微灌工程规划设计专家系统的研究
摘要
本文应用了最新的计算编程语言研究开发了微灌工程规划设计专家系统，
该系统集成了Microsoft Visual Basic（VB）、Auto CAD、Microsoft EXCEL等
应用软件，充分利用了VB可视化编程、CAD绘图、EXCEL电子表格计算等相应特
点，并结合微灌规划设计的要求，实现了微灌中工程规划设计的自动化。系统功
能包括了管道的规划布置、管网的水力计算、水泵及配套电机的选择、工程规划
图及管系结构图的绘制、设备与概算表的自动生成等。在系统优化方面，本文首
次提出了以包括管网、灌水器、水泵、电机等设备在内的微灌系统的年费用最小
为目标函数，利用基因算法求解的方法。另外，为获得最优的灌溉系统，本专家
系统对每个灌溉系统均考虑了多种管道布置方案，可进行多种方案的优选，实现
了优中选优。文章对专家系统的开发环境、系统结构及功能特点等作了简要分析。
最后应用本系统对江苏省海安县角斜镇节水灌溉增效示范区的滴灌灌区进行规
划设计，很方便的获得了该滴灌系统的计算结果、规划和管系结构图、概算表等，
明显提高了设计的效率，具有较高的实用性。
With the using of the latest programming language, an expert system (ES) of .nicro-irrigation is developed. This system integrated with Visual Basic, AutoCAD, Microsoft Excel and other software. Based on the requirement of micro-irrigation, and with the using of VB in visually programming, CAD in drawing and Excel in table calculating, the automatic design for micro-irrigation can be easily achieved by this system. Functions such as planning for the pipe system, water head calculating for the pipe net, pump and electromotor selecting for irrigation system, drawing of planning and pipe system figures, automatically producing equipments and budgetary table are characteristics of this ES. As for the optimization of pipe system, the method of solving the objective function of the least annual cost of micro-irrigation system including the pipe system, irrigation tool, pump and electromotor is presented for the first time in this paper. To achieve the best irrigation system, the ES can try several pipe planning s
chemes for each irrigation system, and select the best one as the final scheme, thus the optimization is accomplished. In this paper, the exploitation environment, system structure, function characteristics of the system are also briefly analyzed. Lastly, with the using the ES, the automatically designing for the drip irrigation district in demonstrating zone of water saving irrigation in Jiaoxie town, Haian County, Jiangsu Province is fulfilled. This sample showed that the expert system of micro-irrigation can improve the designing efficiency remarkably and has a preferable practicability.
该系统集成了Microsoft Visual Basic（VB）、Auto CAD、Microsoft EXCEL等
应用软件，充分利用了VB可视化编程、CAD绘图、EXCEL电子表格计算等相应特
点，并结合微灌规划设计的要求，实现了微灌中工程规划设计的自动化。系统功
能包括了管道的规划布置、管网的水力计算、水泵及配套电机的选择、工程规划
图及管系结构图的绘制、设备与概算表的自动生成等。在系统优化方面，本文首
次提出了以包括管网、灌水器、水泵、电机等设备在内的微灌系统的年费用最小
为目标函数，利用基因算法求解的方法。另外，为获得最优的灌溉系统，本专家
系统对每个灌溉系统均考虑了多种管道布置方案，可进行多种方案的优选，实现
了优中选优。文章对专家系统的开发环境、系统结构及功能特点等作了简要分析。
最后应用本系统对江苏省海安县角斜镇节水灌溉增效示范区的滴灌灌区进行规
划设计，很方便的获得了该滴灌系统的计算结果、规划和管系结构图、概算表等，
明显提高了设计的效率，具有较高的实用性。
With the using of the latest programming language, an expert system (ES) of .nicro-irrigation is developed. This system integrated with Visual Basic, AutoCAD, Microsoft Excel and other software. Based on the requirement of micro-irrigation, and with the using of VB in visually programming, CAD in drawing and Excel in table calculating, the automatic design for micro-irrigation can be easily achieved by this system. Functions such as planning for the pipe system, water head calculating for the pipe net, pump and electromotor selecting for irrigation system, drawing of planning and pipe system figures, automatically producing equipments and budgetary table are characteristics of this ES. As for the optimization of pipe system, the method of solving the objective function of the least annual cost of micro-irrigation system including the pipe system, irrigation tool, pump and electromotor is presented for the first time in this paper. To achieve the best irrigation system, the ES can try several pipe planning s
chemes for each irrigation system, and select the best one as the final scheme, thus the optimization is accomplished. In this paper, the exploitation environment, system structure, function characteristics of the system are also briefly analyzed. Lastly, with the using the ES, the automatically designing for the drip irrigation district in demonstrating zone of water saving irrigation in Jiaoxie town, Haian County, Jiangsu Province is fulfilled. This sample showed that the expert system of micro-irrigation can improve the designing efficiency remarkably and has a preferable practicability.
引文
1 腾流慧、聂建平，我国节水灌溉技术的现状及发展前景，水利水电技术，1997(3)．
2 王增发，我国节水灌溉技术的研究与推广，节水灌溉，1998 (1)．
3 黄修桥，关于我国节水灌溉宏观发展的几点思考，灌溉排水，1998 (17)．
4 李英能，水土资源评价与节水灌溉决策，中国农村水利水电，1997 (3)．
5 吴玉芹、史群，我国发展节水灌溉的重要意义，节水灌溉，1998 (1)．
6 魏永曜、王雪珍，树状输配水管网的优化设计，水利学报，1992 (5)．
7 王仁超、杭仁兵等，管灌系统最优管径的计算研究，水利水电技术，1999年增刊．
8 李宝萍、刘增进，灌区管理信息系统开发应用，人民黄河，1998 (8)．
9 李胜、杨朝晖，Windows环境下用数据库语言开发渠道CAD软件系统，水利水电技术，1999．增．
10 白丹，树状给水管网的优化，水利学报，1996 (11)．
11 王文远，用基因算法求管网经济管径，给水捧水，1997 (12)．
12 王文远，提高基因算法求管网经济管径计算效率的几点尝试，给水排水，2000 (2)．
13 童水森，喷灌系统田间管网的优化设计及其投资比较，节水灌溉，1999 (3)．
14 汪志农、熊运章，节水灌溉决策支持系统的研究，西北农业大学学报，1998 (26)．
15 汪志农、康绍忠等，灌溉预报与节水灌溉决策专家系统研究，节水灌溉，2001 (01)．
16 徐建新、陈南祥等，专家系统在灌区节水灌溉技术选择中的应用，灌溉排水，1999 (3)．
17 宋小冬，关于城市规划管理信息系统的现状及发展分析，城市规划，1998 (6)．
18 杨勤科、李锐等，土地信息系统的设计与开发，水土保持通报，1998 (18)．
19 罗灵军，面向对象的土地信息系统开发，水土保持通报，1998 (18)．
20 王忠静，水库灌区水资源管理信息系统，西北水资源与水工程，1998 (9)．
21 路甬强、陈鹰，人机一体化系统与技术立论，机械工程学报，1994 (4)．
22 欧建锋，渠道水力最优断面的程序设计及绘图，节水灌溉，2001 (2)．
23 韦思亮、王宇等编，Visual Basic 6.0实用技术指南，人民邮电出版社，1999．3．
24 郭朝勇等，Auto CAD R14(中文版)二次开发技术，清华大学出版社，1999．4．
25 赵军锁等译，Visual Basic 6数据库访问技术，机械工业出版社，1999．10．
26 石纯一、李明树等，农业专家系统入门，清华大学出版社，2000．4．
27 熊范纶，农业专家系统及开发工具，清华大学出版社，1999．2．
28 李芳芸，软件开发技术，上海科学技术文献出版社，1985．3．
29 杨钟藩，微型计算机绘图及其程序设计，电子工业出版社，1987．11．
30 冯玉琳、赵保华，软件工程——方法·工具和实践，中国科学出版社，1988．11．
31 傅琳、董文楚等，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1987．5．
32 许志方、沈佩君，灌排工程经济，水利电力出版社，1991．10．
33 刘宝碇，随机规划与模糊规划，清华大学出版社，1998．1．
34 中华人民共和国水利部，灌溉与排水工程设计规范，中国计划出版社，1999．7．
35 水利部农村水利司，节水灌溉技术标准选编，中国水利水电出版社，1998．5．
36 《中国灌排手册》编辑部，中国灌排设备手册，中国水利水电出版社，1999．10
37 Savic D A, Walters G A -Genetic algorithms for least-cost design of water distribution networks. J Walter Resour Plag and Mgmt ASCE, 1997, 123(2).
38 R. E. PLANT, R. D. HORROCKS, etc·CALEX/COTTON: An Integrated Expert System Application for Irrigation Scheduling·TRANSACTION of the ASAE, vol. 35(6). 1992. 11-12.
39 Ronald, E. F. et al, Optimal diameter selection for pipe network. ASCE, Vol. 109, No. HY2, Feb, 1983.
40 Jacoby, S. L. S., Design of optimal hydraulic networks. ASCE, Vol. 94, No. HY3, May, 1968.
41 Labye, Y. et al, Design and optimization of irrigation distribution networks, FAO Irri. & Drai, paper 44, 1988.
42 David Karimli et al, Design of optimal water distribution networks, ASCE, Vol. 94, No. PL1, Oct, 1968.
2 王增发，我国节水灌溉技术的研究与推广，节水灌溉，1998 (1)．
3 黄修桥，关于我国节水灌溉宏观发展的几点思考，灌溉排水，1998 (17)．
4 李英能，水土资源评价与节水灌溉决策，中国农村水利水电，1997 (3)．
5 吴玉芹、史群，我国发展节水灌溉的重要意义，节水灌溉，1998 (1)．
6 魏永曜、王雪珍，树状输配水管网的优化设计，水利学报，1992 (5)．
7 王仁超、杭仁兵等，管灌系统最优管径的计算研究，水利水电技术，1999年增刊．
8 李宝萍、刘增进，灌区管理信息系统开发应用，人民黄河，1998 (8)．
9 李胜、杨朝晖，Windows环境下用数据库语言开发渠道CAD软件系统，水利水电技术，1999．增．
10 白丹，树状给水管网的优化，水利学报，1996 (11)．
11 王文远，用基因算法求管网经济管径，给水捧水，1997 (12)．
12 王文远，提高基因算法求管网经济管径计算效率的几点尝试，给水排水，2000 (2)．
13 童水森，喷灌系统田间管网的优化设计及其投资比较，节水灌溉，1999 (3)．
14 汪志农、熊运章，节水灌溉决策支持系统的研究，西北农业大学学报，1998 (26)．
15 汪志农、康绍忠等，灌溉预报与节水灌溉决策专家系统研究，节水灌溉，2001 (01)．
16 徐建新、陈南祥等，专家系统在灌区节水灌溉技术选择中的应用，灌溉排水，1999 (3)．
17 宋小冬，关于城市规划管理信息系统的现状及发展分析，城市规划，1998 (6)．
18 杨勤科、李锐等，土地信息系统的设计与开发，水土保持通报，1998 (18)．
19 罗灵军，面向对象的土地信息系统开发，水土保持通报，1998 (18)．
20 王忠静，水库灌区水资源管理信息系统，西北水资源与水工程，1998 (9)．
21 路甬强、陈鹰，人机一体化系统与技术立论，机械工程学报，1994 (4)．
22 欧建锋，渠道水力最优断面的程序设计及绘图，节水灌溉，2001 (2)．
23 韦思亮、王宇等编，Visual Basic 6.0实用技术指南，人民邮电出版社，1999．3．
24 郭朝勇等，Auto CAD R14(中文版)二次开发技术，清华大学出版社，1999．4．
25 赵军锁等译，Visual Basic 6数据库访问技术，机械工业出版社，1999．10．
26 石纯一、李明树等，农业专家系统入门，清华大学出版社，2000．4．
27 熊范纶，农业专家系统及开发工具，清华大学出版社，1999．2．
28 李芳芸，软件开发技术，上海科学技术文献出版社，1985．3．
29 杨钟藩，微型计算机绘图及其程序设计，电子工业出版社，1987．11．
30 冯玉琳、赵保华，软件工程——方法·工具和实践，中国科学出版社，1988．11．
31 傅琳、董文楚等，微灌工程技术指南，水利电力出版社，1987．5．
32 许志方、沈佩君，灌排工程经济，水利电力出版社，1991．10．
33 刘宝碇，随机规划与模糊规划，清华大学出版社，1998．1．
34 中华人民共和国水利部，灌溉与排水工程设计规范，中国计划出版社，1999．7．
35 水利部农村水利司，节水灌溉技术标准选编，中国水利水电出版社，1998．5．
36 《中国灌排手册》编辑部，中国灌排设备手册，中国水利水电出版社，1999．10
37 Savic D A, Walters G A -Genetic algorithms for least-cost design of water distribution networks. J Walter Resour Plag and Mgmt ASCE, 1997, 123(2).
38 R. E. PLANT, R. D. HORROCKS, etc·CALEX/COTTON: An Integrated Expert System Application for Irrigation Scheduling·TRANSACTION of the ASAE, vol. 35(6). 1992. 11-12.
39 Ronald, E. F. et al, Optimal diameter selection for pipe network. ASCE, Vol. 109, No. HY2, Feb, 1983.
40 Jacoby, S. L. S., Design of optimal hydraulic networks. ASCE, Vol. 94, No. HY3, May, 1968.
41 Labye, Y. et al, Design and optimization of irrigation distribution networks, FAO Irri. & Drai, paper 44, 1988.
42 David Karimli et al, Design of optimal water distribution networks, ASCE, Vol. 94, No. PL1, Oct, 1968.