CN111894839A - 应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用信号解析的双向水泵驱动系统，包括：双向水泵机构，包括排水水泵和放水水泵，排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作。本发明还涉及一种应用信号解析的双向水泵驱动方法。本发明的应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法设计紧凑、运行智能。由于能够根据稻田中水体的分布状态决定稻田中的稻秧的淹没程度，进而自动驱动对稻田的排水驱动操作或供水驱动操作，从而实现对稻田水情监控的无人化管理。

Description

应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法

技术领域

本发明涉及水泵控制领域，尤其涉及一种应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法。

背景技术

水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等。

水泵也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述，离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提向高处的，故称离心泵。

发明内容

为了解决现有技术中的相关技术问题，本发明提供了一种应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法，能够根据稻田中水体的分布状态决定稻田中的稻秧的淹没程度，进而自动驱动对稻田的排水驱动操作或供水驱动操作，实现对稻田水情监控的无人化管理。

为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：

(1)基于监控的整块稻田的水体在成像图像中占据的面积，判断稻秧的淹没程度，水体占据的面积越大，被淹没的稻秧越多，水体占据的面积越少，稻秧占据面积越大，需要的水量越多；

(2)引入定制结构的双向水泵，基于稻秧的淹没程度自适应控制对稻田的排水驱动操作或供水驱动操作。

根据本发明的一方面，提供了一种应用信号解析的双向水泵驱动系统，所述系统包括：

双向水泵机构，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

根据本发明的另一方面，还提供了一种应用信号解析的双向水泵驱动方法，所述方法包括：

使用双向水泵机构，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

使用俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

使用灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

使用目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

使用内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

使用数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

使用参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

本发明的应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法设计紧凑、运行智能。由于能够根据稻田中水体的分布状态决定稻田中的稻秧的淹没程度，进而自动驱动对稻田的排水驱动操作或供水驱动操作，从而实现对稻田水情监控的无人化管理。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法所使用的双向水泵机构的外形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法的实施方案进行详细说明。

稻田是指生长水稻的水田；种稻的田。水稻是稻属谷类作物，代表种为稻(学名：Oryza sativa L.)。水稻原产于中国和印度，七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻。

水稻按稻谷类型分为籼稻和粳稻、早稻和中晚稻、糯稻和非糯稻。按留种方式分为常规水稻和杂交水稻。还有其它分类，按是否无土栽培分为水田稻与浮水稻；按生存周期分为季节稻与“懒人稻”(越年再生稻)；按高矮分为普通水稻与2米左右的巨型稻；按耐盐碱性分为普通淡水稻与“海水稻”(其实它主要使用淡水)。

水稻所结子实即稻谷，稻谷脱去颖壳后称糙米，糙米碾去米糠层即可得到大米。世界上近一半人口以大米为主食。水稻除可食用外，还可以酿酒、制糖作工业原料，稻壳和稻秆可以作为牲畜饲料。中国水稻主产区主要是长江流域、珠江流域、东北地区。水稻属于直接经济作物，大米饭是中国居民的主食，目前国内的水稻种植面积常规稻是2.45亿亩，而杂交稻的种植面积是2亿亩。

现有技术中，由于稻田中的稻秧分布是随机的，不同稻秧种类生长状况不同，即使同一种类的稻秧，个体生长状况也不相同，如果放水过多或过少都会影响稻秧的健康程度，但是，采用专设人员一直在稻田旁边进行不间断值守以观察水情并进行相应的供水操作或者排水操作，也不现实。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种应用信号解析的双向水泵驱动系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的应用信号解析的双向水泵驱动系统包括：

双向水泵机构，如图1所示，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

接着，继续对本发明的应用信号解析的双向水泵驱动系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述应用信号解析的双向水泵驱动系统中：

所述参数转换设备还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于所述第二预设百分比阈值且小于所述第一预设百分比阈值时，发出水量可靠指令；

其中，在所述参数转换设备中，所述第一预设百分比阈值小于所述第二预设百分比阈值。

所述应用信号解析的双向水泵驱动系统中还可以包括：

FLASH闪存，与所述内容提取机构连接，用于预先存储所述水体灰度分布范围；

其中，所述FLASH闪存还与所述灰度解析机构连接，用于预先存储所述土壤灰度分布范围。

所述应用信号解析的双向水泵驱动系统中还可以包括：

水温测量机构，埋设在所述双向水泵机构处置的稻田的水体内，用于实时测量并输出所述稻田的当前水温。

所述应用信号解析的双向水泵驱动系统中还可以包括：

无线报警设备，与所述水温测量机构连接，用于在接收到的当前水温不在预设水温范围内时，执行相应的无线报警操作。

根据本发明实施方案示出的应用信号解析的双向水泵驱动方法包括：

使用双向水泵机构，如图1所示，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

使用俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

使用灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

使用目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

使用内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

使用数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

使用参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

接着，继续对本发明的应用信号解析的双向水泵驱动方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述应用信号解析的双向水泵驱动方法中：

所述参数转换设备还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于所述第二预设百分比阈值且小于所述第一预设百分比阈值时，发出水量可靠指令；

其中，在所述参数转换设备中，所述第一预设百分比阈值小于所述第二预设百分比阈值。

所述应用信号解析的双向水泵驱动方法还可以包括：

使用FLASH闪存，与所述内容提取机构连接，用于预先存储所述水体灰度分布范围；

其中，所述FLASH闪存还与所述灰度解析机构连接，用于预先存储所述土壤灰度分布范围。

所述应用信号解析的双向水泵驱动方法还可以包括：

使用水温测量机构，埋设在所述双向水泵机构处置的稻田的水体内，用于实时测量并输出所述稻田的当前水温。

所述应用信号解析的双向水泵驱动方法还可以包括：

使用无线报警设备，与所述水温测量机构连接，用于在接收到的当前水温不在预设水温范围内时，执行相应的无线报警操作。

另外，FLASH闪存是属于内存器件的一种。闪存则是一种非易失性(Non-Volatile)内存，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。

NAND闪存的存储单元则采用串行结构，存储单元的读写是以页和块为单位来进行(一页包含若干字节，若干页则组成储存块，NAND的存储块大小为8到32KB)，这种结构最大的优点在于容量可以做得很大，超过512MB容量的NAND产品相当普遍，NAND闪存的成本较低，有利于大规模普及。

最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以上设备集成在一个设备中。

所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用信号解析的双向水泵驱动系统，其特征在于，所述系统包括：

双向水泵机构，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

2.如权利要求1所述的应用信号解析的双向水泵驱动系统，其特征在于：

所述参数转换设备还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于所述第二预设百分比阈值且小于所述第一预设百分比阈值时，发出水量可靠指令；

其中，在所述参数转换设备中，所述第一预设百分比阈值小于所述第二预设百分比阈值。

3.如权利要求2所述的应用信号解析的双向水泵驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：

FLASH闪存，与所述内容提取机构连接，用于预先存储所述水体灰度分布范围；

其中，所述FLASH闪存还与所述灰度解析机构连接，用于预先存储所述土壤灰度分布范围。

4.如权利要求3所述的应用信号解析的双向水泵驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：

水温测量机构，埋设在所述双向水泵机构处置的稻田的水体内，用于实时测量并输出所述稻田的当前水温。

5.如权利要求4所述的应用信号解析的双向水泵驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：

无线报警设备，与所述水温测量机构连接，用于在接收到的当前水温不在预设水温范围内时，执行相应的无线报警操作。

6.一种应用信号解析的双向水泵驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

使用双向水泵机构，包括排水水泵和放水水泵，所述排水水泵用于在接收到排水请求指令时，对稻田执行排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，对稻田执行放水操作；

所述排水水泵还用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的排水操作，所述放水水泵用于在接收到放水请求指令时，中断对稻田执行的放水操作；

使用俯拍式摄像头，设置在所述双向水泵机构处置的稻田的中央位置，用于对下方稻田环境执行实时摄像操作，以获得对应的稻田环境图像；

使用灰度解析机构，与所述俯拍式摄像头连接，用于基于土壤灰度分布范围从所述稻田环境图像中识别出各个土壤成像像素点，并将所述稻田环境图像中的各个土壤成像像素点组合成多条田埂成像区域；

使用目标辨识设备，与所述灰度解析机构连接，用于将所述多条田埂成像区域围设的图像区域作为整块稻田子图像输出；

使用内容提取机构，与所述目标辨识设备连接，用于基于水体灰度分布范围从所述整块稻田子图像中识别出各个水体成像像素点和各个非水体成像像素点；

使用数量获取设备，与所述内容提取机构连接，用于累计所述各个水体成像像素点的数量以作为第一数量，累计所述整块稻田子图像的成像像素点的数量以作为第二数量；

使用参数转换设备，分别与所述双向水泵机构和所述数量获取设备连接，用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于等于第一预设百分比阈值时，发出排水请求指令，还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值小于等于第二预设百分比阈值时，发出放水请求指令。

7.如权利要求6所述的应用信号解析的双向水泵驱动方法，其特征在于：

所述参数转换设备还用于在所述第一数量占据所述第二数量的百分比的数值大于所述第二预设百分比阈值且小于所述第一预设百分比阈值时，发出水量可靠指令；

其中，在所述参数转换设备中，所述第一预设百分比阈值小于所述第二预设百分比阈值。

8.如权利要求7所述的应用信号解析的双向水泵驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：

使用FLASH闪存，与所述内容提取机构连接，用于预先存储所述水体灰度分布范围；

其中，所述FLASH闪存还与所述灰度解析机构连接，用于预先存储所述土壤灰度分布范围。

9.如权利要求8所述的应用信号解析的双向水泵驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：

使用水温测量机构，埋设在所述双向水泵机构处置的稻田的水体内，用于实时测量并输出所述稻田的当前水温。

10.如权利要求9所述的应用信号解析的双向水泵驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：

使用无线报警设备，与所述水温测量机构连接，用于在接收到的当前水温不在预设水温范围内时，执行相应的无线报警操作。

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