DB11 T 722-2022 节水灌溉工程自动控制系统设计规范.pdf

1、 ICS 65.060.35 CCS B 01 DB 11 北京市地方标准 DB11/T 722 2022 代替 DB11/T 722 2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 Design specification of automatic control system for water saving 2022-06-21发布 2022-10-01实施 北京市市场监督管理局 发布 DB11/T 722 2022 I 目次 前 言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总体要求.2 5 自动控制系统.4 6 辅助设计.5 7 设计文件组成.6 参考文献.7

2、DB11/T 722 2022 II 前言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件代替 DB11/T 722 2010节水灌溉工程自动控制系统设计规范，与 DB11/T 722 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、

3、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.

4、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 标准化 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、

5、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/T 722 2010；本 次为 第 一 次修订。DB11/T 722 2022 1 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

6、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。GB 18523 水文 仪器 安全 要求 GB/T 22239 信息安全 技术 网络 安全 等级保护基 本要求 SL 56 农村 水 利 技术术语 3 术语和定义 SL 56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 system front measurement and control unit 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

7、块。3.2 田间灌溉测控单元 field Irrigation measurement and control unit 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。3.3 灌溉控制器 irrigation controller 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 centralized control system 对 设 备 相 对 集中、通讯网络 相 对较好

8、 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/T 341 2006,3.8，有 修 改 DB11/T 722 2022 2 3.5 分布式控制系统 distributed control system 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/T 341 200

9、6,3.7，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 1 s；平均无故障时 间不小于 8712 h/a，系统 维 修 时 间不大于 48 h/a；具

10、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 DB11/T 722 2022 3 4.2.2 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

11、 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

12、；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；DB11/T 722 2022 4 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

13、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

14、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

15、 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

16、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；DB11/T 722 2022 5 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

17、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

18、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

19、间不应小于 30 min。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 GB 18523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 4；采 用 共 用 接地 装置 时，接地 电阻值 不应大于 1。接地 干 线 宜 采 用 截面积 不小于 16 mm2的 多 股 铜芯绝缘 导 线。6.2.3 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/T 22239的要求，结 合 实 际 情况 确 定 网络 安

20、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。DB11/T 722 2022 6 7 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 安

21、装 与 维 护管理；k)投 资 概（预）算 与 进 度 计 划；l)附 件。7.2 1/0清 单 在 控制 原 理图 上应按表 1格 式 列出：表 1 1/0清 单 表示格 式 AI AO DI DO M N L P 注：M、N、L、P为 各 类 输入、输 出 点 的 数 量。7.3 设 备材料清 单 应包括下列各项：a)硬 件 配 置 清 单；b)软 件 配 置 清 单；c)辅助设 备 清 单；d)配 套材料 清 单。7.4 设 备材料清 单 应包括下列各项：a)系统总体 架 构 图；b)控制系统 原理 图；c)控制系统 网络 结构分 布图；d)中 央 控制 站 与分 站 布 置 接 线 图

22、；e)室 内外 电 缆 接 线 布 置 图；f)防雷接地 系统 图；g)设 备安 装 图；h)软 件 功能 模块 体系 图。DB11/T 722 2022 7 参考 文 献 1 GB/T 2900.56 电 工术语 控制技术 2 GB/T 17212 工 业 过 程 测量 和控制 术语和定义 3 GB/T 28448 信息安全 技术 网络 安全 等级保护 测 评 要求 4 GB/T 28714 取 水计 量 技术导则 5 GB 50057 建 筑 物 防雷 设计规范 6 GB/T 50485 微 灌工程技术标准 7 DL/T 381 电 子 设 备防雷 技术导则 8 DB11/T 341 2006 村 镇 供 水工程自动控制系统设计规范 9 DB11/T 556 节水灌溉工程 运行管理 规范 10 DB11/T 557 设 施农业 节水灌溉工程技术规程 11 DB11/T 1468.1 农 用 机 井智 能 计 量 设 施 规范 第 1部分：安 装