CN114296418A - 一种节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法，涉及节水灌溉技术领域。该故障检测方法包括在控制板接收到控制指令的情况下，获取电机的电流、以及编码器的脉冲数，其中，控制板用于根据控制指令控制电机的工作状态；根据电机的电流和编码器的脉冲数，判断田间终端是否处于故障状态，若田间终端处于故障状态，则进一步判断田间终端的故障类型。本发明提供的节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法能够对节水灌溉自动化控制系统的故障进行检测，便于节水灌溉自动化控制系统的维护。

Description

一种节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法

技术领域

本发明涉及节水灌溉技术领域，具体而言，涉及一种节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法。

背景技术

互联网+新型节水灌溉自动化控制系统针对近年节水灌溉自动化技术在新疆发展出现的问题及面临的瓶颈自主研发而成。系统可即时检测出实际运行过程中出现的各种软硬件故障，并将故障信息推送至现场管理人员手机处，通过手机将现场灌溉管理人员导航至田间故障终端处，现场管理人员根据手机提示即可排除系统软硬件出现的各种故障，解决了即使无任何专业基础的一般灌溉控制人员也能对高科技范畴的互联网+新型节水灌溉自动化控制系统出现的软硬件故障进行维修、维护，降低了该系统的使用维护门槛，使该系统大面积使用成为了可能。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供一种节水灌溉自动化控制系统及其故障检测方法，其能够对节水灌溉自动化控制系统的故障进行检测，便于节水灌溉自动化控制系统的维护。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种节水灌溉自动化控制系统的故障检测方法，用于检测节水灌溉自动化控制系统是否发生故障，所述节水灌溉自动化控制系统包括控制平台、集中控制器和田间终端，所述田间终端与所述控制平台通过集中控制器通信连接，所述田间终端包括控制板、电机、编码器、阀体和阀芯，所述控制板与所述电机电连接，并与所述控制平台通信连接，所述电机与所述阀芯传动连接，用于带动所述阀芯相对所述阀体运动，所述编码器用于对所述电机转数计数，所述故障检测方法包括：

在所述控制板接收到控制指令的情况下，获取所述电机的电流、以及所述编码器的脉冲数，其中，所述控制板用于根据所述控制指令控制所述电机的工作状态；

根据所述电机的电流和所述编码器的脉冲数，判断所述田间终端是否处于故障状态，若所述田间终端处于故障状态，则进一步判断所述田间终端的故障类型。

进一步地，在可选的实施例中，所述根据所述电机的电流和所述编码器的脉冲数，判断所述田间终端是否处于故障状态，若所述田间终端处于故障状态，则进一步判断所述田间终端的故障类型的步骤包括：

判断所述电机的电流与所述编码器的脉冲数是否匹配；

若所述电机的电流与所述编码器脉冲数不匹配，则判定所述田间终端处于故障状态，并判定所述田间终端的故障类型为电机故障或编码器故障。

进一步地，在可选的实施例中，所述若所述电机的电流与所述编码器脉冲数不匹配，则判定所述田间终端处于故障状态，并判定所述田间终端的故障类型为电机故障或编码器故障的步骤包括：

在所述控制板接收到所述控制信号的条件下，若所述电机的电流为零、或者所述编码器的脉冲数为零，则判定所述故障类型为电机线缆故障；

若电机的电流大于零且小于预设电流范围，且所述编码器的脉冲数为零，则判定所述故障类型为编码器故障或电机故障；

若所述电机的电流在所述预设电流范围内，且所述编码器的脉冲数超过所述电机达到目标开度时的设定脉冲数范围，则判定所述故障类型为电机脱销故障；

若所述电机的电流达到堵转电流、且所述编码器的脉冲数未达到所述堵转电流对应的脉冲数，则判定所述故障类型为控制阀异物堵塞故障。

进一步地，在可选的实施例中，所述故障检测方法还包括：

在所述控制板获取到所述控制指令后，若所述田间终端的继电器有动作、且所述编码器的脉冲数为零，则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为线缆或电机故障。

进一步地，在可选的实施例中，所述故障检测方法还包括：

获取所述田间终端的开、关阀时间；

若所述田间终端的开阀时间超过系统自检获取开阀的时间，且电机仍未达到堵转电流则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为电机脱销故障；或者，若所述电机的电流达到堵转电流、且所述电机的实际运行时间小于系统自检所获取的关阀运行时间，则判定所述故障类型为异物堵塞故障，其中所述电机的实际运行时间为所述田间终端的阀芯从打开到关闭的时间。

进一步地，在可选的实施例中，所述故障检测方法还包括：

检测所述田间终端的控制盒的浸水检测电压值；

若所述田间终端控制盒的浸水检测电压值不为零，则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为控制盒进水。

进一步地，在可选的实施例中，所述故障检测方法还包括：

在发送所述控制指令后，获取所述控制终端的返回指令信息；

若所述返回指令信息为空，但是平台仍能收到集中控制器发送的心跳包，则判定所述系统处于故障状态，且故障类型为所述田间终端断电、所述田间终端的通讯模块故障、或者所述田间终端的控制板故障。

进一步地，在可选的实施例中，所述故障检测方法还包括：

在云平台与集中控制器连接建立后，若所述集中控制器在发送心跳包后在预设时间之内未收到生存包，则控制所述集中控制器间隔所述预设时间发送预设次数的心跳包；

若所述集中控制器在所述预设次数的心跳包发送后，均未收到对应的生存包，则判定所述系统处于故障状态，且故障类型为集中控制器掉线或失联。

进一步地，在可选的实施例中，在判定所述电动阀处于故障状态后，所述故障检测方法还包括：

根据所述系统的故障类型，生成提示信号，并将所述提示信号发送至用户端。

第二方面，本发明实施例提供一种节水灌溉自动化控制系统，包括控制平台、集中控制器和田间终端，所述集中控制器分别与所述控制平台和所述田间终端电连接，所述控制平台上存储有故障检测程序，所述故障检测程序执行时，实现如前任一项所述的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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相关的附图。

图1为本发明具体实施例所述的节水灌溉自动化控制系统的结构示意框图；

图2为本发明具体实施例所述的节水灌溉自动化控制系统的故障检测方法的流程示意框图；

图3为图2中步骤S120的子步骤的流程示意框图；

图4为本发明具体实施例所述的步骤S130的流程示意框图；

图5为本发明具体实施例所述的步骤S140和步骤S150的流程示意框图；

图6为本发明具体实施例所述的步骤S160和步骤S170的流程示意框图；

图7为本发明具体实施例所述的步骤S180和步骤S190的流程示意框图；

图8为本发明具体实施例所述的步骤S200和步骤S210的流程示意框图；

图9为本发明具体实施例所述的步骤S220的流程示意框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种节水灌溉自动化控制系统。该节水灌溉自动化控制系统包括控制平台、集中控制器和田间终端，田间终端与控制平台通过集中控制器通信连接，即控制平台与田间终端可以通过集中控制器实现信号的传输和交换。

同时，对于节水灌溉自动化控制系统来说，其可以包括多个集中控制器，每一个集中控制器可以对应对个田间终端。

而对于田间终端来说，其可以包括控制板、电机、编码器、阀体和阀芯，控制板与电机电连接，并与控制平台通信连接，电机与阀芯传动连接，用于带动阀芯相对阀体运动，编码器用于对电机转数计数。

应当理解的是，控制平台可以向集中控制器发送信号，再将控制信号发送至对应的田间终端的控制板上，控制板在接收到控制信号后，对电机进行控制，从而实现阀芯的打开或关闭，或者控制开度的大小。相应地，还可以获得各部件的运行参数，并将运行参数回传至控制平台。可选地，用户可以通过控制终端操作控制平台，该控制终端包括但不限于：电脑、服务器、手机、平板电脑等。

请参阅图2，本发明实施例还提供一种节水灌溉自动化控制系统的故障检测方法，该故障检测方法用于检测节水灌溉自动化控制系统是否发生故障。

本发明实施例提供的故障检测方法包括以下步骤。

步骤S110：在控制板接收到控制指令的情况下，获取电机的电流、以及编码器的脉冲数，其中，控制板用于根据控制指令控制电机的工作状态；

步骤S120：根据电机的电流和编码器的脉冲数，判断田间终端是否处于故障状态，若田间终端处于故障状态，则进一步判断田间终端的故障类型。

请参阅图3，在可选的实施例中，上述的步骤120可以包括以下子步骤：子步骤S121：判断电机的电流与编码器的脉冲数是否匹配；以及，子步骤S122：若电机的电流与编码器脉冲数不匹配，则判定田间终端处于故障状态，并判定田间终端的故障类型为电机故障或编码器故障。

进一步地，子步骤S122可以包括：

子步骤S1221：在控制板接收到控制信号的条件下，若电机的电流为零、或者编码器的脉冲数为零，则判定故障类型为电机线缆故障；

子步骤S1222：若电机的电流大于零且小于预设电流范围，且编码器的脉冲数为零，则判定故障类型为编码器故障或电机故障；

子步骤S1223：若电机的电流在预设电流范围内，且编码器的脉冲数超过电机达到目标开度时的设定脉冲数范围，则判定故障类型为电机脱销故障；

子步骤S1224：若电机的电流达到堵转电流、且编码器的脉冲数未达到堵转电流对应的脉冲数，则判定故障类型为异物堵塞。

应当理解的是，上述的子步骤S1221至子步骤S1224为可能存在的四种电机故障或编码器故障。

请参阅图4，在可选的实施例中，故障检测方法还包括：

步骤S130：在控制板获取到控制指令后，若田间终端的继电器有动作、且编码器的脉冲数为零，则判定田间终端处于故障状态，且故障类型为线缆或电机故障。

请参阅图5，在可选的实施例中，故障检测方法还包括：

步骤S140：获取田间终端的开、关阀时间；

以及，步骤S150：若田间终端的开阀时间超过系统自检获取开阀的时间，且电机仍未达到堵转电流则判定田间终端处于故障状态，且故障类型为电机脱销故障；或者，若电机的电流达到堵转电流、且电机的实际运行时间小于系统自检所获取的关阀运行时间，则判定故障类型为异物堵塞故障，其中电机的实际运行时间为田间终端的阀芯从打开到关闭的时间。

请参阅图6，在可选的实施例中，故障检测方法还包括：

步骤S160：检测田间终端的控制盒的浸水检测电压值；

以及，步骤S170：若田间终端控制盒的浸水检测电压值不为零，则判定田间终端处于故障状态，且故障类型为控制盒进水。

请参阅图7，在可选的实施例中，故障检测方法还包括：

步骤S180：在发送控制指令后，获取控制终端的返回指令信息；

以及，步骤S190：若返回指令信息为空，但是平台仍能收到集中控制器发送的心跳包，则判定系统处于故障状态，且故障类型为田间终端断电、田间终端的通讯模块故障或者田间终端的控制板故障。

请参阅图8，在可选的实施例中，故障检测方法还包括：

步骤S200：在云平台与集中控制器连接建立后，若集中控制器在发送心跳包后在预设时间之内未收到对应的生存包，则控制集中控制器每间隔预设时间发送一次心跳包，共计发送预设次数的心跳包；

以及，步骤S210：若集中控制器在预设次数的心跳包发送后，均未收到对应的生存包，则判定系统处于故障状态，且故障类型为集中控制器掉线或失联。

请参阅图9，在可选的实施例中，在判定电动阀处于故障状态后，故障检测方法还包括：

步骤S220：根据系统的故障类型，生成提示信号，并将提示信号发送至用户端。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种节水灌溉自动化控制系统的故障检测方法，用于检测节水灌溉自动化控制系统是否发生故障，所述节水灌溉自动化控制系统包括控制平台、集中控制器和田间终端，所述田间终端与所述控制平台通过集中控制器通信连接，所述田间终端包括控制板、电机、编码器、阀体和阀芯，所述控制板与所述电机电连接，并与所述控制平台通信连接，所述电机与所述阀芯传动连接，用于带动所述阀芯相对所述阀体运动，所述编码器用于对所述电机转数计数，其特征在于，所述故障检测方法包括：

在所述控制板接收到控制指令的情况下，获取所述电机的电流、以及所述编码器的脉冲数，其中，所述控制板用于根据所述控制指令控制所述电机的工作状态；

根据所述电机的电流和所述编码器的脉冲数，判断所述田间终端是否处于故障状态，若所述田间终端处于故障状态，则进一步判断所述田间终端的故障类型。

2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述电机的电流和所述编码器的脉冲数，判断所述田间终端是否处于故障状态，若所述田间终端处于故障状态，则进一步判断所述田间终端的故障类型的步骤包括：

判断所述电机的电流与所述编码器的脉冲数是否匹配；

若所述电机的电流与所述编码器脉冲数不匹配，则判定所述田间终端处于故障状态，并判定所述田间终端的故障类型为电机故障或编码器故障。

3.根据权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，所述若所述电机的电流与所述编码器脉冲数不匹配，则判定所述田间终端处于故障状态，并判定所述田间终端的故障类型为电机故障或编码器故障的步骤包括：

在所述控制板接收到所述控制信号的条件下，若所述电机的电流为零、或者所述编码器的脉冲数为零，则判定所述故障类型为电机线缆故障；

若电机的电流大于零且小于预设电流范围，且所述编码器的脉冲数为零，则判定所述故障类型为编码器故障或电机故障；

若所述电机的电流在所述预设电流范围内，且所述编码器的脉冲数超过所述电机达到目标开度时的设定脉冲数范围，则判定所述故障类型为电机脱销故障；

若所述电机的电流达到堵转电流、且所述编码器的脉冲数未达到所述堵转电流对应的脉冲数，则判定所述故障类型为控制阀异物堵塞。

4.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括：

在所述控制板获取到所述控制指令后，若所述田间终端的继电器有动作、且所述编码器的脉冲数为零，则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为线缆或电机故障。

5.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括：

获取所述田间终端的开、关阀时间；

若所述田间终端的开阀时间超过系统自检获取开阀的时间，且电机仍未达到堵转电流则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为电机脱销故障；或者，若所述电机的电流达到堵转电流、且所述电机的实际运行时间小于系统自检所获取的关阀运行时间，则判定所述故障类型为异物堵塞故障，其中，所述电机的实际运行时间为所述田间终端的阀芯从打开到关闭的时间。

6.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括：

检测所述田间终端的控制盒的浸水检测电压值；

若所述田间终端控制盒的浸水检测电压值不为零，则判定所述田间终端处于故障状态，且故障类型为控制盒进水。

7.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括：

在发送所述控制指令后，获取所述控制终端的返回指令信息；

若所述返回指令信息为空，但是平台仍能收到集中控制器发送的心跳包，则判定所述系统处于故障状态，且故障类型为所述田间终端断电、所述田间终端的通讯模块故障、或者所述田间终端的控制板故障。

8.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括：

在云平台与集中控制器连接建立后，若所述集中控制器在发送心跳包后在预设时间之内未收到生存包，则控制所述集中控制器间隔所述预设时间发送预设次数的心跳包；

若所述集中控制器在所述预设次数的心跳包发送后，均未收到对应的生存包，则判定所述系统处于故障状态，且故障类型为集中控制器掉线或失联。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的故障检测方法，其特征在于，在判定所述电动阀处于故障状态后，所述故障检测方法还包括：

根据所述系统的故障类型，生成提示信号，并将所述提示信号发送至用户端。

10.一种节水灌溉自动化控制系统，其特征在于，包括控制平台、集中控制器和田间终端，所述集中控制器分别与所述控制平台和所述田间终端电连接，所述控制平台及所述田间终端上均存储有故障检测程序，所述故障检测程序执行时，实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。

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