南达科塔州西部布莱克山以北的半干旱地区拥有大片具有农业潜力的高原。由于该地区的需求不同,仔细监测灌溉对该地区的繁荣是必要的。贝尔福什河以北的土地主要由粘性的秋葵土壤组成,可以保持水分。如果没有适当的排水系统,多余的水会渗入底土,盐分会上升到地表,这个地区就再也无法灌溉了。另一方面,Belle Fourche河以南的土地,有干旱的沙壤土,需要经常浇水。
由于认识到该地区复杂的灌溉需求,垦区局建立了Belle Fourche灌区(BFID)。BFID负责灌溉系统的维护、运行和维护,该系统将水输送到202公里以外2(50,000英亩)的农田,使用94英里的主运河,450英里的开阔的横向沟渠和几座水坝。
由于该地区经常发生干旱,因此保持水资源对于确保整个地区的灌溉需求有足够的可用供应至关重要。BFID希望减少运河水位的波动,从而减少水分流失,提高输送效率。为了实现这一点,有必要自动化BFID的管道检查结构。
BFID与一家综合咨询和服务公司RESPEC签订合同,协助项目协调、安装、咨询、系统配置和故障排除。2006年,RESPEC开始自动化BFID管道检查结构。RESPEC安装了水位传感器、闸门高度传感器和闸门执行器,并结合Campbell Scientific数据记录器(CR1000、CR850和CR200X型号)。在过去的10年里,RESPEC为BFID开展了几项自动化活动。2008年,RESPEC与山间环境(IEI)合作,安装了目前约一半的自动化站点和中继站。RESPEC将继续维护和更新自动化系统。
自动检查闸保持整个运河系统的上游水位恒定。所需的水位是通过自动闸门的上下运动来响应水位的波动来维持的。由此产生的恒定水位促进了更有效的水输送到农民的出水量和侧向闸门。如果某一特定检查结构的水位达到了超出闸门控制范围的高度,坎贝尔科学公司的LoggerNet软件就会通过短信向灌溉人员的手机发送警报通知。
几个自动闸门与流量测量结构相结合。当需要的横向流量被编程到使用LoggerNet的数据记录器时,横向水头闸门自动调整以输送该流量。流量可以在闸门的上游或下游进行测量,使用Parshall水槽、长喉水槽或恒压头孔板结构。水槽上的水位传感器将信息传回Campbell Scientific的数据记录器。
RESPEC利用RF450扩频无线电在BFID建立并协调了一个广泛的无线电通信网络。有了这个网络,选定的站点可以通过南达科他州纽维尔的BFID总部,或者通过车载移动基站在BFID的任何地方进行实时监控和控制。
为了评估和量化自动化水闸的效益,RESPEC对南运河的主要横向水闸Vale Lateral进行了分析。2005年,检查闸门自动化实施之前,上游管水平显示波动大于1.0英尺。2006年淡水河谷门自动化后,运河水平显示波动在±0.05英尺。基于供水记录,检查闸门自动化导致了供水效率提高84%。2007年,在淡水河谷横向水槽上安装了一个实时自动水头闸门和传感器。该装置提供了精确的、程序规定的水平段水量,没有任何浪费。估计每年减少的损失为3460英亩英尺,为整个灌溉系统提供更多的水,或为水库的娱乐目的提供更多的水。
没有被输送到灌溉器的多余的运河水通过系统,以废物的方式排出运河末端。在这个过程中,水携带了运河中的沉积物,并从灌溉区回流。通过减少多余的水,沉积物的数量也减少了。由于向邻近的Belle Fourche河排放的泥沙减少,水质和渔业得到改善。Belle Fourche水库(Belle Fourche国家野生动物保护区和Rocky Point游乐区的所在地)的娱乐潜力也得到了提高。
自2006年以来,RESPEC已经使用各种Campbell Scientific数据记录器和广泛的RF450无线电网络,实现了50多个运河检查结构的自动化。运河检查结构的升级帮助BFID提高了输水效率,继续满足其地区的灌溉需求,并为每年数以千计的游客保护了一项娱乐资源。