和灌溉决策，并形成灌溉控制指令，再通过基站发送给灌溉控制执行机构，从而实现大面积、农业信息采集自动化、灌溉精准化的精量灌溉。无线传感器网络在其中实现了土壤墒情的采集和传输，以及灌溉控制指令的传输。
2.2 路由协议
随着国内外WSN的研究发展，许多路由协议被提了出来，从网络拓扑结构的角度可以大体把它们分为2类：平面路由协议和分簇路由协议[9]。比较具有代表性的有泛洪协议（FLOODING）、定向扩散协议（DD）、低能量自适应聚簇分层协议（LEACH）。
2.2.1 FLOODING协议。泛洪协议是最早也是最经典的以数据为中心的网络路由协议。该协议具有严重缺陷：内爆（节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据）、交叠（节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据）、资源利用盲目（节点不考虑自身资源限制，在任何情况下都转发数据）[10]。因此，泛洪协议不适合应用于无线传感器网络。
2.2.2 DD协议。定向扩散（directed diffusion）是一种基于查询的路由协议。定向扩散路由协议只适合用于少量节点，否则延时会很大。
2.2.3 LEACH协议。低能量自适应聚簇分层LEACH协议的实现具体分2个过程，即网络分群阶段和数据传输阶段。LEACH协议具有放置方式敏感、低扩展性的应用特点。
2.2.4 协议的选择。为了满足精量灌溉的需求，在选择无线传感器网络路由协议时，应综合考虑网络结构、传感器节点部署、数据可靠传输、复杂度及低功耗等各种因素。由于无线传感器网络具有与应用高度相关的特点，因而其路由协议同样具有多样性的特点，很难说哪个协议更为优越。由于传感器网络中路由协议具有应用相关性，所以还没有出现一个普遍适用的无线传感网络路由协议[11]。需要在农作物实际生产或种植过程中，根据地形地貌和作物面积、位置分布来进行合理选择和优化。
2.3 成本控制
将无线传感器网络大规模应用于农业精量灌溉领域，由于在大面积的灌溉区域下，有大量的土壤墒情和农作物水分信息需要采集，所以相应的需要大量的传感器节点。传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元，应具备低功耗、低成本、无线组网等基本属性[12]。目前，很多技术先进的传感器如土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器等还主要依赖于进口，其价格并不低廉。因此，传感器网络的传感器节点要根据实际情况和要达到的实际目标进行布置，适量地控制传感器的数目，充分利用无线传感器网络组网设计灵活的特点，控制成本。成本的高低是衡量无线传感器网络节点能否在农业灌溉系统中成功实施的重要指标，只有成本低才能大量部署在大面积的灌溉区域中，体现出无线传感器网络在农业精量灌溉中的各种优点。
3 结语
现代化农业需要高效、精确的农业灌溉系统，而将无线传感器网络技术运用到农业精量灌溉中，能提供可靠的土壤湿度和作物水分状况依据，从而降低灌溉成本，提高水资源利用率，促进农业灌溉向精量灌溉方向发展，大大提高了农业灌溉领域的网络化、数字化和智能化水平。
4 参考文献
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篇8
1．1硬件设计
1．1．1电源模块
电源模块由开关电源和LM317芯片组成。开关电源可以分别输出+5V和+24V的直流电压。+5V直流电压可以驱动继电器并且为LM317提供工作电压。LM317芯片是三端可调稳压器集成电路芯片，电压输出范围1．2～37V，能承载最大负载电流为1．5A。LM317内置多种保护电路，其中有过载保护、过热保护和安全区保护等电路。经LM317芯片输出的+3．3V直流电压为单片机最小系统提供正常工作电压;+24V直流电压用来驱动电压、电流传感器和报警器工作。
1．1．2主控芯片
主控芯片选用飞利浦公司的32位单片机LPC2132。LPC2132是一个32/16位ARM微控制器，一个可以实现嵌入式跟踪和实时仿真的微控制器，且在其内部带有3种(32kB、64kB、512kB)嵌入式Flash存储器;基于单片机内部与众不同的加速结构和128位宽度的存储器接口，能够让32位代码在时钟速率最大的情况下正常运行。对单片机代码规模的严格控制，有着不同的作用和效果，为了代码规模降低幅度提高到30%，而其对应的性能损失仍然很小，可以通过单片机的Thumb模式来实现。该芯片还具有工作可靠、功耗低，数据处理能力强，以及内部资源丰富等优点。芯片内部资源丰富主要体现在其内部集成的FLASH存储器足以满足终端控制程序对于单片机存储容量的需要，并且还包括了AD转换模块、UART串口、实时时钟、I2C数据接口等，可以为终端控制设备省下大量的元件，不仅使控制终端的结构更加紧凑，而且降低了成本［2］。
1．1．3传感检测模块
传感检测模块包括电压电流传感器、振动传感器及温度传感器等。通过电压、电流传感器可以测定出农业灌溉系统的三相工作电压和电流。由于电压传感器和电流传感器输出的是4～20mA的电流量，LPC2132的AD接口可处理的电压范围为0～3．3V，因此需要在传感器信号线输出端上串接一个电阻，测量出的三相工作电压和电流可以作为判断农业灌溉系统是否正常工作的主要依据。振动传感器安装在门窗上，当门窗发生一定强度的振动时会触发振动传感器，传感器信号线输出的电压值会发生变化。该电压值通过转换电路转化为单片机可以处理的电平;在没有振动发生时，单片机连接到中断的引脚为高电平;当振动发生时，该引脚变成低电平，单片机检测到该电平的变化立即驱动报警电路并报警。温度传感器用于检测农业灌溉系统工作时的温度，本系统选用的是sht11温度传感器，通过检测到的电机工作时的温度，结合三相工作电压和电流来确定电机的工作状态。具体传感器电路如图2所示。
1．1．4人机对话模块
人机对话模式属于计算机工作方式的一种，即操作员通过控制台或终端显示屏幕操作控制计算机，以对话方式进行通信和工作，实现远程控制的效果。人机对话接口包括按键和LCD显示两部分，按键用来设置多级(省、市、县三级)SIM控制号码，在设置过程中按照LCD显示的提示内容分步进行，通过传感器检测到的数据也可以通过LCD显示出来。
1．1．5数据存储模块
R53通过按键设置的控制号码需要能够长期存储。本系统选用CAT1025芯片，该芯片即使在系统掉电的情况下也能保存数据，利用CAT1025可以存储多级控制号码。由于CAT1025具有非易失性，系统重新上电时，之前所存储的SIM控制号码依然存在，并且可以从CAT1025中读出，以便使用。其电路图如图3所示。
1．1．6执行机构
执行机构主要包括农业灌溉系统的自动启停开关和报警器驱动电路。农业灌溉系统的自动启停开关分别由两个继电器控制，用以远程控制农业灌溉系统的开启和停止，当终端控制器接收到上位机的启停命令时，发出指令控制启停继电器，完成相应动作［3］。报警器在单片机检测到有偷盗行为发生时报警。其驱动电路如图4所示。
1．1．7GSM模块
GSM是全球移动通信系统的简称，为本系统提供了远程无线数据传输的媒介。GSM模块具有通话和短信两大功能，本系统主要用到了其短信功能，以短信的方式进行数据传输。发射和接收的双方都必须各自使用一张SIM卡，以SIM卡的号码作为各自数据收发的地址，短信的内容必须严格按照短信协议的要求，不能随意乱发。系统的GSM模块选择的是TC35I，属于工业级的GSM模块，能够支持中文短信息交流，通过RS232串口连接LPC2132和上位机，必须通过AT指令才能实现模块与单片机或上位机之间的双向通信［4］。GSM是当前应用最广泛的移动通信标准，系统使用其进行远程数据传输具有通讯成本低、保密性好、可靠性高、抗干扰力强和使用方便等特点，保证了远程控制中数据传输的快速性和可靠性［5］。
1．2上位机的设计
上位机一般都放在相关单位的办公室内，系统利用PC机作为上位机，运用LABVIEW软件编写好上位机监控界面程序［6］。管理人员登陆界面后点击相关的控制命令就可以完成对农业灌溉系统的远程管理和监护。通过上位机界面可以远程启动和停止农业灌溉系统，随机查询农业灌溉系统的工作状态、累计抽水时间及电机工作参数等信息。当盗窃发生时，控制终端在报警的同时也会将信息发送回上位机，管理人员通过上位机可以了解相关情况［7］。
2系统程序设计
系统程序由上位机监控程序和控制终端程序两大部分组成:上位机软件利用LABVIEW语言编写，而控制终端软件的编写对于整个系统运行的效果至关重要［8］;控制终端程序主要包括系统初始化程序、GSM模块通信程序［9］、LCD显示程序、按键程序，温度检测程序、AD转换程序和电压电流测试程序等。控制终端程序在ADS1．2环境下完成编译调试后烧写至LPC2132的Flash存储器［10］。初始化程序完成对单片机的一系列初始化工作;GSM模块通信程序用以实现单片机与GSM模块之间的数据通信，以及短信的发送和接收;LCD显示程序和按键程序实现人机对话［11］。系统程序图如图5所示。
3系统测试
由于西南地区部分农田在夏季的干旱现象，故需要对干旱的农田进行实时、精确、安全的灌溉。系统于2013年7月22日在四川省南充市嘉陵区八庙河农田进行试验测试，在当天10:25打开上位机监控界面，上位机监控界面图如图6所示;点击“查询”灌溉系统的工作状态，控制终端自动反馈此时电机的工作状态以及数据信息，“查询”实时时间为10:28，状态查询完毕后运行系统;系统“开始”运行，“开始”实时时间为10:31，正在抽水的数据实时信息如表1所示。累计抽水时间00:50，也即50min(根据季节不同，农田容量不同，具体灌溉时间不同)，农田已灌满水。在整个测试过程中，系统的整体运行状态稳定、控制和管理的操作步骤简单、系统自动化程度较高。该系统相比以往的农业灌溉系统，首先可以根据季节天气不同，实现对农田进行规定时间的准确灌溉，免去了以往的人力频繁奔波;其次能够实时的监测灌溉系统的当前运行状态;最后在安全性能方面，不会存在盗窃不晓的现象，能够节约大量的人力、物力及财力。系统通过了实际运用环境的检验，已运用于四川多个区县的农业灌溉系统。
4结语
篇9
关键词：MSP430 自动控制 上位机 轮询方式
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0134-03
当前我国农业灌溉水平低，但是节水潜力巨大，节水灌溉技术的应用和推广，是缓解我国水资源紧缺的战略选择，是建立节水型社会的需要[1]。现有的智能灌溉系统控制器通常采用MCS51等其它微控制器作为控制芯片，并配以较多的模拟电路和逻辑门电路，其设计复杂，功耗、稳定性和可靠性难以得到保证[2]。如今，随着计算机技术的飞速发展，一些复杂的数据处理完全可以交给计算机通过上位机软件完成。
本文将分别从硬件编程和软件上位机两个方面，结合电路，介绍一种以MSP430为主控制器的、稳定的农田自动灌溉系统。
1 系统整体构架及工作原理概述
这种农田自动灌溉系统的整体执行思路如图1所示，本系统采用的是离散型控制系统，其具有三级结构。系统从下到上依次为：传感器检测与灌溉执行部分，MCU自动检测控制部分，田间监控中心。
底层的传感器有多种，分别对土壤的温度、湿度等进行检测。本系统能根据采集到的土壤湿度情况进行自动控制灌溉，其余采集到的环境参数供人员参考，做出合适的施肥灌溉决定。这些传感器或设备受到MCU控制，将信息呈递到单片机，通过其内部集成的12位ADC对数据进行处理，从而判断是否需要灌溉，并将数据通过无线通讯模块发送到田间监控中心。
田间监控中心可以修改田间各节点判断灌溉的标准值，能够按时接收并储存各节点的环境参数，记录灌溉情况，通过折线图或列表形式显示。当田间发生火灾或其他异常情况时，软件通过网络自动发出短信提示人员前去查看。此外，上位机能自动从网上下载天气信息，协助实现自动灌溉功能。
2 系统硬件部分
2.1 主控芯片
MSP430系列单片机是由TI公司1996年推出的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。
本系统的主控模块采用MSP430F2553微处理器。MSP430系列单片机是具有精简指令集的超低功耗的16位单片机。它的最高工作频率可达25MHz，同时具有256KB Flash、16 KB RAM，内含硬件乘法器、12位ADC，以及SPI模块[3]等，四种超低功耗模式，非常适合低功耗产品开发。它具有五种低功耗模式，在不同的模式下消耗电流为0.1～340 uA[4]，是目前功耗最低的单片机。另外它从低功耗模式转到活跃模式，需要的时间仅为6 us，可以被快速唤醒。因此该微处理器被广泛用在智能传感器、实用检测仪器、点击控制、便捷式仪表等领域[5，6]。
2.2 传感器选用
本系统的检测部分分别对土壤的温度、湿度等环境参数进行检测，其中土壤温度传感器采用DS18B20，土壤湿度传感器采用FDR土壤湿度传感器。
土壤温度传感器采用的是不锈钢封装的DS18B20，如图2所示。其具有现场安装简单、控制方便、系统性能好、易于扩展等特点[7]，插入土壤对地温进行检测，精度较高、工作稳定，单片机与其进行单总线通讯获取温度值。
FDR（Frequency Domain Reflectometry） 土壤湿度传感器，见图3，利用电磁脉冲原理，根据电磁波在土壤中传播频率测试土壤的表观介电常数ε，得到土壤容积含水量（θv）[8，9]。其输出信号为模拟电压0～ 1.1V，本系统利用MSP430F5438内部的12位ADC直接对其采集到的数据进行处理得到土壤湿度。
2.3 电源模块
系统供电采用电源转换器直接将220 V交流电转为12 V直流电，用于给水泵和土壤湿度传感器供电。MSP430单片机的供电电压为3.3 V，为保证散热效果，采用二级降压的方式分散热量，集成LM2596与LM1117，依次将12 V直流电压转为5 V和 3.3 V电压，取3.3 V为MSP430F5438、土壤温度传感器及无线通讯模块供电。电路图如图4所示。
2.4 灌溉控制模块
灌溉控制模块由单片机、继电器和水泵组成。单片机根据采集到的土壤湿度，结合此时地温等条件，判断是否需要进行灌溉。满足灌溉条件时，由P3.0口送出控制信号控制至光耦，光耦接通使继电器开启，从而开启水泵。系统中水泵的额定电压为12V，继电器作为水泵的开关，选用12V继电器，因此在电路中并联续流二极管保护电路。如图5所示。
2.5 无线通讯模块
本系统采用的无线通讯模块为美国TI公司出品的CC1101。CC1101是一款低于1 GHz高性能射频收发器，其内部集成了一个高度可配置的调制解调器，支持多种调制格式，最高数据传输率为500 kb/s。在发射状态下，其发射功率可通过编程调节，最大发射功率可达+10 dBm，接收灵敏度最佳为-110 dBm，抗干扰能力强，且功耗极低，可用于极低功耗的RF应用。它与MSP430F5438结合，使系统更为节能。
3 单片机控制部分
3.1 田间节点及灌溉控制部分
田间节点以MSP430F5438为控制核心，结合各传感器、继电器、水泵、无线模块，共同构成。以开发平台IAR Embedded Workbench为开发环境，对MSP430F5438进行C程序开发，这款软件具备高度优化的IAR AVR C/C++编译器，可以有效提高用户的工作效率。
对田间节点的环境参数检测、数据发送及控制灌溉，由MSP430F5438单片机控制执行。土壤湿度的上下阈值保存在E2PR
OM中，可通过上位机软件发送更改预设值命令，更改土壤湿度预设值即灌溉条件。单片机控制灌溉的基本流程如图6所示。
田间监控中心有中央通讯模块，通讯模块由MSP430F5438和CC1101组成。中央通讯模块通过串口与上位机进行通讯，对田间节点采用轮询方式进行无线传输，避免信息拥塞。
此外，用户还可直接使用上位机软件发送灌溉命令到单片机，开启水泵灌溉。
3.2 无线通讯部分
本系统中无线收发模块采用CC1101，正常情况下，每隔固定的时间发送一次数据，因此通讯模式为轮询通讯模式。轮询方式的工作原理为，总线信道上有一个主站和N个子站，主站向子站发送询问命令，子站收到后才可利用信道，以避免信息拥塞。通过MSP430编程对CCll01的4线SPI接口和GDO2测试接口进行配置，结合MSP430的时钟，将各田间节点的CC1101设置成轮询通讯模式。
4 系统上位机软件部分
4.1 开发环境
本上位机软件收集单片机检测的温度、湿度、PH值等数据，经过适当处理，存储到数据库中并以折线图和列表的形式显示。由于Windows API复杂、难度大，本上位机采用C#语言，在Visual Studio 环境下开发完成。.NET集成了大量类库，使用非常方便，可以满足用户的各种要求。
4.2 软件上下位机通讯设计
本上位机使用SerialPort类进行串口通信，SerialPort类为应用程序提供了通过串口收发数据的简便方法，具有功能强大，通信快速，实时性好等特点。此外还使用了Timer控件，当Timer控件启动后，每个一个固定时间段触发相同时间。用Timer控件实现了数据接收。
4.3 自动绘图功能的实现
关于折线图的显示，本上位机使用Zed
Gragh控件进行折线图的绘制，ZedGragh是一个开源的.NET图表类库。此类库比.NET自带类库使用更加灵活方便。使用DataGridView控件实现以列表的形式显示数据。Form1窗体是本上位机的主窗体，拥有各种功能按钮，并进行折线图显示，List窗体是Form1窗体的子窗体，负责进行列表显示。
系统采集全天的温度信息并以折线图显示界面如图8所示。
4.4 异常时短信报警功能的实现
报警是指，当上位机接收到的某些数据超过上限值时会发送短信提醒用户，如田间发生火灾等。手机短信发送是本上位机的扩展功能。通过C#编程，实现上位机给手机发送短信，当客户不在PC端时提示客户的功能。该功能的原理是通过一些运营商提供的接口实现的。本上位机采用可发送短信的Web Service，Web Service是新浪网提供的、可供用户直接调用的发送短消息的Web Service。Web Service中提供了一个发送短消息的方法"sendXml"。此方法的语法格式如下：
string sendXml（carrier，userid，password，mobilenumber，content，msgtype）
carrier：运营商名称
userid：新浪网上注册的手机号
password：成功注册手机后的反馈密码
mobilenumber：目标手机号码
content：所要发送短消息的内容
msgtype：发送短消息以文本信息形式发送，输入"Text"
4.5 上位机软件其他功能原理及实现
数据保存，通过上位机控制根据用户需求将接受到的数据保存起来，以便以后可以再次读取历史数据。为了数据的安全性，本上位机将数据保存到数据库中，使用的是Oracle数据库。基本功能实现流程如图9所示。天气信息通过中国气象局提供的API获取，根据获得的晴雨天气，给下位机发送信息协助判断、控制灌溉。历史数据可按照温度、湿度、pH值按钮显示不同数据，可以选择具体时间或具体节点查看环境情况。
5 结语
本文介绍的节水灌溉自动控制系统，利用MSP430单片机内部的ADC模块使得电路设计简单化，田间各节点的单片机收集环境参数并自动判断灌溉，上位机通过网络获取天气信息、检测环境参数正常，辅助判断是否应灌溉，并且能对田间每各节点的灌溉参数进行修改，实现自动控制灌溉。
实验证明，该系统具备较好的稳定性，节能且运行可靠，可以满足基本农业生产需要，使用方便，节水节能。但对于数据的处理性不强，仍需做完善。在硬件和软件方面仍具备可延展性，可采集周边环境参数如光照、雨量、CO2等，结合信息融合、PID等算法，提高系统对周围环境的分析能力，满足不同用户的需求。
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篇10
关键词：动力机功率；水利工程；水利系统；灌溉系统；水泵
中图分类号：G812.42文献标识码：A
在灌溉系统工作中首先遇到的问题是要选择合适的水泵。在水泵的选择中，其性能、设计流程、设计扬程以及水泵的选型都是十分重要的，然而最为重要的是其动力系统的配套，对此，本文对动力机功率和配套转速的确定进行了分析研究。
1动力机功率的确定
所选定的水泵需要多在功率的动力机械去配套，通常在选择水泵型号时，可同时在水泵规格性能相关的表中查到，按表中规定直接选配动力机就可以了。但是，有时水泵机组的工作条件有变化，动力机的类型及传动方式也有变化，以及其它因素的变化等，造成规格性能表中规定的配套功率可能与实际需要的配套功率相距甚远。如果大功率拖小水泵不但设备投资大，而且使用中长期多耗油、电，将造成很大的浪费；如果动力机功率改小了就很可能长期超负荷甚至于拖不动，影响机械使用寿命，严重时可能会发生烧坏电动机等重大事故。所以，动力机功率大小必须与所选定的水泵配套。通常动力机配套功率的计算公式按照如下的标准进行：P配=KP轴/η传。公式中：P配表示动力机的配套功率，单位为KW；P轴表示水泵的轴功率，单位为KW；K表示功率储备系数；η传表示传动效率，用%表示。功率储备系数K的功用，是考虑水泵在运行中可能发生意外的超负荷现象，避免动力机熄火或烧坏。在一般情况下，配套用大功率的动力机采用的储备系数小一些，配用小功率动力机采用的储备系数大一些。储备系数的值，可在有关手册中选取。传动效率η传的大小与传动方式有关。采用联轴器直接传动时η传为0.95～0.985，采用平带传动时η传为0.85～0.95。
2配套转速的确定
采用V带传动时每台选定的水泵，都有它自己的额定转速。水泵只有在这个转速下工作，才能最好地发挥其性能，因此所选动力机的转速以及传动方式必须满足水泵对转速的要求。所谓配套转速，是指动力机按它的额定转速运转时，被拖动的水泵也必须在它的额定转速下运转。因此，需要根据动力机类型、性能以及传动方式来处理好水泵和动力机转速的配套关系。
一般原则是若采用电动机作为配套动力，应尽量选择额定转速与水泵额定转速相一致的电动机，并采用传动效率比率高的联轴器进行直接传动。若选用柴油机作为配套动力，或选用电动机的额定转速与水泵的额定转速不一致时，就需要采用带传动装置进行间接传动。采用带传动时，动力机的额定转速与水泵的额定转速可以不一致。但它们之间必须满足动力机和水泵的转速之比（速比）与动力机和水泵带轮直径之比成反比的关系。
3水泵在灌溉结束后的技术保养
毫无疑问，任何一个机械在使用完毕后，其保养是必不可少的。水泵在灌溉使用前和使用后都要注意这方面的事项。
3.1遵守水泵技术保养规程
水泵的技术保养规程是根据水泵在使用过程中的零部件技术变化发展情况以及水泵的适应情况而拟定的规程，因此其规程对于所有的水泵使用具有指导意义。操作人员在操作过程中，如果能够认真遵守水泵技术保养使用的规程，认真做好水泵的技术保养工作，可以更好地减少或减轻水泵零部件技术状况恶化的速率，延长水泵的使用寿命使其能够更好地服务于农业生产和农田水利工程建设，因此，要按时、按项、按照质量和要求进行水泵的技术保养工作。在一般的情况下，不能只图省钱而任意地削减水泵的保养项目，或者任意地拖延水泵的保养周期，以防止水泵的保养不及时而造成严重的故障或者重大事故的发生。
3.2针对水泵的不同使用情况区别对待
水泵在进行水利工程灌溉时，由于功率不同的性能不同，使用所需要的条件也会有所不同，因此，其技术状态所受到的影响程度当然也会不同。这就要求对于不同和水泵在执行保养规程的时候要区别对待，即根据具体情况进行相应的变动。比如说在干旱地区和夏季天气炎热时要防止内部胶垫被烤化或磨损而使电机空转发生烧坏电机的情况，对电机密封处要及时进行线圈的密封等。在季节可以需要进行灌溉则要注意千万不能让水发生冻结现象，以免影响电机的正常工作和运转。
3.3注重保养质量
为了保证水泵使用的技术质量，应当努力提高水泵维护保养的技术人员的操作水平和正确的使用方法，并且一定还要充分注意到必要的物质条件进行补充。有些时候在维修时除常规的使用工具外，还必须注意使用水泵专用的技术工具进行维修，必要的时候，对于一些技术操作要求比较高的复杂操作或者是复杂的技术维修与调整，应当聘请专业人士或者送回厂家进行维修。
3.4提高水泵的使用操作水平
实践经验证明，水泵技术保养的好坏，关键在于技术操作的问题上。而能否在技术过程中对于水泵进行正确的使用与操作是保证水泵进行技术保养质量好与坏的前提和基础。因此，一是要对水泵定时进行外部和内部的清洗。外部清洗主要是擦拭的方法，防止其有灰尘和水而影响到水泵的正常使用，而且，如果水和灰尘长期得不到清洗会使水泵生锈或者使用时散热不好而发生故障。内部清洗主要是对水泵进行拆卸上油以保证水泵的作用，避免影响到正常工作。除此之外还要注意定期对水泵进行紧固，防止机器连接部位出现松动现象，从而使机器结构动力和受力不均匀。因此在维修过程中也要充分注意连接部件的正确紧固。
参考文献
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