CN115039674A - 一种智能灌溉控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种智能灌溉控制方法及系统，包括根据阀门的通讯状态和启闭状态进行第一次自检；根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；对待开启阀门进行通讯自检，根据通讯自检结果发送阀门开启命令；根据阀门的实时流量信息自动扣除相应的费用。本公开通过对智能灌溉终端以及出水口之间组建通信通道，实时对阀门的通讯以及阀门状态进行自检，能够保证阀门与智能控制终端的通信，以实现对引黄灌区进行智能灌溉控制。
Description
技术领域
本公开属于智能灌溉控制技术领域，具体涉及一种智能灌溉控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前部分引黄灌区为黄河水经明渠再通过管道引至各用户农田，常见灌区一个泵站配有多个出水口，常规的智能灌溉系统多为一个阀门配一套控制系统，且多为一人一卡一机的操作模式，不利于引黄灌区的灌溉用水，为解决这一问题且实现引黄灌区灌溉用水系统控制的目的，需要有更兼容的控制系统模式来弥补常规灌溉系统的不足。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种智能灌溉控制方法及系统，本公开通过对智能灌溉终端以及出水口之间组建通信通道，实时对阀门的通讯以及阀门状态进行自检，能够保证阀门与智能控制终端的通信，以实现对引黄灌区进行智能灌溉控制。
根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种智能灌溉控制方法，采用如下技术方案：
一种智能灌溉控制方法，包括：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种智能灌溉控制系统，采用如下技术方案：
一种智能灌溉控制系统，包括智能灌溉终端、软件平台以及出水口装置，所述软件平台与出水口装置通过智能灌溉终端实现数据通信，智能灌溉终端执行以下步骤：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1、本公开通过一个智能灌溉终端与多个出水口装置之间的控制关系，实时对阀门的通讯以及阀门状态进行自检，能够保证阀门与智能控制终端的通信，以实现对引黄灌区进行智能灌溉控制。
2、本公开适用于引黄灌区的灌溉控制系统及方法主要应用于引黄灌区农业智能灌溉领域的收费管理，提高引黄灌区农田水利灌溉管理水平，实现引黄用水资源管理的科学化、规范化、节约化，达到科学用水、节约用水的目的。
3、本公开可实现一机多用户同时使用，费用独立结算。具体实现模式为用户刷卡开启指定出水口，智能灌溉终端与出水口之间开启一个通信通道，开启后，出水口选择按钮变为不可选择的红色，其它用户无法再选择。各个出水口通过通信通道实现单独计费。
4、本公开灌溉过程中可任意启闭相应阀门，灵活控制；对于阀门的控制具有自诊断功能，可自动进行故障修复；而且无线控制，局域组网，降低通讯费用；点对点通信，避免分站信号相互干扰；数据双备份，实现本地和服务器双重存储。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一所述的一种智能灌溉控制方法的流程图；
图2是本公开实施例一所述的一种智能灌溉控制方法中初始自检状态的流程图；
图3是本公开实施例一所述的一种智能灌溉控制方法中刷卡扣费的流程图；
图4是本公开实施例二所述的一种智能灌溉控制系统结构框图；
图5是本公开实施例二所述的一种智能灌溉控制系统中智能灌溉终端的结构示意图；
图6是本公开实施例二所述的一种智能灌溉控制系统中出水口装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种智能灌溉控制方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器和系统，并通过终端和服务器的交互实现。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务器、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本公开在此不做限制。本实施例中，该方法包括以下步骤：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
具体地，第一次自检为开机自检。智能灌溉终端在不使用时可以关闭，在使用时进行开机自检，开机自检内容是：与出水口各控制终端进行通讯，目的是确保智能灌溉终端与个出水口通讯是否正常；确定个出水口目前状态是否为关闭。如果自检过程中出现通讯异常站点，智能灌溉终端会再次发起与该出水口控制终端的通讯请求，最多三次。如果仍然通讯异常，则判定该出水口控制终端工作异常，并在选择开启出水口界面，将其红色标注，不能点击开启。如果通讯正常，阀门状态为开启，智能灌溉终端向该站发送关闭阀门指令，确保所有阀门在用户使用之前均为关闭状态。通讯方式：为LORA无线通讯或者有线光纤通讯。
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
具体地，第二次自检的目的：1、再次确保通讯状态正常；2、智能灌溉终端主动发送校时指令，确保主从站时钟一直，保证出水口阀门被打开后，出水口终端上报数据时间的准确。
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
具体地，用户在智能灌溉终端处刷用户卡，用户卡中的数据被存储到智能灌溉终端中，该用户选择要开启的一个或多个出水口阀门，被此用户开启的处出水口的控制终端每隔30秒时间上传一次出水口流量计累积量，智能灌溉终端根据使用过程中各出水口处的用水总量，并结合已设定好的水价信息，在智能灌溉终端中用户余额中逐次扣除。用户使用完毕后，先关掉该用户开启的阀门，再次刷用户卡，将智能灌溉终端中该用户的余额退回到用户卡中。使用过程支持多用户同时使用，支持一个用户开启多个出水口阀门，使用过程中用户在未退出登录用户卡之前，可随意关闭该用户已开启的出水口阀门，随意开启尚未开启出水口阀门，无法关闭其他用户开启的出水口阀门。
未主动开关阀门时，发送累计流量值两个作用：(1)以报文的形式进行通讯自检。(2)存储各阀门控制的出水口累计流量值，作为主动开阀时首次累积量数值准确性的校验。
主动开关阀门时，首次返回的累计流量作为扣费的基准值，后面定时发送的累积量作为计算使用量的计算依据。同时作为数值准确性的判断依据，当两次累计量数值差超过一定阈值时，后来数据视为异常数据，不进行计算处理，待下次数据在合理范围时再进行数据处理，同时会将异常记录保存，作为后期问题查验的依据。
扣费模式：以用水量结算。用户卡中存储的是水量。充值时，管理人员写入用户卡所购买的水量。使用时，用户在智能灌溉终端处刷卡，卡中的水量会存入智能灌溉终端该用户的剩余量信息区域。智能灌溉终端根据扣费基准和各出水口每次发送的累积量值，计算出本次使用总量，本次使用总量逐次积累，用户关掉阀所有阀门时，智能灌溉终端自动将本次使用总量在剩余量信息区域中去除，用户再次刷卡时，将剩余量信息区域数值再写回用户卡中，本次使用完成。
具体地，所述根据阀门的通讯状态和启闭状态进行第一次自检，包括：
对阀门通讯状态进行第一次通讯自检，如果成功，则开始检测阀门状态；如果不成功，则进行第二次通讯自检；
检测阀门状态，判断是否有未正常关闭处于开启状态的阀门；如果检测存在开启状态的阀门，发送初始化报文关闭阀门。
其中，损坏的阀门需要现场人工处理。
此处的初始化报文为智能灌溉终端发送给未关闭阀门的出水口控制终端的关阀门指令。不会对其他阀门产生影响，智能灌溉终端与各出水口控制终端的通讯均为点对点通讯，此指令只针对该出水口控制终端，对其他出水口控制终端没有影响。
出水口控制终端可实时检测阀门状态，智能灌溉终端通过通讯自检，获取阀门状态。
具体地，根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门，包括：
根据第一次自检结果，筛选出通讯良好且阀门状态为关闭的阀门集合；
根据用户的刷卡信息以及通讯良好且阀门状态为关闭的阀门集合，选择待开启阀门。
具体地实施例中，在所述对待开启阀门进行通讯自检，根据通讯自检结果发送阀门开启命令之前，根据用户的刷卡信息对用户卡内余额是否充足进行判断，如果卡内余额充足，则对待开启阀门进行通讯自检；如果卡内余额不充足，则无法控制待开启阀门。
其中，所述对待开启阀门进行通讯自检，根据通讯自检结果发送阀门开启命令，包括：
根据选择的待开启阀门进行通讯自检，如果通讯正常，则发送开启命令；
获取阀门开启回复信息。
阀门开启回复信息主要内容包括：该出水口流量计累积量、阀门状态。流量计累积量作为该用户在该站点用水量的起始值；阀门状态是阀门开启状态。
根据待开启阀门以及开启命令构建阀门与智能灌溉终端之间的通信通道。
具体地，根据阀门的实时流量信息自动扣除相应的费用，包括：
实时获取阀门的流量信息进行计费；
当卡内余额不足时，给已选择阀门发送关闭指令；
根据计费信息确定卡内最终余额。
实施例二
如图4所示，本实施例提供了一种智能灌溉控制系统，包括智能灌溉终端、软件平台以及出水口装置，所述软件平台与出水口装置通过智能灌溉终端实现数据通信，智能灌溉终端执行以下步骤：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
软件平台布置在相关管理处，智能灌溉终端安装在泵房或控制室，出水口控制终端、阀门和流量计安装在出水口处。
系统如图4所示，用户通过刷卡登陆系统，通过控制智能灌溉终端，实现对水泵和各出水口终端的控制，以实现统一管理，按需灌溉的目的，智能灌溉终端通过LoRa无线传输控制出水口处的控制终端启闭阀门。监测阀门开到位后，自动启动水泵。阀门开启后可进行灌溉，为保证出水口的出水量，阀门同时开启总数可设置上限，达到上限后报警提示。出水口处的流量计记录灌溉用水的瞬时流量和累计流量，通过LoRa无线传输至智能灌溉终端，根据相应的实际使用量扣除费用。智能灌溉终端再通过4G无线传输至软件平台，便于直接通过软件平台对设备数据进行监测分析，为水资源管理的科学化、规范化、节约化提供依据，更高效的达到科学用水、节约用水的目的。
如图5所示，智能灌溉终端的控制器为触摸一体机(1)，内嵌安装在正面造型部位，控制器下方中间部位为刷卡区(2)。刷卡区下方安装读写卡器，读写卡器与控制器直接相连，使用时，用户卡水平放置在刷卡区，通过控制器读取、扣除费用。
智能灌溉终端的控制器可远程控制水泵的启停，水泵开启后，同一灌区的出水口均可出水，控制器再通过LoRa传输的方式控制出水口阀门的启闭，可根据需求不同的用户在同一时段开启不同位置的多个出水口，实现按需灌溉，并可单独计费。
智能灌溉终端可以采集水泵的用电量、管道上的流量，采用水电双计量的模式，通过4G无线传输至软件平台。智能灌溉终端可支持多人刷卡，任意控制同一灌区的多个出水口阀门动作，实现了同一灌溉片区只需安装一个智能灌溉终端，既减少了硬件设备安装的费用，又便于管理者统一调度用水。
智能灌溉终端与出水口的阀门采用LoRa传输,无线控制出水口阀门的开启，具体实现方式为：触摸一体机(1)通过智能控制器连接LoRa模块，与出水口系统的LoRa模块点对点通信,一片灌区的所有出水口和一个智能灌溉终端可组建成一个局域网，实现LoRa信号无线控制，降低通讯费用。
触摸一体机(1)连接4G路由器，实现智能灌溉终端通过4G通讯与软件平台对接，采用远程无线传输的方式将智能灌溉终端采集的数据及实时信息上传至平台，实时查看泵站、出水口的开启状态及用水量、用户费用结算的数据。
该智能灌溉终端系统的出水口装置为独立的供电、采集、传输一体化系统，具体的分布如图6所示，出水口位置安装太阳能电池板(14)、出水口控制终端(15)、阀门(16)、流量计(17)，控制终端、阀门及流量计均由太阳能供电，在市电不便引入的站点宜可安装。
出水口站点的控制电路全部采用电线连接，太阳能电池板给出水口控制终端(15)供电，阀门(16)和流量计(17)也与出水口控制终端相连，也由太阳能电池板提供电源，而阀门将开启状态、流量计将采集的数据反馈至出水口终端，出水口终端里安装有LoRa模块，与智能灌溉终端里的LoRa模块点对点无线通讯，智能灌溉终端发送指令，开启和停止阀门，并读取出水口流量计的计量数据。
使用时，先将用户卡放置在刷卡区，用户通过控制器首先可选择‘刷卡’和‘查询’两种功能，刷卡是对阀门进行操作的主要功能，‘查询’是对用户卡的使用记录进行查询，需要先刷卡才能查询，且只能查询个人持有的卡，无法查询他人卡，查询显示的内容主要是‘农户姓名’、‘农户卡号’、‘灌溉开始时间’、‘灌溉结束时间’、‘使用前水量’、‘本次使用水量’和‘使用后水量’。
点击刷卡之后，控制器显示界面会自动填充用户卡的信息，包括‘用户名称’、‘用户编号’、‘用户卡剩余量’、‘本次使用量’，还显示‘选择阀门’和‘退卡’按键。
选择阀门系统会自动判断用户卡里是否有余额，或使用量已超出剩余量，则无法再开启阀门，选择阀门后会根据系统自检通讯的配置情况选择加载，若自检通讯失败，阀门按键为灰色，无法点击，若自检正常，阀门按键为亮色，可正常点击选择，选择完成后点击确定，界面会自动填充选择的阀门，显示开启阀门，点击选择到阀门开启需要5～8S的时间间隔，每分钟计算一次使用量，累计计算使用总量，数据实时更新。使用过程中，可实时关闭单个或多个阀门，点击阀门开启按键即可转变为关闭状态。
用户灌溉结束后，用户选择退卡，对已选阀门发送关闭命令，显示‘正在关闭阀门，请勿移动卡片’，根据阀门回复的止码与起码计算使用量，根据使用量扣除费用，将剩余量回写IC卡内，待显示扣费成功后灌溉结束，可移走卡片。系统会根据阀门的使用量自动扣除匹配卡的费用，当费用余额扣除至零时，阀门自动停止。
每个站点的管理员配有一张管理员卡，刷卡查询，可以查看其它人的使用记录，还可用于异常退出卡的补卡操作。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法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，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种智能灌溉控制方法，其特征在于，包括：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
2.如权利要求1所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，获取阀门的状态信息进行第一次自检，包括：
对阀门通讯状态进行第一次通讯自检，如果成功，则开始检测阀门状态；如果不成功，则进行第二次通讯自检；
检测阀门状态，判断是否有未正常关闭处于开启状态的阀门；如果检测存在开启状态的阀门，发送初始化报文关闭阀门。
3.如权利要求1所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门，包括：
根据第一次自检结果，筛选出通讯良好且阀门状态为关闭的阀门集合；
根据用户的刷卡信息以及通讯良好且阀门状态为关闭的阀门集合，选择待开启阀门。
4.如权利要求1所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，在对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令之前，根据用户的刷卡信息对用户卡内余额是否充足进行判断，如果卡内余额充足，则对待开启阀门进行通讯自检；如果卡内余额不充足，则无法控制待开启阀门。
5.如权利要求4所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，所述对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令，包括：
根据选择的待开启阀门进行通讯自检，如果通讯正常，则发送开启命令；
获取阀门开启回复信息。
6.如权利要求5所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，根据待开启阀门以及开启命令构建阀门与智能灌溉终端之间的通信通道。
7.如权利要求1所述的一种智能灌溉控制方法，其特征在于，所述待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用，包括：
实时获取阀门的流量信息进行计费；
当卡内余额不足时，给已选择阀门发送关闭指令；
根据计费信息确定卡内最终余额。
8.一种智能灌溉控制系统，其特征在于，包括智能灌溉终端、软件平台以及出水口装置，所述软件平台与出水口装置通过智能灌溉终端实现数据通信，智能灌溉终端执行以下步骤：
获取阀门的状态信息进行第一次自检；
根据用户的刷卡信息以及第一次自检结果选择待开启阀门；
对待开启阀门进行第二次自检，根据自检结果发送阀门开启命令；
待阀门开启后，周期性的获取阀门的水流量信息自动扣除相应的费用。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种智能灌溉控制方法中的步骤。
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2022
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