自動化控制論文
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自動化控制論文范文第1篇
主要是用作配電網的改造，其廣闊的覆蓋范圍和迅速的傳播速度使配電效率得到大幅度提升。計算機技術在發電、配電、變電、輸電等環節起到十分重要的作用，形成了主站、子站、光纖終端組成的網絡系統，這種合理化的格局，能夠有效提升傳輸速度。（3）變電系統能使高負荷供電站運行更加穩定，自動化技術主要通過現代通信技術、信號處理和計算機技術實現對設備的檢測，實現功能的優化和重組，有效控制電力系統的安全運行。
2計算機遠動控制技術的應用分析
計算機遠動控制技術的應用主要是通過遙測、遙信、遙控以及遙調等功能實現的，計算機遠動控制技術是電力系統自動化技術中的核心技術，其在電力系統運行中發揮著重要的作用，尤其是在電力系統中的數據采集、通信傳輸以及信道編譯碼等環節中占據著重要的地位。其中，計算機遠動控制技術的工作原理如圖1所示。2．1遠動控制技術中的數據采集技術遠動控制技術中的數據采集技術主要有A／D技術和變送器技術等，其處理的信號多數為0～5V的TTL電平信號，而在電力系統自動化技術中，多數采用大功率參數，為了實現采用遠動控制技術處理電力系統中的信號，只有通過變送器將大功率參數轉變為TTL電平信號，從而達到遙信信息的編碼和遙測信息的采集任務。其中在電力系統中，其遙信信息需要經過采集遙信對象的狀態，將采集到的描述遙信對象狀態的二進制位編進具體的遙信碼中這2個途徑進行傳送，然后再通過數字多路開關將電力系統各路的遙信狀態輸出到接口電路中，最后通過接口電路將遙信信息送入到CPU系統中進行處理，從而實現遙信信息編碼。2．2信道編譯碼技術分析在計算機遠動控制技術中的信道編譯碼技術主要有編碼、譯碼以及信息傳輸協議（規約）等。在電力系統自動化控制中，想要實現采用遠動控制技術進行信息采集，則必須通過通信信道傳輸到調控中心才能使用。因此在電力系統自動化控制中，為了進一步保證傳送的信息具有非常好的抗干擾能力，必須要對信息進行信道編譯碼，其中數字傳輸系統模型如圖2所示。在上述電力系統自動化系統中，通過采用遠動控制進行數字傳輸中，其干擾是不可避免的，而通過信道編譯碼能夠有效克服通道中的干擾，其中，信道編譯碼的方法主要采用線性分組碼中的循環碼進行編譯碼。2．3循環式數據傳送規約遠動控制技術在變電站、電廠以及調度中心的數據通信應用中，首先需要在信道編譯碼前，預先設定通信方式和數據格式，也就是通信信息傳輸協議（規約），以保證電力系統中數據通信的可行性。另外，在電力系統遠動控制技術中，其數據傳輸主要是以幀結構的形式進行傳輸的，其中重要的遙測信息主要安排在A幀，次要遙測信息安排在B幀，一般遙測信息安排在C幀。通過采用幀格式進行包裝后，電力系統中的數據就能夠有效按照規約進行傳送，從而實現信道全部編譯工作，實現對電力系統的全方位監控。
3電力系統自動化技術的發展及建議
對于電力系統自動化的發展方向，應從以下幾點出發：（1）兼顧提高經濟效益和改善自動化服務水平，我們追求的自動化技術應向著更優化、更具實效性、更加智能化、區域覆蓋更廣的方向前進。（2）加強電力自動化系統的設備穩定性，有效保障其安全運行，盡量減少大面積停電，建立一系列行之有效的處理機制，將停電損失降到最低。（3）開拓電力系統自動化的數字化之路，使數據更加全面，數字更加精準，力求節省更多時間和人力。（4）隨著科技的不斷進步，各種先進設備相繼出現，對電力企業的工作人員提出了更高的要求，加強電力企業人員的技能培訓和技術隊伍建設，注重對新技術高素質人才的引進和吸收，培養全面發展的技術人才，鼓勵員工以先進的理論知識和豐富的實踐武裝自身，投入更多精力到電力自動化的發展中去，推進電力自動化的發展進程。（5）在全球能源危機的嚴峻形勢下，正是挑戰電氣自動化進程的關鍵時期，要以可持續的發展觀，改善傳統的管理模式，從整體化逐步轉變為分布式、集約化的運營模式，實現能源利用的最大化、功耗的最小化、資金節約化。
4結語
自動化控制論文范文第2篇
（1）電氣自動化的系統的排布有著屬于自己的獨有的一些特點，電氣的設備并不是統一的安排在同一個地方，而是根據需求的不同被分別安裝在各自的配電室和電機的控制中心，由于，系統的排布中有著大量的配件，在處理所執行的信息時，工作量很大，從而導致機器的維修難度加大，但是，由于它的操作頻率相對于較低，電氣設備有著高要求，動作的速度也相對較快，在40ms以內就可以完成一個保護的動作。
（2）顯示控制屏按鈕齊全，顯示直觀，指示燈壽命長，光效好，可靠性強。控制計算機不僅具有動態協調能力，還可以存儲記錄，分析相關報告。其啟動控制方式大小不一，如小功率采用直接啟動的控制方式，大功率采用星形或三角形啟動控制的方式，還有的采用變頻調速控制的方式。這些不同的控制方式很好的確保了生產設備的運行穩定。
（3）確保運行時各種數據處理和信息收集的準確性，同時提出相應的應急措施，確保電氣系統可以在最好的狀態下運行。設備一旦出現故障，人可以馬上進行連鎖控制，非常人性化。
2電氣自動化控制系統的設計原則
（1）優化供配電的設計，促進電能的合理利用。設計時首先考慮的是設計的適應性，滿足工程的動力、供應、控制和安全等要求制定，以滿足建筑運行的要求，同時可以使它的運行處于一種安全的環境中。
（2）提高設備運行效率，力求簡單、經濟、使用以及維修方便。在整個的設計過程中，安全和滿足工程的運行時整個設計的基本前提，在該前提下，一方面要注意不斷的擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷的降低工程的成本，這就要求工作人員不僅僅應該使控制系統簡單經濟，而且還要使得系統的使用、維護方便、成本低，不宜盲目的追求自動化和高指標。
（3）合理調整負荷，提高設備利用率。在設計的過程中，要盡可能的提高系統的質量，使它的的負荷量在一個合理的范圍內，當在一個特殊的用電環境中，可以合理的選取節能方法，提高店的利用率。
3電氣自動化控制系統發展的現狀
我國的電氣自動化技術和國外發達國家相比差距仍然很大。到現在為止DCS系統的應用在自動化控制系統中仍然有著重要的不可取代的地位。
（1）電氣自動化工程的分散控制系統，它是由過程控制和過程監控來組成的計算機系統，該系統的基本思想是集中操作、分級管理、配置靈活和組態方便四大方面，在生產、生活中的應用非常的廣泛。但是該系統缺點明顯，如可靠性能低，維修困難；生產廠家之間缺乏統一的標準，維修互換性低；價格昂貴等。
（2）WindowsNT和IE是電氣自動化控制系統的標準語言規范。第一點是，在電氣自動化領域，具有靈活性和易集成化等優點的人機界面操作，已成為一種主流的發展方向。第二點是，對于電氣自動化控制系統的維護難度減小。
（3）監控的集中化。其缺點是處理速度緩慢，成本費用大，可靠性能低、設備很難擴容操作、故障查找難度大等。
（4）信息的集成化。在存儲和讀取信息時，需要使用規定的瀏覽器才可以訪問到信息，并且信息技術會在電氣自動化設施、系統和機器中進行橫向擴展比較。
4電氣自動化控制系統的發展趨勢
隨著我國經濟的不斷發展，科技的不斷進步，伴隨而來的是電氣自動化控制系統技術方面的競爭，不但競爭愈演愈烈。同時，此系統對節約有效資源，降低成本費用，甚至改變我國工業的發展都有著積極意義。所以，我們必須根據自身的發展情況，來對自動化控制系統進行相應的規劃，積極的發揮自己的有力的條件，實現我國的自主研發，只有這樣才有可能在有限的時間內搶占先機。
（1）軟件地位大大提升。隨著信息技術的發展，網絡技術以及計算機發展與應用的廣闊前景，尤其是OPC技術、IEC61131標準和Win-dows平臺的發展與廣泛應用，計算機在電氣自動化控制系統融合方面的作用，已無可替代。
（2）電氣自動化控制系統統一化、信息化。為了獨立開發系統，更為了方便達到客戶要求，使得電氣設備、計算機監管體系和企業工程管理體系之間數據信息能夠及時的傳遞和暢通的交流，那么需要對電氣自動化控制系統進行統一化的管理。此外，信息化是電氣自動化控制系統的另一發展趨勢，即實現設備與網絡技術結合，實現網絡自動化和管控一體化。也就是說信息技術不僅滲透在管理層面上，同時在應用信息技術的基礎上迅猛發展。
（3）科技的不斷發展是電氣自動化行業的關鍵，由于電氣自動化是結合了多門學科的一項技術工程，在它的組成原件方面科技的含量比較高，由于在自動化的關鍵技術是大部分的企業都沒有屬于自己的知識產權，造成同行業的企業以較低的價格和各種的渠道來加大自己的競爭力，所以，技術的不斷發展的選擇是整個自動化行業的突破點，也是關于電氣行業長遠發展的關鍵所在。只有在不斷的科技發展中，電氣自動化制系統不斷突破，才能在全球化市場競爭中，立于不敗之地。
（4）電氣自動化工程生產安全化。技術的安全集成化是電氣自動化工程在控制系統方面的的一個發展方向，保證系統的安全性，即人、機、環境三者的安全實現是該部分的重要點。在非安全狀態時，用戶要如何選擇利用最低費用實現安全方案制定問題。
自動化控制論文范文第3篇
是國家果茶良種場XX省優質果茶良種繁育場，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年三月由農業部授名為“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。為加速實施全省農業結構的調整，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優質果茶品種資源158個，優質果茶種苗40多萬株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會提供優質果茶苗木200多萬株，果茶母（接）穗1萬公斤以上，生產優質果茶產品1000噸以上。
果茶場也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農業觀光園。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。年生產優質果茶苗木將達到1000萬株，優質果茶產品產量也將成倍增加，更多的農業高新技術將落戶該場。果茶苗木和產品的生產、檢測、采后處理、加工和多種農業觀光設施將全部完善和配置。屆時，一個全新的高科技生態農業示范、觀光園將會展現在你的面前。
百果園是農業高科技的結晶，而滴灌系統是其中的重中之重。百果園現建成的620畝果園，全部由從以色列引進的先進滴噴灌系統控制，該園地勢起伏較大，最高處海拔達86.60m，最低處64.72m，傳統灌水方式很難進行，而先進的滴灌系統由于對地形的適應能力強，而且特別適應山地丘陵地區，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫中取水，經過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水準確地送到每片需水地園中，保證果樹的正常需水。不過其系統自動化程度不高，全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟，不能精確實現作物的輪灌、對灌水時間和灌水量還不能實現有效的控制，有望進一步提高。
2滴灌系統
滴灌就是滴水灌溉技術，它是利用低壓管道系統，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達的區域，使作物主要根系活動區的土壤始終保持在最優含水狀態。滴灌不同于傳統的地面灌溉濕潤全面積土壤，因此滴灌有節約灌溉用水量、促進作物生長和提高產量的作用，是一種很有發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，而且很難保證滿足果樹的需水量，而滴灌具有省水節能、省工省地省肥、操作簡單，易于實現自動化、對土壤地形適應性強、保護和保持生態環境等優點，所以滴灌成為了百果園地首選。
2.1百果園滴灌系統的組成
百果園滴灌系統主要由水源、首部樞紐、輸配水管網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中去。百果園中采用五級加壓式離心泵，在水庫中取水，現取現用，計劃建一水塔蓄水。
2.1.3輸配水管網
輸配水管網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，毛管是微灌系統末級管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統中直徑小于或等于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的關鍵部件，包括微管和與之相聯的灌水器(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
灌溉系統的第一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水技術，是我國南方發展節水農業的典范，其具體情況見下：
2.2.1設計原則
滴灌灌溉系統設計除了滿足節水、節能、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、蟲害的發生；
④在盡可能的情況下，灌溉系統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資料的收集在系統設計時，必須掌握以下資料：
①地形資料：根據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：區域年均降雨量及季節分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發資料等。
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，當地下水水位較淺時，一定要調查清楚地下水位及其周年變化規律。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證率問題，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的效益發揮和灌溉保證率。因此，應根據作物種類、作物的種植制度、種植季節、水源情況、果園設施情況、工程區社會經濟情況等，合理地選擇相對投資較省、灌溉保證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滴灌系統布置，百果園滴灌系統的管道分干管、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時間T，用式（4－9）計算，即
③一次灌水延續時間：一次灌水延續時間是指把設計灌水定額水量，在不產生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時間，用式（4－10）計算，即
i.輪灌區數目的確定：（a）對于固定式滴灌系統，輪灌區數目可按式（4-11）計算：（b）對于移動式滴灌系統，則有：
ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對于固定式滴灌系統，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），移動式滴灌系統中為出流毛管長度。
（b）對于移動式滴灌系統，一條毛管控制的灌溉面積為
2.2.2.5滴灌系統控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，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域需要時，滴灌面積為
2.2.2.6管網水力計算滴灌系統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，同一條支管上的第一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，僅要求區域內滴頭流量差值不超過10％，并據此確定支、毛管的最大設計長度；在滴灌中，由于管網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（4－16）、（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，應該根據滴灌區的具體情況，如地質、地形、氣候、運輸、供應以及使用環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、鋼絲網水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業的發展，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，造成運行時管道發生爆破，甚至導致整個管道系統癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最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勢下降，應通過技術經濟分析選擇合適的管材。塑料管經常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動管最好不采用塑料管。
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最大流量，作為本級管道的設計流量，依據這個設計流量來確定管道的管徑。若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現次數較多的次大流量，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最大流量不同時，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。為了保證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最大。若支管鋪設在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發生在首末滴頭之間。考慮地形高差Z的影響時上述規定可表示為
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的小些。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范取整。對滴灌系統的支管，考慮到運行與管理的方便，最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區中統一。對于固定管道式滴灌系統，地理支管的管徑可以不同，但規格不宜太多，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最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經濟管徑。經濟管徑中對應的流速稱為經濟流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經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展，許多優化設計方法，如微分法、動態規劃法等已在管道灌溉管網的設計中得到應用，具體方法可參閱有關書籍。對于規模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經驗公式估算管道的直徑：
應該指出的是，由于管道系統年工作小時數少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經濟的，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，埋深應根據當地的氣候條件、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格盡量統一。
為了按計劃進行輸水、配水、管道系統上應裝置必要的控制閥。白果園中為了實現灌水的有效控制,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，設置節制閥。為保證管道的安全運行，還安裝一些附設裝置。自壓系統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，管道起伏的高處應設排氣裝置，自壓系統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，管道可能發生最大水錘壓力處設置安全閥。
2.3評價
從整體上來看,XX白果園的滴灌系統是建設的比較完善的一套滴水灌溉系統,設計施工都符合現代滴灌的要求,是一套先進的現代化滴水灌溉系統，而且產生了很好的經濟效果。不過當時考慮到經濟條件的限制，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，不能精確實現作物的輪灌、對灌水時間和灌水量都不能實現有效的控制，故需進一步對其控制系統加以設計改進。正在建設的二期工程應該吸收一期工程中的好的經驗，改進一期工程中的不足，特別是應該實現灌水的全自動控制。
3灌溉自動化控制系統
灌溉中的滴灌系統，能很方便實現自動化控制，灌水的自動化控制能有效的實現節水灌溉，也是農業實現現代化的要求。對微灌的自動化控制，根據控制系統運行的方式不同，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
系統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。這類系統的優點是成本較低，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
系統不要人直接參與，通過預先編制好的控制程序和根據反映作物需水的某些參數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
系統中在灌溉區域沒有安裝傳感器，灌水時間、灌水量和灌溉周期等均是根據預先編制的程序，而不是根據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。時間控制系統是按預定好的時間放水或關水；水量控制系統是按照設計的配水量放水或關水；反饋控制系統是根據灌區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。滴灌系統更便于完全實現自動化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠地區，沙漠地帶的防護林區，鐵路路基沿線，經濟力量雄厚的城郊蔬菜種植區顯得特別重要。目前，國外發達國家在滴灌區普遍使用了計算機管理系統，并通過專用的滴灌系統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，具有農藝上的綜合性，為人們充分利用現代化儀器設備在滴灌系統中應用提供了巨大的潛力。滴灌系統軟件根據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作物生產管理計劃制定
控制軟件系統應能提供一套科學的管理系統，它通過提高作物產量和品質以及減少用水量來提高水分利用效率，能給農民及有關用戶提供一套針對灌溉方案制定作物生產管理的先進、完善的管理系統，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農田的土壤水分狀況圖，方便的數據資料存取能夠得到每一塊農田的準確土壤水分含量，還能夠確定準確的日水分利用量，能夠給每塊農田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據每一塊農田各自的灌水量需求對不同農田進行灌溉優先排序，以便制定優化灌溉計劃使農場或用戶獲得整體最高產量。
控制軟件系統應能允許灌溉管理者根據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管理軟件包，它能夠對灌溉決策的制定和作物管理進行數據資料存儲、運算處理、顯示輸出。土壤水分數據資料主要由中子探測儀、石膏電阻塊和張力計測定獲得。天氣數據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穩產目標的籽粒重和穗粒數或結果率的控制管理問題。
3.3滴灌系統灌溉計劃制定
滴灌系統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業災害，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，因此不同的農田需要不同的灌溉計劃。農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最佳含水量。
當土壤水分和被作物利用的水分的準確數量被測定后，通過軟件可以計算下一次滴灌的日期和準確的灌水量，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民最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最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據。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調一致。用戶可以選擇任何關鍵數據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。根區吸收水分模式可以在深度圖中看到，對深度圖分析能使農民確定每一種農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量、土壤緊實度、土壤質地變化、高石灰巖含量、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現。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量，從中能夠給定灌溉飽和點和需灌溉補充點的準確設計值。灌溉或降水后從土壤的根區排出的水分數量能夠通過深度圖準確測定，根據可以調節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量將防止地下水水位地升高和土壤養分的淋溶損失，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據存儲于一個樹狀結構，這使得制定灌溉方案是查詢數據資料非常方便。管理人員可能負責管理幾個農場或幾塊農田，每個農場或農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記錄。輸入的數據經過計算機軟件處理，能顯示有關每一單個田塊的詳細資料，還能夠向農民分別顯示每一年的作物種植的詳細資料。能夠顯示農場的每個監測田塊或某一年份的每一監測點的情況，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記錄和根區的總水分含量，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據資料綜合分析，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。土壤等數據資料，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場、監測點和某一日期建立報告。報告分為五種：深度圖、時間圖、記錄讀數報告。監測點報告和灌溉計劃報告。用戶可以根據自己的需要已及自己微機系統對程序進行修改編譯，選擇公制和英制計量單位進行數據資料綜合分析，將田間測定得到的數據讀數記錄自動粘貼到沒一個具體的農場欄、監測點欄和日期欄。每一個監測點的測定日期，時間及估計的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。
3.5.2數據輸入在讀數記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實際收集的數據，如土壤水分張力計的讀數、作物籽粒大小。有關作物的數據可以測定得到，作物生長參數與土壤水分含量相關聯可以確定作物生長期的水分需求量。氣候數據資料可以人工輸入或由氣象站自動裝載。天氣數據參數的個數沒有限制，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制作相互作用關系圖。從氣象數據資料中可以得到蒸發損失的總水分量的數據并且把它與測定的日水分使用量相比較來調整該地區的作物灌溉計劃。
3.5.3軟件的數據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準確時間數。同時計算自從播種或其他生長時期（如發芽、開花等）以來的天數，使土壤水分能夠與過去多年的作物生長資料數據參數同步分析，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最大農業效益。例如能夠確定每次灌溉的準確時間和灌水量。同時減小過量灌溉和水分不足對產量的影響。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；建立現代耕作技術和傳統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據庫以使作物產量和質量獲得持續穩定的提高，使高效農業可持續發展。
3.6灌溉自動化控制系統
要實現灌水的自動化，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、高效、和節水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農地。隨著經濟發展，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。自動灌溉控制系統可以實現科學灌溉，節能、省水，使菜地和農地產量和質量明顯提高。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、塑料工業技術的提高而逐步實現的
自動化計算機灌溉控制系統大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發、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的控制上。90年代，計算機工業的硬件、軟件飛速發展，使得灌溉系統中央計算機系統操作難度越來越小，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、開發出了中央計算機控制系統：Maxicom
智能化灌溉中央計算機控制系統具有如下功能：
①動采集各種氣象數據，計算并記錄蒸發蒸騰量ET；
②根據前一天的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；
④連接流量傳感器可自動監測、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網輸水能力；
⑤運行程序而不起動灌溉系統（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、儲存傳感器反饋數據，以積累資料，修改程序，修改系統等。
⑦頻繁灌溉功能：可將設計好的灌水延續時間分成若干時段，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可控制無數臺田間控制系統（稱為衛星站），一套中央計算機控制系統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。
⑨儲存數百套灌溉程序；一臺田間控制器（衛星站）可使4個輪灌區獨立灌溉或同時灌溉。
⑩手動干涉灌溉系統：可在閥門上手動啟、閉系統，可在田間衛星站上手動控制系統，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主要由中央計算機，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛星站），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控制50個公園的灌溉系統。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將各輪灌區灌溉控制程序再發到相關田間控制器。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據，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，系統漏水...），自動中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續恢復程序運行。
如果將智能泵站連接到中央計算機控制系統上，則效果會更好。這樣從水泵到電磁閥之間復雜的系統將由一個高度智能化的系統管理起來，可做到最大限度地節水、節能，最大限度地保護系統設備運行，避免灌溉系統常發生的下列幾種問題：
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管網破裂，漏失水；
③系統運行壓力不合理；
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生地面徑流，浪費寶貴的水資源；
⑥降雨時，灌溉系統照常灌溉；
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進行采集，輸入計算機，按最優方案，控制各個閥門的開啟及水泵的運行狀態，科學有效地控制灌水時間、灌水量、灌水均勻度，為項目區作物提供一個良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產、穩產。同時進行控制軟件及優化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統。另外，通過變頻器控制改變電機轉速，調節管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動化提供依據。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、管道壓力等參數的自動化采集
②自動化控制設計安裝
③監控軟件設計
④變頻系統設計，通過改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動化提供依據
⑤系統運行管理模式評價，包括系統評價、灌水指標、灌溉制度等
3.7.2控制系統的組成
欲實現真正意義上的全自動控制，需要控制田間參數及對象很多，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，可以采用工業控制計算機作為整個控制系統的核心，來協調各部分的工作。
系統的組成如下圖所示,整個系統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，協調整個系統的工作。
3.7.3監控軟件監控軟件是工控機能夠完成控制功能的重要基礎，監控軟件設計的好壞直接關系到整個系統的質量和可靠性。根據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，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及閥門的開啟，自動完成整個灌水過程，完全不需要人工干預，實現全自動控制。
該控制軟件在此所完成的主要功能及特點如下：
①自動采集田間數據：系統根據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，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，系統便根據計算機時鐘自動計算出各種作物已種植的天數，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：系統采集田間及氣象數據后，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第一個電磁閥。進行灌溉。達到所需灌水定額后，自動關閉第一個電磁閥，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，若出現溫度過低、風速過大以及降雨過程等天氣時，系統會自動暫停當前的灌溉任務，并保存當前狀態。當氣象條件滿足時，繼續進行未完成的任務。
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，系統便會根據作物、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，是指系統允許用戶根據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，可從各報表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當地的氣象及土壤變化情況提供翔實的依據。
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，系統便會根據用戶所定義的數值運行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數，滿足實際情況的需要。
⑥友好的人機界面：系統中大部分界面均為示意圖形，實時顯示各傳感器送來的數值及系統當前的運行狀態，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后，灌水時間、灌水量和灌溉周期等完全根據果樹某些需水參數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，又節省了人力，同時也提高了果樹的產量，可以產生良好的經濟效果。
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我建議基本上參照第一期工程建設，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，該可以區采用先進的電腦全自動控制方式，實行精確灌水，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，實現灌水的全自動化，精確控制作物的有效灌水。
4存在的問題及建議
通過對滴灌系統的學習與認識，筆者系統的學習了滴灌這種先進的果園節水灌溉方法，在實踐的基礎上深化了理論，并對滴灌和滴灌系統有一些不成熟的認識與建議。
4.1滴灌的優缺點
4.1.1百果園滴灌的優點
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。同時，由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。滴灌系統不產生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節水效果達50%-90%。
4.1.1.2環境濕度低，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分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩定和較低吸力狀態，灌水區域地面蒸發量也小，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生頻率大大降低，也降低了農藥的施用量。
4.1.1.3提高作物產品品質，由于滴灌能夠及時適量供水、供肥，它可以在提高農作物產量的同時，提高和改善農產品的品質，使果園的農產品商品率大大提高，經濟效益高。
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，產生灌水的不均，嚴重影響節水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會產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土體的一部分，所以作物根系的發展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤區，這樣容易產生作物根系的腐爛，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地地勢與地形，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，保證各種果樹的精準灌水，實現精確的節水灌溉
4.2.2滴灌的水量應該有保證，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形狀態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水灌溉技術相結合，互相補給，更好的發揮優勢。
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，研制開發經濟實用的滴灌管材，解決滴頭易堵塞的難題等，滴水灌溉技術應該在政府的規劃安排下，由政府投資和農民出資相結的優惠政策下在全國范圍鼓勵推廣發展。
自動化控制論文范文第4篇
1.我國自動控制系統的新突破
與科技的發展相呼應，我國自動控制系統實現了新的突破。與以往的常有儀表相比，智能化的儀表在性能上更完善，具有數字化、精準化和小型化等諸多優點，智能化儀表占有更多的市場份額，常規儀表漸漸不在人們的選擇需求之列。智能化的儀表具有如此優勢，源于其內部具有小型的計算機，可以更簡便地控制系統內部多個元件的工藝流程也去除了原來使用接線式繼電器完成一次工藝流程之后，就得重新布線的弊端，重新編程功能的實現是智能化儀表的一個飛躍。
我國自動控制系統的新突破還表現在分散型控制系統的優勢上。分散型控制系統實際上是一個微處理器網絡系統，它通過運用系統內部的軟件、硬件以及控制語言，從而實現對系統內部各部分的控制。自動控制系統的實現并應用是將人工智能與控制理論完美結合的結果。
2.對我國自動控制技術的簡要分析
自動化裝置的應用越來越廣泛，這跟我國自動化控制技術的發展有直接的關系。相對于原有的工藝流程來說，可編程控制系統的出現，使現代化的工藝流程越來越簡潔與安全。以擠出吹塑成型機為例，該中機械是目前國內最大的一種生產容器和空中制品的吹塑成型設備，其可以生產出大小各異的各種容器制品。現代生產的擠出吹塑成型機都具備高精度熱電偶模塊和模擬量輸入輸出擴展模塊，既可以滿足內部溫度，又可以控制其擠出壓力以及型坯厚度，并且成品具有精度重復性好的優點，尤其是采用高速硬件解析技術和專用共享數據區的模擬量擴展模塊，還可以極大的提高熔料塑化速度、擠出速度以及開合模速度，既縮短了成品成型周期又保證了成品質量。不但如此，化工行業內普遍存在對化學反應爐的溫度的控制現象，原有的控制過程都是通過手工操作來完成，車間溫度高，生產環境惡劣不說，且很難掌握溫度的平衡。自動化控制系統應用到化工產業中之后，這樣的現象得以改善，從整個工藝流程來看，爐內溫度基本恒溫，控制在士0．5℃范圍內絕非難事。
3.我國自動化控制系統應用過程中存在的問題
（1）首先表現在熱電偶溫度檢測布線環節上，在化工行業中，較常使用的溫度檢測元件是熱電偶和熱電阻，且檢測的過程中，使用的也無非是控制器機柜、安全柵機柜、端子柜和現場熱電偶原件。自動化控制系統的每一個環節均應仔細把握，因為即使使用的重要元件沒有問題，只是小小的配線被忽視，也會影響的所測數值的精確度。以DCS系統為例，在熱電偶溫度測量中，DCS系統中的溫度問題值得關注。如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號，數據經由數據采集器，經過冷端補償之后，會進入端子柜，但在數據采集器與端子柜之間如果使用的是普通信號線的話，那么，兩者之間必須具有相同的溫度，不能具有溫差，否則就很難得到精確的數值。而實際情況是，控制柜內的電子元件具有散熱功能，端子柜中的元件沒有這一功能，所以很難形成相同的溫度，也就存在著不同的電勢，所以數值不精確是必然的。只有在數據采集器和端子柜之間采用補償導線連接才能解決這一難題。
（2）其次是沖程泵出口流量測量表的選用上，也是我們需要關注的問題。眾多的化工裝置中，完成對某些原料的微量測量的是單頭沖程泵和雙頭沖程泵。在沖程泵的出口處設置流量測量儀來監測配料的瞬時流量。沖程泵依靠柱塞通過往復運動來輸送配料，在使用單頭沖程泵的時候，要特別關注測量儀表類型的選擇，因為儀表類型選擇不對，對配料的流量的準確監控就無法實現。另外的典型例子，在橡膠裝置中，在堿液沖程泵中，使用質量流量計要遠勝于使用轉子流量計，因為在使用轉子流量計時，得到的數值只是在最大值與最小值之間晃動，很難得到真正意義上的精確值，而質量流量計得采用解決了這一難題。
（3）再次需要探討的問題是關于壓差計量儀表使用過程中的溫壓補償問題。計量儀表的使用在化工行業來說是極為普遍的，壓差計量儀表是計量儀表中的一種，對其使用的過程中，要關注溫壓補償問題。在實際的工業流程中，很難實現被測介質的溫度與壓力皆保持不變，這往往會在一定程度上影響了被測介質的密度，從而影響到測量的精確度。
（4）最后所要論述的是檢測套管，筆者認為，攪拌設備在使用的過程中，要特別關注攪拌設備內部溫度檢測套管的安裝問題。溫度參數至關重要，攪拌設備內部溫度的測量時通過熱電偶和熱電阻來實現的。被攪拌的介質在攪拌的過程中會形成一定的渦流，這種渦流存在一定的動力，作用于檢測套管壁，會使檢測套管形成微弱的晃動，時間長久，隨著疲勞應力的加大，套管根部會形成斷裂，嚴重的還會造成生產事故。
4.結束語
總之，我國的化工產業正處于轉型期，新型科技的不斷引進，化工自動控制系統的應用前景更加廣泛。要關注化工自動控制系統在應用中的諸多問題，并加強對于此領域的研究開發，只有真正做到合理應用化工自動控制系統，確保設備控制系統穩定，對儀器儀表操作得當，控制設備選型合理等才能做到自動控制裝置實現長期穩定的生產，才能提高設備的使用壽命。
參考文獻:
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自動化控制論文范文第5篇
關鍵詞：人工智能，電氣，自動化控制
人類智能主要要包括三個力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。
1人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及哲學和認知科學、數學、心理學、計算機科學、控制論、不定性論，其研究范疇為自然語言處理，知識表現，智能搜索，推理，規劃，機器學習，知識獲取，感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經網絡，復雜系統，遺傳算法等，應用于智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程。
當今社會，計算機技術已經滲透到生產和生活的方方面面，計算機編程技術的日新月異催生自動化生產、運輸、傳播的快速發展。人腦是最精密的機器，編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋，所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環，實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。
2人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢，這些優勢如下
（1）它們的設計不需要控制對象的模型（在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態方程，實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。例如:參數變化，非線性時，往往不知道。)
（2）通過適當調整（根據響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如:模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍，下降時間快3.5倍。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時，通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。論文格式，自動化控制。。
(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計)，與驅動器的特性無關。論文格式，自動化控制。。現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設計。
3人工智能的應用現狀
(1)優化設計電氣設備的設計是一項復雜的工作，它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識，還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的。因此，很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展，電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD)，大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進，使傳統的CAD技術如虎添翼，產品設計的效率及質量得到全面提高。
用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法，非常適合于產品優化設計，因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
（2）智能控制的功能實現
①數據采集與處理：對所有開關量、模擬量的實時采集，并能按要求處理或存貯。
②畫面顯示：模擬畫面真實顯示一次設備和系統的運行狀態，可實時顯示電流、電壓等所有模擬量、計算量、隔離開關、斷路器等實際開關狀態及掛牌檢修功能，能生成歷史趨勢圖。
③運行監視：具有對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態的實時智能監視，有事故報警越限和狀態變化事件報警，事件順序記錄、聲光、語音、電話圖象報警。
④操作控制：通過鍵盤或鼠標實現對斷路器及電動隔離開關的控制，勵磁電流的調整。按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。系統對運行人員的操作權限加以限制，以適應各級運行值班管理。
⑤故障錄波:模擬量故障錄波，波形捕捉，開關量變位，順序記錄等（包括主要輔機)。論文格式，自動化控制。。
⑥在線分析：不對稱運行分析、負序量計算等。
⑦在線參數設定及修改：保護定值包括軟壓板的投退。
⑧運行管理:操作票專家系統，運行日志，報表的生成及存儲或打印，運行曲線等。
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開，但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。
4恒壓供水案例簡析
恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用，由于系統的負荷變化的不確定性，采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器，系統的動態特性指標總是不穩定，通過實際應用中的對比發現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI 一808人工智能調節器作為主控制器，結合FXIN PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。
本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用，也是電氣元
件生產供給的一個方向，實現機械智能化是我們努力的追求，將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。
5結語
人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作，電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力，人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統，機器人學等方面。而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題，即提高機械的人類意識能力，強化控制自動化。因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為，電氣自動化控制也需要人工智能的參與。
參考文獻
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