高效节水灌溉工程方案.docx

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1、1. 项目概况太谷县“农谷”高效节水灌溉工程包括太谷县现代化农业示范区高效节水灌溉工程和太谷县农谷农村产业融合发展示范区高效节水灌溉工程，这两个区域是山西农谷发展的主要区域，是太谷县的主要农业示范区和生产区，本次项目涉太谷县农谷农村产业融合发展示范区29个自然村及3个示范园区，实施高效节水灌溉工程建设1.5万亩。工程主要建设内容：新建、维修拦河坝工程13座，更新机井3眼，更新改造机电设备31台套，新建提水工程12处，自动化高效节水温室大棚11个，500方调蓄池1座，埋设DN400球墨铸铁管0.7km等。2. 智能节水系统技术方案2.1 设计依据微灌工程技术（中国水利水电出版社）；灌溉与排水工程

2、设计规范(GB50288-99)。水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）。微灌工程技术规范（SL103-95）；节水灌溉技术规范（SL207-98）节水灌溉工程技术规范（GB/T 50363-2006）机井技术规范（SL256-2000）；农田低压管道输水灌溉工程技术规范（GBT202032006）；水利信息系统初步设计报告编制规定（试行）SL/Z 3322005泵站计算机监控与信息系统技术导则SL 5832012节水灌溉技术标准选编土壤墒情监测规范SL364-2006GB-T-50485-2009微灌工程技术规范2.2 RO反渗透建设方案2.2.1 原水系统 原水系统包括原水

3、箱、原水泵及仪表阀门管道。原水首先流入原水箱，原水箱对原水的供给起到缓冲作用，协调原水的供给量与原水泵的输入量。当原水的供应量超过原水泵的输水量时，原水箱水满，通过原水箱的液位控制使原水供给停止。当原水供应量小于原水泵的输水量时，原水箱空，原水泵停止运行，起到保护原水泵的作用。大系统原水箱设置高低两个浮球液位开关，进出水阀门采用电动阀。2.2.2 石英砂处理系统 原水残留少量细小的悬浮颗粒，需对悬浮物进行处理，否则，当反渗透进行除盐处理时，会污染反渗透膜、影响出水水质。除去水中悬浮物的常用方法就是石英砂过滤。将浑水通过粒状滤层，就可将水中的悬浮物截留下来，流出的即是清水，采用粒状滤料过滤方法简

4、单，且当滤层失效后易于用反洗的方法恢复其过滤性能。石英砂过滤能对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除，同时对原水中的浊度、色度起到降低作用，它可滤掉原水带来的颗粒、藻类等可见物。石英砂过滤是一种先进的微絮凝过滤方式，能完全滤除不溶于水中的杂质，保证SDI值不大于4，是后级RO的强有力保护屏。大系统过滤器一般选用碳钢或者不锈钢材质的压力式过滤器，耐压7kg/cm2，采用气动阀或者电动阀控制，滤料分级别填充。石英砂过滤器设计流速10-12m/h,能很好的去除水中的悬浮物或非溶解性粒子（氧化物、浊度、颗粒物等），具有低成本，操作维护、管理方便等特点，特别是在降低原水中的浊度、污染指数等方面具有很

5、好的效果。2.2.3 预处理反洗系统 预处理反洗系统包括反洗泵、反洗风机机管道阀门。反洗泵水量为正常进水量2倍，扬程15-20m左右；风机风量为进水量2倍，风压为4000mmAq左右。小系统一般不单独配反洗泵和风机，利用原水泵进行反洗。预处理反洗的作用是将滤层的悬浮物冲刷下来，更新滤层以利于恢复滤料的过滤效果。2.2.4 活性炭处理系统 活性炭过滤器是利用优质活性炭巨大的比表面积而产生的吸附能力，来吸附水中易被吸附的物质。活性炭过滤器对游离氯、有机物及水中的色度、气味均有非常高的去除率，同时对一些易于沉积的重金属离子也有较高的去除率，因此在反渗透设备前先经过活性碳过滤，能对反渗透设备起到非常好

6、的保护作用。过高的游离率对RO膜是有损害的，因此必须设活性碳过滤器，以降低进水中游离氯的浓度。活性碳过滤器设计流速10-12m/h,大系统过滤器一般选用碳钢或者不锈钢材质的压力式过滤器，耐压7kg/cm2，采用气动阀或者电动阀控制，底层填充300mm的粗石英砂滤料，上层填充1200mm的活性炭。活性碳工艺在水处理领域中占有相当重要的地位，是水深度处理中不可缺少的工艺，它所具有的某些特殊功效是其它水处理工艺所无法替代的。去色：可去除由铁、锰及植物分解生成物或有机污染物等所形成的色度。脱氯：可去除因余氯所造成的嗅味。去除有机物：可去除由于水源污染而常规工艺又无法去除的水中微量污染物，如农药，杀虫剂

7、，氯化烃，芳香族化合物，以及BOD与COD等。去除有机氯：可去除在原水净化过程中及自来水出厂前投加预氧化剂和消毒剂（如氯气）所产的THMS等“三致”物质。去除氨氮和亚硝酸盐：活性炭可有效去除氨氮和亚硝酸盐。去除剩余氯或氧化剂：保护超滤、反渗透的滤膜。除臭：去除水中的微量重金属离子（如汞、铬等离子），合成洗涤剂及放射性物质等。2.2.5 阻垢加药系统 阻垢加药系统主要由药箱、计量泵及管道阀门组成。阻垢剂投加膜组件之前，防止膜元件长期运行在表面造成结垢污堵，阻垢剂可有效分散CaCO3、CaSO4、CrSO4、BaSO4、SiO2和CaF2的结垢，并防止铁铝氧化物的沉积。阻垢剂加药量按2ppm剂量考

8、虑，实际加药量将根据实际进水水质和系统运行情况确定。2.2.6 反渗透系统反渗透是利用膜的选择性：只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质的性质，以膜两侧的静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。采用膜分离手段可去除水中的颗粒、胶体、有机杂质、微生物等有害物质及99%的溶解盐，达到水脱盐纯化目的。用反渗透技术制纯水与传统的离子交换、蒸馏技术制纯水相比，有设备体积小、能耗低、适应性强、无需酸碱再生剂、工艺简单、易实现自动化、产水质量优良、水质稳定、无微生物、无重金属离子、无有机化合物等优点。排放的副产物-浓水对环境无害，是一项符合环保要求的分离技术。

9、无需过多考虑进水水质的稳定性，反渗透系统的产水水质可在不耗用任何再生物质的前提下，长期保持稳定，这是其最重要的特性之一。 2.2.7 化学清洗系统化学清洗系统包括清洗药箱、清洗泵、精密器及管道阀门。为了使清洗工作取得最好的效果，膜元件必须在产生大量污垢前进行清洗。如果清洗工作延误太晚，那么将非常困难或者不可能从膜表面上彻底清除污垢并重新恢复膜性能至初始的状态。2.2.8 电控系统电控系统采用自动控制，同时可进行自动与手动运行方式的切换。水处理的自动化控制系统主要根据液位元、流量、压力等信号来控制泵及阀的运行状态，并能根据工艺要求及设备运行参数的变化自动或提示操作人员远端或就近控制设备的运行。动

10、力导线至少2.5m2以上，仪表讯号线采用铜网遮蔽电缆隔离线。配电之导线管采用PVC管或软波纹管，明管施工。1、安全警示系统 （1）每一单独之低压动力设备皆设置分路过电流保护器，操作起动器，超载保护器，设备接地。 （2）每台马达设一故障警示灯，马达ThermalRelay跳脱时，该故障警示灯亮，且该段之处理设备停止运转。2、主要控制点 （1）液位控制原水箱、预处理缓存水箱、一级RO水箱、二级RO水箱均装有液位控制器，通过自动阀来控制与水箱连接的泵的启停。 （2）水泵控制原水泵、RO高压水泵、纯水泵等均根据相应的水箱液位元控制启停，同时联锁整个系统设备的启停。RO装置的高压泵进出口装有低压和高压保

11、护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为0.1Mpa）,会自动发出信号停止高压泵运行,保护高压泵不在空转情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2倍高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。 （3）反渗透系统（RO）控制RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO的有关工艺参数，如电导率、流量、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。 （4）反渗透（RO）启停保护反渗透单元

12、是纯水处理工艺中的主要脱盐系统，当RO投入运行时，为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜元件间设置一个慢开阀门或采用变频启动，由可编程式控制器(PLC)控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。在RO停止使用时，应用系统产水对RO膜元件自动冲洗3-5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能,确保反渗透单元在满足工艺要求的范围内。 （5）供水单元控制供水单元是本处理系统中的最后一个单元，可通过液位元信号，控制水泵的启停，另与配合恒温系统以保证供水水温恒定。 （6）自动控制状态本控制系统中，程式的任务

13、主要是针对预处理系统、反渗透装置、加药装置的程式控制及其它水泵与液位的联锁。控制系统中的PLC根据工艺运行要求，以完成以下控制功能：预处理系统的启动、停运，正洗，反洗，汽擦洗等反渗透装置的启动、停运及高低压保护等水泵与水箱液位的联锁等当系统进入正常运转后，控制系统将根据工艺流程即时检测个工艺点电导、流量，液位元等数值，并根据所得资讯控制相应执行机构的运行；当控制系统发现不符合工艺要求的数值时，将及时调整该点相应的控制机构动作；但判断为故障点时，控制系统将及时发出声光报警信号，并关停相应的执行机构。RO系统停止工作，水泵停止运转。（7）手动控制 当自动运行系统发生故障时，系统可转换为手动状态：操

14、作人员可通过就地仪表盘作业系统，完成各工艺流程操作。2.3 网络系统建设方案2.3.1 系统概述光纤采用架空与地埋相结合的方式，敷设 24芯光缆 10.5km，采用工业级冗余环网组网，保证通讯的安全性及可靠性，预留多电口接入，方便系统后期扩展。2.3.2 光缆施工工艺光纤所附标记、标签内应齐全和清晰，光缆外护套需完整无损，光缆要有出厂质量检验合格证；光纤跳应符合下列规定：具有经过防火处理的光纤保护包皮，两端的活动连接器端应装配有合适的保护盖帽，每根光纤接插线的光纤类应有明显的标记。光缆弯曲半应至少为光缆外径的15倍；敷设光缆的牵引力一般小于光缆允许张力的80%，对光缆瞬间最大牵引力不能超过允许

15、张力。为了满足对弯曲半径和抗拉强度的要求，在施工中应使光缆卷轴转动，以便拉出光缆；敷设时控制光缆的敷设张力，避免使光纤受到过度的外力（弯曲、侧压、牵拉、冲击等）。在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及弯折、扭曲，光缆施工宜采用“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，以有效防止打背扣的发生；光缆布放留有冗余，多余光缆需盘成圆圈来存放，光缆盘曲的弯曲半径也至少为光缆外径的15倍，预留长度宜为3-5m；敷设光缆的两端贴上标签，以表明起始位置和终端位置。2.3.3 光缆施工方案本次弱电线缆下地铺设，需要对所有光缆在每个手井位置都需挂标牌进行标记（备注：标牌上需标注光缆芯数、起止地点、施工单位名称，标牌需采用不易

16、损坏防老化塑料制作）；同时，提供所有线缆下地后的相关数据、表格等技术资料(包括但不限于光纤走向图，管井物理位置图，弱电间光缆位置图，机柜内ODF架光缆对应表等)以便今后对弱电光缆线路的管理和维护。2.3.4 语音通讯建设方案借助已建光纤系统，采用 IP 组网方式，在监控中心，草莓种植区，温室大棚建设语音网关，连同三个部分的语音通讯系统，让工作指令能够更加顺畅的下达。2.4 监控调度中心建设方案调度中心将监测系统、控制系统、视频监控系统通过中心软件结合在一起，形成综合测控管理系统。并通过大屏幕显示先进的技术手段为决策者提供最直观的信息，以提高决策效率。系统建成之后，在调度中心能看到全工业园区的监

17、测信息和视频监控信息；能对所有的信息进行整编、分析，形成适合太谷县现代农业智能灌溉业务需求的各类报表、图形，为决策的调度业务提供数据基础。2.4.1 监控中心建设 3*4 大屏显示系统，采购日常办公用具，包括电脑、 操作台、文件柜等。2.4.1.1 显示系统随着自动化和信息技术的飞速发展，监控中心对信息显示的要求越来越高，其中大屏幕显示系统作为集中信息显示的交流平台，可以将各种监控系统的计算机图、文信息和视频信号等进行集中显示，在实时调度、会商、决策及信息反馈等方面都起到了重要作用。大屏幕显示系统以系统工程、计算机工程、自动化控制等理论为指导，将国际最卓越的高清晰数字显示技术、网络解码技术、客

18、户端等融合为一体，使整套系统成为一个高亮度、高分辨率、高清晰度、智能化控制、操作先进的大屏幕显示系统。能够很好地与用户监控系统、指挥调度系统、网络信息系统等连接集成，形成一套功能完善、技术先进的交互式信息显示及管理平台。2.4.1.2 产品介绍目前市面有三种主流拼接屏（LCD、LED和 DLP），下表对三种大屏幕拼接产品的核心技术参数和性能方面的特点做了对比。2.4.1.3 LCD显示单元LCD （ Liquid Crystal Display 的简称）液晶显示器, 是利用液状晶体在电压的作用下发生偏转的原理进行显示的技术。由于组成屏幕的液状晶体在同一点上可以显示红、绿、蓝三基色，或者说液晶的

19、一个点是由三个点叠加起来的，它们按照一定的顺序排列，通过电压来刺激这些液状晶体，就可以呈现出不同的颜色，不同比例的搭配可以呈现出千变万化的色彩。液晶本身是不发光的，它靠背光管来发光，因此液晶屏的取决于背光管。由于液晶采用点成像的原因，因此屏幕里面构成的点越多，成像效果越精细，纵横的点数就构成了液晶电视的分辨率，分辨率越高，效果越好。主要用于对显示效果要求不高的场合，包括：一般的视频画面监控场合，如金融单位监控中心，商场、车站、小区的监视中心等。优点：具有颜色鲜艳、高亮度、高对比度、高分辨率、厚度薄、重量轻、低能耗、长寿命、无辐射等缺点：拼缝大，做拼接墙时整体颜色亮度一至性比较难统一，调试难度大

20、。尺寸：超窄边拼接屏,46寸、47寸、55寸、60寸. 工业监视器，19寸110寸全系列LED显示单元LED显示屏（Full color LED display screen）：它是一种通过控制RGB半导体发光二极管的显示方式，由很多个RGB三色的发光二极管组成，每个像素组合均有RGB二极管，自发光的方式，靠每组像素灯的亮灭来显示不同颜色的全彩画面。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。优点：能真正做到无缝拼接，整个画面均匀一致，无分割，没有黑线,可任意角度拍摄不受环境光影响,可支持低亮情况使用，保护使用者的眼睛色彩表现能力更强,整屏的亮度、色度一致性高,无

21、风扇设计，即节能又环保占用空间小缺点：同等面积下物理分辨率在显示产品里最低。尺寸：点间距P1.0P16各系列产品、室内、室外均正常出货，能满足各种用户需求。DLP显示单元DLP是“Digital Lighting Progress”的缩写。它的意思为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于德仪公司开发的数字微反射镜器件DMD来完成显示数字可视信息的最终环节，而DMD则是Digital Micromirror Device的缩写，字面意思为数字微镜元件，这是指在DLP技术系统中的核心光学引擎心脏采用的数字微镜晶片，它是在CMOS的标准半导体制程上，加上

22、一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。LED光源投影机芯工作原理DLP背投拼接作为传统拼接产品的老大，以其完美的拼缝和画面高度的一致和完整性，一直雄踞在高端行业应用中，是其他拼接产品所无法撼动的，在采用了LED背光源后的DLP拥有了更加出色的画面可调性，DLP的拼缝优势是不言而喻的，最小可以控制在0.1mm，最大也不会超过0.5mm,一般像交通、电力等项目要显示GPS或GIS地图时，DLP是首选产品，当然，DLP拼接也有自身的不足，比如亮度低、体积大，占用空间大，后期维护成本高等.尺寸：50寸、60寸、67寸、70寸、72寸、80寸、84寸光源；UHP光源、LED光源、激光光源屏幕类别液晶显

23、示屏（LCD）LED显示屏背投显示单元DLP工业监视器说明物理缝隙最小3.5mm无缝隙0.5mm无拼接概念原理 背光源投射 自发光 背光源投射背光源投射物理分辨率1920X1080240点（W）X180点（H）1920X10801920X1080LED广告屏像素间距能小能做到1.0mm，但还是远远高于LCD的0.53025mm，同等面积下LCD像素点越多，点数越多，画面就越精细，这对图像显示至关重要亮度高 (500cd或800cd)300cd-1500cd任意可调） 低(300cd或700cd)较低，一般350 cd/m2左右高对比度可以更有效的凸显画面本身的层次感，画面过度更显细腻，有助于观

24、看者有效捕捉到画面中的每一个细节。对比度4500：1高 8000:12000：11200：1高对比度可以更有效的凸显画面本身的层次感，画面过度更显细腻，有助于观看者有效捕捉到画面中的每一个细节。可视角度178/178160/160170/110低尺寸小于80寸 任意大小 小于80寸尺寸丰富功耗170W高（1000W/m2）低较高刷新频率1000HZ大于2000HZ160HZ低响应时间中等 毫秒级 极小 纳秒级 中等 毫秒级慢使用寿命60000小时100000小时60000小时60000小时造价便宜极贵稍贵便宜根据对比，监控中心电视墙建议采用LCD专业液晶监视器拼接而成，也可配置普通液晶显示器组

25、合使用。监视屏具体尺寸、数量、布局等根据具体客户需求进行灵活组合。2.4.1.4 主要功能显示系统除了基本的实时预览功能，还可通过软件平台对电视墙进行拼接显示、分割显示、开窗显示、开窗漫游、PC信号上墙显示等功能。实时预览通过先进的硬件技术和图像处理算法，使画面有更好的色彩表现力。同时，对不同屏的机芯部件的性能做严格控制，确保不同屏幕的亮度、色彩一致性。使得输入视频信号可以真实的高质量的显示。拼接显示将系统中多个或者全部屏幕作为一个整体进行画面显示。分割显示在大屏系统中选择任意选择一个屏幕单元进行4、9、16分割窗口，分别显示视频图像。开窗显示在系统中任意选择一个区域作为一个新的窗口，显示视频

26、图像。开窗漫游在系统中任意选择一个区域作为一个新的窗口，显示视频图像，可以任意拖动变换该窗口位置，并可以拉伸该窗口缩放图像大小。PC信号上墙显示允许PC的VGA信号输入，并将其投影至大屏显示器上进行显示控制。 2.4.2 数据中心在数据中心建设服务器、UPS、交换机等设备为数据的交换存储提供基础。服务器配置 2 种，数据存储服务器 1 台和业务应用服务器 1 台，2.4.3 系统功能在中心站建成计算机网络，主要职责是综合决策制定工业园配水方案，并全面负责整个工业园的水量分配。监控中心的主要功能如下：a）自动化采集 自动化信息采集是信息基础设施的重要部分，实现水情、工情、环境信息的采集。 b）工

27、程监控 工业园的自动控制和远程集中控制是及时、准确调度的有效手段，为了优化配置水资源，灌区实现统一调度是必要的。 c）数据分析整理储存 工业园数据量大，业务重，不仅需要对工业园的信息进行掌握，还需进行配水和控制。因此，必须做好数据分析归类等工作。2.5 自动控制系统建设方案2.5.1 系统概述高效节水灌溉系统包括灌溉工程与管理控制系统，灌溉工程以喷灌 （中心支轴式喷灌机和绞盘式喷灌机等）或滴灌为主，管理控制系统集监视测量、控制、保护、管理于一体，实现项目区域的智能化、自动化管理。该系统能够实时监测土壤墒情及田间气象条件，根据作物在各个生长时期对水分、养分的需求，制定最佳的灌溉施肥方案，指导农户

28、通过远程控制方式适时适量的进行灌溉和施肥，促进作物的茁壮成长。 智能高效节水灌溉系统无需驱车到田间，农户可以通过一台电脑、智能手机或平板电脑管理前端灌溉系统，简单易用、省时省力。系统以前端土壤墒情监测仪和气象监测仪为单元，通过无线自组网监测田间数据，可以帮助农户根据作物根部区域湿度及气象数据情况作出灌溉决策，以达到科学高效灌溉的目的。2.5.2 控制系统的优势1、 先进的现场数据采集系统 项目区建设有地下水位传感器、脉冲水表、气象站、土壤墒情传感器、空气温湿度传感器、大棚环境5要素采集、管道压力传感器、首部视频监测站、作物长势视频监测站等水田现场数据采集系统，能够全面充分采集地下水、土壤水分、

29、地面温湿度、风力风向等条件的数据和参数。 2、 快速的网络数据传输系统 采用现场有线传输方式，通过现场有线能保障现场阀门控制，保障灌溉工作的可靠性和及时性； 3、 高效的数据处理平台系统 本系统采用云平台方式，保障数据的集中统一存储、管理和维护，提高数据完整性和使用价值。 4、 便捷的终端远程监控系统 本系统配置了移动管理终端软件，采用先进的无线物联网技术实现井、过滤器、施肥器、田间电磁阀门的远程无线控制。2.6 电视监控系统建设方案建设11套电视动态监控显示系统，分别位于各个分块区域，每台电视机实时显示本区域内的监测数据。安装采用移动式电视机架安装。2.7 视频监控建设方案（1）系统概述本系

30、统采用数字高清录像系统方式，组建一套满足设备监视和安全防范的系统，提高系统的可靠性、先进性及稳定性。系统安全性和可靠性方面具备完善的防雷保护措施，保证在雷雨季节设备的安全性；传输管路方面选配合适当地地质环境，按照相关国家规范选配，在耐腐、耐碱方面选配适合当地情况的管路，保障传输线路的安全及可靠性。（2）系统构成系统主要由网络高清摄像机、网络硬盘录像机、液晶显示器、视频监控主机等构成。这些设备按照系统组建需要的相关技术规程和要求构建一套满足现代工厂生产设备监视和安全防卫系统，保证生产工艺设备的正常运行和监控站生产的安全防范。（3）视频监控结构框图2.8 软件系统建设方案2.8.1 编制的依据GB

31、/T 12504-1990 计算机软件质量保证计划规范GB/T 12505-1990 计算机软件配置管理计划规范GB/T 9385-1988 计算机软件需求说明编制指南GB/T 16260-1996 信息技术软件产品评价质量特性及其使用指南GB/T 16680-1996 软件文档管理指南GB/T 9386-1988 计算机软件测试文件编制规范GJB/Z 102-1997 软件可靠性和安全性设计准则GB/T 18905-2002 软件工程产品评价SL/Z 3322005水利信息系统初步设计报告编制规定（试行）SL 5832012泵站计算机监控与信息系统技术导则节水灌溉技术标准选编土壤墒情监测规范

32、SL364-2006GB-T-50485-2009微灌工程技术规范2.8.2 系统现状及需求分析系统现状：本系统为新建项目需求分析：对温室、大棚内的环境参数和土壤墒情进行实时监测；对温室、大棚外的气象信息进行实时监测；对温室、大棚的节水灌溉设施、施肥设备、加药设备、清洗设备和其他机电设备进行实时监控、远程控制和故障报警；对节水工程的取水量和用水量进行监测、控制与统计分析；对温室、大棚进行智能灌溉调度，实现节水灌溉、精准灌溉和科学灌溉；对环境监测信息、设备监控信息、故障信息、作物灌溉信息、能耗信息等能进行历史查询和统计分析，可以生成报表并打印；支持系统基本信息的管理与维护，如仪器设备，建筑、测点

33、等基础信息的；支持系统动态参数化维护；支持表格、曲线，图表，概化图、组态图、GIS等多维可视化展示；支持Web PC端、手机、大屏等多种终端的信息展示与访问交互；支持园区管理单位、上级单位，相关单位的系统访问和数据共享；支持用户分类和权限控制与管理，确保系统运行安全和数据安全。2.8.3 系统总体设计思想系统基于面向服务架构，资源整合，数据共享，统一标准规范，统一安全保障，统一服务提供，统一管理，可扩展，易维护，技术先进、成熟、高效等思想理念展开设计，不仅可以满足当前的园区温室、大棚的节水灌溉、基础环境监测等业务需求和系统建设总体目标，并能适应未来业务的增长、需求变化和第三方数据对接以及汇集整

34、合问题。 在面向服务架构设计中采用SOA标准服务体系建设业务应用支撑平台，充分利用服务松耦合的软件模式以及各种主流的开放标准，服务接口应采用通用的 Web 服务和 XML 标准，可以用一个服务替换另一个服务而无须关心其底层的实现技术和服务的位置；以服务者和消费者身份模式将系统后台和前端展示分离，保持服务一致，满足不同终端；利用面向对象编程思想使系统高度模块化、组件化，提高系统复用性和开发效率，使用MVC对代码分层设计，方便代码维护及功能扩展，基于GIS、概化图、组态图可视化展示拦河坝，机井，提出泵站、蓄水池、输水管、温室节水设备、施肥设备等位置分布和工况信息。2.8.4 系统总体架构太谷县现代

35、化农业示范区高效节水灌溉工程智能节水系统针对项目的特性，以及温室、大棚节水灌溉需求进行开发，构建基于分布式架构的综合管理平台。平台采用先进的SOA体系架构和标准规范，实现业务层面的构件化模型，技术层面的标准化架构和管理层面的规范化框架，从根本上统一地解决业务、技术与管理的应用架构，可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用，实现基于中间件的高性能、轻量级的SOA应用框架。太谷县现代化农业示范区高效节水灌溉工程智能节水系统平台划分为四个层次：1.基础设施层 IAAS2.数据资源层 DAAS3.支撑平台层 PAAS4.业务应用层 SAAS如下图所示：图-1 太谷县现代

36、化农业示范区高效节水灌溉工程智能节水系统的总体框架图2.8.5 系统网络结构太谷县现代农业示范园区节水灌溉工程智能节水系统在网络中的分布包括：太谷县现代化农业示范区节水灌溉监控中心，巨鑫现代园区监控室，金谷现代园区监控室，园区办公室，上级单位，相关单位，终端设备等。其中监控中心是太谷县现代化农业示范区智能节水系统应用部署与中心数据库的所在，是中心网络节点，其他网络节点通过中心节点进行数据访问与交互。 网络结构图2.8.6 系统部署利用虚拟化技术进行应用系统部署，将应用程序与数据库分开部署，根据实际情况可将空间数据与业务数据分开部署，应用服务平台与前端展示应用程序分开部署，前端应用可将web应用

37、与移动应用分开部署，以下是太谷县现代化农业示范区高效节水灌溉工程智能节水系统的逻辑部署图。系统部署图2.8.7 系统设计原则2.8.7.1 安全性原则 本系统在规划、设计时严格按照系统化原则、等级化原则对系统进行全方位安全保障设计，保障系统的运行安全和信息安全，防范安全事件的发生，增强系统安全应对能力，将安全带来的风险降到最低。系统将从网络安全，访问安全，权限安全，数据安全，操作系统安全等方面进行逐层预防设计。从架构设计、管理体系、软件代码设计、物理安全、系统维护等多维度保障系统的安全运行，打造完整的安全体系。充分考虑数据来源，安全策略评估，组织安全，人员安全，环境安全，访问控制、开发和维护的

38、安全性，提供用户认证，权限管理，数据加密，网络安全等全套安全保障手段。2.8.7.2 规范性原则编码规范遵循Java语言设计规范和要求，数据库设计首先以国家水利行业标准级相关规定为准，其次以行业现有标准为准，在未涉及到的领域与业主共同制定该领域的建库标准。文档规范执行公司研发文档标准。2.8.7.3 实用性原则系统在设计时满足功能性的前提下，同时满足易使用，易操作，交互良好等特点，方面用户使用和理解，减少不必要的繁琐操作。2.8.7.4 整体性原则 系统在规划、设计过程中，从系统边界全局出发，考虑边界内功能的完整性，业务流程的完整性，权限控制的整体性；考虑系统的可扩展、可维护性；对使用系统的用

39、户进行角色归类，确保所有使用到本系统的单位或用户不被遗漏。2.8.8 系统的实现技术A系统技术平台选择本系统基于B/S结构， J2EE平台，Java语言，JDK1.7 ，SpringMVC框架开发，以面向SOA服务架构组件开发思想构建系统，统一使用Rest API作为服务接口供不同系统、不同终端进行数据交互访问。B软件环境：服务端操作系统：Windows Server 2012客户端操作系统：Windows XP/7/8.1/10C数据库： SQL Server 2012标准版D开发工具：Myeclipse8.5，BX-GIS-Plugin2.0E系统架构： B/S 以上技术选型说明：B/S是

40、当前主流的开发模式，具有分布性特点，部署和维护方便，易于扩展，共享性强，通过Internet浏览器即可访问系统，不需要单独安装客户端，可跨平台跨局域网，经济实用，符合本系统的业务需求和技术要求。Java是一门面向对象编程语言，具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点，功能强大；Java EE ，即J2EE，应用于基于Java的Web应用服务器，用于开发web应用程序；MyEclipse，是在eclipse 基础上加上自己的插件开发而成的功能强大的企业级集成开发环境，主要用于Java、Java EE以及移动应用的开发，MyEclipse的功能非常强大

41、，支持也十分广泛；SQL Server是微软公司推出的关系型数据库管理系统。具有使用方便可伸缩性好与相关软件集成程度高等优点，可跨越从运行Microsoft Windows 98 的膝上型电脑到运行Microsoft Windows 2012 的大型多处理器的服务器等多种平台使用。Microsoft SQL Server 是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能 (BI)工具提供了企业级的数据管理。Microsoft SQL Server 数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。SQL Server2016支持大数据

42、，支持空间数据，版本稳定，故选用SQL Server2016作为本系统的数据库开发工具，不但可以满足业务存储要求，还可以满足数据不断增长的需要，在安全性、操作管理方面更可靠。BX-GIS-Plugin2.0是西安博兴自动化有限公司开发的一款地图插件应用，支持轻量型地图应用开发，适应于各类web地图应用，可进行地图常规操作，如放大缩小，比例尺、拖放，鹰眼，漫游；可叠加业务图层和各类地图要素，支持坐标定位和编辑；支持业务在地图上的查询、统计分析等功能；开发快速，高效，可满足普通Web gis业务要求和数据精度要求。 SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及

43、底层编程接口和通讯模型；是B/S模型、XML（标准通用标记语言的子集）/Web Service技术之后的自然延伸； SOA架构的系统能够更加从容地面对业务的急剧变化，以更迅速、更可靠、更具重用性架构整个业务系统；SOA具有可从企业外部访问，随时可用，粗粒度的服务接口分级，松散耦合，可重用的服务，服务接口设计管理，标准化的服务接口，支持各种消息模式，精确定义的服务契约等特征；SOA以借助现有的应用来组合产生新服务的敏捷方式，提供给企业更好的灵活性来构建应用程序和业务流程。Rest API是当前流行的Web API, 以REST风格方式对外提供Web Service访问接口，具有统一资源定位标识，

44、客户端通过 HTTP 处理和传输资源状态，可自由组合集成资源，方便应用扩展，可以为不同种类的应用程序提供以标准方式格式化的数据，数据格式支持JSON/XML，使用统一的命名规则标识资源，同一REST API即可适用web浏览器，也可以适用APP，即不同的系统、不同应用、不同终端可以调用统一的service接口。2.8.9 系统开发方案2.8.9.1 应用支撑平台方案支撑平台采用SQA架构、面向对象、组件化编程，能随着太谷县现代化农业示范区高效节水灌溉工程智能节水系统的发展变化而扩展、伸缩；提供统一服务接口，满足不同系统、不同终端的服务调用和数据交互；通过开发、集成数据交换进行数据共享与资源整合

45、。2.8.9.2 基础组件应用集成中间件采用技术成熟的中间件，支持协议转换、消息转换、消息路由、服务编排、服务注册、服务查找、服务监控、服务安全、防窃取、防篡改等功能。消息中间件选用基于SCA/SDO标准的消息中间件，满足开放，可扩展，易集成、易管理，符合SOA设计原则的应用和方案。流程组件提供统一的流程服务组件，基于灵活、可配置、可视化的流程服务设计，满足园区日常业务审批流转需求。报表组件报表组件主要设计Report、Analysis、Mobile三大功能组件。Report（业务报表）在设计上满足各种复杂格式的监管报表、内部管理报表的需求；支持柱状、条形、饼状、曲线等多种报表格式；支持交叉统

46、计报表、不规则报表、不平衡报表、原始凭证报表等各种复杂格式的报表，支持基于数据补录、报表数据汇总、数据平衡校验、误差处理等功能。Analysis（报表分析功能）采用多维分析技术，通过指标参数设置，进行报表分析。Mobile（移动报表）考虑移动端与PC端报表的一致性，开发支持移动平台上报表组件，可以在手机等移动终端展示业务报表，通过触摸进行图形、图表、地图、表格的交互，满足移动报表浏览和数据分析。2.8.9.3 业务组件对本系统涉及的环境监测、水量监测、设备监控、灌溉调度等业务进行组件化封装，提供标准的RestFull接口供开发和对外接口调用。GIS监视服务组件 将地图空间数据与测点分布、监测业

47、务属性、综合查询分析应用等功能进行抽象化、组件化封装，形成独立的，方便后期维护、升级的gis监视组件，可供web端，手机端等调用服务接口进行地图数据和功能调用实现。温室环境监测服务组件将温室温度、湿度等监测、统计分析等业务进行封装，形成整体的监测组件。水量监测服务组件将水源取水量与园区用水量实时监控与统计分析进行组件化封装。设备监控服务组件将园区微灌、施肥、水泵、加药等机电设备的实时监控、历史查询、统计分析等业务进行组件化封装。故障报警服务组件对环境监测、土壤墒情监测等和机电故障等报警业务进行抽象化，组件化封装，可供GIS监视报警，手机报警推送等调用。 视频服务组件提供视频管理组件和播放控制组件，供web端、手机端和大屏显示、监控、管理调用。灌溉调度服务组件对园区节水灌溉用水需求计算模型，用水计划模型，灌溉调度方案模型的算法进行组价化封装。用户权限角色服务组件在业务系统层面构建通用的用户、