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基于渠系优化配水模型的农业供水管理系统设计

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:429      更新时间:2018-09-25

                                       基于渠系优化配水模型的农业供水管理系统设计
                                                    韩海英1,于再基2
                                       (1.榆林学院基本建设处,陕西 榆林〓719000)
                            (2.引汉济渭工程有限责任公司科技管理中心,陕西 西安〓710010)
摘要:针对农业供水管理自动化需求,设计了一款农业自动化灌区供水管理系统。首先结合灌区农业供水实际对系统的需求进行分析;然后重点对系统灌区配水问题进行探讨,提出了灌区渠系优化配水模型,对系统进行了设计;最后结合计算机技术实现了系统的功能,并展示了系统的部分运行界面。
关键词:农业供水;自动化管理系统;设计;灌区配水模型
中图分类号:TV93〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)07-0094-04

  随着智能农业的发展,加强对田间地头水量供给与使用的自动化管理,进而更好地实现灌溉的自动化,成为当前需要思考的问题和建设的重点。传统的灌区灌溉大部分是以人工控制的方式进行,不仅耗费大量的人工,而且工作效率低下。随着现代社会的发展,信息化、智能化成为当前时代的标志,信息技术和智能技术不断发展、成熟,应用广泛。本文结合信息技术和智能技术,以灌区渠系为研究对象,设计了一款农业用自动化供水管理系统。
1〓系统需求分析
设计本系统的主要目的是为实现某灌区水渠流量的科学调度,合理分配农业用水量,提高灌区水资源利用率,更好地利用好该灌区水库的水量。而要实现以上目标,首先要对水渠的流量、田间用水量等各方面的信息进行采集,然后对灌区水量进行优化调度。结合以上设计目的,本系统主要有以下功能需求:
1)对灌区内水库的供水情况、水渠流量、水库水量等进行实时采集、传输;
2)借助该系统,实时录入不同农户的水量需求,并根据需求对灌区内的用水进行优化,得到最佳的配水方案。
3)对灌区用户的用水量进行统计,并就农户的用水情况进行分析。
2〓灌溉需水量优化模型构建与求解
根据以上的需求分析可以看出,该系统最为重要的部分是实现对灌区渠系用水的优化配置。对此,结合以上需求,构建优化配水模型。

2.1〓灌区渠系优化配水模型建立
灌区渠系优化配水模型建立的主要目的是为了使被配水渠道以“定流量”、“变历时”的配水方式运行。本文采用双目标函数来构建灌区渠系优化配水模型。假设配水渠道的净引水流量为Q净,该水渠渠道区域存在N个出水口,各出水口的出水流量为qj(j=1,2,…,N),同时满足q1=q2=…=qN=q,q为出水口净出水量。出水口出水时间为tj(j=1,2,…,N)时,轮灌组的划分数:

M≤ent(Q净q(1)

假设将轮灌组出水口开关状态看作决策变量xij(i=1,2,…,M),xij∈{0,1},当xij=0时,表示轮灌组出水口关闭;当xij=1时,则表示轮灌组出水口开启。
在式(1)的基础上,假设将配水渠的输水时间设为Z,则输水时间最短目标函数为:

Z=min∑〖DD(〗M〖〗i=1〖DD)〗∑〖DD(〗Nj=1xijtj(2)

各轮灌组持续引水时间差的最小目标函数可以表示为:

......


作者简介:韩海英(1985—),男,陕西横山人,榆林学院工程师,主要从事给排水教学及工程管理与造价研究。


文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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