DB11-T 722-2022 節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)設計規(guī)范

ICS65.060.35CCSB01DB11北京市地方DB11/T722—2022代替DB11/T722—2010節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)設計規(guī)范Designspecificationofautomaticcontrolsystemforwatersaving2022-06-21發(fā)布2022-10-01實施北京市市場監(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術語和定義...........................................................................14總體要求.............................................................................25自動控制系統(tǒng).........................................................................46輔助設計.............................................................................57設計文件組成.........................................................................6參考文獻...............................................................................7I

DB11/T722—2022前言本文件按照GB/T1.1—2020《化工作導則第1部分：化文件的結(jié)構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替DB11/T722—2010《節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)設計規(guī)范》，與DB11/T722—2010相比，除結(jié)構調(diào)整和編輯性改動外，主要技術變化如下：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”內(nèi)的要求（見4.3.2，2010版的4.3.2）；h)刪除了自動控制系統(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”的相關要求（見6.2.1，2010年版的6.2.1）；l)增加了“安全設計”的相關要求（見6.3）；m)更改了“設計文件組成”內(nèi)的要求（見7.1，2010年版的7.1）；n)更改了“設計圖件”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、北京市水科學技術研究院、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、紀彬彬、張航、石文學、李權輝、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)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)設計規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)設計的總體要求、自動控制系統(tǒng)、輔助設計以及設計文件組成的要求。本文件適用于果園、設施農(nóng)業(yè)、大田節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)的設計。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信息安全技術網(wǎng)絡安全等級保護基本要求SL56農(nóng)村水利技術術語3術語和定義SL56界定的以及下列術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、存儲工況、水情等信息，執(zhí)行設備控制的模塊。3.23.3田間灌溉測控單元fieldIrrigationmeasurementandcontrolunit安裝于灌水小區(qū)首部，采集、存儲工況、水雨情、氣象、墑情等信息，執(zhí)行設備控制的模塊。灌溉控制器irrigationcontroller按照預定順序或算術運算、邏輯運算，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備動作的主令裝置，可以是專用計算機或微處理器設備。3.4集中式控制系統(tǒng)centralizedcontrolsystem對設備相對集中、通訊網(wǎng)絡相對較好的節(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)存儲和過程管理等資源空間上集中配置的結(jié)構設計的自動控制系統(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對設備相對分散、通訊網(wǎng)絡相對復雜的節(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)存儲和過程管理等資源采用空間分布、網(wǎng)絡連接、協(xié)調(diào)配置的結(jié)構設計的自動控制系統(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下列情況的設施農(nóng)業(yè)、大田、果園宜采用節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)：——適度規(guī)?；?；——人工控制操作費工；——具有特殊要求。4.1.2節(jié)水灌溉工程自動控制系統(tǒng)，應符合下列規(guī)定：——實用可靠、技術設備穩(wěn)定、操作維護簡單、抗干擾能力強；——具有手動控制功能，現(xiàn)場控制設備設置緊急停止按鈕；——根據(jù)指令要求自動調(diào)節(jié)灌水時間和灌溉水量；——系統(tǒng)響應時間不超過1s；——平均無故障時間不小于8712h/a，系統(tǒng)維修時間不大于48h/a；——具有非正常運行報警功能。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)應配置相應的數(shù)據(jù)采集與控制接口設備，系統(tǒng)布局結(jié)構應符合圖1要求。圖1集中式控制系統(tǒng)布局結(jié)構圖2DB11/T722—20224.2.2分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)應設立控制計算機與區(qū)域灌溉控制器組成通信網(wǎng)絡，并留有與上級管理系統(tǒng)的通信接口，系統(tǒng)布局結(jié)構應符合圖2要求。圖2分布式控制系統(tǒng)布局結(jié)構圖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；——水泵運行狀態(tài)（啟動、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、關閉、故障）；——過濾器壓差、故障；——施肥（藥）裝置運行狀態(tài)及投加量；——重點設施設備圖像視頻；——系統(tǒng)運行的保護、故障與報警；——設備電池電壓、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、風速、光照強度等）；——設施農(nóng)業(yè)環(huán)境信息（溫度、濕度、CO2濃度、光照強度等）；——圖像視頻信息（重點設施設備、作物長勢、環(huán)境狀態(tài)等）；——系統(tǒng)運行的保護、故障與報警；3DB11/T722—2022——設備電池電壓、信號質(zhì)量等。4.2.3.3系統(tǒng)宜控制但不限于下列設備：——水泵；——過濾器；——施肥（藥）裝置；——灌水控制閥；——設施農(nóng)業(yè)的通風、光照、CO2濃度、溫度、濕度等控制設備。4.3互鎖與聯(lián)動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)動設計，具備操作警告或提醒功能，并進行二次確認。4.3.2下列環(huán)節(jié)宜設計互鎖、約束或聯(lián)動功能：——電氣設備控制流程互鎖；——灌水控制閥的啟閉與水泵啟閉聯(lián)動；——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；——輪灌組灌水時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；——設施農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)調(diào)控受約束于溫度、濕度、CO2濃度、光照強度。5自動控制系統(tǒng)5.1系統(tǒng)硬件5.1.1系統(tǒng)硬件宜由下列部件組成：——計算機硬件系統(tǒng)；——通信網(wǎng)絡與設備；——UPS電源以及其他供電設備等；——與系統(tǒng)采集信息相關的傳感器、執(zhí)行終端；——系統(tǒng)首部測控單元、田間灌溉測控單元；——設施農(nóng)業(yè)宜增加通風、光照、CO2濃度、溫度、濕度等傳感器、執(zhí)行終端。5.1.2系統(tǒng)硬件設計宜滿足下列要求：——計算機硬件及外部設備的配置在滿足系統(tǒng)的要求下，留有升級、擴展的空間；——輸入輸出接口采用通用接口，特殊接口設置通信網(wǎng)關；——通信網(wǎng)絡采用開放式通信協(xié)議；——通信網(wǎng)絡考慮現(xiàn)場環(huán)境情況，使用可靠性高的方式組網(wǎng)；——通信網(wǎng)絡中斷可繼續(xù)保持數(shù)據(jù)采集和存儲，網(wǎng)絡恢復后可續(xù)傳數(shù)據(jù)；——大田、果園田間灌溉測控單元設備優(yōu)先采用清潔能源或電池供電方式；——輸入輸出（I/0）點數(shù)滿足系統(tǒng)要求，并留有不低于20%的余量，預留通信接口；——硬件設備具有故障自診斷和遠程升級功能。5.1.3傳感器與控制儀表，應符合下列要求：——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立在空氣流通、遠離強磁場、電場與熱源的位置，符合設計要求，方便人工觀測記錄，有防水要求的做好防水保護；4

DB11/T722—2022——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計要求；——傳感器布設位置和數(shù)量滿足灌溉管理要求。5.2系統(tǒng)軟件5.2.1軟件設計應根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)功能、控制方式、工程規(guī)模、經(jīng)濟條件等因素綜合確定。5.2.2軟件宜采用便于功能擴展的模塊化結(jié)構。5.2.3分布式控制系統(tǒng)應按功能要求，分別配置中央控制站和現(xiàn)場分站軟件，各個分站不依賴中央控制站，可獨立對所屬區(qū)域或設備實施量測與控制。5.2.4軟件系統(tǒng)宜支持移動端、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：——身份識別與訪問級別權限管理；——規(guī)?？蓴U展和數(shù)據(jù)可修改；——關鍵操作程序的二次確認；——運行數(shù)據(jù)超閾值報警；——系統(tǒng)還原與升級、運行狀態(tài)診斷、數(shù)據(jù)存儲與備份、查詢與打印、日志管理等；——設備運行監(jiān)控、設備故障報警、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示與分析、灌溉參數(shù)設定、灌溉模型配置、灌溉進程監(jiān)控、灌溉數(shù)據(jù)報表、灌溉水量分析等；——物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸接口。6輔助設計6.1電源6.1.1灌溉控制器或計算機采用的UPS電源，應按運行方式和負荷大小、允許中斷供電時間、電壓及頻率波動范圍等各項性能指標進行選擇，且其額定輸出功率應大于計算機各設備額定功率總和的1.5倍。6.1.2供電電源斷電時，UPS電源持續(xù)供電時間不應小于30min。6.1.3供電電源或UPS電源應由配電柜引出專用回路。6.2防雷與接地6.2.1系統(tǒng)應進行防雷設計，按照GB18523的要求執(zhí)行。6.2.2系統(tǒng)接地采用接地裝置時，接地電阻值不應大于4Ω；采用共用接地裝置時，接地電阻值不應大于1Ω。接地干線宜采用截面積不小于16mm的多股銅芯絕緣導線。26.2.3控制中心應設置等電位連接網(wǎng)絡。6.3安全設計6.3.1系統(tǒng)應按照GB/T22239的要求，結(jié)合實際情況確定網(wǎng)絡安全等級。6.3.2軟件系統(tǒng)應具有冗余設計。6.3.3數(shù)據(jù)庫應有自動備份、數(shù)據(jù)恢復設計。6.3.4田間灌溉測控單元和執(zhí)行終端設備電源不宜高于人體安全電壓。6.3.5設備金屬外殼應安全接地。5

DB11/T722—20227設計文件組成7.1設計說明書應包括下列主要內(nèi)容：a)節(jié)水灌溉工程概況；b)需求分析；c)設計原則依據(jù)；d)總體設計；e)系統(tǒng)類型與控制方式；f)功能設計；g)通信網(wǎng)絡設計；h)系統(tǒng)主要配置；i)系統(tǒng)安全保護設計；j)系統(tǒng)/