DB11-T 722-2022 节水灌溉工程自动控制系统设计规范

ICS65.060.35CCSB01DB11北京市地方DB11/T722—2022代替DB11/T722—2010节水灌溉工程自动控制系统设计规范Designspecificationofautomaticcontrolsystemforwatersaving2022-06-21发布2022-10-01实施北京市市场监督管理局发布DB11/T722—2022目次前言.................................................................................II1范围.................................................................................12规范性引用文件.......................................................................13术语和定义...........................................................................14总体要求.............................................................................25自动控制系统.........................................................................46辅助设计.............................................................................57设计文件组成.........................................................................6参考文献...............................................................................7I

DB11/T722—2022前言本文件按照GB/T1.1—2020《化工作导则第1部分：化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替DB11/T722—2010《节水灌溉工程自动控制系统设计规范》，与DB11/T722—2010相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了“范围”（见第1章，2010年版的第1章）；b)更改了“规范性引用文件”内的引用文件（见第2章，2010年版的第2章）；c)增加了“术语和定义”（见3.1、3.2、3.3、3.4、3.5）；d)更改了“一般规定”（见4.1.1、4.1.2，2010年版的4.1.1、4.1.2）；e)增加了“系统类型”内“集中式控制系统”与“分布式控制系统”结构图（见4.2.1、4.2.2）；f)更改了“系统类型”内采集信息和控制设备要求（见4.2.3.1、4.2.3.2，2010版的4.2.1.2、4.2.1.3）；g)更改了“互锁与联动”内的要求（见4.3.2，2010版的4.3.2）；h)删除了自动控制系统的“一般规定”（见2010年版的5.1）；i)更改了“系统硬件”内的要求（见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“系统软件”内的要求（见5.2.3、5.2.4、5.2.5，2010年版的5.3.4）；k)更改了“防雷与接地”的相关要求（见6.2.1，2010年版的6.2.1）；l)增加了“安全设计”的相关要求（见6.3）；m)更改了“设计文件组成”内的要求（见7.1，2010年版的7.1）；n)更改了“设计图件”内的要求（见7.4，2010年版的7.4）。本文件由北京市农业农村局提出并归口。本文件由北京市农业农村局组织实施。本文件起草单位：北京新水源景科技股份有限公司、北京市水科学技术研究院、中国化研究院。本文件主要起草人：张海燕、王彦军、范海燕、戎建豹、齐艳冰、李岩峰、岳海英、安顺伟、张丽萍、杨胜利、张娟、白雪、张玉博、纪彬彬、张航、石文学、李权辉、朱岳。本文件及其所替代文件的历次版本发布情况为：——2010年首次发布为DB11/T722—2010；——本次为第一次修订。IIDB11/T722—2022节水灌溉工程自动控制系统设计规范1范围本文件规定了节水灌溉工程自动控制系统设计的总体要求、自动控制系统、辅助设计以及设计文件组成的要求。本文件适用于果园、设施农业、大田节水灌溉工程自动控制系统的设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB18523水文仪器安全要求GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求SL56农村水利技术术语3术语和定义SL56界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1系统首部测控单元systemfrontmeasurementandcontrolunit安装于节水灌溉工程首部，采集、存储工况、水情等信息，执行设备控制的模块。3.23.3田间灌溉测控单元fieldIrrigationmeasurementandcontrolunit安装于灌水小区首部，采集、存储工况、水雨情、气象、墒情等信息，执行设备控制的模块。灌溉控制器irrigationcontroller按照预定顺序或算术运算、逻辑运算，改变主电路或控制电路的接线、电路中电阻值来控制灌溉设备动作的主令装置，可以是专用计算机或微处理器设备。3.4集中式控制系统centralizedcontrolsystem对设备相对集中、通讯网络相对较好的节水灌溉工程，按集中控制与管理的原则，将逻辑控制、数据存储和过程管理等资源空间上集中配置的结构设计的自动控制系统。［来源：DB11/T341—2006,3.8，有修改］1

DB11/T722—20223.5分布式控制系统distributedcontrolsystem对设备相对分散、通讯网络相对复杂的节水灌溉工程，按分散控制、集中管理的原则，将逻辑控制、数据存储和过程管理等资源采用空间分布、网络连接、协调配置的结构设计的自动控制系统。［来源：DB11/T341—2006,3.7，有修改］4总体要求4.1一般规定4.1.1下列情况的设施农业、大田、果园宜采用节水灌溉工程自动控制系统：——适度规模化；——人工控制操作费工；——具有特殊要求。4.1.2节水灌溉工程自动控制系统，应符合下列规定：——实用可靠、技术设备稳定、操作维护简单、抗干扰能力强；——具有手动控制功能，现场控制设备设置紧急停止按钮；——根据指令要求自动调节灌水时间和灌溉水量；——系统响应时间不超过1s；——平均无故障时间不小于8712h/a，系统维修时间不大于48h/a；——具有非正常运行报警功能。4.2系统类型4.2.1集中式控制系统集中式控制系统应配置相应的数据采集与控制接口设备，系统布局结构应符合图1要求。图1集中式控制系统布局结构图2DB11/T722—20224.2.2分布式控制系统分布式控制系统应设立控制计算机与区域灌溉控制器组成通信网络，并留有与上级管理系统的通信接口，系统布局结构应符合图2要求。图2分布式控制系统布局结构图4.2.3系统信息采集与控制4.2.3.1系统首部测控单元宜采集但不限于下列信息：——水源水位、水温；——水泵运行状态（启动、停止）、耗电量、故障；——系统首部管道流量、压力及控制阀状态（开启、关闭、故障）；——过滤器压差、故障；——施肥（药）装置运行状态及投加量；——重点设施设备图像视频；——系统运行的保护、故障与报警；——设备电池电压、信号质量等。4.2.3.2田间灌溉测控单元宜采集但不限于下列信息：——过滤器压差、故障；——施肥（药）装置运行状态及投加量；——灌水小区的流量、压力及控制阀状态（开启、关闭、故障）等；——土壤温度、墒情、EC值、pH值等；——田间气象信息（降水、气温、湿度、风速、光照强度等）；——设施农业环境信息（温度、湿度、CO2浓度、光照强度等）；——图像视频信息（重点设施设备、作物长势、环境状态等）；——系统运行的保护、故障与报警；3DB11/T722—2022——设备电池电压、信号质量等。4.2.3.3系统宜控制但不限于下列设备：——水泵；——过滤器；——施肥（药）装置；——灌水控制阀；——设施农业的通风、光照、CO2浓度、温度、湿度等控制设备。4.3互锁与联动4.3.1易引起操作失误或与流程冲突的环节，宜考虑完整的互锁与联动设计，具备操作警告或提醒功能，并进行二次确认。4.3.2下列环节宜设计互锁、约束或联动功能：——电气设备控制流程互锁；——灌水控制阀的启闭与水泵启闭联动；——灌水控制阀开启数量与灌溉系统流量调节联动；——轮灌组灌水时间受约束于灌水周期、墒情；——施肥（药）装置控制与投加量比例联动；——设施农业环境参数调控受约束于温度、湿度、CO2浓度、光照强度。5自动控制系统5.1系统硬件5.1.1系统硬件宜由下列部件组成：——计算机硬件系统；——通信网络与设备；——UPS电源以及其他供电设备等；——与系统采集信息相关的传感器、执行终端；——系统首部测控单元、田间灌溉测控单元；——设施农业宜增加通风、光照、CO2浓度、温度、湿度等传感器、执行终端。5.1.2系统硬件设计宜满足下列要求：——计算机硬件及外部设备的配置在满足系统的要求下，留有升级、扩展的空间；——输入输出接口采用通用接口，特殊接口设置通信网关；——通信网络采用开放式通信协议；——通信网络考虑现场环境情况，使用可靠性高的方式组网；——通信网络中断可继续保持数据采集和存储，网络恢复后可续传数据；——大田、果园田间灌溉测控单元设备优先采用清洁能源或电池供电方式；——输入输出（I/0）点数满足系统要求，并留有不低于20%的余量，预留通信接口；——硬件设备具有故障自诊断和远程升级功能。5.1.3传感器与控制仪表，应符合下列要求：——传感器的精度和量程满足系统控制及参数测量精度的要求；——传感器与控制仪表设立在空气流通、远离强磁场、电场与热源的位置，符合设计要求，方便人工观测记录，有防水要求的做好防水保护；4

DB11/T722—2022——传感器与控制仪表的输入输出信号引接线采用屏蔽电缆并正确接地；——传感器与控制仪表的防盗安全措施符合设计要求；——传感器布设位置和数量满足灌溉管理要求。5.2系统软件5.2.1软件设计应根据系统实现功能、控制方式、工程规模、经济条件等因素综合确定。5.2.2软件宜采用便于功能扩展的模块化结构。5.2.3分布式控制系统应按功能要求，分别配置中央控制站和现场分站软件，各个分站不依赖中央控制站，可独立对所属区域或设备实施量测与控制。5.2.4软件系统宜支持移动端、电脑端或现场控制操作。5.2.5集中式与分布式控制系统宜具有下列功能：——身份识别与访问级别权限管理；——规模可扩展和数据可修改；——关键操作程序的二次确认；——运行数据超阈值报警；——系统还原与升级、运行状态诊断、数据存储与备份、查询与打印、日志管理等；——设备运行监控、设备故障报警、监测数据展示与分析、灌溉参数设定、灌溉模型配置、灌溉进程监控、灌溉数据报表、灌溉水量分析等；——物联网数据传输接口。6辅助设计6.1电源6.1.1灌溉控制器或计算机采用的UPS电源，应按运行方式和负荷大小、允许中断供电时间、电压及频率波动范围等各项性能指标进行选择，且其额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1.5倍。6.1.2供电电源断电时，UPS电源持续供电时间不应小于30min。6.1.3供电电源或UPS电源应由配电柜引出专用回路。6.2防雷与接地6.2.1系统应进行防雷设计，按照GB18523的要求执行。6.2.2系统接地采用接地装置时，接地电阻值不应大于4Ω；采用共用接地装置时，接地电阻值不应大于1Ω。接地干线宜采用截面积不小于16mm的多股铜芯绝缘导线。26.2.3控制中心应设置等电位连接网络。6.3安全设计6.3.1系统应按照GB/T22239的要求，结合实际情况确定网络安全等级。6.3.2软件系统应具有冗余设计。6.3.3数据库应有自动备份、数据恢复设计。6.3.4田间灌溉测控单元和执行终端设备电源不宜高于人体安全电压。6.3.5设备金属外壳应安全接地。5

DB11/T722—20227设计文件组成7.1设计说明书应包括下列主要内容：a)节水灌溉工程概况；b)需求分析；c)设计原则依据；d)总体设计；e)系统类型与控制方式；f)功能设计；g)通信网络设计；h)系统主要配置；i)系统安全保护设计；j)系统/