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

ICS65.060.35CCSB01DB11北京市地方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Designspecificationofautomaticcontrolsystemforwatersaving2022-06-21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目次前言.................................................................................II1范圍.................................................................................12規(guī)范性引用文件.......................................................................13術(shù)語和定義...........................................................................14總體要求.............................................................................25自動(dòng)控制系統(tǒng).........................................................................46輔助設(shè)計(jì).............................................................................57設(shè)計(jì)文件組成.........................................................................6參考文獻(xiàn)...............................................................................7I

DB11/T722—2022前言本文件按照GB/T1.1—2020《化工作導(dǎo)則第1部分：化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替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》，與DB11/T722—2010相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了“范圍”（見第1章，2010年版的第1章）；b)更改了“規(guī)范性引用文件”內(nèi)的引用文件（見第2章，2010年版的第2章）；c)增加了“術(shù)語和定義”（見3.1、3.2、3.3、3.4、3.5）；d)更改了“一般規(guī)定”（見4.1.1、4.1.2，2010年版的4.1.1、4.1.2）；e)增加了“系統(tǒng)類型”內(nèi)“集中式控制系統(tǒng)”與“分布式控制系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)圖（見4.2.1、4.2.2）；f)更改了“系統(tǒng)類型”內(nèi)采集信息和控制設(shè)備要求（見4.2.3.1、4.2.3.2，2010版的4.2.1.2、4.2.1.3）；g)更改了“互鎖與聯(lián)動(dòng)”內(nèi)的要求（見4.3.2，2010版的4.3.2）；h)刪除了自動(dòng)控制系統(tǒng)的“一般規(guī)定”（見2010年版的5.1）；i)更改了“系統(tǒng)硬件”內(nèi)的要求（見5.1.1、5.1.2、5.1.3，2010年版的5.2.1、5.2.2、5.2.3）；j)更改了“系統(tǒng)軟件”內(nèi)的要求（見5.2.3、5.2.4、5.2.5，2010年版的5.3.4）；k)更改了“防雷與接地”的相關(guān)要求（見6.2.1，2010年版的6.2.1）；l)增加了“安全設(shè)計(jì)”的相關(guān)要求（見6.3）；m)更改了“設(shè)計(jì)文件組成”內(nèi)的要求（見7.1，2010年版的7.1）；n)更改了“設(shè)計(jì)圖件”內(nèi)的要求（見7.4，2010年版的7.4）。本文件由北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提出并歸口。本文件由北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局組織實(shí)施。本文件起草單位：北京新水源景科技股份有限公司、北京市水科學(xué)技術(shù)研究院、中國化研究院。本文件主要起草人：張海燕、王彥軍、范海燕、戎建豹、齊艷冰、李巖峰、岳海英、安順偉、張麗萍、楊勝利、張娟、白雪、張玉博、紀(jì)彬彬、張航、石文學(xué)、李權(quán)輝、朱岳。本文件及其所替代文件的歷次版本發(fā)布情況為：——2010年首次發(fā)布為DB11/T722—2010；——本次為第一次修訂。IIDB11/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(duì)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(jí)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。3.23.3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。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(duì)設(shè)備相對(duì)集中、通訊網(wǎng)絡(luò)相對(duì)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］1

DB11/T722—20223.5分布式控制系統(tǒng)distributedcontrolsystem對(duì)設(shè)備相對(duì)分散、通訊網(wǎng)絡(luò)相對(duì)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2DB11/T722—20224.2.2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(jí)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(hào)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；3DB11/T722—2022——設(shè)備電池電壓、信號(hào)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(jí)、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(jí)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)；4

DB11/T722—2022——傳感器與控制儀表的輸入輸出信號(hào)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(duì)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(jí)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(jí)、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16mm的多股銅芯絕緣導(dǎo)線。26.2.3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(jí)。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。5

DB11/T722—20227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)/