CN211528979U

CN211528979U - 用于绿化养护的云智能监控系统

Info

Publication number: CN211528979U
Application number: CN202020218088.5U
Authority: CN
Inventors: 仲巍巍; 袁洁; 胡春麟; 周杰
Original assignee: Jiangsu Changjiang Water Co ltd
Current assignee: Jiangsu Changjiang Water Co ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2030-02-27

Abstract

本实用新型公开了一种用于绿化养护的云智能监控系统，属于园林绿化技术领域。本实用新型为基于神经网络算法的监控系统，引入天气云数据，实时采集当前天气、温度、降雨量、土壤温湿度等数据，结合天气预报数据，具有天气智能分析、雨水智能收集、储水系统智能补给、远程监视控制、现场手动控制等功能；本系统将天气数据与传感器数据相融合，通过人工智能算法实现对绿化实现自动养护，科学浇灌，在很大程度上改善绿化养护工作以人力成本为主的养护方式，有效地提高绿化养护的智能化管理水平。

Description

用于绿化养护的云智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及园林绿化技术领域，具体地说，尤其涉及一种用于绿化养护的云智能监控系统。

背景技术

随着经济的发展，各类工厂在络绎不绝兴起的同时，也给人们带来了日益严重的污染，为了提升人们的生活质量，加大森林覆盖率是一个好方法。园林绿化具有吸碳制氧、吸滞粉尘、杀死细菌、降低温度、调节湿度、消减噪音、美化环境和市容的效果，以及削减疲劳的功能，因此，园林绿化是每个城市必不可少的项目。现在的园林绿化防护需要全手工完成，这样不仅增大了资金的投入，而且还可能发生意外事故导致园林内的植物无法存活，从而需要更加多的资金投入，所以能远程智能控制园林养护的系统逐渐成为趋势。

发明内容

本实用新型公开了一种用于绿化养护的云智能监控系统，是一套集云数据分析、现场数据采集，云端计算及远程智能监控为一体的绿化养护系统，广泛应用于绿化养护、农水灌溉、水利工程等工程设施。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于绿化养护的云智能监控系统，包括PLC主控制柜、若干控制柜、土壤温湿度传感器、雨量传感器、远程监控主机、液晶显示屏、云服务器、补水泵、储水罐及超声波液位计，PLC主控制柜及控制柜通过G网络与远程监控主机进行数据通信，液晶显示屏及云服务器均与远程监控主机电信号连接，土壤温湿度传感器、雨量传感器、补水泵、超声波液位计及增压泵均与控制柜电信号连接，喷淋管道设置在地面绿化带表面，喷淋管道与储水罐的底部连接，连接管道上固定有增压泵，储水罐的侧面通过管道与深井连接，连接管道上设有补水泵，储水罐的上部侧面还连接有雨水收集管道，雨水收集管道上设有电磁阀，超声波液位计位于储水罐的顶部；

系统的软件包括PLC输入接口数据、百度云接口数据、温度采集模块、湿度采集模块、液位采集模块、天气数据采集模块、人工神经网络数据处理模块、输入通信模块、输出通信模块、人机交互系统及PLC输出接口数据，PLC输入接口数据与温度采集模块、湿度采集模块及液位采集模块连接，百度云接口数据与天气数据采集模块连接，温度采集模块、湿度采集模块、液位采集模块及天气数据采集模块与人工神经网络数据处理模块连接，人工神经网络数据处理模块通过输入通信模块与人机交互系统连接，人机交互系统通过输出通信模块与PLC输出接口数据连接；

系统通过人机交互系统将现场传感器采集的数据和天气云数据温湿度、降雨量、天气预报融合，经PLC通过工业以太网总线与各种传感器和设备等进行数据通信并上传至上位机，上位机运用基于神经网络算法的监控软件分析数据并发出控制指令到现场，实现远程监控绿化养护工作；

系统中各控制柜之间采用单模光纤传输信号，控制柜内部通过交换机将光纤收发器的信号传输给主控制柜中的PLC，主控制柜中的工控机实时采集PLC数据并通过4G网络将数据发送至远程监控中心。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型为基于神经网络算法的监控系统，引入天气云数据，实时采集当前天气、温度、降雨量、土壤温湿度等数据，结合天气预报数据，具有天气智能分析、雨水智能收集、储水系统智能补给、远程监视控制、现场手动控制等功能；本系统将天气数据与传感器数据相融合，通过人工智能算法实现对绿化实现自动养护，科学浇灌，在很大程度上改善绿化养护工作以人力成本为主的养护方式，有效地提高绿化养护的智能化管理水平。

附图说明

图1是本实用新型监控系统的结构示意图；

图2是本实用新型系统软件的结构示意图；

图3是本实用新型控制柜间通信结构示意图；

图4是本实用新型系统的供电结构示意图；

图5是本实用新型系统控制结构示意图；

图6是本实用新型PLC柜现地工控机的结构示意图；

图7是本实用新型PLC柜现场手动控制的结构示意图。

图中：1、PLC主控制柜；2、控制柜；3、土壤温湿度传感器；4、远程监控主机；5、液晶显示屏；6、云服务器；7、雨量传感器；8、雨水收集管道；9、电磁阀；10、深井；11、补水泵；12、储水罐；13、超声波液位计；14、增压泵；15、喷淋管道；4-1、工控机；4-2、PLC控制柜；4-3、开关电源；4-4、电源适配器；4-5、光纤收发器；4-6、路由器；4-7、4G路由器；5-1、就地远程切换旋钮；5-2、手动按钮；5-3、继电器；5-4、热继电器；6-1、空气开关；6-2交换机；6-3、显示器；6-4、泵手动开关；6-5、雨水收集开关；6-6、手动开关。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

一种用于绿化养护的云智能监控系统，包括PLC主控制柜1、若干控制柜2、土壤温湿度传感器3、雨量传感器7、远程监控主机4、液晶显示屏5、云服务器6、补水泵11、储水罐12及超声波液位计13，PLC主控制柜1及控制柜2通过4G网络与远程监控主机4进行数据通信，液晶显示屏5及云服务器6均与远程监控主机4电信号连接，土壤温湿度传感器3、雨量传感器7、补水泵11、超声波液位计13及增压泵14均与控制柜电信号连接，喷淋管道15设置在地面绿化带表面，喷淋管道15与储水罐12的底部连接，连接管道上固定有增压泵14，储水罐12的侧面通过管道与深井10连接，连接管道上设有补水泵11，储水罐12的上部侧面还连接有雨水收集管道8，雨水收集管道8上设有电磁阀9，超声波液位计13位于储水罐12的顶部；

如说明书附图图1及图7所示，系统硬件包括PLC主控制柜1、若干控制柜2、土壤温湿度传感器3、雨量传感器7、远程监控主机4、液晶显示屏5、云服务器6、补水泵11、储水罐12及超声波液位计13，PLC主控制柜1及控制柜2通过4G网络与远程监控主机4进行数据通信，液晶显示屏5及云服务器6均与远程监控主机4电信号连接，土壤温湿度传感器3、雨量传感器7、补水泵11、超声波液位计13及增压泵14均与控制柜电信号连接，喷淋管道15设置在地面绿化带表面，喷淋管道15与储水罐12的底部连接，连接管道上固定有增压泵14，储水罐12的侧面通过管道与深井10连接，连接管道上设有补水泵11，储水罐12的上部侧面还连接有雨水收集管道8，雨水收集管道8上设有电磁阀9，超声波液位计13位于储水罐12的顶部；系统中各控制柜之间采用单模光纤传输信号，控制柜内部通过交换机将光纤收发器的信号传输给主控制柜中的PLC，主控制柜中的工控机实时采集PLC数据并通过4G网络将数据发送至远程监控中心。

系统通过人机交互系统将现场传感器采集的数据和天气云数据温湿度、降雨量、天气预报融合，经PLC通过工业以太网总线与各种传感器和设备等进行数据通信并上传至上位机，上位机运用基于神经网络算法的监控软件分析数据并发出控制指令到现场，实现远程监控绿化养护工作。

本实用新型中绿化养护云智能监控系统系统设计分为三级，即远程监控级、远现地控制级、现场手动控制级。三级之间可以进行无扰动切换，系统的控制权限越接近现场设备，控制权限越高。控制权顺序为：现场手动控制、现地控制、远程手动控制、远程云智能监控。远程监控经相关授权方可进行操作，控制系统中设置带密码的授权、核对程序。所有操作人员必须以一定用户名和密码登录才能允许控制。

（1）远程控制级调度操作

远程控制级调度操作分为以下两种控制方式：

1)远程云智能监控级调度操作

绿化养护管理控制中心调度控制人员只需利用上位机监控软件进行远程监视即可。云智能监控系统自动分析天气大数据、现场传感器数据，自动进行雨水收集、储水补给、绿化养护等操作，控制中心人员只需定期查看相关数据。

系统运行时一般都处于远程云智能监控模式，此模式下的控制逻辑描述如下：

第1步：采集土壤实时含水量，当含水量较高时不执行任何动作，当含水量较低时，进入第2步。

第2步：采集温度值，当温度较低时不执行任何动作，否则进入第3步。

第3步：采集气象数据并根据算法做出控制决策。如果天气晴好则正常喷洒；如果有雨且雨量小，则适量喷洒；喷洒完后进入第4步；如果雨量中等以上则不喷洒，直接进入第6步。

第4步：喷洒完后半小时左右再次检测土壤含水量，防止径流和渗透导致灌溉不到位。如发生径流和渗透，则重复上述步骤，如果没有发生，则结束本次喷洒作业。

第5步：监测储水罐液位，判断液位是否在设定阈值以下，如果液位较低且降雨量达到要求，进入第7步，如果液位较低且降雨量未达到要求则进入第8步。

第6步：监测降雨量，进入第5步。

第7步：打开雨水收集电磁阀门。

第8步：打开补水泵。

2)远程手动控制级调度操作

绿化养护管理控制中心调度控制人员可以通过本系统的远程监控中心调度本系统，在远程上位机通过监控软件与现场PLC通信，经登录带密码的授权、核对程序，可直接与PLC系统通信，采集现场数据，控制现场设备运用。

该系统软件界面布局设计图如下所示：

操作说明：

1：时间日期：显示系统日期和时间

2：天气数据：显示当前气象数据

3：标题栏：显示当前工程项目名称

4：用户管理区：用户登录与注销操作，不同的用户分配不同的授权

5：系统状态显示区：实时显示现场温湿度、储水液位等数据，以动画的形式显示养护的状态及水箱液位变化的过程。

6：手自动切换：手动状态下可以通过手动控制按钮手动控制；自动状态下，由各控制柜里的PLC自动控制。

7. 手动控制按钮区：手动控制按钮，只有在手动模式下才能点击。

（2）现地控制级调度操作

控制人员通过现场下位机人机交互系统，向系统输入雨水收集、储水补给、绿化喷淋等等控制命令，由系统按控制命令执行。

现地控制级对远程监控级调度指令进行审核，经授权后远程监控级调度中心可通过现地控制系统控制现场工程设备控制、调节。

（3）现场手动控制调度操作

在本系统运行初期或现地级出现故障及根据需要，操作人员可通过现场PLC柜内控制面板对现场工程设备进行控制、调节。

在PLC柜上进行手动控制时，就地远程切换开关的就地／远程开关应置于“就地”位置，此时自动化控制系统命令被闭锁，但不影响状态信号等的上传。整个系统的设计采用符合国际标准的开放式环境下集散控制（DCS）系统的设计原则，各控制柜既分散控制，又通过工业以太网组成控制网络，由中央监控室集中管理，统一调度。

系统的软件采用模块化设计原则，运行时程序根据需要调用相应的模块即可，操作简单方便。软件保留了二次开发接口，方便以后扩充功能。

系统的硬件多采用标准轨道式及网孔板式固定安装，易于拆卸，方便日后设备更新与维护。

综上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1.一种用于绿化养护的云智能监控系统，其特征在于：包括PLC主控制柜(1)、若干控制柜(2)、土壤温湿度传感器(3)、雨量传感器(7)、远程监控主机(4)、液晶显示屏(5)、云服务器(6)、补水泵(11)、储水罐(12)及超声波液位计(13)，所述PLC主控制柜(1)及控制柜(2)通过4G网络与远程监控主机(4)进行数据通信，所述液晶显示屏(5)及云服务器(6)均与远程监控主机(4)电信号连接，所述土壤温湿度传感器(3)、雨量传感器(7)、补水泵(11)、超声波液位计(13)及增压泵(14)均与控制柜电信号连接，喷淋管道(15)设置在地面绿化带表面，所述喷淋管道(15)与储水罐(12)的底部连接，连接管道上固定有增压泵(14)，所述储水罐(12)的侧面通过管道与深井(10)连接，连接管道上设有补水泵(11)，所述储水罐(12)的上部侧面还连接有雨水收集管道(8)，所述雨水收集管道(8)上设有电磁阀(9)，所述超声波液位计(13)位于储水罐(12)的顶部。