CN111648323B - 一种水田进水口量控一体化闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水田进水口量控一体化闸门，包括：闸门本体，闸门本体包括可升降闸门、框体、箱体及立杆，闸门本体设置在斗口渠道和农口渠道中；水位传感器和采集单元，设置在箱体中，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数；控制器，设置在立杆中，控制器包括存储器和处理器，其中存储器存储有计算机程序，程序被处理器执行时能够实现以下步骤，根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数。通过实施本发明，可以在满足高效灌溉的前提下，选择最小的开闸数量。

Description

一种水田进水口量控一体化闸门

技术领域

本发明涉及水田灌溉监测技术领域，具体涉及一种水田进水口量控一体化闸门。

背景技术

随着社会经济的发展，我国水资源短缺的问题越来越突出，同时我国是一个农业大国，农业用水占全国总用水量的60％以上，因此加强农业节水对于缓解我国水资源短缺的矛盾具有重要意义。然而，目前我国多数地区田间灌溉管理还比较粗放，特别是水稻灌区，灌溉用水浪费现象还很严重。许多田间灌溉进水口门缺少专人管理，经常出现灌溉进水口门开启后，不能及时关闭的情况，从而造成灌溉水的大量浪费。

目前，为了实现对水田灌溉的自动化管理，一些节水灌溉自动控制系统逐渐被应用到水田灌溉过程中。目前的灌溉控制系统可以在灌溉过程中当田间水位到达设定值时，操作人员忘记关闭进水闸门，或者当灌溉完成后突降暴雨使得田间水位超过设定值时，此时可以控制排水闸板开启，水田内多余水量排向下游渠道，当排水达到设定值时，控制闸门关闭。然而目前的灌溉控制系统仅能对水田中的闸门单独控制，在灌溉渠道中，包括干、支、斗、农、毛五级渠道，各个渠道都有相应的闸门，且各级渠道之间相互关联，仅对各个闸门单独控制无法实现对水田的高效灌溉。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种水田进水口量控一体化闸门，以解决现有技术中水田渠道闸门单独控制无法实现对水田的高效灌溉的问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种进水口量控一体化闸门，包括：闸门本体，所述闸门本体包括可升降闸门、位于可升降闸门外围的框体以及与框体连接的箱体、与箱体连接的立杆，所述闸门本体设置在斗口渠道和农口渠道中；水位传感器和采集单元，设置在所述箱体中，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数；控制器，设置在所述立杆中，所述控制器包括存储器和处理器，其中所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现以下步骤，根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数。

进一步地，该进水口量控一体化闸门还包括：太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述立杆的顶部，所述太阳能电池板连接所述水位传感器、采集单元及控制器，用于为所述水位传感器、采集单元及控制器供电。

进一步地，所述程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：根据开启的农口闸门个数确定未开启农口闸门；根据未开启农口闸门计算未开启农口闸门流量；根据斗口闸门流量和未开启农口闸门流量确定斗口闸门开度；根据斗口闸门流量、未开启农口闸门流量及当前农口闸门开度确定是否开启未开启农口闸门。

进一步地，所述程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：根据各个农口闸门流量和灌水时间计算各个农口闸门累计灌水量；判断农口闸门累计灌水量是否达到农口闸门预设灌水定额；当农口闸门累计灌水量达到农口闸门预设灌水定额时，关闭农口闸门。

进一步地，根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数，包括：判断斗口闸门流量和前n个农口闸门流量总和的大小关系；当斗口闸门流量大于前n个农口闸门流量总和小于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n个闸门；当斗口闸门流量大于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n+1个闸门；当斗口闸门流量小于前n个农口闸门流量总和时，开启前n－1个闸门。

进一步地，该进水口量控一体化闸门还包括：远程控制装置和闸门启闭机，所述远程控制装置无线连接所述控制器，用于根据所述控制器的计算结果控制所述闸门启闭机开关的开启和关闭。

本发明实施例第二方面提供一种进水口量控装置，该装置包括：参数获取模块，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数；流量计算模块，用于根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；流量求和模块，用于根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；第一开启模块，用于根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数。

进一步地，该进水口量控装置还包括：未开启闸门确定模块，用于根据开启的农口闸门个数确定未开启农口闸门；流量计算子模块，用于根据未开启农口闸门计算未开启农口闸门流量；开度计算模块，用于根据斗口闸门流量和未开启农口闸门流量确定斗口闸门开度；第二开启模块，用于根据斗口闸门流量、未开启农口闸门流量及当前农口闸门开度确定是否开启未开启农口闸门。

进一步地，该进水口量控装置还包括：灌水量计算模块，用于根据各个农口闸门流量和灌水时间计算各个农口闸门累计灌水量；第一判断模块，用于判断农口闸门累计灌水量是否达到农口闸门预设灌水定额；关闭模块，用于当农口闸门累计灌水量达到农口闸门预设灌水定额时，关闭农口闸门。

本发明提供的技术方案，具有如下效果：

本发明实施例提供的一种水田进水口量控一体化闸门，通过计算斗口闸门流量和农口闸门流量，根据计算得到的闸门流量对农口闸门进行编组，从而确定开启的闸门数量，由此，可以在满足高效灌溉的前提下，选择最小的开闸数量。此外，对于开启的闸门，还可以通过判断是否达到预设灌水定额确定是否需要关闭闸门，避免了水资源的浪费。因此，本发明实施例提供的一种水田进水口量控一体化闸门，根据斗口闸门控制农口闸门，实现了各级闸门的综合控制及水田的高效灌溉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例提供的进水口量控一体化闸门的结构框图；

图2是根据本发明实施例的进水口量控一体化闸门的控制器执行步骤流程图；

图3是根据本发明实施例提供的控制器的结构示意图；

图4是根据本发明另一实施例的进水口量控一体化闸门的控制器执行步骤流程图；

图5是根据本发明另一实施例的进水口量控一体化闸门的控制器执行步骤流程图；

图6是根据本发明实施例的进水口量控装置的结构框图；

图7是根据本发明另一实施例的进水口量控装置的结构框图；

图8是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种进水口量控一体化闸门，如图1所示，该进水口量控一体化闸门，包括：闸门本体，闸门本体包括可升降闸门500、位于可升降闸门500外围的框体400、与框体400连接的箱体100以及与箱体100连接的立杆200，闸门本体设置在斗口渠道和农口渠道中；水位传感器和采集单元，设置在箱体100中，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数；控制器，设置在立杆200中，控制器包括存储器和处理器，其中存储器存储有计算机程序，如图2所示，程序被处理器执行时能够实现以下步骤，

步骤S101：根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；

步骤S102：根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；

步骤S103：根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数。

在一实施例中，在获取斗口闸门参数和农口闸门参数时，可以获取斗口闸门和农口闸门的有效水头、上游实测水头、闸门宽度和槛高等参数，以便控制器根据各个参数计算闸门的流量。其中，有效水头和上游实测水头等参数可以采用水位传感器获取，水位传感器的数量可以是多个；闸门宽度和槛高等参数可以预先存储在采集单元中。

在一实施例中，可以根据公式(1)计算斗口闸门流量及农口闸门流量。

其中，Q表示闸门流量，C表示流量系数，h_ε表示有效水头，h表示上游实测水头，b表示闸门宽度，p表示槛高。

可选地，有效水头可以表示为

流量系数可以表示为C＝0.602+0.083h/p；具体地，公式(1)的适用条件可以表示为h/p≤1.0；0.75m>h>0.03m；b≥0.3m；p≥0.10m。

在一实施例中，由于一个斗口闸门对应多个农口闸门。因此，对于农口闸门，可以沿着斗渠的首部至尾部，对依次设置的多个农口闸门进行编号1，2，3……，m。同时，对于编号后的农口闸门，可以根据农口闸门流量q_si依次计算前n个农口闸门流量的总和，例如，可以分别计算前2个农口闸门流量的总和、前3个农口闸门流量的总和、前4个农口闸门流量的总和……，前n个农口闸门流量的总和。

在一实施例中，可以首先根据斗口闸门流量判断是否开启农口闸门，当斗口闸门流量Q_b＝0且斗口闸门水位h_bz＝0时，则农口闸门不开启。

在一实施例中，当斗口闸门流量Q_b>0且斗口闸门水位h_bz>0时，可以通过判断斗口闸门流量和前n个农口闸门流量总和的大小关系，确定开启的农口闸门个数。

可选地，当斗口闸门流量大于前n个农口闸门流量总和小于前n+1个农口闸门流量总和即

时，开启前n个闸门；当斗口闸门流量大于前n+1个农口闸门流量总和即

时，开启前n+1个闸门；当斗口闸门流量小于前n个农口闸门流量总和

时，开启前n-1个闸门。具体地，当确定斗口闸门流量后，可以根据步骤S103计算得到的多个农口闸门流量总和确定最接近斗口闸门流量的流量总和，即确定n的值，之后根据n的值判断斗口闸门流量和前n个农口闸门流量总和的大小关系，从而确定开启的农口闸门个数。

在一实施例中，如图1所示，该进水口量控一体化闸门还包括：太阳能电池板300，太阳能电池板300设置在立杆200的顶部，太阳能电池板300连接水位传感器、采集单元及控制器，用于为水位传感器、采集单元及控制器供电。具体地，太阳能电池板300可以通过设置在框体400中的传输线连接水位传感器、采集单元及控制器，用于为传感器组件、采集单元及控制器供电。

在一实施例中，在进水口量控一体化闸门中，还可以设置远程控制装置和闸门启闭机，远程控制装置无线连接控制器，用于根据控制器的计算结果控制闸门启闭机开关的开启和关闭。具体地，远程控制装置可以和控制器采用4G、5G、WiFi或蓝牙等实现连接；该远程控制装置可以是手机或其他电子设备，本发明对此不做限定。闸门启闭机可以是电机，可以设置在箱体100中，当控制器计算到需要对相应闸门进行开启和关闭时，可以通过对闸门启闭机开关的控制实现。由此，水位传感器、采集单元、控制器、传输线及闸门启闭机均可以设置在闸门本体中，可以减少各个装置的损坏。

在一实施例中，如图3所示，处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

处理器51可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的计算机程序被处理器执行时的步骤。

存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在一实施例中，如图4所示，计算机程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：

步骤S201：根据开启的农口闸门个数确定未开启农口闸门；具体地，当确定开启的农口闸门个数后，可以根据农口闸门总数确定未开启农口闸门。

步骤S202：根据未开启农口闸门计算未开启农口闸门流量；具体地，当确定未开启农口闸门后，例如，开启的闸门个数为n，则未开启农口闸门为n－m，未开启农口闸门流量为

步骤S203：根据斗口闸门流量和未开启农口闸门流量确定当前农口闸门开度；具体地，当计算得到未开启农口闸门流量后，可以根据公式(2)及公式(3)确定斗口闸门开度。

其中，z表示闸门开度，当未开启农口闸门流量和斗口闸门流量关系的关系满足公式(2)和公式(3)时，说明斗口闸门流量较大，需要减小农口闸门的开度z，具体可以令目前的斗口闸门开度为0.95z，从而使得未开启农口闸门流量和斗口闸门流量关系满足

步骤S204：根据斗口闸门流量、未开启农口闸门流量及当前农口闸门开度确定是否开启未开启农口闸门。具体地，当未开启农口闸门流量和斗口闸门流量关系满足

和

此时，可以开启未开启农口闸门即开启剩余的农口闸门n-m。

在一实施例中，如图5所示，当确定开启的闸门数之后，可以根据以下步骤判断是否需要关闭开启的农口闸门：

步骤S301：根据各个农口闸门流量和灌水时间计算各个农口闸门累计灌水量。具体地，农口闸门累计灌水量可以用公式(4)表示：

其中，Q_si表示第i个农门闸口累计灌水量，υ表示农口闸门数据采集次数，Δt表示农口闸门数据采集步长(即采集数据的时间间隔)，q_si(υΔt)表示农口闸门实时流量。

步骤S302：判断农口闸门累计灌水量是否达到农口闸门预设灌水定额；具体地，农口闸门预设灌水定额可以表示为

步骤S303：当农口闸门累计灌水量达到农口闸门预设灌水定额时，关闭农口闸门。具体地，第i个农门闸口累计灌水量达到其预设灌水定额即

时，可以关闭第i个农门闸口。可选地，当第i个农门闸口累计灌水量没有达到其预设灌水定额即

可以通过控制斗口闸门开度满足所需水量。

本发明实施例提供的进水口量控一体化闸门，通过计算斗口闸门流量和农口闸门流量，根据计算得到的闸门流量对农口闸门进行编组，从而确定开启的闸门数量，由此，可以在满足高效灌溉的前提下，选择最小的开闸数量。此外，对于开启的闸门，还可以通过判断是否达到预设灌水定额确定是否需要关闭闸门，避免了水资源的浪费。因此，本发明实施例提供的进水口量控一体化闸门，根据斗口闸门控制农口闸门，实现了各级闸门的综合控制及水田的高效灌溉。

本发明实施例还提供一种进水口量控装置，如图6所示，该进水口量控装置包括：

参数获取模块1，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数。

流量计算模块2，用于根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述。

流量求和模块3，用于根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述。

第一开启模块4，用于根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数。详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述。

在一实施例中，如图6所示，进水口量控装置还包括：

未开启闸门确定模块5，用于根据开启的农口闸门个数确定未开启农口闸门；详细内容参见上述方法实施例中步骤S201的相关描述。

流量计算子模块6，用于根据未开启农口闸门计算未开启农口闸门流量；详细内容参见上述方法实施例中步骤S202的相关描述。

开度计算模块7，用于根据斗口闸门流量和未开启农口闸门流量确定当前农口闸门开度；详细内容参见上述方法实施例中步骤S203的相关描述。

第二开启模块8，用于根据斗口闸门流量、未开启农口闸门流量及当前农口闸门开度确定是否开启未开启农口闸门。详细内容参见上述方法实施例中步骤S204的相关描述。

在一实施例中，如图6所示，进水口量控还包括：

灌水量计算模块9，用于根据各个农口闸门流量和灌水时间计算各个农口闸门累计灌水量；详细内容参见上述方法实施例中步骤S301的相关描述。

第一判断模块10，用于判断农口闸门累计灌水量是否达到农口闸门预设灌水定额；详细内容参见上述方法实施例中步骤S302的相关描述。

关闭模块11，用于当农口闸门累计灌水量达到农口闸门约束灌水定额时，关闭农口闸门。详细内容参见上述方法实施例中步骤S303的相关描述。

在一实施例中，如图7所示，第一开启模块4包括：

第二判断模块41，用于判断斗口闸门流量和前n个农口闸门流量总和的大小关系。

第一开启子模块42，用于当斗口闸门流量大于前n个农口闸门流量总和小于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n个闸门。

第二开启子模块43，用于当斗口闸门流量大于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n+1个闸门。

第三开启子模块44，用于当斗口闸门流量小于前n个农口闸门流量总和时，开启前n－1个闸门。

本发明实施例提供的进水口量控装置的功能描述详细参见上述实施例中进水口量控一体化闸门的描述。

本发明实施例提供的进水口量控装置，通过计算斗口闸门流量和农口闸门流量，根据计算得到的闸门流量对农口闸门进行编组，从而确定开启的闸门数量，由此，可以在满足高效灌溉的前提下，选择最小的开闸数量。此外，对于开启的闸门，还可以通过判断是否达到预设灌水定额确定是否需要关闭闸门，避免了水资源的浪费。因此，本发明实施例提供的进水口量控装置，根据斗口闸门控制农口闸门，实现了各级闸门的综合控制及水田的高效灌溉。

本发明实施例还提供一种存储介质，如图8所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中进水口量控一体化闸门控制器执行的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例进水口量控一体化闸门控制器执行步骤中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种进水口量控一体化闸门，其特征在于，包括：

闸门本体，所述闸门本体包括可升降闸门、位于可升降闸门外围的框体、与框体连接的箱体以及与箱体连接的立杆，所述闸门本体设置在斗口渠道和农口渠道中；

水位传感器和采集单元，设置在所述箱体中，用于获取斗口闸门参数和农口闸门参数；

控制器，设置在所述立杆中，所述控制器包括存储器和处理器，其中所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现以下步骤，

根据斗口闸门参数和农口闸门参数分别计算斗口闸门流量和农口闸门流量；

根据农口闸门流量和位置计算前n个农口闸门流量的总和，n大于1小于农口闸门的总个数；

根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数；

根据开启的农口闸门个数确定未开启农口闸门；

根据未开启农口闸门计算未开启农口闸门流量；

根据斗口闸门流量和未开启农口闸门流量确定斗口闸门开度；

根据斗口闸门流量、未开启农口闸门流量及当前农口闸门开度确定是否开启未开启农口闸门。

2.根据权利要求1所述的进水口量控一体化闸门，其特征在于，还包括：太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述立杆的顶部，所述太阳能电池板连接所述水位传感器、采集单元及控制器，用于为所述水位传感器、采集单元及控制器供电。

3.根据权利要求1所述的进水口量控一体化闸门，其特征在于，所述程序被处理器执行时还能够实现以下步骤：

根据各个农口闸门流量和灌水时间计算各个农口闸门累计灌水量；

判断农口闸门累计灌水量是否达到农口闸门预设灌水定额；

当农口闸门累计灌水量达到农口闸门预设灌水定额时，关闭农口闸门。

4.根据权利要求1所述的进水口量控一体化闸门，其特征在于，根据斗口闸门流量和前n个农口闸门流量的总和确定开启的农口闸门个数，包括：

判断斗口闸门流量和前n个农口闸门流量总和的大小关系；

当斗口闸门流量大于前n个农口闸门流量总和小于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n个闸门；

当斗口闸门流量大于前n+1个农口闸门流量总和时，开启前n+1个闸门；

当斗口闸门流量小于前n个农口闸门流量总和时，开启前n－1个闸门。

5.根据权利要求1所述的进水口量控一体化闸门，其特征在于，还包括：远程控制装置和闸门启闭机，所述远程控制装置无线连接所述控制器，用于根据所述控制器的计算结果控制所述闸门启闭机开关的开启和关闭。

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