СРАВНЕНИЕ АППАРАТНЫХ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ВОДОИЗМЕРЕНИЯ И ВОДОУЧЕТА. Статья_СРАВНЕНИЕ_АППАРАТНЫХ_И_ПРОГРАММНЫХ_СРЕДСТВ_АГАСИЕВ_А_А_ИМ. Ними фгбоу впо дгау
 Скачать 21.56 Kb.
|
|
УДК 626.824:681.12 Сравнение аппаратных и программных средств ВОДОИЗМЕРЕНИЯ И водоучета А.А.Агасиев НИМИ ФГБОУ ВПО ДГАУ В статье описываются существующие методы водоучета, рассматриваются их значимые достоинства и недостатки. Проведен анализ используемых схем автоматизации водораспределения. Ключевые слова:водоучет, водораспределение, автоматизация, водные ресурсы, оросительные системы COMPARISON OF HARDWARE AND SOFTWARE FOR WATER MEASUREMENT AND WATER ACCOUNTING А.А. Agasiev NEMI FSBEE HPE DSAU The article describes the existing methods of water accounting, considers their significant advantages and disadvantages. The analysis of the used schemes of water distribution automation is carried out. Keywords:water accounting, water distribution, automation, water resources, irrigation systems Решение проблемы наиболее рационального использования водных ресурсов требует особого изучения проблем, связанных с достоверностью водоучета и эффективным управлением при водораспределении. При этом важно использовать системные принципы, которые помогут максимально удовлетворить потребности водопотребителей в воде при минимальном ущербе окружающей среде. Из-за увеличения антропогенной нагрузки на экосистемы, особенно на водные и наземные, ухудшения качественных и количественных показателей поверхностных вод, существенного износа существующих гидротехнических сооружений, а также из-за введения платного водопользования вземледелии возникает необходимость разработки новых методов и технических средств водоучета, которые смогут гарантировать устойчивое развитие водного хозяйства государства. Основным потребителем (около 50%) воды является сельское хозяйство страны. В связи с этим организация учета воды на оросительных системах является важной и первоочередной задачей  . При этом известно, что качественное водораспределение на мелиоративных системах позволяет увеличить урожайность сельскохозяйственных культур на 7-10 %, а эффективность использования воды на 15-20%.Существующие методы водоучета Можно выделить два метода гидрометрии, наиболее широко применяемые в настоящее время – русловой и гидравлический. Русловой метод состоит в определении расходов и стока воды, Данный метод не требует дополнительных сооружений. Он заключается в фиксации уровней воды в гидростворе, для которого установлена зависимость между расходом и соответствующим ему уровнем воды, то есть Q f (H).Этот метод можно считать довольно точным на фиксированных руслах, где отсутствует влияние подпора и спада на расход воды. Он является основным на опорных постах источников орошения и крупных каналов. При этом данный метод невозможно автоматизировать, а его применение при размыве или заилении русла увеличивает погрешность измерений до 20%. Гидравлический метод требует установки соответствующих гидрометрических сооружений или устройств, которые пропуская через себя весь водный поток обеспечивают измерение расхода воды. Большой интерес представляют косвенные методы измерения расхода воды на открытых каналах, требующие создания особых гидрометрических сооружений – «преобразователей расходов». При этом датчик размещают вне потока и измеряют параметр, связанный с определяемым параметром жесткой аналитической зависимостью. Например, зная время наполнения гидрометрического лотка, по формулам гидравлики можно определить расход воды. На мелиоративных насосных станциях для этого используют градуированное гидромеханическое оборудование. Основным методом, применяемым в данное время в России, для водоучета в каналах мелиоративных систем является метод измерения расхода воды «скорость-площадь». Данный метод основан на вычислении средней скорости водного потока, проходящего через створ гидротехнического сооружения, с помощью регулярного измерения средних скоростей в определенных точках поперечного сечения створа сооружения. При этом используется метод косвенного измерения расхода (с помощью рейки и вертушки), погрешность которого в измерениях достигает 10-25% из-за невозможности определить инерционные свойства гидрометрической вертушки, особенно, в условиях турбулентных пульсаций. К тому же вычисление расхода в канале является очень трудоемким. Решение таких задач невозможно без автоматизации процесса измерений и обработки информации. Все вышеизложенное требует разработки научной концепции организации системного водоучета с применением современных средств автоматизации, расширения номенклатуры средств измерения с улучшенными техническими параметрами. Для оптимального водопользования требуется иметь возможность быстрого изменения режима подачи воды, что в свою очередь, требует изменения работы мелиоративных сооружений в ходе их эксплуатации. Для этого нужны практически непрерывные наблюдения на множестве узлов и отдельных сооружениях. В настоящее время на оросительных системах применяется автоматизация управления гидротехническими сооружениями и устройствами с помощью электро-, радио- и телеприборов. Средства же для автоматического управления подачей воды на отдельном гидротехническом сооружении представлены значительным количеством приборов и устройств, многие из которых требуют дальнейшего совершенствования. Разные участки оросительных систем требуют различной степени автоматизации. При этом решающим фактором при выборе этой степени является технико-экономическая целесообразность. Автоматизация систем водоучета и управления Водораспределением Автоматизацию процесса водораспределения на оросительных системах возможно проводить в несколько этапов. На начальном этапе частичной автоматизации для стабилизации основных параметров (расходов и уровней) достаточно автоматических регуляторов или местных программных устройств, а также контрольно-измерительных приборов. Режим водопользования определяется диспетчерской службой, а контроль и изменение режима осуществляет линейный персонал. В дальнейшем при внедрении телемеханических средств централизованного контроля обеспечивается автоматическое поступление необходимой информации непосредственно на диспетчерский пульт, что повышает оперативность управления и контроля. При осуществлении комплексной автоматизации всех сооружений с помощью средств централизованного телеуправления исключается необходимость участия линейного персонала в управлении работой сооружений. Диспетчерский аппарат после обработки, поступившей от средств телеконтроля информации передает необходимые команды устройствам местной автоматики. На следующем этапе используется вычислительная техника для обработки информации и выбора оптимального режима водопользования. Но решение об изменении режима и передачи команд управления принимает диспетчер. При полной автоматизации участия человека не требуется.При внедрении средств автоматизации на любом этапе необходимо предусмотреть возможность в будущем достичь более высокой степени автоматизации без значительной реконструкции действующей оросительной системы. Автоматизация пунктов водоучета с использованием современных средств измерений дает возможность получать интегрированные данные о скорости потока в открытом канале ОС и исключить ряд операций по получению информации о расходах воды, что существенно сокращает продолжительность процесса измерения параметров водного потока и обеспечивает более высокую точность измерений  В процессе автоматизации особое значение приобретают средства математического описания и создание алгоритмов для процессов, осуществляемых при управлении водораспределением. При этом должна быть обеспечена возможность моделирования работы системы в различных режимах и достаточная точность расчета всех определяемых параметров. Система автоматизации должна обладать достаточным быстродействием и учитывать конкретные особенности данной оросительной системы. К основным объектам регулирования на оросительных системах относят управляемые гидротехнические сооружения и гидромеханические установки (водозаборы, головные регуляторы, водораспределительные и водопроводящие сооружения, насосные станции и другие), в которых требуется управлять уровнем, расходом воды. С учетом этого оросительные системы оснащают системами водораспределения, которые позволяют обеспечивать стабилизацию выходных параметров (уровни, расходы воды, давление в трубопроводах)  Оросительные системы представляют собой транспортирующие водоводы большой протяженности, подверженные непрерывному воздействию окружающей среды, расположенные вдали от источников электроснабжения, что создает определенные трудности при автоматизации данных объектов. Как за рубежом, так и в России внедрение автоматизации системы водоучета и управления водораспределением затруднено, в том числе, и недостаточностью научно-исследовательской и нормативно-методической информации. В настоящее время ведутся работы по автоматизации проектируемых, а также реконструируемых оросительных систем. Основными задачами при этом являются автоматизация водозабора, водораспределения, регулирование уровня грунтовых вод, учета воды. Анализ используемых схем автоматизации водораспределения на каналах показывает, что наиболее простым, экономичным и надежным в работе является способ автоматизации водораспределения непосредственным отбором расходов. Бочкаревым В.Я. предложен метод непосредственного отбора расходов средствами гидроавтоматики. Им разработана комбинированная схема автоматизации водораспределения по верхнему бьефу в период заполнения-опорожнения магистральных каналов с непосредственным отбором расходов в период их нормальной эксплуатации  Автоматизированная технология определения расхода воды в каналах оросительных систем, предусматривающая использование созданного программно-аппаратного комплекса позволяющего автоматизировать расчет положения промерных вертикалей, измерение и расчет осредненной местной скорости, расчет расхода воды через гидрометрический створ и сохранение его в базе данных предложена Абраменко П.И. Предлагаемая технология позволяет обеспечить точность определения расхода в пределах 3-4%, а также сократить трудоемкость и время измерения расхода воды в открытых каналах оросительных систем в 5,4 раза  Таким образом, надо учитывать, что автоматизированные системы водоучета и управления водораспределением должны все время совершенствоваться в процессе эксплуатации вместе с развитием информационных технологий и повышением качества управления процессами, происходящими при эксплуатации гидротехнических сооружений мелиоративного назначения. Литература 1. Колганов А. В Планирование эксперимента в гидромелиоративных исследованиях: [Учеб. пособие] / А. В Колганов., А. М.Питерский,А. Т. Лисконов - М., 1999. – 213с. 2. Мелихов К. М. Разработка и исследование средств учета воды и автоматизации подачи заданных расходов на открытых оросительных системах Волгоградского Заволжья: диссертация /К. М. Мелихов: 06.01.02. - Волгоград, 2003. - 207 с. 3. Ткачев А.А. Оптимизация процессов управления водораспределением на магистральных оросительных каналах/А.А. Ткачев. -Новочеркасск: Оникс+, 2007- 145с. 4. Бочкарев В.Я.Автоматизация водораспределения на каналах оросительных систем равнинной зоны методом непосредственного отбора расходов /В.Я.Бочкарев, Я. В.Бочкарев. - Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(09), 2013- [32-41] с. 5. Абраменко П.И. Автоматизированная технология определения расхода воды в оросительных каналах /П.И. Абраменко. -дис. канд. техн. наук.06.01.02-Мелиорация, рекультивация и охрана земель. Новочеркасск, -2008-162с. . |