CN107065743B - 一种灌区信息化系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌区信息化系统及其管理方法，包括智能终端、云端灌区信息管理系统、信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统；智能终端通过网络访问云端灌区信息管理系统，用于输入灌区用水计划请求和用于驱动云端灌区信息管理系发送闸门启闭控制指令；云端灌区信息管理系统接收灌区的数据信息，将灌区对应数据信息与灌区电子地图中显示的灌区进行关联；云端灌区信息管理系统根据用水计划请求、配送计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，或根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，实现灌区用水量控制。本发明具有管理效率高、决策的科学性和准确性高以及兼容性强的优点。

Description

一种灌区信息化系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及水利信息化领域，特别涉及一种灌区信息化系统及其管理方法。

背景技术

随着经济发展，工业用水、城镇用水、环境用水与农业用水的竞争日趋严峻，造成农业用水的紧张。发展中国国家的农业用水量平均占总用水量的70％，发达国家的农业用水量平均占总用水量的50％，我国水资源量相对偏少，而且时空分布及水土资源组合不均匀，特别是一些西部省份，缺水严重，以致缺水矛盾突出，制约着我国农业的发展。

水利行业是一个信息密集型行业，随着网络的发展对信息的依赖程度越来越高，灌区作为水利事业的一部分，决不可能独立于信息化浪潮之外。要实现灌区信息化，用手工方式是根本不可能实现的。它只能也必须采用现代化的手段，应用信息技术、计算机技术、人工智能等技术才能解决这样复杂的灌区水资源监控及配置问题。

目前全国许多灌区都不同程度实现了灌区管理的现代化，但因信息源开发不足、信息采集和传输手段落后、硬件设施的差异性以及软件系统的局限性导致各自的系统互不兼容，数据不能充分共享，管理效率较为低下，决策的科学性、准确性大大降低。因此，需要建立兼容各应用系统的灌区信息化系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种管理效率高、决策的科学性以及准确性高以及兼容性强的灌区信息化系统。

本发明的第二目的在于提供一种通过上述系统实现的灌区信息化管理方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种灌区信息化系统，其特征在于，包括智能终端、云端灌区信息管理系统、信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统；

所述智能终端，用于供用户通过网络访问云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时输入灌区的用水计划请求并且上传至云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时驱动云端灌区信息管理系统发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；

所述信息采集系统，用于采集灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图像信息，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统；

所述闸门自动化监控系统，用于监测灌区各渠道的水位、闸门开度以及闸门电动机工作信息，并且将上述监测到的信息反馈至云端灌区信息管理系统；用于接受云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令，根据云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令对闸门的启闭进行控制；

所述视频监控系统，用于对灌区各渠道、闸室和闸门进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；

所述云端灌区信息管理系统包括灌区电子地图制作单元、信息管理单元、信息关联单元、用水管理单元、灌区工程管理单元、配水管理单元和闸门远程监控平台；

所述灌区电子地图制作单元，用于制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；

所述信息管理单元，用于接收以及记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的灌区各渠道的数据信息；

所述信息关联单元，用于将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中显示的灌区各个渠道进行关联；

所述用水管理单元，用于根据信息管理单元获取到的数据信息统计灌区各个渠道的用水情况；；用于接收通过智能终端输入且上传至云端灌区信息管理系统的灌区的用水计划请求；所述灌区工程管理单元，用于对灌区工程进行管理，实现灌区水资源进行调度管理；

所述配水管理单元，用于制定灌区的配水计划，并且在制定配水计划中提供需要使用的基础参数数据；

所述闸门远程监控平台，用于根据灌区的用水计划请求、配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，以对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统。

优选的，所述信息采集系统包括遥测终端以及与遥测终端连接的摄像头和传感器；其中传感器包括温湿度传感器、风速风向传感器、雨量传感器、土壤墒情传感器、明渠流量计和水质传感器；

所述遥测终端包括微控制器和GPRS无线通讯模块；所述摄像头和传感器分别连接微控制器；所述微控制器通过GPRS无线通讯模块与云端灌区信息管理系统建立无线连接，通过GPRS无线通讯模块将摄像头拍摄的图像信息以及传感器采集的信息发送至云端灌区信息管理系统。

更进一步的，所述信息采集系统中的遥测终端通过充放电控制器连接太阳能电池板和蓄电池，通过太阳能电池板为蓄电池充电，通过蓄电池为遥测终端供电；遥测终端的微控制器还连接有数据存储器、LCD显示器和键盘；所述微控制器中设置有JTAG在线调试编程接口；所述微控制器通过光电隔离器连接防雷及外部接口。

优选的，闸门自动化监控系统包括可编辑逻辑控制器以及与可编辑逻辑控制器连接的闸门执行部件、绝对光电编码器、闸门开度仪、水位计以及通讯模块；

所述闸门执行部件包括用于控制闸门动作的电动机，所述电动机通过电动机控制器连接可编辑逻辑控制器，由可编辑逻辑控制器控制电动机的工作；

所述闸门开度仪通过绝对光电编码器连接电动机，用于检测闸门的开度，并且将检测到的闸门开度信息传送至可编辑逻辑控制器；

所述可编辑逻辑控制器通过通讯模块与云端灌区信息管理系统实现通信。

更进一步的，所述可编辑逻辑控制器连接有感应式液晶显示装置，通过感应式液晶显示装置显示闸门开度信息和水位信息，同时通过感应式液晶显示装置驱动可编辑逻辑控制器发送闸门控制指令至电动机控制器，通过电动机控制器控制电动机工作；；

所述可编辑逻辑控制器还连接有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关设置在闸门上限位置，所述第二限位开关设置在闸门下限位置。

更进一步的，所述可编辑逻辑控制器通过通讯模块与云端灌区信息管理系统的闸门远程监控平台进行通信；所述闸门远程监控平台包括：

闸门现场场景模拟模块，用于模拟灌区各个闸门现场真实场景，得到闸门现场模拟场景；

闸门控制模块，用于根据灌区的用水计划请求、配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

闸门现场信息获取模块，用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门每次动作的时间以及开启高度，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到水位信息，并且显示在闸门现场模拟场景；

告警模块，用于进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

优选的，所述视频监控系统包括硬盘录像机、第一光纤收发器、第二光纤收发器、交换机以及安装在灌区的各摄像机，所述各个摄像机通过交换机与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光缆连接第二光纤收发器，第二光纤收发器连接硬盘录像机，其中分别在灌区各渠道上游、各渠道下游、各闸室和各闸门处设置摄像头。

优选的，还包括用户账号管理单元和审核单元，

所述用户管理模块，用于根据智能终端访问云端灌区信息管理系统时提出的注册请求建立用户账号；用于用户账号建立过程中用户信息的登记管理以及权限分配；

所述审核单元，用于在接收到智能终端发送的灌区的用水计划请求进行审核，审核通过后，由闸门远程监控平台发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种上述所述的灌区信息化系统实现的灌区信息化管理方法，包括以下步骤：

信息采集系统采集灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图像信息，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统；闸门自动化监控系统监测灌区各渠道水位、闸门工作状态以及闸门电动机工作参数，并且将上述监测到的参数反馈至云端灌区信息管理系统；视频监控系统对灌区各渠道上下游以及闸门启闭状态进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；

云端灌区信息管理系统制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；云端灌区信息管理系统接收记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的灌区各渠道的数据信息，同时将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中的显示的灌区各支渠进行关联；

云端灌区信息管理系统接收智能终端发送的灌区的用水计划请求；云端灌区信息管理系统接收智能终端在访问云端灌区信息管理系统时对闸门启闭控制指令的发送驱动；

云端灌区信息管理系统对灌区工程进行管理，对灌区水资源进行调度管理；灌区信息管理系统制定灌区的配水计划；

云端灌区信息管理系统根据闸门自动化监控系统监测到的数据信息统计灌区的用水情况；并且根据灌区的用水计划或配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，或者根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。

优选的，还包括以下步骤：

云端灌区信息管理系统模拟灌区闸门现场真实场景；

云端灌区信息管理系统根据智能终端发送的灌区的用水计划请求或者配水计划，将闸门启闭控制指令发送至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；云端灌区信息管理系统根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

云端灌区信息管理系统通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息、闸门每次动作的时间和开启高度以及水位信息，并且在闸门现场模拟场景中进行显示；

云端灌区信息管理系统进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明灌区信息化系统包括智能终端、信息采集系统、闸门自动化监控系统、视频监控系统和云端灌区信息管理系统；其中智能终端供用户通过网络访问云端灌区信息管理系统，用户可以通过智能终端可以输入灌区的用水计划；具有管理权限的用户通过智能终端在访问云端灌区信息管理系统时可以驱动云端灌区信息管理系统发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；信息采集系统负责把灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图片等信息上传到云端灌区信息管理系统。闸门自动化监控系统负责对渠道的水位、闸门开度、以及闸门电动机等信息进行监测，由视频监控系统对灌区各个渠道、闸室、闸门进行在线监控。云端灌区信息管理系统接收以及记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的数据信息，并且将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中的显示的灌区各个渠道进行关联；同时云端灌区信息管理系统统计灌区的用水情况，接收灌区的用水计划请求，并且可以制定配水计划请求，然后根据灌区的用水计划请求、配送计划发送闸门启闭控制指令至闸门监控系统，或者根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。本发明云端灌区信息管理系统作为核心处理部分，可以兼容信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统，具有管理效率高、决策的科学性以及准确性高的优点。

(2)本发明灌区信息化系统的闸门自动化监控系统中包括设置在闸门上限位置和下限位置的限位开关，当闸门到达上限位置或下限位置时，闸门自动化监控系统中可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止动作，因此本发明能够通过限位开关将闸门控制在上限位置和下限位置之间，保证闸门运行的安全性。另外本发明云端灌区信息管理系统中设置有告警功能，包括闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警等，进一步保证了系统的安全性。

(3)本发明中信息采集系统采用无线GPRS传输模式，适用于灌区间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

(4)本发明灌区信息化系统中的云端灌区信息管理系统部署在云服务器上，智能终端可以通过web浏览器或者APP直接访问查询灌区各个渠道水位、流量、流速、雨量、墒情、水质以及现场图片等信息，也可以获取到各个闸室的水位、闸门开度、闸门电动机工作等监测信息及渠道上下游等视频信息。可见本发明灌区信息化系统采用的是B/S模式，具有良好的可扩展性和可重用性，并且还具有操作简单、易用以及维护方便的优点。

附图说明

图1是本发明灌区信息化系统的结构框图。

图2是本发明灌区信息化系统中信息采集系统的结构示意图。

图3是本发明信息采集系统中遥测终端的结构框图。

图4是本发明灌区信息化系统中闸门自动化监控系统的结构示意图。

图5是本发明灌区信息化系统中视频监控系统的结构示意图。

图6是本发明中灌区电子地图示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种灌区信息化系统，如图1所示，包括智能终端、信息采集系统、闸门自动化监控系统、视频监控系统和云端灌区信息管理系统；

智能终端，用于供用户通过网络访问云端灌区信息管理系统；在本实施例中智能终端通过APP或网页访问云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时输入灌区的用水计划请求并且传送至云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时驱动云端灌区信息管理系统发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；本实施例中智能终端可以为手机或电脑等智能设备。

信息采集系统，用于采集灌区各渠道水位、流量、流速、雨量、墒情、水质以及现场图片，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统上；如图2所示，在本实施例信息采集系统包括遥测终端1以及与遥测终端1连接的摄像头2和传感器；其中传感器包括温湿度传感器3、风速风向传感器4、雨量传感器5、土壤墒情传感器6、明渠流量计7、水流速度传感器和水质传感器，其中水质传感器包括溶解氧测量仪8、浊度仪9、电导率测量仪10和PH值/温度测量仪11；如图3所示，本实施例中遥测终端包括微控制器和GPRS无线通讯模块；摄像头和传感器分别连接微控制器；所述微控制器通过GPRS无线通讯模块与云端灌区信息管理系统建立无线连接，通过GPRS无线通讯模块将摄像头拍摄的图像信息以及传感器采集的信息发送至云端灌区信息管理系统。信息采集系统中的遥测终端1通过充放电控制器14分别连接太阳能电池板12和免维护蓄电池13，通过太阳能电池板12为免维护蓄电池充电13，由蓄电池为遥测终端1供电。在本实施例中遥测终端的微控制器还连接有数据存储器、LCD显示器和键盘；微控制器中设置有JTAG在线调试编程接口，微控制器通过JTAG在线调试编程接口进行程序下载或调试工作；微控制器通过光电隔离器连接防雷及外部接口，实现微控制器的进一步扩展。

闸门自动化监控系统，用于监测灌区各渠道水位、闸门工作状态以及闸门电动机工作信息，并且将上述监测到的信息反馈至云端灌区信息管理系统；用于接受云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令，根据云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令对闸门的启闭进行控制；如图4所示，本实施例中闸门自动化监控系统包括可编辑逻辑控制器15以及与可编辑逻辑控制器15连接的闸门执行部件、绝对光电编码器16、闸门开度仪17、水位计18以及通讯模块19；闸门执行部件包括用于控制闸门动作的电动机20，电动机20通过电动机控制器21连接可编辑逻辑控制器15，由可编辑逻辑控制器控制电动机的工作，通过电动机的工作对闸门进行上升和下降操作；闸门开度仪通过绝对光电编码器连接电动机，用于检测闸门开启的开度，并且将检测到的闸门开度信息传送至可编辑逻辑控制器；可编辑逻辑控制器15通过通讯模块19与云端灌区信息管理系统实现通信。

如图4中所示，本实施例中可编辑逻辑控制器15连接有感应式液晶显示装置22，通过感应式液晶显示装置15显示闸门开度信息和水位信息，同时通过感应式液晶显示装置22驱动可编辑逻辑控制器15发送闸门控制指令至电动机控制器21，通过电动机控制器21控制电动机工作20，从而实现闸门的启闭控制；本实施例中感应式液晶显示装置15为触摸屏，可以通过该感应式液晶显示装置15显示模拟的闸门现场场景，同时显示闸门的开度信息、水位信息、闸门的各种控制键、闸门启闭控制以及闸门出现的各种故障等，可以使得相关人员通过感应式液晶显示装置22直接获取到闸门的当前情况。本实施例中可编辑逻辑控制器还连接有第一限位开关和第二限位开关，第一限位开关设置在闸门上限位置，第二限位开关设置在闸门下限位置。当闸门到达上限位置时，第一限位开关发送信号至可编辑逻辑控制器，可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止上升动作。当闸门到达下限位置时，第二限位开关发送信号至可编辑逻辑控制器，可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止下降动作。本实施例通过第一限位开关和第二限位开关控制闸门的位置在上限位置和下限位置之间，保证闸门运行的安全性。

视频监控系统，用于对灌区各渠道、闸室和闸门进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；如图5所示，本实施例视频监控系统包括硬盘录像机30、第一光纤收发器31、第二光纤收发器32、交换机33以及安装在灌区的各摄像机，各个摄像机通过交换机33与第一光纤收发器31连接，第一光纤收发器31通过光缆34连接第二光纤收发器32，第二光纤收发器32连接硬盘录像机30。各个摄像机将所拍摄到的视频通过交换机、第一光纤收发器、光缆和第二光纤收发器传输到硬盘录像机；其中灌区设置的摄像头包括各渠道上游摄像头35、各渠道下游摄像头36、各闸门摄像头37和各闸室摄像头。云端灌区信息管理系统通过硬盘录像机30获取到各渠道上下游以及灌区各闸室和各闸门的视频信息。

本实施例中云端灌区信息管理系统包括用户管理单元、灌区电子地图制作单元、信息管理单元、信息关联单元、用水管理单元、灌区工程管理单元、配水管理单元、闸门远程监控平台和审核单元；其中

用户账号管理单元，用于根据智能终端访问云端灌区信息管理系统时提出的注册请求建立用户账号；用于用户账号建立过程中用户信息的登记管理以及权限分配；用户在打开智能终端APP或者网页访问云端灌区信息管理系统时，提出注册请求，云端注册平台接收到注册请求后根据用户通过智能终端输入的用户信息分配一个用户账号，此时用户账号建立完成，用户通过智能终端访问云端灌区信息管理系统时登入用户账号。本实施例中根据权限将用户账号分为三类：管理员用户、专业用户和普通用户，其中管理员用户通过智能终端访问云端灌区信息管理系统时可以对数据库进行备份、恢复，对属性数据进行浏览、查询、修改、保存等，在本实施例中管理员用户可以在通过过智能终端访问云端灌区信息管理系统时驱动云端灌区信息管理系统发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；专业用户通过智能终端访问云端灌区信息管理系统时可以对属性数据进行浏览、查询、修改、保存等；普通用户通过智能终端访问云端灌区信息管理系统时只能对属性数据进行浏览、查询，而不能进行修改、保存等操作。

灌区电子地图制作单元，用于制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；

信息管理单元，用于接收以及记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的数据信息；具体体现为：如图6所示，在地图中的灌区相应位置显示该灌区的相应数据信息，比如水位信息、水流量信息、水流速信息、水温信息、PH值信息、电导率信息、浊度信息、溶解氧信息、日雨量信息、累积雨量信息以及灌区的图像信息等，方便用户直接观看以及查询等。

信息关联单元，用于将灌区各个渠道对应的数据信息与灌区各渠道电子地图中的显示的灌区进行关联；

用水管理单元，用于根据信息管理单元获取到的数据信息统计灌区各个渠道的用水情况；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；

灌区工程管理单元，用于对灌区工程各个渠道进行管理，实现灌区水资源进行调度管理；

配水管理单元，用于制定灌区的配水计划，并且在制定配水计划中提供需要使用的基础参数数据。基础参数数据包括渠系水利用系数和渠道渗透损失率；

闸门远程监控平台，用于根据灌区的用水计划请求、配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，以对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统。

审核单元，用于在接收到智能终端发送的灌区的用水计划请求进行审核，审核通过后，由闸门远程监控平台发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。本实施例中审核单元接收到用户账号通过智能终端发送的用水计划请求、闸门控制请求后，首先将这些请求发送至更高一级的用户账号，通过更高一级账户同意后，即审核通过；当管审核单元接收到管理员用户账号通过智能终端发送的用水计划请求、闸门控制请求时，则直接审核通过。

本实施例中闸门自动化监控系统中的可编辑逻辑控制器通过通讯模块与云端灌区信息管理系统的闸门远程监控平台进行通信；其中闸门远程监控平台包括：

闸门现场场景模拟模块，用于模拟灌区闸门现场场景；

闸门控制模块，用于根据智能终端发送的灌区用水计划请求、灌区配水计划，将闸门启闭控制指令发送至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

闸门现场信息获取模块，用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门每次动作的时间以及开启高度，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到水位信息，并且显示在闸门现场模拟场景；

告警模块，用于进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

本实施例还公开了一种基于上述灌区信息化系统实现的灌区信息管理方法，包括以下步骤：

信息采集系统采集灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图像信息，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统；闸门自动化监控系统监测灌区各渠道水位、闸门工作状态以及闸门电动机工作参数，并且将上述监测到的参数反馈至云端灌区信息管理系统；视频监控系统对灌区各渠道上下游以及闸门启闭状态进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；

云端灌区信息管理系统制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；云端灌区信息管理系统接收记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的灌区各渠道的数据信息，同时将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中的显示的灌区各支渠进行关联；

云端灌区信息管理系统接收用户通过智能终端发送的灌区的用水计划请求；云端灌区信息管理系统接收用户通过智能终端在访问云端灌区信息管理系统时对闸门启闭控制指令的驱动；

云端灌区信息管理系统对灌区工程进行管理，对灌区水资源进行调度管理；灌区信息管理系统制定灌区的配水计划；

云端灌区信息管理系统根据闸门自动化监控系统监测到的数据信息统计灌区的用水情况；并且根据灌区的用水计划或配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，或者根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。

云端灌区信息管理系统模拟灌区闸门现场真实场景；

云端灌区信息管理系统根据智能终端发送的灌区的用水计划请求或者配水计划，将闸门启闭控制指令发送至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；云端灌区信息管理系统根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

云端灌区信息管理系统通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息、闸门每次动作的时间和开启高度以及水位信息，并且在闸门现场模拟场景中进行显示；

云端灌区信息管理系统进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灌区信息化系统，其特征在于，包括智能终端、云端灌区信息管理系统、信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统；

所述智能终端，用于供用户通过网络访问云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时输入灌区的用水计划请求并且上传至云端灌区信息管理系统；用于在访问云端灌区信息管理系统时驱动云端灌区信息管理系统发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；

所述信息采集系统，用于采集灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图像信息，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统；

所述闸门自动化监控系统，用于监测灌区各渠道的水位、闸门开度以及闸门电动机工作信息，并且将上述监测到的信息反馈至云端灌区信息管理系统；用于接受云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令，根据云端灌区信息管理系统发送的闸门启闭控制指令对闸门的启闭进行控制；

所述视频监控系统，用于对灌区各渠道、闸室和闸门进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；

所述云端灌区信息管理系统包括灌区电子地图制作单元、信息管理单元、信息关联单元、用水管理单元、灌区工程管理单元、配水管理单元和闸门远程监控平台；

所述灌区电子地图制作单元，用于制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；

所述信息管理单元，用于接收以及记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的灌区各渠道的数据信息；

所述信息关联单元，用于将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中显示的灌区各个渠道进行关联；

所述用水管理单元，用于根据信息管理单元获取到的数据信息统计灌区各个渠道的用水情况；用于接收通过智能终端输入且上传至云端灌区信息管理系统的灌区的用水计划请求；所述灌区工程管理单元，用于对灌区工程进行管理，实现灌区水资源进行调度管理；

所述配水管理单元，用于制定灌区的配水计划，并且在制定配水计划中提供需要使用的基础参数数据；

所述闸门远程监控平台，用于根据灌区的用水计划请求、配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，以对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统。

2.根据权利要求1所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述信息采集系统包括遥测终端以及与遥测终端连接的摄像头和传感器；其中传感器包括温湿度传感器、风速风向传感器、雨量传感器、土壤墒情传感器、明渠流量计和水质传感器；

所述遥测终端包括微控制器和GPRS无线通讯模块；所述摄像头和传感器分别连接微控制器；所述微控制器通过GPRS无线通讯模块与云端灌区信息管理系统建立无线连接，通过GPRS无线通讯模块将摄像头拍摄的图像信息以及传感器采集的信息发送至云端灌区信息管理系统。

3.根据权利要求2所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述信息采集系统中的遥测终端通过充放电控制器连接太阳能电池板和蓄电池，通过太阳能电池板为蓄电池充电，通过蓄电池为遥测终端供电；遥测终端的微控制器还连接有数据存储器、LCD显示器和键盘；所述微控制器中设置有JTAG在线调试编程接口；所述微控制器通过光电隔离器连接防雷及外部接口。

4.根据权利要求1所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述闸门自动化监控系统包括可编辑逻辑控制器以及与可编辑逻辑控制器连接的闸门执行部件、绝对光电编码器、闸门开度仪、水位计以及通讯模块；

所述闸门执行部件包括用于控制闸门动作的电动机，所述电动机通过电动机控制器连接可编辑逻辑控制器，由可编辑逻辑控制器控制电动机的工作；

所述闸门开度仪通过绝对光电编码器连接电动机，用于检测闸门的开度，并且将检测到的闸门开度信息传送至可编辑逻辑控制器；

所述可编辑逻辑控制器通过通讯模块与云端灌区信息管理系统实现通信。

5.根据权利要求4所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述可编辑逻辑控制器连接有感应式液晶显示装置，通过感应式液晶显示装置显示闸门开度信息和水位信息，同时通过感应式液晶显示装置驱动可编辑逻辑控制器发送闸门控制指令至电动机控制器，通过电动机控制器控制电动机工作；

所述可编辑逻辑控制器还连接有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关设置在闸门上限位置，所述第二限位开关设置在闸门下限位置。

6.根据权利要求4所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述可编辑逻辑控制器通过通讯模块与云端灌区信息管理系统的闸门远程监控平台进行通信；所述闸门远程监控平台包括：

闸门现场场景模拟模块，用于模拟灌区各个闸门现场真实场景，得到闸门现场模拟场景；

闸门控制模块，用于根据灌区的用水计划请求、配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；用于根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

闸门现场信息获取模块，用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到闸门每次动作的时间以及开启高度，并且显示在闸门现场模拟场景；用于通过可编辑逻辑控制器获取到水位信息，并且显示在闸门现场模拟场景；

告警模块，用于进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

7.根据权利要求1所述的灌区信息化系统，其特征在于，所述视频监控系统包括硬盘录像机、第一光纤收发器、第二光纤收发器、交换机以及安装在灌区的各摄像机，所述各个摄像机通过交换机与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光缆连接第二光纤收发器，第二光纤收发器连接硬盘录像机，其中分别在灌区各渠道上游、各渠道下游、各闸室和各闸门处设置摄像头。

8.根据权利要求1所述的灌区信息化系统，其特征在于，还包括用户账号管理单元和审核单元，

所述用户账号 管理单元 ，用于根据智能终端访问云端灌区信息管理系统时提出的注册请求建立用户账号；用于用户账号建立过程中用户信息的登记管理以及权限分配；

所述审核单元，用于在接收到智能终端发送的灌区的用水计划请求进行审核，审核通过后，由闸门远程监控平台发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。

9.一种基于权利要求1所述的灌区信息化系统实现的灌区信息化管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息采集系统采集灌区各渠道水雨情、墒情、水质以及现场图像信息，并且将上述采集的信息传送至云端灌区信息管理系统；闸门自动化监控系统监测灌区各渠道水位、闸门工作状态以及闸门电动机工作参数，并且将上述监测到的参数反馈至云端灌区信息管理系统；视频监控系统对灌区各渠道上下游以及闸门启闭状态进行在线监控，并且将监控到的视频信息实时的传输至云端灌区信息管理系统；

云端灌区信息管理系统制作灌区工程平面图、地形图和三维地图；云端灌区信息管理系统接收记录信息采集系统、闸门自动化监控系统和视频监控系统发送至云端灌区信息管理系统的灌区各渠道的数据信息，同时将灌区各渠道对应的数据信息与灌区电子地图中的显示的灌区各支渠进行关联；

云端灌区信息管理系统接收智能终端发送的灌区的用水计划请求；云端灌区信息管理系统接收智能终端在访问云端灌区信息管理系统时对闸门启闭控制指令的发送驱动；

云端灌区信息管理系统对灌区工程进行管理，对灌区水资源进行调度管理；灌区信息管理系统制定灌区的配水计划；

云端灌区信息管理系统根据闸门自动化监控系统监测到的数据信息统计灌区的用水情况；并且根据灌区的用水计划或配水计划发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统，或者根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统；通过闸门自动化监控系统对闸门进行启闭控制，实现灌区用水量的控制。

10.根据权利要求9所述的灌区信息化管理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

云端灌区信息管理系统模拟灌区闸门现场真实场景；

云端灌区信息管理系统根据智能终端发送的灌区的用水计划请求或者配水计划，将闸门启闭控制指令发送至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；云端灌区信息管理系统根据智能终端在访问云端灌区信息管理系统时的驱动发送闸门启闭控制指令至闸门自动化监控系统的可编辑逻辑控制器，以通过可编辑逻辑控制器控制闸门的启闭状态；

云端灌区信息管理系统通过可编辑逻辑控制器获取到闸门现场电动机电压和电流信息、闸门每次动作的时间和开启高度以及水位信息，并且在闸门现场模拟场景中进行显示；

云端灌区信息管理系统进行闸门上限告警、闸门下限告警、电动机电压过高告警、电动机电压过低告警、电动机电流过高告警以及电动机电流过低告警。

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