井灌類型區節水灌溉監控設施－－IC卡機井取水控制器

    河北省是全國井灌面積最大的省份，占全國井灌面積的28％，現有機井81萬眼，井灌面積340萬hm，占全省有效灌溉面積的76％，農業灌溉用水占總用水量的74 ％，可見節水灌溉尤其是井灌類型區節水灌溉是節水農業的重點。IC卡機井取水控制器作為井灌類型區農業“節水灌溉監控設施”，在河北省2005年節水農業綜合技術示范項目區得到推廣應用，取得了良好的節水控制效果。
 
1 IC卡機井取水控制器 

    IC卡機井取水控制器又稱IC卡預收費控制器、IC卡機井智能控制系統等，種類很多，其實質就是利用Ic卡作為用水信息傳輸媒介用來控制機井灌溉取水量的一種監控設施。

1．1 IC卡 

    IC卡(“Smart Card”、“IC Card”)是繼磁卡之后出現的又一種新型信息工具。它是將一個微電子芯片鑲人符合ISO- 7816標準的卡基中，做成卡片形式的器件，由塑料基片、接觸面(或天線)、集成電路三部分組成。Ic卡根據卡上數據的讀寫方式分為接觸型IC卡和非接觸型IC卡。接觸型IC卡，其表面可以看到一個方型鍍金接口，共有八個或六個鍍金觸點，用于與Ic卡讀寫器(IC卡管理機)接觸，通過電流信號完成讀寫。讀寫操作(稱為刷卡)時須將Ic卡插入讀寫器。刷卡相對較慢、易磨損、沾污，但讀寫速度快、可靠性高，多用于存儲信息量大、讀寫操作復雜的場合。

    非接觸型Ic卡被稱作“射頻卡”(RF(Radio Frequency)卡)，它是在接觸型IC卡的電路基礎上嵌入射頻收發及相關電路，具有接觸型IC卡同樣的芯片技術和特性。射頻卡通過射頻卡讀寫器發射天線發送一定頻率的電磁波，當射頻卡進入發射天線工作區域時，在射頻卡卡基中鑲入的射頻天線產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活，接受信息或發送信息，完成卡與讀寫器間的數據傳輸。感應距離一般在1～1Ocm(不同型號控制器有所不同)內即可收發讀寫信息。設備之間無機械性接觸，且可以任意方向掠過讀寫器表面。所以，射頻卡無正反面之分、無機械磨損、安全、可靠；操作簡單、快捷；防水、防潮；應用面廣等。

1．2 IC卡機井取水控制系統工作原理 

    IC卡機井取水控制器實際是指Ic卡機井取水收費控制系統，由Ic卡機井控制器、Ic卡和Ic卡讀寫器(IC卡管理機)三部分組成。系統與專用的水表(水量計量變送器)(或電能表)配合使用，由控制器按用戶所購水量(或電量、或時間)即預售水(電)費、自動抄表計費、無費自動拉閘。系統集水量 計量、收費管理、控制于一體，特別適用于農用機井節水灌溉控制、工業自備井定額用水管理。下面以射頻卡機井取水控制系統為例，簡述其工作原理。

    1．2．1 系統的基本構成系統的基本構成見圖1。

    IC卡機井取水控制器用于多個用水戶(農戶)共用一個機井灌溉(取水)的場所，一戶一卡。 

    1．2．2 工作原理： 目前常用的IC卡控制器分為以水量、以電量、以時間為計量基準的三種類型。控制器平時處于拉閘斷電狀態，機泵無法啟動取水。只有用戶持卡購水(電、時)并將射頻卡放在(掠過)控制器感應區，控制器自動讀取卡中所購水量(電量，時間)等信息并合閘啟動機泵取水。在提水過程中，水表每走一單位水量(1 m3或0．1 m3)(或電能表每走1 kW ·h，或時間每走1單位時間)，控制器從剩余水量(電量、時間)減1，并在顯示窗中顯示。用戶灌溉完畢，將射頻卡再次靠近感應區，控制器將剩余水量(電量、時間)自動寫入射頻卡并拉閘斷電停機，卡中水量(電量、時間)在下次使用。如果剩余水量(電量、時間)為“0”，控制器也將自動拉閘停機，用戶必須持卡再次購水(電、時)。

    1．2．3 系統功能(1)開戶、售卡，向用戶售水(電、時)；(2) 制作用水管理的開戶卡、補卡、檢查卡、設置卡等各種類功能卡；(3)讀、寫IC卡中的信息，并自動存儲記錄，查詢用戶購水(電、時)記錄；(4)控制器可存貯1000多條用戶動態信息記錄，方便管理；(5)控制器LED(或I D)顯示窗和狀態指示燈，顯示剩余水(電、時)，指示傳感信號、合閘、分閘、事故報警狀態；(6)控制器具有刷卡延時停機、斷相保護 f盜防破壞功能；(7)控制器特殊功能，如限制總取水量功能、非正常原因停機用戶信息自動保存并可讀取功能等。

2 在井灌類型區節水灌溉中的應用體會 

    河北省2005年節水農業綜合技術示范項目(曲閌、臣鹿、藁城、桃城、大城、河問、樂亭、雄縣)要求“示范區內所有水源工程必須安裝先進實用的量水設施(1C卡、射頻卡)”，推行“一井、一表、一號、一卡、一數”，在科學分析水資源承載能力的基礎上，根據種植計劃、(節水)灌溉定額、灌溉面積以及干旱程度(平水年、豐水年、干旱年)分配用水指標(水權)，確定各農戶允許所用水量，及機井總控制提水量，向農戶預售水量。用戶根據自己的需要，持卡購水、用水。此項措施的推廣應用，不僅提高了農民的節水意識，加強了節水灌溉的監控手段，同時取得了很好的節水、示范效果。但是，在實際推廣應用中存在著一些問題，應加以改進。主要表現在以下幾個方面。 

2．1 加強宣傳、提高認識，增強節水意識

    IC卡機井取水控制器是一項新的節水監控、管理措施，農民接受、習慣需要一個過程。首先要從認識上提高。從目前推廣應用中看，存在著政府力度大、農民被動接受的現象。究其根本原因是農民的認知程度不夠、積極性不高。所以，在工作中要加強宣傳力度，在政策宣傳的同時，要特別注意技術方面的宣講，要讓農民真正了解“節水灌溉監控”設施的“好處”，在認識節水形勢的嚴峻性和必要性的同時，認識到安裝“ 卡機井控制器”可以給農戶灌溉帶來方便、實惠。用戶持卡購水后，想什么時候澆地就什么時候澆，不用事先找電工送電、事后找電工抄表，減少上下戶之間由于抄表數據不相符而產生糾紛等麻煩，實行定額灌溉，澆“關鍵”水，減少了用水量，同時也降低了種植成本。

2．2 增加“停機延時”功能，避免機泵頻繁啟動，減少機泵損壞 

    一般機井控制面積在幾公頃畝到十幾公頃，農戶十幾戶，灌溉期基本上是一戶緊接一戶的連續灌溉，如果上戶澆完刷卡停機，下戶再刷卡開機，勢必造成機泵頻繁啟動，尤其對于深井機泵的損壞更大，所以“控制器”應具備“延時停機”設置功能，即當上一用戶刷卡停機后，在一定時間內(如3O秒鐘)下一用戶刷卡開機使用，機泵不會停機，避免短時間內機泵停、啟，減少機泵損壞，降低電能消耗。但是對于少用戶淺井或單用戶井，不需要“延時停機“功能情況下，又能方便地將“控制器”設置成“無延時停機”功能。

2．3 增加“水量修正系數”，提高計量準確性 

    由于水表(或其他水量變送器)安裝位置受機房內管道位置、長度的限制，大多都不能按照理想位置(水表前側直管段長不小于1O D，后側直管段長不小于5 D)安裝，勢必造成計量精度的降低，要求“控制器”具有“水量修正系數”設置功能，通過校驗，重新設置“修正系數”，提高計量精度。但是，“設置”要有一定的權限，也就是只有專職管理人員才有“修正系數”設置權限。 

2．4 改進監控技術，提高防盜水、防破壞能力 

    對于“分體式”控制器，水量計量傳感器通過信號線將水量信息傳送給“控制器”。信號線切斷或強磁干擾，就無法計量。對于這種人為故意剪斷信號線或人為破壞水表使水表不走數的行為，“控制器”應具有自動監測、自動拉閘停機功能(在一定時間內無計量信號自動拉閘停機)，并報警。 

2．5 加強管理和維護，是設備正常運轉的保證 

    IC卡機井控制器的安裝使用不應給農民增加過多的負擔，所以從目前應用情況看，應以“村”為單位管理比較合適，一戶一卡，大村可以劃分為兩個或三個管理區，即實現了集中管理又不至于使農戶購水跑太遠的路。由水行政部門根據干旱年份預測、種植計劃、任務指標核定總用水指標，再由村委會根據農戶的種植作物、灌溉定額、灌溉畝數分配灌溉用水權(用水指標)，由專職管理員按照計劃向各農戶發卡、售水、統計、上報，同時負責各機井的巡查、維護和管理，加強設備的維護，防盜防破壞，保證設備的完好和正常運行。制定完善的用水制度和管理制度，超指標用水高價收費，節水獎勵的激勵政策，對于偷水、破壞的要嚴肅、及時處理。

3 結語 

    農業“節水灌溉監控”增加了灌溉用水的復雜性，是一項新的管理措施，農民接受和有效使用需要一個認知過程。首先要讓農民認識到水的“資源性”和“匱乏性”，建立“水權(用水指標)”概念，提高節水意識。其次是加強用水管理，落實“水權分配”，培育“水市場”。只有這樣，才能提高農民的積極性，才能真正重視“節水灌溉監控”設施H j，才能有效的利用、愛護，逐漸適應、習慣、依賴。農民真正認識了、重視了，“建立總量控制與定額管理相結合的用水管理制度，建立以水權、水市場理論為基礎的水資源管理體制”才能有效推行，實施節水灌溉、建設節水型社會才能落到實處、見到成效。

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