DB11-T 722-2022 節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

ICS65.060.35

CCSB01

備案號：90347-2022

DB11

北京市地方標(biāo)準(zhǔn)

DB11/T722—2022

代替DB11/T722—2010

節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

Designspecificationofautomaticcontrolsystemforwatersaving

2022-06-21發(fā)布2022-10-01實(shí)施

北京市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB11/T722—2022

節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體要求、自動(dòng)控制系統(tǒng)、輔助設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)文件

組成的要求。

本文件適用于果園、設(shè)施農(nóng)業(yè)、大田節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB18523水文儀器安全要求

GB/T22239信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基本要求

SL56農(nóng)村水利技術(shù)術(shù)語

3術(shù)語和定義

SL56界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

系統(tǒng)首部測控單元systemfrontmeasurementandcontrolunit

安裝于節(jié)水灌溉工程首部，采集、存儲(chǔ)工況、水情等信息，執(zhí)行設(shè)備控制的模塊。

3.2

田間灌溉測控單元fieldIrrigationmeasurementandcontrolunit

安裝于灌水小區(qū)首部，采集、存儲(chǔ)工況、水雨情、氣象、墑情等信息，執(zhí)行設(shè)備控制的模塊。

3.3

灌溉控制器irrigationcontroller

按照預(yù)定順序或算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，改變主電路或控制電路的接線、電路中電阻值來控制灌溉設(shè)

備動(dòng)作的主令裝置，可以是專用計(jì)算機(jī)或微處理器設(shè)備。

3.4

集中式控制系統(tǒng)centralizedcontrolsystem

對設(shè)備相對集中、通訊網(wǎng)絡(luò)相對較好的節(jié)水灌溉工程，按集中控制與管理的原則，將邏輯控制、數(shù)

據(jù)存儲(chǔ)和過程管理等資源空間上集中配置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

［來源：DB11/T341—2006,3.8，有修改］

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DB11/T722—2022

3.5

分布式控制系統(tǒng)distributedcontrolsystem

對設(shè)備相對分散、通訊網(wǎng)絡(luò)相對復(fù)雜的節(jié)水灌溉工程，按分散控制、集中管理的原則，將邏輯控制、

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和過程管理等資源采用空間分布、網(wǎng)絡(luò)連接、協(xié)調(diào)配置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

［來源：DB11/T341—2006,3.7，有修改］

4總體要求

4.1一般規(guī)定

4.1.1下列情況的設(shè)施農(nóng)業(yè)、大田、果園宜采用節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)：

——適度規(guī)?；?；

——人工控制操作費(fèi)工；

——具有特殊要求。

4.1.2節(jié)水灌溉工程自動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

——實(shí)用可靠、技術(shù)設(shè)備穩(wěn)定、操作維護(hù)簡單、抗干擾能力強(qiáng)；

——具有手動(dòng)控制功能，現(xiàn)場控制設(shè)備設(shè)置緊急停止按鈕；

——根據(jù)指令要求自動(dòng)調(diào)節(jié)灌水時(shí)間和灌溉水量；

——系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不超過1s；

——平均無故障時(shí)間不小于8712h/a，系統(tǒng)維修時(shí)間不大于48h/a；

——具有非正常運(yùn)行報(bào)警功能。

4.2系統(tǒng)類型

4.2.1集中式控制系統(tǒng)

集中式控制系統(tǒng)應(yīng)配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與控制接口設(shè)備，系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)應(yīng)符合圖1要求。

圖1集中式控制系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)圖

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4.2.2分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)立控制計(jì)算機(jī)與區(qū)域灌溉控制器組成通信網(wǎng)絡(luò)，并留有與上級管理系統(tǒng)的通信

接口，系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)應(yīng)符合圖2要求。

圖2分布式控制系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)圖

4.2.3系統(tǒng)信息采集與控制

4.2.3.1系統(tǒng)首部測控單元宜采集但不限于下列信息：

——水源水位、水溫；

——水泵運(yùn)行狀態(tài)（啟動(dòng)、停止）、耗電量、故障；

——系統(tǒng)首部管道流量、壓力及控制閥狀態(tài)（開啟、關(guān)閉、故障）；

——過濾器壓差、故障；

——施肥（藥）裝置運(yùn)行狀態(tài)及投加量；

——重點(diǎn)設(shè)施設(shè)備圖像視頻；

——系統(tǒng)運(yùn)行的保護(hù)、故障與報(bào)警；

——設(shè)備電池電壓、信號質(zhì)量等。

4.2.3.2田間灌溉測控單元宜采集但不限于下列信息：

——過濾器壓差、故障；

——施肥（藥）裝置運(yùn)行狀態(tài)及投加量；

——灌水小區(qū)的流量、壓力及控制閥狀態(tài)（開啟、關(guān)閉、故障）等；

——土壤溫度、墑情、EC值、pH值等；

——田間氣象信息（降水、氣溫、濕度、風(fēng)速、光照強(qiáng)度等）；

——設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境信息（溫度、濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度等）；

——圖像視頻信息（重點(diǎn)設(shè)施設(shè)備、作物長勢、環(huán)境狀態(tài)等）；

——系統(tǒng)運(yùn)行的保護(hù)、故障與報(bào)警；

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——設(shè)備電池電壓、信號質(zhì)量等。

4.2.3.3系統(tǒng)宜控制但不限于下列設(shè)備：

——水泵；

——過濾器；

——施肥（藥）裝置；

——灌水控制閥；

——設(shè)施農(nóng)業(yè)的通風(fēng)、光照、CO2濃度、溫度、濕度等控制設(shè)備。

4.3互鎖與聯(lián)動(dòng)

4.3.1易引起操作失誤或與流程沖突的環(huán)節(jié)，宜考慮完整的互鎖與聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，具備操作警告或提醒功

能，并進(jìn)行二次確認(rèn)。

4.3.2下列環(huán)節(jié)宜設(shè)計(jì)互鎖、約束或聯(lián)動(dòng)功能：

——電氣設(shè)備控制流程互鎖；

——灌水控制閥的啟閉與水泵啟閉聯(lián)動(dòng)；

——灌水控制閥開啟數(shù)量與灌溉系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)聯(lián)動(dòng)；

——輪灌組灌水時(shí)間受約束于灌水周期、墑情；

——施肥（藥）裝置控制與投加量比例聯(lián)動(dòng)；

——設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)調(diào)控受約束于溫度、濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度。

5自動(dòng)控制系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)硬件

5.1.1系統(tǒng)硬件宜由下列部件組成：

——計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)；

——通信網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備；

——UPS電源以及其他供電設(shè)備等；

——與系統(tǒng)采集信息相關(guān)的傳感器、執(zhí)行終端；

——系統(tǒng)首部測控單元、田間灌溉測控單元；

——設(shè)施農(nóng)業(yè)宜增加通風(fēng)、光照、CO2濃度、溫度、濕度等傳感器、執(zhí)行終端。

5.1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)宜滿足下列要求：

——計(jì)算機(jī)硬件及外部設(shè)備的配置在滿足系統(tǒng)的要求下，留有升級、擴(kuò)展的空間；

——輸入輸出接口采用通用接口，特殊接口設(shè)置通信網(wǎng)關(guān)；

——通信網(wǎng)絡(luò)采用開放式通信協(xié)議；

——通信網(wǎng)絡(luò)考慮現(xiàn)場環(huán)境情況，使用可靠性高的方式組網(wǎng)；

——通信網(wǎng)絡(luò)中斷可繼續(xù)保持?jǐn)?shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后可續(xù)傳數(shù)據(jù)；

——大田、果園田間灌溉測控單元設(shè)備優(yōu)先采用清潔能源或電池供電方式；

——輸入輸出（I/0）點(diǎn)數(shù)滿足系統(tǒng)要求，并留有不低于20%的余量，預(yù)留通信接口；

——硬件設(shè)備具有故障自診斷和遠(yuǎn)程升級功能。

5.1.3傳感器與控制儀表，應(yīng)符合下列要求：

——傳感器的精度和量程滿足系統(tǒng)控制及參數(shù)測量精度的要求；

——傳感器與控制儀表設(shè)立在空氣流通、遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場、電場與熱源的位置，符合設(shè)計(jì)要求，方

便人工觀測記錄，有防水要求的做好防水保護(hù)；

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——傳感器與控制儀表的輸入輸出信號引接線采用屏蔽電纜并正確接地；

——傳感器與控制儀表的防盜安全措施符合設(shè)計(jì)要求；

——傳感器布設(shè)位置和數(shù)量滿足灌溉管理要求。

5.2系統(tǒng)軟件

5.2.1軟件設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能、控制方式、工程規(guī)模、經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合確定。

5.2.2軟件宜采用便于功能擴(kuò)展的模塊化結(jié)構(gòu)。

5.2.3分布式控制系統(tǒng)應(yīng)按功能要求，分別配置中央控制站和現(xiàn)場分站軟件，各個(gè)分站不依賴中央控

制站，可獨(dú)立對所屬區(qū)域或設(shè)備實(shí)施量測與控制。

5.2.4軟件系統(tǒng)宜支持移動(dòng)端、電腦端或現(xiàn)場控制操作。

5.2.5集中式與分布式控制系統(tǒng)宜具有下列功能：

——身份識(shí)別與訪問級別權(quán)限管理；

——規(guī)?？蓴U(kuò)展和數(shù)據(jù)可修改；

——關(guān)鍵操作程序的二次確認(rèn)；

——運(yùn)行數(shù)據(jù)超閾值報(bào)警；

——系統(tǒng)還原與升級、運(yùn)行狀態(tài)診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份、查詢與打印、日志管理等；

——設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示與分析、灌溉參數(shù)設(shè)定、灌溉模型配置、灌

溉進(jìn)程監(jiān)控、灌溉數(shù)據(jù)報(bào)表、灌溉水量分析等；

——物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸接口。

6輔助設(shè)計(jì)

6.1電源

6.1.1灌溉控制器或計(jì)算機(jī)采用的UPS電源，應(yīng)按運(yùn)行方式和負(fù)荷大小、允許中斷供電時(shí)間、電壓及

頻率波動(dòng)范圍等各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行選擇，且其額定輸出功率應(yīng)大于計(jì)算機(jī)各設(shè)備額定功率總和的1.5

倍。

6.1.2供電電源斷電時(shí)，UPS電源持續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)小于30min。

6.1.3供電電源或UPS電源應(yīng)由配電柜引出專用回路。

6.2防雷與接地

6.2.1系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，按照GB18523的要求執(zhí)行。

6.2.2系統(tǒng)接地采用接地裝置時(shí)，接地電阻值不應(yīng)大于4Ω；采用共用接地裝置時(shí)，接地電阻值

不應(yīng)大于1Ω。接地干線宜采用截面積不小于16mm2的多股銅芯絕緣導(dǎo)線。

6.2.3控制中心應(yīng)設(shè)置等電位連接網(wǎng)絡(luò)。

6.3安全設(shè)計(jì)

6.3.1系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T22239的要求，結(jié)合實(shí)際情況確定網(wǎng)絡(luò)安全等級。

6.3.2軟件系統(tǒng)應(yīng)具有冗余設(shè)計(jì)。

6.3.3數(shù)據(jù)庫應(yīng)有自動(dòng)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)計(jì)。

6.3.4田間灌溉測控單元和執(zhí)行終端設(shè)備電源不宜高于人體安全電壓。

6.3.5設(shè)備金屬外殼應(yīng)安全接地。

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7設(shè)計(jì)文件組成

7.1設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：

a)節(jié)水灌溉工程概況；

b)需求分析；

c)設(shè)計(jì)原則依據(jù)；

d)總體設(shè)計(jì)；

e)系統(tǒng)類型與控制方式；

f)功能設(shè)計(jì)；

g)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；

h)系統(tǒng)主要配置；

i)系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)計(jì)；

j)系統(tǒng)安裝與維護(hù)管理；

k)投資概（預(yù)）算與進(jìn)度計(jì)劃；

l)附件。

7.21/0清單在控制原理圖上應(yīng)按表1格式列出：

表11/0清單表示格式

AIAODIDO

MNLP

注：M、N、L、P為各類輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量。

7.3設(shè)備材料清單應(yīng)包括下列各項(xiàng)：

a)硬件配置清單；

b)軟件配置清單；

c)輔助設(shè)備清單；

d)配套材料清單。

7.4設(shè)備材料清單應(yīng)包括下列各項(xiàng)：

a)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖；

b)控制系統(tǒng)原理圖；

c)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布圖；