传统的净水厂养护方式一般通过人工浇灌，存在浪费水、用工多、效果差以及植物成活率低等问题，同时在浇灌养护作业中容易对敞开式工艺构筑物造成污染，对局部道路因浇灌过多，导致积水等现象。随着净水厂在线检测仪表的配置增多，从原水、过程水到出厂水都配备了大量的实时检测仪表，不同仪表的进水量和进水压力均有所不同。考虑水样的实时性，在仪表进水侧开通旁通管方式实现保证进水压力稳定，实时检测水质[1]。旁通管所排放的水样直接排放到生产废水系统，会产生一定的浪费。该排放水属于一般自来水，可以作为绿化使用。为了打造节水型自来水厂，充分挖掘回用水潜力，南市水厂利用智能物联网技术，通过收集存储检测仪表废水，全面感知、检测绿化环境，实现自动喷灌作业。1自动喷灌系统设计南市水厂占地0.107 3 km2，绿化面积占比约为25%，多次荣获上海市花园单位称号，厂区内生态环境良好。毗邻清水泵房敷设着一片绿地，清水泵房的仪表采样水从3根出厂水管接出，且各自设有旁通管，多余的仪表废水排出后汇入泵房间集水坑，再由排污泵进行排放。1.1喷灌技术简介喷灌是经过管道输送将水通过各式的喷头进行喷洒浇灌，主要特点是将水喷射到空中形成细小的水滴，然后再均匀地洒落在绿化带中[2]。喷灌具有供水压力足、射程远、可满足大面积草坪灌溉需求的特点[3]。喷头选择固定式或伸缩式。伸缩式喷头一般由喷嘴、伸缩杆、外壳、驱动机构和调节机构等5个部分组成[4]。在灌溉时伸出，水力驱动机构依靠水压驱动齿轮推动伸缩杆旋转，确保灌溉均匀；平时藏于地下不影响草坪景观和割草机作业。通过集成土壤湿度检测仪和雨量传感器实时数据采集，通过控制系统实现按需喷灌或人工定时喷灌。因此该喷灌方式具有灵活多变、操作简单的特点。1.2系统架构设计自动喷灌系统由检测系统、数据处理系统、控制系统和执行系统等4个部分组成。通过土壤湿度检测仪和TRS雨量传感器采集实时数据，并将数据传输到数据处理系统，在满足触发条件时控制系统自动启动增压泵，开启阀门进行喷灌作业，同时通过压力传感器实时监测喷灌质量和系统是否异常，在完成喷灌操作后系统自动停止[5]。自动喷灌工艺原理如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.09.032.F001图1自动喷灌工艺原理1.3收集及消耗水量计算清水泵房3根出厂水管的采样管径均为DN32，采样管的压力稳定在230~250 kPa，按照管道经济流速估算采集总水量约为17 m3/d。仪表间供应的仪表为1720E浊度仪1台、CL17余氯仪1台、氨氮仪1台等。根据仪表的额定进水量计算（如1720E浊度仪进水流量200~750 mL/min；CL17余氯仪进水流量200~500 mL/min），采样管的有效使用水量合计为2.16 m3/d，通过实测旁通管的排放水总量大约为14.80 m3/d，根据初步核算满足附近绿化区域使用，该水量可以收集并用于绿化喷灌使用。1.4设备设施选型仪表检测废水收集水箱采用不锈钢水箱，容积为10 m3，并设置有进水管、溢流管及放空管，配置液位计及检修阀门等附属设备。管道采用PPR管材，耐压不低于1.25 MPa，产品规范，符合ISO9001国际标准，耐酸碱、不易被腐蚀、管壁光滑且管道最大承受压力大于12.5 kg/m2，PVC管件为S5级。根据绿化的长度、面积及使用的喷头参数，计算喷头数量，保证灌溉全面覆盖。该区域设计4排干管，每排设置10个支管并配置2个喷头。喷头使用的是5100及1804系列喷头（射程5~10 m）。控制器为TMC站控制器，水泵使用国产离心泵，水泵流量12 m3/h，扬程50 m，功率5.5 kW。电磁阀采用P150电磁阀，材质为增强塑料，并带有手动开启功能。电磁阀工作电压为24 V，保证了系统的安全性，电磁阀外部采用专用的阀门箱保护。2自动喷灌施工要点2.1施工工艺流程智能自动喷灌工程包括废水收集管道及水箱安装、增压泵及控制系统安装、供水干管支管敷设及喷头安装、调试运行等环节。自动喷灌施工工艺流程如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.09.032.F002图2自动喷灌施工工艺流程2.2喷头安装要点在喷头下面安装专用的千秋架，且各个方向均可以活动，便于调节喷头的高度，特别是当发生沉降时可以直接进行调节，还可以缓冲来自喷头顶部的压力，保护喷头和在草坪上进行养护作业的工作人员。在每组喷灌的管道低点安装手动泄水阀，保护管道在冬季泄水时不被冻裂。同时在管道水泵出口处安装进排气阀，使管道在进水时能够排出管道中的空气，减少水锤及气堵现象的发生，保护管道和喷头[6]。2.3喷头调试注意要点喷头装好后，根据需要调节好流量与角度，在灌溉系统全部安装完成后，进行水泵连续运行试验。启动水泵，待管内空气排出后，水泵以最大正常工作压力运转，此时灌溉系统仅开启少许喷头喷水，水泵连续运转1~2 h，观察管道所有接头是否破裂或漏水。灌溉系统试验完成后，即可把所有接头填土压实。2.4喷灌系统技术要点自动喷灌系统的精准性主要体现在土壤湿度检测仪安装的位置和深度两方面[7]。增压泵的选型与喷头的数量、干支管的布局相关性较大，压力分配不均会对旋转式喷头的一致性产生影响，同时自动系统是否精准控制还取决于土壤检测数据和空气湿度数据的触发设定值。3智能化控制设计3.1智能控制系统智能控制系统选择两线制解码器控制系统，包括有线和无线两种同步传输模式。从系统稳定性而言有线更好，但无线模式在使用维护方面存在较大优势。在前端设备的解码器通过NR-DeS传感器执行采集任务，实时采集前端信息（土壤温湿度、管路压力、流量等）用来反馈联动或数据积累，控制主机的同时可以支持电磁阀、传感器等感知设备，支持多级分叉串联，增加隔离中继功能。配套的管理软件涵盖了任务分组、远程遥控、气象信息、流量统计以及权限管理等模块[8-9]。智能化控制架构如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.09.032.F003图3智能化控制架构3.2智能化控制流程该系统自动收集仪表的废水后存储在水箱内，多余的废水通过溢流的方式进入水厂回用水池。土壤湿度仪及空气湿度仪实时检测土壤和空气干燥情况，高于设定值后触发检测系统。检测系统将信号发送给数据传输系统，以配电自控箱内GPRS发送信号的方式发送至管理人员App终端。管理人员可以通过自动或手动方式管理喷灌系统，在自动状态下通过数据处理系统产生指令后下放至智能处理中心，系统开启电磁阀、增压泵，输送压力至喷头管网系统，通过水力驱动的方式实现喷头的自动升高和旋转喷灌。在系统作业过程中发生故障可以自动上传至数据处理中心，并发送给管理人员。4经济效益分析自收集水质仪表废水并应用到自动喷灌系统中后，该区域的草坪养护工作完成较好，植被生长良好。通过回收利用仪表检测水节约了水资源，且实现了无人干预养护成本减少的目的。但与传统人工浇灌相比，自动喷灌系统的增压泵会增加电能消耗。5结语净水厂通过回收和使用在线检测仪表废水，实时采集土壤湿度和降雨量，以自动喷灌的方式实现了节约用水的目的。该控制系统实现了智能化控制，且远程操作简单、绿化效果较好，节省了劳动力，节约了用水量，经济效益明显。该技术适用于厂区、公路绿化带或公园绿地等场景，具有较好的推广应用价值。