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1 引言
    目前我国水土流失、土地沙漠化，生态环境等方面问题相当严重，土壤及水资源利用及研究还远没有达到应有的发展。因此，大力发展水资源的理论研究与高效利用，是我国迫切需要解决的问题。在每一年的不同时期或不同年的同一时期，对土壤的水份状况进行田间实际监测，研究不同耕作措施的水保效果，所需研究周期长，受环境气候影响大，要获得理想的效果至少需要好几年的时间，甚至是几十年的时间。用人工模拟降雨的方法，可以在短短几天的时间，研究出不同耕作措施的保水效果，通过控制试验条件，可以模拟不同环境。用这种方法可以弥补在自然降雨条件下，因环境变化，而无法得到的试验期内计划的研究结果，或者进一步补充论证在自然降雨环境下得到的研究结果。可见，人工降雨装置可以给水土保持、雨水集蓄工程及田间试验提供科学依据，定量的评价降雨条件下土壤水分状况以及入渗产流关系，克服野外径流小区进行定位观测的耗时费力的缺点，缩短试验周期，加速雨水入渗规律、土壤侵蚀规律的研究进程，对于水土流失和生态环境的改善具有相当重要的意义[1]。
    文献[2]研制的一种新型人工模拟降雨实验装置，是一种多喷头、槽式间歇降雨装置，该装置通过控制离合器装置的离合来控制喷头的摆动频率，实现了不同强度的模拟降雨，在人工模拟降雨试验中得到了应用。本文将针对同时应用多台这样的人工模拟降雨装置的模拟降雨试验时，手工调节喷头水压的不方便，及现有控制器不能同步控制多台人工模拟降雨装置的状况，在结合降雨试验要求实际工作情况的基础上，提出采用工控组态监控软件对人工模拟降雨实验装置技术改进[3-4]。在对模拟降雨实验装置采用工控组态监控软件系统软硬件进行介绍的基础上，给出了所设计的新控制系统在人工模拟降雨试验中的实际应用。
2 人工模拟降雨试验及其监控系统简介
    采用新型人工模拟降雨实验装置[2]进行人工模拟降雨试验时，降雨装置在试验地点支撑高度要求降雨喷头与观测的土壤距离为2.4m。为了提高模拟降雨的均匀性，降雨装置要求至少两个以上并排使用，并要求喷头喷水的压力基本稳定在0.06MP。图1为某实验场10台人工模拟降雨装置试验的部件连接示意图。在实际试验中，由于模拟降雨装置距离地面较高，采用手工调节水压给实际的试验带来了不便，降雨喷头0.06MP的压力不易保证。图1的控制器每台仅能控制两台降雨实验装置，不能同步控制图中10台人工模拟降雨装置的运行，也不能实时监控人工模拟降雨装置的运行。因此有必要增加相应的检测方法，建立相应监控系统，更方便可靠地控制和调节模拟降雨装置，实现人工模拟降雨试验的自动化。

3 监控系统设计方案及其组成
    监控系统设计针对手工调节水压的不方便及原有的控制器无法同步控制10台人工模拟降雨装置的问题，主要考虑两个方面：一是实时测量并调节水压，二是建立上位机的组态监控系统，实现同步控制多台人工模拟降雨装置并实时监控人工模拟降雨装置运行状况的功能。
    为了兼容原降雨装置，对控制器进行了改进，使其具有手动控制与上位机控制的切换功能。改进后的控制器能够接收上位机产生的PWM控制信号，该信号经驱动后输出控制模拟降雨的强度。这样既保留了控制器手动控制模拟降雨装置的功能，又能够使用组态监控系统实现上位机的控制。水压的实时测量与调节通过在上水母管增加压力传感器，并直接连接工控机（上位机）板卡，并由上位机产生信号控制变频器实现。由变频器控制水泵的转速实现降雨装置压力与流量调节。系统框图如图2所示。

4 结语
    本文在郑宏伟等研制的一种新型人工模拟降雨实验装置基础上，针对人工模拟降雨试验中的实际问题，结合现有的试验装置，对其进行了技术改造，将试验过程的常用设备和工具软件结合在一起，研究开发了一套应用于人工模拟降雨实验的监控系统，在试验中得到了运用，并取得了较好的效果。