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水位傳感器幫助澳大利亞灌溉
墨累-達令河流域地圖
圖1墨累-達令盆地覆蓋了澳大利亞14%的土地。它是澳大利亞最重要的環(huán)境和農(nóng)業(yè)資產(chǎn)。
阿爾伯里的休姆堰
圖2千年干旱期間阿爾伯里的休姆堰。這些條件促使大量公共投資用于灌溉自動化。
灌溉管理在澳大利亞是一項嚴肅的工作，尤其是在墨累-達令盆地（Murray Darling Basin）內(nèi)，該流域面積達100萬平方公里，是澳大利亞最高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)用地。該流域的23條河流擁有世界上流量最低、變化最大的河流。一個由大壩、湖泊和運河組成的龐大系統(tǒng)儲存著來自山區(qū)融雪和季節(jié)性降雨的水，并在整個生長季節(jié)將其分配給農(nóng)場和社區(qū)。
默里-達令流域自20世紀60年代以來一直面臨壓力，但上世紀90年代的一系列環(huán)境和經(jīng)濟危機為改變水資源管理方式創(chuàng)造了動力。1991年，默里河上1000公里長的藍綠藻爆發(fā)，成為與河流流量減少相關的環(huán)境壓力的生動象征。流量減少威脅著整個流域的敏感濕地、受保護物種和鹽度水平。水資源短缺威脅著每個人，包括農(nóng)場、工業(yè)、城市和旅游業(yè)。
澳大利亞的回應是有史以來最全面的水管理改革之一。默里-達令管理局成立于2007年，旨在制定首個跨境水資源管理計劃。2012年，默里-達令盆地計劃成為法律。一旦實施，該計劃將使2750千兆升的地表水返回到環(huán)境中。2012年又撥款17億美元，為環(huán)境提供額外的450億升�？偣灿�3200億公升將以兩種基本方式提供：（1）從流域一端到另一端的灌溉基礎設施現(xiàn)代化和自動化；（2）政府授權(quán)代表環(huán)境進行選擇性水權(quán)購買。
默里灌溉作業(yè)區(qū)
圖3：默里灌溉管理著新南威爾士州默里河上游3000公里的地面灌溉渠道。（點擊放大）
憎惡輪
圖4:Dethridge wheels通過計算每個月手動讀取的機械計數(shù)器的轉(zhuǎn)數(shù)來測量用水量。它們正被現(xiàn)代數(shù)字水表所取代。
默里灌溉公司是澳大利亞最大的私營灌溉公司，負責管理新南威爾士州東南部默里河上游的灌溉。他們的系統(tǒng)通過近3000公里的重力灌溉渠道，向2300多個農(nóng)場分配水，這些農(nóng)場占地約75萬公頃。這個高產(chǎn)農(nóng)業(yè)區(qū)也經(jīng)歷了干旱危機。最近的一次重大旱災，即2005年至2009年的“千年干旱”，導致向農(nóng)場供水量減少了63%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到嚴重破壞。
管理這個有幾十年歷史的灌溉系統(tǒng)是一項復雜的工作。農(nóng)場客戶要求根據(jù)天氣、作物成熟度、土壤條件和其他因素進行季節(jié)性配水。為了協(xié)調(diào)用水，必須提前7天下訂單，但在7天內(nèi)，農(nóng)田里的很多東西都會發(fā)生變化。通過水面渠道的蜘蛛網(wǎng)輸送水是一個復雜的人工過程。每個渠道的水位和排水量必須保持平衡，以便每個客戶都能得到他們的配水量，而不管他們在配水系統(tǒng)中的位置如何。默里灌溉公司必須在日常的基礎上平衡2300個農(nóng)場的需求以及工業(yè)和市政客戶的需求，同時在大默里-達令盆地計劃中保持默里的分配。
歷史上，該系統(tǒng)是通過渠道控制閘門和機械水表系統(tǒng)手動管理的。灌溉工作人員將前往河道控制點，將閘門抬高一定高度，持續(xù)一定時間，將水排放到下游渠道。在3000公里長的水渠中，幾十個人將試圖協(xié)調(diào)水位，以便每個農(nóng)場客戶在需要時都能收到他們要求的配水�？蛻粲盟ǔＪ怯脵C械儀表測量的，必須定期檢查這些儀表以監(jiān)測用水量。大量的應急放水是必要的，以確保終端用戶獲得他們有權(quán)獲得的水量，并有足夠的流量，以使一致的田間灌溉成為可能。該系統(tǒng)勞動密集型，不精確，但只要水資源充足，就具有成本效益。在毀滅性的干旱和日常缺水的情況下，一個更有效的系統(tǒng)至關重要。
具有遠程電源和通信功能的現(xiàn)代化橋門
圖5：帶遠程電源和通信的現(xiàn)代化橋門。一個強聲遠程14超聲波傳感器安裝在閘門旁邊的消力管頂部。
2013年，默里灌溉公司開始了他們的私人灌溉基礎設施運營商計劃（PIIOP），目標是減少近3000公里河道長度的配水損失。1.692億美元的PIIOP被稱為“實現(xiàn)灌溉基礎設施和供應系統(tǒng)現(xiàn)代化的千載難逢的機遇”，旨在“造福于我們所有的灌溉客戶，并為我們客戶的農(nóng)場業(yè)務提供更高的用水效率和生產(chǎn)力。”該項目要求升級2個以上，200個水表和1300多個調(diào)節(jié)通道結(jié)構(gòu)，并通過增強的遙測和SCADA系統(tǒng)集成這些設備。
Senix ToughSonic REMOTE 14超聲波傳感器提供實時水位測量，以指導新系統(tǒng)中的自主和半自治通道控制結(jié)構(gòu)。自2013年開工以來，已經(jīng)更換了1000多個灌溉控制點。在這個項目的下一階段，大約1200個通道控制點將被傳感器驅(qū)動的自動閘門所取代，這些閘門使用的是強聲水位傳感器。
默里灌溉公司正在實施兩個級別的系統(tǒng)自動化。在標準服務水平（SLOS）地區(qū)，灌溉控制點是遠程控制的。安裝在每個閘門附近的強聲超聲波傳感器為默里的SCADA系統(tǒng)提供水位測量數(shù)據(jù)。控制中心操作員監(jiān)控渠道水位和水位命令，并根據(jù)已知的時間和體積參數(shù)發(fā)出遠程閘門移動命令以釋放水。該系統(tǒng)準確、響應迅速，農(nóng)民可以每12小時更改一次水單。
在高服務水平（HLOS）地區(qū)，灌溉控制點是根據(jù)既定參數(shù)自動控制的。灌溉用戶在線提交水單，灌溉管理系統(tǒng)發(fā)布閘門操縱命令。該系統(tǒng)監(jiān)測來自超聲波水位傳感器和其他傳感器輸入的水位數(shù)據(jù)，以確定供水量。HLOS系統(tǒng)允許灌溉客戶在系統(tǒng)總流量允許的情況下每天訂購四次水。
在這兩個服務區(qū)，水的分配都是精確的，而且不需要大量且可能造成浪費的應急排放。農(nóng)民受益于更短的交付周期和更穩(wěn)定的流量，使他們能夠更精確地給作物澆水，減少總耗水量，并保持作物的健康產(chǎn)量。
強聲14超聲波傳感器
圖6：Senix ToughSonic REMOTE 14安裝在世界各地的灌溉自動化系統(tǒng)中。
Senix改進了ToughSonic 14傳感器，以減少能耗，并在雷暴期間改善電涌保護。墨累灌溉的改進后來被整合到最近發(fā)布的ToughSonic遙感器產(chǎn)品線中。Senix創(chuàng)始人兼總裁Doug Boehm說：“我們現(xiàn)在還為洪水管理客戶提供遠程版本的ToughSonic 30和ToughSonic 50傳感器，例如用于愛荷華州洪水預警系統(tǒng)和菲律賓海嘯預警系統(tǒng)的傳感器。”。“當我們收到來自Murray灌溉公司的第一份改裝ToughSonic 14傳感器的訂單時，我們決定正式將其作為我們ToughSonic遠程產(chǎn)品線的第一個型號。”
氣候變化加上人口增長，正在世界許多地區(qū)造成嚴重的干旱。澳大利亞正在通過有效的政策改革和在灌溉自動化技術(shù)方面的重大投資來應對這些挑戰(zhàn)。
水資源越寶貴，就越需要小心管理。默里灌溉公司正在實施世界上最先進的灌溉分配系統(tǒng)之一，采用最先進的傳感器、閘門和SCADA技術(shù)，所有這些都旨在減少浪費和改善客戶服務。來自世界各地的灌溉官員正在參觀默里-達令盆地，了解灌溉政策和灌溉自動化的未來。 |
