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(xiàn)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(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的74 ％，可見節(jié)水灌溉尤其是井灌類型區(qū)節(jié)水灌溉是節(jié)水農(nóng)業(yè)的重點。IC卡機井取水控制器作為井灌類型區(qū)農(nóng)業(yè)“節(jié)水灌溉監(jiān)控設(shè)施”，在河北省2005年節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)示范項目區(qū)得到推廣應(yīng)用，取得了良好的節(jié)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(yù)收費控制器、IC卡機井智能控制系統(tǒng)等，種類很多，其實質(zhì)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(jiān)控設(shè)施。

1．1 IC卡 

    IC卡(“Smart Card”、“IC Card”)是繼磁卡之后出現(xiàn)的又一種新型信息工具。它是將一個微電子芯片鑲?cè)朔螴SO- 7816標(biāo)準(zhǔn)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(jù)卡上數(shù)據(jù)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(fù)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(chǔ)上嵌入射頻收發(fā)及相關(guān)電路，具有接觸型IC卡同樣的芯片技術(shù)和特性。射頻卡通過射頻卡讀寫器發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的電磁波，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時，在射頻卡卡基中鑲?cè)氲纳漕l天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活，接受信息或發(fā)送信息，完成卡與讀寫器間的數(shù)據(jù)傳輸。感應(yīng)距離一般在1～1Ocm(不同型號控制器有所不同)內(nèi)即可收發(fā)讀寫信息。設(shè)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(yīng)用面廣等。

1．2 IC卡機井取水控制系統(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)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(yù)售水(電)費、自動抄表計費、無費自動拉閘。系統(tǒng)集水量 計量、收費管理、控制于一體，特別適用于農(nóng)用機井節(jié)水灌溉控制、工業(yè)自備井定額用水管理。下面以射頻卡機井取水控制系統(tǒng)為例，簡述其工作原理。

    1．2．1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成系統(tǒng)的基本構(gòu)成見圖1。

    IC卡機井取水控制器用于多個用水戶(農(nóng)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(zhǔn)的三種類型。控制器平時處于拉閘斷電狀態(tài)，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(yīng)區(qū)，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(yīng)區(qū)，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(tǒng)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(shè)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(tài)信息記錄，方便管理；(5)控制器LED(或I D)顯示窗和狀態(tài)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(tài)；(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?cè)∷抗δ堋⒎钦Ｔ蛲C用戶信息自動保存并可讀取功能等。

2 在井灌類型區(qū)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用體會 

    河北省2005年節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)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(qū)內(nèi)所有水源工程必須安裝先進(jìn)實用的量水設(shè)施(1C卡、射頻卡)”，推行“一井、一表、一號、一卡、一數(shù)”，在科學(xué)分析水資源承載能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)種植計劃、(節(jié)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(biāo)(水權(quán))，確定各農(nóng)戶允許所用水量，及機井總控制提水量，向農(nóng)戶預(yù)售水量。用戶根據(jù)自己的需要，持卡購水、用水。此項措施的推廣應(yīng)用，不僅提高了農(nóng)民的節(jié)水意識，加強了節(jié)水灌溉的監(jiān)控手段，同時取得了很好的節(jié)水、示范效果。但是，在實際推廣應(yīng)用中存在著一些問題，應(yīng)加以改進(jìn)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 

2．1 加強宣傳、提高認(rèn)識，增強節(jié)水意識

    IC卡機井取水控制器是一項新的節(jié)水監(jiān)控、管理措施，農(nóng)民接受、習(xí)慣需要一個過程。首先要從認(rèn)識上提高。從目前推廣應(yīng)用中看，存在著政府力度大、農(nóng)民被動接受的現(xiàn)象。究其根本原因是農(nóng)民的認(rèn)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(shù)方面的宣講，要讓農(nóng)民真正了解“節(jié)水灌溉監(jiān)控”設(shè)施的“好處”，在認(rèn)識節(jié)水形勢的嚴(yán)峻性和必要性的同時，認(rèn)識到安裝“ 卡機井控制器”可以給農(nóng)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(shù)據(jù)不相符而產(chǎn)生糾紛等麻煩，實行定額灌溉，澆“關(guān)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(nóng)戶十幾戶，灌溉期基本上是一戶緊接一戶的連續(xù)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(yīng)具備“延時停機”設(shè)置功能，即當(dāng)上一用戶刷卡停機后，在一定時間內(nèi)(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(nèi)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(shè)置成“無延時停機”功能。

2．3 增加“水量修正系數(shù)”，提高計量準(zhǔn)確性 

    由于水表(或其他水量變送器)安裝位置受機房內(nèi)管道位置、長度的限制，大多都不能按照理想位置(水表前側(cè)直管段長不小于1O D，后側(cè)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(shù)”設(shè)置功能，通過校驗，重新設(shè)置“修正系數(shù)”，提高計量精度。但是，“設(shè)置”要有一定的權(quán)限，也就是只有專職管理人員才有“修正系數(shù)”設(shè)置權(quán)限。 

2．4 改進(jìn)監(jiān)控技術(shù)，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(shù)的行為，“控制器”應(yīng)具有自動監(jiān)測、自動拉閘停機功能(在一定時間內(nèi)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(shè)備正常運轉(zhuǎn)的保證 

    IC卡機井控制器的安裝使用不應(yīng)給農(nóng)民增加過多的負(fù)擔(dān)，所以從目前應(yīng)用情況看，應(yīng)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(qū)，即實現(xiàn)了集中管理又不至于使農(nóng)戶購水跑太遠(yuǎn)的路。由水行政部門根據(jù)干旱年份預(yù)測、種植計劃、任務(wù)指標(biāo)核定總用水指標(biāo)，再由村委會根據(jù)農(nóng)戶的種植作物、灌溉定額、灌溉畝數(shù)分配灌溉用水權(quán)(用水指標(biāo))，由專職管理員按照計劃向各農(nóng)戶發(fā)卡、售水、統(tǒng)計、上報，同時負(fù)責(zé)各機井的巡查、維護和管理，加強設(shè)備的維護，防盜防破壞，保證設(shè)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(biāo)用水高價收費，節(jié)水獎勵的激勵政策，對于偷水、破壞的要嚴(yán)肅、及時處理。

3 結(jié)語 

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

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