CN207867263U - 干渠智能控制综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干渠智能控制综合管理系统，包括干渠、从干渠分流出的若干条灌溉渠和天气现象实时终端，干渠和灌溉渠之间设置有闸门，干渠内设置有流速计，流速计用于监测干渠内的水流流量信息，流速计经干渠实时终端通信连接至控制终端。能够实时测量天气状况、温湿度、土壤墒情等灌溉农田的关键的自然因素，通过监测干渠的流量情况实现自动实施灌溉，灌溉各环节如干渠和灌溉渠同时联动控制，精准计量灌溉量，可以实现灌区的自动化、智能化、精准化、科学化、信息化管理与控制。

Description

干渠智能控制综合管理系统

【技术领域】

本实用新型属于灌溉技术领域，具体涉及一种干渠智能控制综合管理系统。

【背景技术】

水资源是国民经济发展中重要的战略和基础资源，如何提高农业用水效率，减少农业用水中的巨大浪费已成为全社会共同关注的一大难题。针对灌溉系统节水和精确控制问题，深入开展灌区智慧渠系管理系统研究，研制新型智能化的灌溉流量监测和控制设备，对提高水资源整体利用率，有效缓解水资源供需矛盾具有重要意义。目前灌溉系统多采用人工、定时、看天、看土壤墒情等方式，且多为大田灌溉，管理粗放、用水效率低，造成水资源的严重浪费。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种干渠智能控制综合管理系统，以解决上述现有技术的缺陷。

本实用新型采用以下技术方案：干渠智能控制综合管理系统，包括干渠、从干渠分流出的若干条灌溉渠和天气现象实时终端，干渠和灌溉渠之间设置有闸门，干渠内设置有流速计，流速计用于监测干渠内的水流流量信息，流速计经干渠实时终端通信连接至控制终端；

干渠实时终端，用于收集所在干渠的流量信息，并将断面流量信息发送至控制终端；

天气现象实时终端，通信连接至控制终端，用于收集气象和土壤墒情信息，并将其发送至控制终端；

控制终端，用于根据接收到的干渠的流量信息及气象和土壤墒情信息来生成控制闸门的开启程度和开启时间的指令，并将指令经数据传输中继系统输送至闸门，用以控制由闸门进入灌溉渠的水流流量；

干渠实时终端和天气现象实时终端的内部结构相同，均包括无线充电模块，无线充电模块包括无线控制板，无线控制板通过电源转换板连接有为其供电的充电电池，无线控制板、电源转换板和充电电池均连接至太阳能充电板，

无线控制板，用于判断充电电池的电量是否充足，如果电量充足，则由充电电池为无线控制板供电；如果电量不足，则由太阳能充电板为无线控制板直接供电，并为电源转换板和充电电池充电。

进一步的，在干渠的同一横截面上均匀设置若干个超声波多普勒流速计，每个超声波多普勒流速计均数据连接至干渠实时终端。

进一步的，两两超声波多普勒流速计的间距为6米，干渠实时终端设置于干渠旁距离岸边1.5-2m处。

进一步的，天气现象实时终端连接有主控核心模块，主控核心模块分别数据连接空气湿度传感器、温度传感器、雨量传感器、土壤湿度传感器和供电模块；

空气湿度传感器、温度传感器、雨量传感器、土壤湿度传感器，分别用于实时采集空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，并将空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据分别发送给主控核心模块；

主控核心模块，用于根据接收到的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，来计算每小时内空气湿度的均值、空气温度的均值、雨量的均值和土壤湿度的均值，再结合近期十五天和历史同期的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，以及所种植农作物的用水期统计，共同决定是否实施灌溉以及灌溉的用水量。

进一步的，干渠实时终端和天气现象实时终端均包括防雷模块，防雷模块结合在无线控制板、电源转换板和充电电池的每一块电路板上。

进一步的，干渠与每条灌溉渠之间均通过变径管连通，变径管的直径为40-200cm。

本实用新型的有益效果是：能够实时测量天气状况、温湿度、土壤墒情等灌溉农田的关键的自然因素，通过监测干渠的流量情况实现自动实施灌溉，灌溉各环节如干渠和灌溉渠同时联动控制，精准计量灌溉量，可以实现灌区的自动化、智能化、精准化、科学化、信息化管理与控制。

【附图说明】

图1为本实用新型干渠智能控制综合管理系统的结构示意图；

图2为本实用新型干渠智能控制综合管理系统的干渠断面示意图；

图3为本实用新型干渠智能控制综合管理系统的天气和土壤墒情系统模块示意图；

图4为本实用新型干渠智能控制综合管理系统的干渠实时终端的模块示意图。

其中，1.控制终端，2.干渠实时终端，5.天气现象实时终端，10.主控核心模块，11.空气湿度传感器，12.温度传感器，13.雨量传感器，14.土壤湿度传感器，15.供电模块，16.太阳能充电板，17.充电电池，18.无线控制板，19.电源转换板

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种干渠智能控制综合管理系统，包括干渠、从干渠分流出的若干条灌溉渠和天气现象实时终端5，干渠和灌溉渠之间设置有闸门，干渠内设置有流速计，流速计用于监测干渠内的水流流量信息，流速计经干渠实时终端2通信连接至控制终端1。干渠与每条所述灌溉渠之间均通过变径管连通，所述变径管7长为40cm，所述变径管的直径为40-200cm。因为水流从干渠到灌溉渠之后会在灌溉渠产生旋涡，那么直接在灌溉渠侧水位和流速就不准确，就无法精确控制灌溉过程，所以本申请在干渠到灌溉渠的切换中间增加了一根变径管7，变径管7的直径小于干渠的直径和灌溉渠的直径，于是在变径管7处测量水位和流速时就会更加精确。

干渠实时终端2，用于收集所在干渠的流量信息，并将断面流量信息发送至控制终端1；天气现象实时终端5，通信连接至控制终端1，用于收集气象和土壤墒情信息，并将其发送至控制终端1；控制终端1，用于根据接收到的干渠的流量信息及气象和土壤墒情信息来生成控制闸门的开启程度和开启时间的指令，并将指令经数据传输中继系统4输送至闸门，用以控制由闸门进入灌溉渠的水流流量。

在干渠的同一横截面上均匀设置若干个超声波多普勒流速计6，每个超声波多普勒流速计6均数据连接至干渠实时终端2。两两超声波多普勒流速计6的间距为6米，干渠实时终端2设置于干渠旁距离岸边1.5-2m处的开阔地带。

天气现象实时终端5连接有主控核心模块10，主控核心模块10分别数据连接空气湿度传感器11、温度传感器12、雨量传感器13、土壤湿度传感器14和供电模块15；空气湿度传感器11、温度传感器12、雨量传感器13和土壤湿度传感器14，分别用于实时采集空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，并将空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据分别发送给主控核心模块10；主控核心模块10，用于根据接收到的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，来计算每小时内空气湿度的均值、空气温度的均值、雨量的均值和土壤湿度的均值，再结合近期15天和历史同期的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，以及所种植农作物的用水期统计，共同决定是否实施灌溉以及灌溉的用水量。

供电模块15对天气现象测试传感器和土壤湿度传感器14系统进行供电控制，天气现象测试传感器主要由温度传感器12、空气湿度传感器11和雨量传感器13等组成，上述三种传感器均采用无源传感器，温度传感器12实现空气温度测量，空气湿度传感器11完成空气中含水量的测试，雨量传感器13用来分析测试近期降雨情况数据，通过上述三种传感器实现天气的温度、近期雨量预报；土壤湿度传感器实现土壤墒情的实时测量与分析。

天气现象和土壤墒情测试模块，包含天气现象测试传感器和土壤湿度传感器，主要实现天气的温度、近期雨量预报、土壤墒情的实时测量与分析。主控核心模块用来接收和处理土壤湿度传感器和天气现象测试传感器测试的数据，并将接收到的相关信息进行数据分析和处理，实现天气的温度、近期雨量预报、土壤墒情的实时测量与分析，并将处理后的相关数据通过通讯模块传输给后台控制终端1，以便进一步进行数据分析和数据统计，实施水利灌溉。

干渠实时终端2和天气现象实时终端5的内部结构相同，均包括无线充电模块，所述无线充电模块包括无线控制板18，所述无线控制板18，用于判断所述充电电池17的电量是否充足，如果电量充足，则由所述充电电池17为所述无线控制板18供电；如果电量不足，则由所述太阳能充电板16为所述无线控制板18直接供电，并为电源转换板19和充电电池17充电。

充电电池17，用于在电量充足时为无线控制板18供电；太阳能充电板16，用于在充电电池17电量不足时，为无线控制板18直接供电，并为电源转换板19和充电电池17充电，还用于在充电电池17电量充足时，为充电电池17充电。无线控制板18还连接有LED显示模块，用于显示相关数据。

干渠实时终端2和天气现象实时终端5的内部结构相同，均包括防雷模块，防雷模块结合在无线控制板18、电源转换板19和充电电池17的每一块电路板上，用于因雷电引起的过压、过流保护，超过指标时，系统自动切断供电，停止工作。

防雷模块包括避雷针、避雷电路、接地网等组成，避雷针安装在安装支杆上，安装支杆的高度为2.5m-3m，避雷针引线通过支杆内部中空结构引入地下，地下埋有接地网。

干渠实时终端2或天气现象实时终端5可以直接接收管理系统指令，实施灌溉；也可以接收中继系统控制指令，实施灌溉；同时也可接收手持终端的控制指令，控制闸门实施灌溉、也可接收手持终端的控制指令，进行闸门的紧急关停实施维修。实施终端的另外一个作用就是进行相关数据处理，以压缩、打包等方式处理，达到减少传输延时的目的。

Claims (6)

1.干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，包括干渠、从干渠分流出的若干条灌溉渠和天气现象实时终端(5)，所述干渠和所述灌溉渠之间设置有闸门，所述干渠内设置有流速计，所述流速计用于监测干渠内的水流流量信息，所述流速计经干渠实时终端(2)通信连接至控制终端(1)；

所述干渠实时终端(2)，用于收集所在干渠的流量信息，并将断面流量信息发送至所述控制终端(1)；

所述天气现象实时终端(5)，通信连接至控制终端(1)，用于收集气象和土壤墒情信息，并将其发送至所述控制终端(1)；

所述控制终端(1)，用于根据接收到的干渠的流量信息及气象和土壤墒情信息来生成控制闸门的开启程度和开启时间的指令，并将所述指令经数据传输中继系统(4)输送至闸门，用以控制由闸门进入灌溉渠的水流流量；

干渠实时终端(2)和天气现象实时终端(5)的内部结构相同，均包括无线充电模块，所述无线充电模块包括无线控制板(18)，所述无线控制板(18)通过电源转换板(19)连接有为其供电的充电电池(17)，所述无线控制板(18)、所述电源转换板(19)和所述充电电池(17)均连接至太阳能充电板(16)，

所述无线控制板(18)，用于判断所述充电电池(17)的电量是否充足，如果电量充足，则由所述充电电池(17)为所述无线控制板(18)供电；如果电量不足，则由所述太阳能充电板(16)为所述无线控制板(18)直接供电，并为电源转换板(19)和充电电池(17)充电。

2.如权利要求1所述的干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，在所述干渠的同一横截面上均匀设置若干个超声波多普勒流速计(6)，每个所述超声波多普勒流速计(6)均数据连接至干渠实时终端(2)。

3.如权利要求2所述的干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，两两所述超声波多普勒流速计(6)的间距为6米，所述干渠实时终端(2)设置于干渠旁距离岸边1.5-2m处。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，所述天气现象实时终端(5)连接有主控核心模块(10)，所述主控核心模块(10)分别数据连接空气湿度传感器(11)、温度传感器(12)、雨量传感器(13)、土壤湿度传感器(14)和供电模块(15)；

所述空气湿度传感器(11)、温度传感器(12)、雨量传感器(13)、土壤湿度传感器(14)，分别用于实时采集空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，并将所述空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据分别发送给所述主控核心模块；

所述主控核心模块，用于根据接收到的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，来计算每小时内空气湿度的均值、空气温度的均值、雨量的均值和土壤湿度的均值，再结合近期十五天和历史同期的空气湿度数据、空气温度数据、雨量数据和土壤湿度数据，以及所种植农作物的用水期统计，共同决定是否实施灌溉以及灌溉的用水量。

5.如权利要求1-3中任意一项所述的干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，所述干渠实时终端(2)和天气现象实时终端(5)均包括防雷模块，所述防雷模块结合在所述无线控制板(18)、电源转换板(19)和所述充电电池(17)的每一块电路板上。

6.如权利要求1-3中任意一项所述的干渠智能控制综合管理系统，其特征在于，所述干渠与每条所述灌溉渠之间均通过变径管连通，所述变径管的直径为40-200cm。