CN115037772A - 一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型果园微灌系统故障排查辅助装置，具体为一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，包括设备本体、水流驱动的涡轮发电机、水压变送器、温度变送器和含水率变送器，设备本体包括壳体，壳体内有充电模块、充电电池、电流转换模块、稳压模块、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块；电流转换模块和稳压模块连接，稳压模块和充电模块连接，充电模块和充电电池连接，电流转换模块还和数据端口模块连接，数据端口模块和控制模块连接，控制模块和存贮模块、发讯模块连接。本发明通过采集微灌系统相关的管道和土壤数据，并远程发送数据到服务器，以实现对微灌系统状态进行监测，进而判断是否出现故障。

Description

一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端

技术领域

本发明涉及大型果园微灌系统故障排查辅助装置，具体为一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端。

背景技术

现在集约化的大型果园一般都采用微灌系统，而微灌系统由于管道系统复杂，再加上人为、动物破坏及老化等原因，容易出现堵塞、不通畅、泄漏、爆裂等故障，但由于果园面积大，灌溉管道长，这些故障的排查需要大量的人工，而且因为很多故障点是在地下，也不易被人工发现。

发明内容

本发明针对微灌系统出现堵塞、不通畅、泄漏、爆裂等故障后排查困难的问题，提供了一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，包括设备本体、水流驱动的涡轮发电机、水压变送器和可安装在移动通讯设备上的应用软件，设备本体包括防水密封的壳体，壳体内有充电模块、充电电池、电流转换模块、稳压模块、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块和蓝牙模块，上述模块焊接在电路板上，以建立模块之间的连接关系；电流转换模块和稳压模块连接，稳压模块和充电模块连接，充电模块和充电电池连接，电流转换模块还和数据端口模块连接，数据端口模块和控制模块连接，控制模块和存贮模块、发讯模块、蓝牙模块连接，水压变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块；水流驱动的涡轮发电机安装在灌溉管道上，其火线输出连接设备本体的电流转换模块，零线输出连接在设备本体的稳压模块，稳压模块还和控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、蓝牙模块、水压变送器连接，充电电池还和控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、蓝牙模块连接。

上述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，设备本体还包括一个开关，在非生长季节关闭系统；所述的设备本体还包括一个蓝牙开关，用于建立蓝牙连接使用；所述的设备本体还包括一个指示灯，用于显示设备状态，包括蓝牙状态；所述的设备本体还包括一个重设开关，用于恢复出厂设置。

上述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，还包括温度变送器和含水率变送器，温度变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块，含水率变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块。

上述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，本采集终端安装方法如下：安装时，本终端的设备本体由支架固定安装在地表；水流驱动的涡轮发电机安装在灌溉系统的竖管上；涡轮发电机的电线接入设备本体，其中火线连接到电流转换模块，并经过电流转换模块后再接入稳压模块，零线直接接入稳压模块；水压变送器通过三通连接在竖管上，数据线接入设备本体的数据端口模块；温度变送器和含水率变送器埋设在地下一定的位置，数据线接入设备本体的数据端口模块；应用软件下载后安装在移动通讯设备，注册后使用；终端安装完成后，本终端通过蓝牙与移动通讯设备建立连接，逐台进行初始设置，并测试与上位机的数据传送。

上述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其使用方法如下：

在灌溉时，涡轮发电机发电，将电流接入设备本体，并经稳压模块将电流处理后，用于设备本体的供电，包括为充电电池充电，为电流转换模块、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、水压变送器等供电；涡轮发电机的电压变化经电流转换模块转换为标准模拟量数据，接入数据端口模块，作为水流量变化的依据；水压数据由压力变送器直接生成模拟量，经由数据端口模块传至控制器；温度变送器、含水率变送器的数据由变送器直接生成模拟量，接入数据端口模块；上述数据传输给控制模块，控制模块进行处理后，进行存贮和发送操作；数据存贮在存贮模块，同时，经发讯模块传输给上位机；

灌溉开始阶段，涡轮发电机有电流产生时，控制模块即开始将上述采集的数据以较短的时间间隔连续发送至上位机，灌溉开始阶段不同位置的采集终端电流产生的时间顺序，以及电压、水压的变化，是判断灌溉管道系统状况的依据；

灌溉过程中，上述数据以较长的时间间隔连续发送至上位机，特定位置的土壤温度、含水率变化作为灌溉停止的依据；

不灌溉时，充电电池为控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块等供电，控制器将采集到的土壤温度、含水率数据每天一次发送至上位机，形成的温度、含水率曲线作为灌溉时机的依据；

非生长季节，本采集终端关闭；

可以使用安装在移动通讯设备的应用软件或网络浏览器连接服务器，进行数据的查看、处理、管理。

堵塞、不通畅、泄漏、爆裂等故障可以通过对管道、周边土壤的相关数据的采集与分析时和准确判断，故本发明通过采集微灌系统相关的管道和土壤数据，并远程发送数据到服务器，以实现对微灌系统状态进行监测，进而判断是否出现故障。同时，对土壤数据的监测，还可以作为灌溉决策的依据。

附图说明

图1为设备本体模块示意图。

图2为单个远传数据采集终端安装示意图。

图3为大型果园微灌系统管道平面图。

图4为大型果园微灌系统支管-微管-滴灌头节点图。

图中：1-主管，2-支管，3-竖管，4-微管，5-滴头，6-采集终端安装位置，7-上位机，8-指示灯，9-蓝牙开关，10-开关，11-重设开关。

具体实施方式

一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，包括一个设备本体和一个安装在灌溉管道上的水流驱动的涡轮发电机，和一个可安装在移动通讯设备上的应用软件。

所述的设备本体包括一个防水密封的壳体，壳体内有电流转换模块、稳压模块、充电模块、充电电池、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、蓝牙模块，上述模块焊接在电路板上，以建立模块之间的连接关系。

所述的电流转换模块外接涡轮发电机的火线（L），内接稳压模块和数据端口模块，用于把涡轮发电机的电压变化转换为标准的模拟量数据接入数据端口模块，作为水流量的依据；

所述的稳压模块用于将涡轮发电机的电流进行调整，成为恒压的电力输出；其火线输出来自电流转换模块，零线连接发电机的零线（N），输出连接本设备所有用电模块和需电变送器（含水率变送器可能为需供电型号的变送器，此时则还为此含水率变送器供电）；

所述的充电模块电源来自稳压模块，为充电电池充电；

所述的充电电池在非灌溉期间为功能模块和部分需电变送器（含水率变送器可能为需供电型号的变送器，此时则为此含水率变送器供电）供电；

所述的数据端口模块连接电流转换模块的输出和其它变送器，如压力、温度、含水量、水势、PH值等；

所述的控制模块控制本设备的运行，并将采集的数据经过处理后，进行存贮操作和发送操作；

所述的发讯模块以无线的方式将数据传输给上位机；

所述的蓝牙模块通过与移动通讯设备建立近程连接；

所述的设备本体还包括一个开关10，可以在非生长季节关闭系统；

所述的设备本体还包括一个蓝牙开关9，用于建立蓝牙连接使用；

所述的设备本体还包括一个指示灯8，用于显示设备状态，包括蓝牙状态；

所述的设备本体还包括一个重设开关11，用于恢复出厂设置。

所述的水流驱动的涡轮发电机安装在灌溉管道上，其火线（L）输出连接设备本体的电流转换模块，零线（N）输出连接在设备本体的稳压模块；灌溉时，水流驱动涡轮发电机产生电流；该电流一方面为设备本体提供动力，另一方面作为水流量的计算依据；

所述的应用软件可以安装在手机、Pad等移动通讯设备上，可以通过蓝牙与上述设备本体建立近程联接，以进行设备的初始安装、设置、查看等操作；也可以通过无线网络与数据服务器连接，以进行数据查看、管理等操作。

安装时，本终端的本体部分由支架固定安装在地表；水流驱动的涡轮发电机连接在灌溉管道上；发电机的电线接入本体，火线（L）连接到电流转换模块，并经过转换模块后再接入稳压模块，零线（N）直接接入稳压模块；水压变送器通过三通连接在灌溉管道上，数据线接入本体的数据端口模块；其它变送器（包括不限于温度、含水率、PH值等）埋设在地下一定的位置，数据线接入本体的数据端口模块。应用软件无线下载后安装在手机，注册后使用；设备安装完成后，由蓝牙模块连接手机，用手机上的应用程序对设备进行初始设置。

本终端安装位置为灌溉管道系统的竖管附近，每个竖管附近安装一套。

在有电源和外部网络连接的位置安装一个或数个（视果园面积、地形而定）上位机，用来接收所述采集终端的数据，并且把数据上传到服务器。

使用方法：

在灌溉时，涡轮发电机发电，将电流接入本体，并经稳压模块将电流处理后，用于本体的供电，包括为充电电池充电，为用电模块、需电变送器等供电；涡轮的电压变化经转换模块转换为标准模拟量数据，接入数据端口模块，作为水流量变化的依据；水压数据由压力变送器直接生成模拟量，经由数据端口模块传至控制器；其它变送器的数据（如温度、含水率）由变送器直接生成模拟量，接入数据端口模块；上述数据传输给控制模块，控制模块进行处理后，进行存贮和发送操作；数据存贮在存贮模块，同时，经发送模块传输给上位机。

灌溉开始阶段，发电机有电流产生时，控制器即开始将上述采集的数据以较短的时间间隔连续发送至上位机，灌溉开始阶段不同位置的采集终端电流产生的时间顺序，以及电压、水压的变化，是判断灌溉管道系统状况的依据。

灌溉过程中，上述数据以较长的时间间隔连续发送至上位机，特定位置的土壤温度、含水率变化作为灌溉停止的依据。

不灌溉时，充电电池为用电模块、需电变送器等供电，控制器将采集到的土壤温度、含水率等数据每天一次发送至上位机，形成的温度、含水率曲线作为灌溉时机的依据；

非生长季节，本采集终端关闭。

可以使用安装在移动通讯设备的应用软件、网络浏览器等连接服务器，进行数据的查看、处理、管理。

实施例：

大型果园微灌系统的安装和使用

大型果园微灌系统的管道系统平面图如图3（平面示意图）、图4（3D示意图）所示，由埋藏在地下的主管1、支管2、连接支管和微管的竖管3、地上水平布置的微管4，以及连接在微管上的滴头5组成。微管4与果树的行成同一走向，滴头5分布在树干两侧。

安装时，本数据采集终端的安装位置是在竖管附近。其中，涡轮发电机连接在竖管3上，水压变送器通过三通连接在竖管3上，其它变送器如温度、含水率变送器等安装在地表下30CM-50CM深度，本终端的本体部分由支架固定安装在地表。

在有电源和外部网络连接的位置安装一个或数个（视果园面积、地形而定）上位机，用来接收所述采集终端的数据，并且把数据上传到服务器。

应用软件下载后安装在移动通讯设备，注册后使用；灌溉系统和所有终端安装完成后，本终端通过蓝牙与移动通讯设备建立连接，逐台进行初始设置，并测试与上位机的数据传送。

Claims (5)

1.一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其特征在于：包括设备本体、水流驱动的涡轮发电机、水压变送器和可安装在移动通讯设备上的应用软件，设备本体包括防水密封的壳体，壳体内有充电模块、充电电池、电流转换模块、稳压模块、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块和蓝牙模块，上述模块焊接在电路板上，以建立模块之间的连接关系；电流转换模块和稳压模块连接，稳压模块和充电模块连接，充电模块和充电电池连接，电流转换模块还和数据端口模块连接，数据端口模块和控制模块连接，控制模块和存贮模块、发讯模块、蓝牙模块连接，水压变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块；水流驱动的涡轮发电机安装在灌溉管道上，其火线输出连接设备本体的电流转换模块，零线输出连接在设备本体的稳压模块，稳压模块还和控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、蓝牙模块、水压变送器连接，充电电池还和控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、蓝牙模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其特征在于：设备本体还包括一个开关（10），在非生长季节关闭系统；所述的设备本体还包括一个蓝牙开关（9），用于建立蓝牙连接使用；所述的设备本体还包括一个指示灯（8），用于显示设备状态，包括蓝牙状态；所述的设备本体还包括一个重设开关（11），用于恢复出厂设置。

3.根据权利要求2所述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其特征在于：还包括温度变送器和含水率变送器，温度变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块，含水率变送器通过数据线接入设备本体的数据端口模块。

4.根据权利要求3所述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其特征在于：本采集终端安装方法如下：安装时，本终端的设备本体由支架固定安装在地表；水流驱动的涡轮发电机安装在灌溉系统的竖管上；涡轮发电机的电线接入设备本体，其中火线连接到电流转换模块，并经过电流转换模块后再接入稳压模块，零线直接接入稳压模块；水压变送器通过三通连接在竖管上，数据线接入设备本体的数据端口模块；温度变送器和含水率变送器埋设在地下一定的位置，数据线接入设备本体的数据端口模块；应用软件下载后安装在移动通讯设备，注册后使用；终端安装完成后，本终端通过蓝牙与移动通讯设备建立连接，逐台进行初始设置，并测试与上位机的数据传送。

5.根据权利要求4所述的一种用于大型果园微灌系统的远传数据采集终端，其特征在于：其使用方法如下：

在灌溉时，涡轮发电机发电，将电流接入设备本体，并经稳压模块将电流处理后，用于设备本体的供电，包括为充电电池充电，为电流转换模块、控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块、水压变送器供电；涡轮发电机的电压变化经电流转换模块转换为标准模拟量数据，接入数据端口模块，作为水流量变化的依据；水压数据由压力变送器直接生成模拟量，经由数据端口模块传至控制器；温度变送器、含水率变送器的数据由变送器直接生成模拟量，接入数据端口模块；上述数据传输给控制模块，控制模块进行处理后，进行存贮和发送操作；数据存贮在存贮模块，同时，经发讯模块传输给上位机；

灌溉开始阶段，涡轮发电机有电流产生时，控制模块即开始将上述采集的数据以较短的时间间隔连续发送至上位机，灌溉开始阶段不同位置的采集终端电流产生的时间顺序，以及电压、水压的变化，是判断灌溉管道系统状况的依据；

灌溉过程中，上述数据以较长的时间间隔连续发送至上位机，特定位置的土壤温度、含水率变化作为灌溉停止的依据；

不灌溉时，充电电池为控制模块、存贮模块、发讯模块、数据端口模块供电，控制器将采集到的土壤温度、含水率数据每天一次发送至上位机，形成的温度、含水率曲线作为灌溉时机的依据；

非生长季节，本采集终端关闭；

可以使用安装在移动通讯设备的应用软件或网络浏览器连接服务器，进行数据的查看、处理、管理。

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