CN203912787U - 多功能低功耗节水灌溉gprs密码控制电动阀系统 - Google Patents

多功能低功耗节水灌溉gprs密码控制电动阀系统 Download PDF

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李青山
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王莉
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Abstract

本实用新型涉及一种多功能低功耗节水灌溉GPRS密码控制电动阀系统,所控制的电动阀是由升降螺杆、升降齿轮、传动齿轮、限位触片、微型电机、限位架、阀门开阀到位开关、阀门关阀到位开关、阀门通道盖、阀门水通道、手动操作升降点、升降杆螺纹、固定阀盖螺纹、齿轮固定座、电机尾部手动升降杆、阀门漏水检测探头、阀门上盖、手动开关轮和手动阀组成;所述的控制电动阀系统是由水利管理部门中心计算机、PC计算机、灌溉集中控制计算机、通讯网络、GPRS模块、智能手机、 GPRS/GSM基站、GPRS无线通讯通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵输出管道、灌溉管道、尾端检测组成;该系统操作简便,便于管理,可靠性高,功耗低,成本低,便于维护。

Description

多功能低功耗节水灌溉GPRS密码控制电动阀系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种多功能低功耗节水灌溉GPRS密码控制电动阀系统。
背景技术
[0002] 由于水资源匮乏,水土矛盾突出,因此推广节水灌溉技术已成为当务之急。目前使用人工滴灌存在以下现象:
[0003] 1.灌溉地面积太大、太广,使用人工滴灌管理费时费力,效率很低,管理不到位不能够按照规定时间管理灌溉时间,尤其到夜晚、天气炎热、其他不可预见原因致使更不能够准确掌握灌溉时间,达不到科学灌溉的需求。
[0004] 2.无法进一步提高现有节水灌溉农业的现代化管理水平。
[0005] 3.无法便捷快速的获取现场设备和灌溉的突发状况。
[0006] 4.由于水资源缺乏等问题,使用人工灌溉管理,无法准确高效的实施节水措施。
[0007] 节水滴灌自动化系统是农业节水灌溉的一项重要技术手段。目前国外主要由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制、并投入使用的自动化计算机灌溉控制系统,由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,每台套价格12000元,每亩价格约1200元,由于价格和维护费用昂贵,在我国推广应用难度非常大。
[0008] 国内自动化灌溉控制系统主要采用技术有:1、无线电台通讯控制的水控阀,使用脉冲触发阀门,依靠水的压力打开阀门。缺点:设有控制中间站,水压较小时无法打开阀门,收发双向电台使用功耗大,致使应用价格高,且在下一灌溉期多数阀门无法工作;2、计算机有线控制国标电动阀门,采用计算机通讯网络控制。缺点:田间布网络线造价高不易维护,电动阀门功耗大,造价高,造成电瓶和太阳能造价相应增高。
[0009] 由于水控阀结构复杂,在第二灌溉期大部分无法正常工作。国内自动化灌溉控制系统造价较高,每台套价格6000元,每亩价格约600多元。且需设置中间站,阀门结构复杂,电动阀功耗大、连续工作稳定性差,不利于推广使用。
[0010] 传统的电动阀门价格很高:一套超过6000元。造价较高,由于结构复杂致使维护成本偏高,不利于维护,在目前灌溉中第二年无法重复使用。
发明内容
[0011] 本实用新型目的在于,提供一种多功能低功耗节水灌溉GPRS密码控制电动阀系统,所控制的电动阀是由升降螺杆、升降齿轮、传动齿轮、限位触片、微型电机、限位架、阀门开阀到位开关、阀门关阀到位开关、阀门通道盖、阀门水通道、手动操作升降点、升降杆螺纹、固定阀盖螺纹、齿轮固定座、电机尾部手动升降杆、阀门漏水检测探头、阀门上盖、手动开关轮和手动阀组成;所述的控制电动阀系统是由水利管理部门中心计算机、PC计算机、灌溉集中控制计算机、通讯网络、GPRS模块、智能手机、GPRS/GSM基站、GPRS无线通讯通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵输出管道、灌溉管道、尾端检测组成;该系统操作简便,便于管理,可靠性高,功耗低,成本低,便于维护。适合大规模滴灌自动控制,也适用于少量独立控制。
[0012] 本实用新型所述的一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,所控制的电动阀是由升降螺杆、升降齿轮、传动齿轮、限位触片、微型电机、限位架、阀门开阀到位开关、阀门关阀到位开关、阀门通道盖、阀门水通道、手动操作升降点、升降杆螺纹、固定阀盖螺纹、齿轮固定座、电机尾部手动升降杆、阀门漏水检测探头、阀门上盖、手动开关轮和手动阀组成;所述的控制电动阀系统是由水利管理部门中心计算机、PC计算机、灌溉集中控制计算机、通讯网络、GPRS模块、智能手机、GPRS/GSM基站、GPRS无线通讯通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵输出管道、灌溉管道、尾端检测组成;其中在电动阀中的升降螺杆(I)的上端固定有齿轮固定座(14),在齿轮固定座(14)上分别设有传动齿轮(3 )、升降齿轮(2)、微型电机(5)、限位架(6)和位置行程板(4),在升降螺杆(I)的下端螺纹(13)通过阀门上盖(17)与阀门通水通道(10)的关闭水阀盖(9)连接;系统中的通讯网络(23)分别与利管理部门中心计算机(20 ),PC计算机(21),灌溉集中控制计算机(22 )连接,GPRS模块(24)分别与灌溉集中控制计算机(22),GPRS无线通讯通道(27)连接,在GPRS无线通讯通道(27)上分别与智能手机(25),GPRS/GSM基站(26),水泵控制(28),管道控制(29),滴灌控制(30)连接,水泵控制(28)通过水泵输出管道(31)与管道控制(29)连接,管道控制(29 )通过灌溉管道(32 )与滴灌控制(30 )连接,在灌溉管道(32 )的一端与尾端检测(33 )连接。
[0013] 电动阀中的传动齿轮(3)与升降齿轮(2)互为啮合,升降齿轮(2)中心的螺纹随着正反转动带动升降螺杆(I)上下运动。
[0014] 电动阀中的限位架(6)上分别上下固定阀门开阀到位开关(7),阀门关阀到位开关(8 ),升降螺杆(I)的顶端固定手动操作升降点(11)。
[0015] 电动阀中的阀门上盖(17)的一侧固定阀门漏水检测探头(16)。
[0016] 在控制电动阀系统中的滴灌控制(30)中设置电动阀。
[0017] 电动阀为平齿轮电动阀、扇形齿轮电动阀或平齿轮传动光电控制电动阀。
[0018] 本实用新型所述的多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,该系统的通讯控制形式为GPRS/GSM网络通讯,配备有线通讯网络通讯、现场直接控制接口,通过对每台设备进行密码校对,增强系统安全。该系统可对节能灌溉水泵、支管管道供水中的蝶阀、滴灌截止阀、球阀、闸阀组成的管网进行控制,也可以对老灌溉管网管道、滴灌阀门进行改装控制,也可以对喷灌作物进行控制。
[0019] 本实用新型所述的一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,该系统由管理中心计算机、控制计算机、智能手机、GPRS无线数据传输模块、无线通道、水泵控制装置、灌溉管道控制装置、滴灌控制装置、系统监控控制软件、数据库软件和电动阀门远程控制嵌入式软件构成;
[0020] 管理中心监控计算机:管理监控全自治区(省)地州县区到各个灌溉点的水泵,管道电控阀门,滴灌电控阀门,并实时上传灌溉数据。统计保存数据。下位机通过密码可以观察全部灌溉地域各个设备运行灌溉情况;
[0021] 控制计算机:通过GPRS短信模块发送控制指令或手机发送控制短信,经过基站转发到水泵、管道、电动阀门接收器并执行命令,执行后通过本系统反馈执行信息和物理信息。同时控制计算机通过网络上传数据给管理中心的数据终端计算机;
[0022] 灌溉管道装置和滴灌灌溉装置组成:单片机控制检测保护电路、电动阀、太阳能光伏电池板控制电路、电池电压检测、压力检测器、湿度检测器及相关的操作系统组成的一套自动化控制装置;
[0023] 控制过程:控制计算机根据农作物需水规律和生长情况制定符合水利学要求的轮灌设计方案,并将该计划转换成控制指令通过GPRS短信模块发送各个控制单元,水泵设备收到命令后启动供水,把水送到灌溉支管,灌溉管道收到命令打开管道阀门,给滴灌输入点供水,滴灌各个点根据设计方案开关阀门为农作物供水。控制计算机对水泵、灌溉管道出水流量各段压力设备运行情况进行检测监控。控制计算机对滴灌压力、土壤墒情、灌溉过程进行检测监控,上报参数;
[0024] 管道、滴灌装置工作过程:电动阀门GPRS接收电路接收到由控制计算机或手机发来的携带密码命令由电路译码,发出开关指令,电机得电执行开关动作。动作完成后由管道、滴灌电路通过无线通讯给控制计算机返回阀门状态,当前土壤湿度,管道压力、电池电压等参数。通讯工作完成后电路进行到低功耗状态,等待下一次接收命令;
[0025] 单元功能:
[0026] 水泵控制装置具有:接收天线电路、接收执行计算机命令、根据流量压力自动调节变频频率、出口压力检测、出水流量测量、流量累计计量、数据存储上报发送电路;
[0027] 灌溉管道控制装置具有:接收天线电路、接收执行计算机命令、工作运行状态测量、阀门位置测量、管道压力测量、管道水流速测量接口、太阳能充电控制、电机过流检测控制、电池电压检测、防盗报警、数据存储上报发送电路;
[0028] 滴灌控制装置具有:接收天线电路、操作密码验证、执行控制计算机命令、电动阀门驱动、手动开关阀门操作、工作运行状态测量、阀门位置测量、土壤湿度测量、滴灌压力测量、流速测量接口、太阳能充电控制、电机过流检测控制、电池电压检测,防盗报警、数据存储上报发送电路。
[0029] 本实用新型所述的一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,该系统的特点为:
[0030] 1.管理中心计算机通过网络监控全部滴灌设备运行灌溉质量的运行情况;
[0031] 2.控制计算机实现对水泵、供水管道、滴灌的无线、有线自动管理控制;
[0032] 3.管道、滴灌控制装置具有:远程控制电动阀门的开启、关闭。监测电动阀门的运行位置状态。接收天线电路、检验操作验证码、执行控制计算机命令、电动阀门驱动、手动开关阀门操作、工作运行状态测量、阀门位置测量、土壤湿度测量、滴灌压力测量、流速测量接口、太阳能光伏充电控制、电机过流检测控制报警、电池电压检测,防盗报警、数据存储上报发送电路;
[0033] 4.监测上报滴灌管道压力,流速、流量和农作物土壤湿度状态;
[0034] 5.控制计算机对电动阀进行远程监控,使工作人员能够根据实际灌溉状况远程控制该电动阀门的启动、关闭,阀门反馈工作状态和动作后的状态。具有现场非法开箱报警;
[0035] 6.采用微型直流减速电机驱动阀门动作,该电机功耗低、扭矩大、体积小、结构简单且成本低;
[0036] 7.管道、滴灌控制电路采用低功耗模式,降低了蓄电池和太阳能电池的成本,使设备造价降低,体积缩小。
附图说明
[0037] 图1为本实用新型节水灌溉GPRS无线控制系统图;
[0038] 图2为本实用新型平齿轮行程开关控制电动阀;
[0039] 图3为本实用新型扇形齿轮行程开关控制电动阀。
具体实施方式
[0040] 本实用新型所述的一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,所述的控制电动阀系统是由水利管理部门中心计算机、PC计算机、灌溉集中控制计算机、通讯网络、GPRS模块、智能手机、GPRS/GSM基站、GPRS无线通讯通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵输出管道、灌溉管道、尾端检测组成;系统中的通讯网络23分别与利管理部门中心计算机20,PC计算机21,灌溉集中控制计算机22连接,GPRS模块24分别与灌溉集中控制计算机22,GPRS无线通讯通道27连接,在GPRS无线通讯通道27上分别与智能手机25,GPRS/GSM基站26,水泵控制28,管道控制29,滴灌控制30连接,水泵控制28通过水泵输出管道31与管道控制29连接,管道控制29通过灌溉管道32与滴灌控制30连接,滴灌控制30中设置电动阀,电动阀为平齿轮电动阀、扇形齿轮电动阀或平齿轮传动光电控制电动阀,在灌溉管道32的一端与尾端检测33连接;
[0041] 所控制的电动阀是由升降螺杆、升降齿轮、传动齿轮、限位触片、微型电机、限位架、阀门开阀到位开关、阀门关阀到位开关、阀门通道盖、阀门水通道、手动操作升降点、升降杆螺纹、固定阀盖螺纹、齿轮固定座、电机尾部手动升降杆、阀门漏水检测探头、阀门上盖、手动开关轮和手动阀组成;其中在电动阀中的升降螺杆I的上端固定有齿轮固定座14,在齿轮固定座14上分别设有传动齿轮3、升降齿轮2、微型电机5、限位架6和位置行程板4,传动齿轮3与升降齿轮2互为啮合,升降齿轮2中心的螺纹随着正反转动带动升降螺杆I上下运动,电动阀中的限位架6上分别上下固定阀门开阀到位开关7,阀门关阀到位开关8,升降螺杆I的顶端手动操作升降点11,在升降螺杆I的下端螺纹13通过阀门上盖17与阀门通水通道10的关闭水阀盖9连接,阀门上盖17的一侧固定阀门漏水检测探头16 ;
[0042] 在使用时,系统控制:灌溉集中控制计算机22将相关数据通过通讯网络23上传至水利管理部门中心计算机20,任意一台PC计算机21经过密码校验后可通过通讯网络23查询滴灌信息,灌溉集中控制计算机22根据农作物需水规律和生长情况制定符合水利学要求的轮灌设计方案,并转换成控制指令通过GPRS模块24、智能手机25发送到GPRS/GPS基站26,再由GPRS/GPS基站26通过GPRS无线通讯通道27发送到各个控制单元,水泵控制28收到命令后启动供水,把水送到水泵输出管道31,连接多台灌溉管道控制29,灌溉管道控制29收到命令后打开灌溉管道32给多个滴灌控制30点供水,滴灌控制30各个点根据设计方案开关阀门为农作物供水,命令执行完成后由就地设备返回执行后的状态并发出物理状态,如工作运行状态、阀门位置、土壤湿度、管道压力、管道水流速;
[0043] 开阀控制:滴灌控制30接收到开发短信命令后,由控制驱动把电池正电压加到直流微电机5带动传动齿轮3,传动齿轮3带动升降齿轮2,升降齿轮2中心的螺纹随着正转动带动升降螺杆I向上运动,位置行程板4随着螺杆上升阀门到达全开位置时接触到7开阀到位开关,常开点闭合给出到位信号电机断电,实现开阀门的功能。
[0044] 关阀控制:触发限位支架6上固定阀门关阀到位开关8,滴灌控制30接收到关阀短信命令后,由控制驱动把电池反相电压加到直流微电机5带动传动齿轮3,传动齿轮3带动升降齿轮2,升降齿轮2中心的螺纹随着反转动带动升降螺杆I向下运动,位置行程板4随着螺杆下降阀门到达全闭合位置时接触到阀门关阀到位开关8,常开点闭合给出到位信号电机断电,实现关阀门的功能。
[0045] 手动控制:当无电或电控设备不工作时,通过手动操作升降点(11)和微电机5尾部手动升降杆15,人工手动摇动进行开关阀门;
[0046] 阀门漏水检测:当阀门由升降杆15漏水时,有水接触到检测探头16即形成回路,检测探头16检测到漏水给出信号发送到控制计算机进行维护,阀门上盖17起到保护密封阀门作用。
[0047] 本实用新型所述的一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,该系统的计算机集中控制具有:对节能灌溉系统中的水泵,支管供水阀,滴灌电动阀的电路进行控制,发送短信的形式控制水泵,灌溉管道,滴灌电动阀,设备的电路收到信息后执行短信命令,给计算机集中控制返回执行后的状态,并发送压力、流速、湿度等物理信号。
[0048] 由于采用微型直流减速电机驱动阀门动作,使用低功耗电子元件,延长了设备的工作时间,电池在不充电的情况下设备可以连续工作15天,使电池和太阳能的成本大为降低,便于广泛推广使用。

Claims (6)

1.一种多功能低功耗节水灌溉GPRS无线控制电动阀系统,其特征在于所控制的电动阀是由升降螺杆、升降齿轮、传动齿轮、限位触片、微型电机、限位架、阀门开阀到位开关、阀门关阀到位开关、阀门通道盖、阀门水通道、手动操作升降点、升降杆螺纹、固定阀盖螺纹、齿轮固定座、电机尾部手动升降杆、阀门漏水检测探头、阀门上盖、手动开关轮和手动阀组成;所述的控制电动阀系统是由水利管理部门中心计算机、PC计算机、灌溉集中控制计算机、通讯网络、GPRS模块、智能手机、GPRS/GSM基站、GPRS无线通讯通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵输出管道、灌溉管道、尾端检测组成;其中在电动阀中的升降螺杆(I)的上端固定有齿轮固定座(14),在齿轮固定座(14)上分别设有传动齿轮(3)、升降齿轮(2)、微型电机(5)、限位架(6)和位置行程板(4),在升降螺杆(I)的下端螺纹(13)通过阀门上盖(17)与阀门通水通道(10)的关闭水阀盖(9)连接;系统中的通讯网络(23)分别与利管理部门中心计算机(20 ),PC计算机(21),灌溉集中控制计算机(22 )连接,GPRS模块(24 )分别与灌溉集中控制计算机(22),GPRS无线通讯通道(27)连接,在GPRS无线通讯通道(27)上分别与智能手机(25),GPRS/GSM基站(26),水泵控制(28),管道控制(29),滴灌控制(30)连接,水泵控制(28)通过水泵输出管道(31)与管道控制(29)连接,管道控制(29)通过灌溉管道(32 )与滴灌控制(30 )连接,在灌溉管道(32 )的一端与尾端检测(33 )连接。
2.根据权利要求1所述的电动阀系统,其特征在于电动阀中的传动齿轮(3)与升降齿轮(2)互为啮合,升降齿轮(2)中心的螺纹随着正反转动带动升降螺杆(I)上下运动。
3.根据权利要求1所述的电动阀系统,其特征在于电动阀中的限位架(6)上分别上下固定阀门开阀到位开关(7),阀门关阀到位开关(8),升降螺杆(I)的顶端固定手动操作升降点(11)。
4.根据权利要求1所述的电动阀系统,其特征在于电动阀中的阀门上盖(17)的一侧固定阀门漏水检测探头(16)。
5.根据权利要求1所述的电动阀系统,其特征在于在控制电动阀系统中的滴灌控制(30)中设置电动阀。
6.根据权利要求1所述的电动阀系统,其特征在于电动阀为平齿轮电动阀、扇形齿轮电动阀或平齿轮传动光电控制电动阀。
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