CN212200318U - 一种农田灌溉子闸门及农田灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及灌溉领域中的闸门控制灌溉技术的改进，具体为一种农田灌溉子闸门及农田灌溉系统可实现通过主闸门和子闸门之间的优化结构设计，实现系统搭建快捷，运营成本低，结构简单，包括子闸门框、子闸门、子控制装置、子电动推杆、子控制箱和蓄电池一，所述子闸门框连接有子闸门，所述子闸门与子闸门框滑动配合，所述子电动推杆安装在子闸门框上部，所述子电动推杆的伸缩端与子闸门连接，其特征在于：所述子控制箱与子闸门框连接，所述子控制装置和蓄电池一均设在子控制箱内，所述蓄电池一与子控制装置电连接。

Description

一种农田灌溉子闸门及农田灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及灌溉领域中的闸门控制灌溉技术的改进，具体为一种农田灌溉子闸门及农田灌溉系统。

背景技术

随着农田灌溉的自动化和智能化发展，传统的农田进行灌溉时都开始进行专门的水利铺设，特别是在北方地区，对于农田灌溉如何充分合理的利用水资源，是一直有待解决的技术问题。目前针对这一问题，传统的方式是先对农田进行渠道铺设，该渠道铺设中分为主渠道和分渠道，其中分渠道与各个农田连通，在分渠道与农田的连通处设计有手动控制闸门，传统的灌溉是对每一个分渠道中的闸门进行手动控制开闭，通过调节开闭时间的长短以及闸口打开大小的调节从而实现对农田进行灌溉，但随着种植的集中化和种植面积越来越大，所以人工控制的繁琐性和工作量越来越大，针对这一问题目前也出现了自动化闸门的设计。有中国专利CN207891829U公开了一种渠道智能直升式闸门装置，通过远程控制闸门的升降，从而控制该渠道的通断、灌溉时长以及灌溉量，进而保证该农田的灌溉效果。

目前自动化灌溉的农田水利控制系统，主要采用的是多个具有4G通信功能的智能闸门装置进行架设，通过通信使得每一个智能闸门装置与云平台进行数据通信，同时每一个智能闸门装置定时向云平台发送和接收数据包的形式来使得云平台获取智能闸门的运行状态以及对每一个智能闸门的运行控制，这样的架构会导致在云平台在不断的处于接收数据包并运算的状态，而每一个智能闸门需要不断的进行数据的收集和收发，不仅使得控制系统的数据库冗长、运算量巨大，还会导致每一个智能闸门装置的耗电量非常高，就单个在智能闸门装置而言，因为功耗的要求使得蓄电池体积和太阳能电池板的大小都较大，并且每一个智能闸门都需要4G通讯，所以导致需要对运营商进行较多的交费，导致运营成本较大。

而由于每一个智能闸门都是安装在农田中，而蓄电池无法与闸门结构进行集成，必须额外的空间对蓄电池进行安装，所以不得不在渠道上进行额外的混凝土铺设，进而导致整个系统的建设耗时长、耗材大。

随着种植技术的推进，农田灌溉的面积会越来越大且集中，由于农田的位置和环境的限制，采用这样的云平台与每一个智能闸门的通信控制方法显然无法更有效的匹配。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种农田灌溉子闸门及农田灌溉系统可实现通过主闸门和子闸门之间的优化结构设计，实现系统搭建快捷，运营成本低，结构简单。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种农田灌溉子闸门，包括子闸门框、子闸门、子控制装置、子电动推杆、子控制箱和蓄电池一，所述子闸门框连接有子闸门，所述子闸门与子闸门框滑动配合，所述子电动推杆安装在子闸门框上部，所述子电动推杆的伸缩端与子闸门连接，其特征在于：所述子控制箱与子闸门框连接，所述子控制装置和蓄电池一均设在子控制箱内，所述蓄电池一与子控制装置电连接。

作为优选，还包括太阳能电池板一和太阳能充电控制模块一，所述太阳能电池板一与子闸门框连接，所述太阳能电池板一和蓄电池一分别与太阳能充电控制模块一电连接。

作为优选，所述太阳能电池板一设在子闸门框的顶部且与子闸门框转动配合。

作为优选，所述子控制装置包括Lora无线通信模块一、电机驱动器一和IO端口模块，所述电机驱动器一与子电动推杆电连接，所述Lora无线通信模块一通过IO端口模块与电机驱动器一电连接，所述Lora无线通信模块一也与太阳能充电控制模块一电连接。

作为优选，还包括电压采集模块一，所述电压采集模块一分别与IO端口模块和蓄电池一电连接。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种子闸门构成的农田灌溉系统，包括主闸门和云平台；所述主闸门至少包括用于与子闸门通信的主控制装置、与云平台通信的无线通信模块和与子闸门通信的Lora无线通信模块二，所述无线通信模块和Lora无线通信模块二均与主控制装置电连接。

作为优选，所述无线通信模块为4G通信模块。

作为优选，所述主控制装置采用罗克韦尔的micrologix1400或西门子的S7-200smart。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型的农田灌溉子闸门及农田灌溉系统通过对子闸门的结构设计为低功耗控制系统，从而将结构优化为一体成型结构，便于子闸门的安装，同时通过主闸门进行4G 云平台通信和Lora子闸门通讯，从而降低通信数据量，减少运营商费用，并且由于功耗较大，从而可以在主渠道处安装，并且通过结构优化设计，保证电量稳定，系统架构简单，运行稳定。

附图说明

图1为本实用新型的子闸门的结构示意图；

图2为本实用新型的子闸门的内部结构示意图；

图3为本实用新型的子闸门的电路连接框示图；

图4为本实用新型的农田灌溉系统的电路框示图。

附图说明：1、子闸门框；2、子闸门；3、子控制装置；31、太阳能充电控制模块一；32、Lora无线通信模块一；33、电机驱动器一； 34、IO端口模块；35、电压采集模块一；4、子电动推杆；5、子控制箱；6、蓄电池一；7、太阳能电池板一；8、主控制器；9、无线通信模块；10、Lora无线通信模块二；11、主闸门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的农田灌溉子闸门及农田灌溉系统在进行系统搭建时，可先对农田灌溉子闸门进行搭建，子闸门是先将子闸门框1安装在灌溉渠的分渠道上，通过控制电机驱动器一33驱动子电动推杆 4实现对子闸门2相对于子闸门框1的升降，从而实现对分渠道的水进行开关灌溉和关闭蓄水动作，其电控方面仅就这只有Lora无线通信模块一32、与Lora无线通信模块一32连接的IO端口模块34以及与IO端口模块34连接的电机驱动器一33，并且Lora无线通信模块一32长时间处于待机状态，所以整个子闸门的功耗非常低，配备一般不超过12V17Ah的蓄电池一6，所以蓄电池一6由于体积较小可与子控制装置3一同封装在子控制箱5内，子控制箱5由于体积不大、重量不重，所以可以直接安装在子闸门框1上，设计为一体成型结构，这样的设计不论分渠道体积多大，都无需在额外布线和增设电池仓等结构，使得系统搭建时，分渠道上的子闸门安装非常简单。

太阳能电池板一7可安装在子闸门框1的顶部并且设计为可转动调节，从而使得根据安装位置的阳光角度从而实现太阳能电池板一7的方向进行调节实现光照能量的最大化利用并为蓄电池一6进行充电，Lora无线通信模块一32可以通过IO端口模块34调取电压采集模块一35对蓄电池一6的压力检测，从而实现

同时为了配合子闸门的使用，在农田灌溉系统建立主闸门，主闸门的功能是实现与子闸门的通信以及与云平台之间通信功能，可以整合在任意子闸门的结构中实现主闸门的功能，也可以直接设计为控制箱接外接电源，实现主闸门的功能，一方面主闸门通过无线通信模块9与云平台进行通讯，另一方面主闸门通过Lora无线通信模块二10与Lora无线通信模块一32进行通讯，所以主闸门设计为至少包括用于通信信号处理的主控制装置8、与云平台通信的无线通信模块9和与子闸门通信的Lora无线通信模块二10，所述无线通信模块9和Lora无线通信模块二10均与主控制装置8电连接；所述无线通信模块9为4G通信模块；所述主控制装置8采用罗克韦尔的micrologix1400或西门子的S7-200smart；这是主闸门的基本构造，其主闸门的结构可以和任意其他设备进行整合，从而实现主闸门的效果。

在具体实施时，农田灌溉系统中的主闸门通过无线通信模块9 与云平台实时通信以及与水利渠道中分渠道上的子闸门通过的Lora 无线通信模块通信的功能，对于子闸门而言，由于其电控方面仅就这只有Lora无线通信模块一32、与Lora无线通信模块一32连接的IO端口模块34以及与IO端口模块34连接的电机驱动器一 33，并且Lora无线通信模块一32长时间处于待机状态，所以整个子闸门的功耗非常低，配备一般不超过12V17Ah的蓄电池，所以蓄电池的体积较小，可以与子闸门的结构设计为一体式结构，子闸门一般安装在分渠道上，不论分渠道体积多大，都无需在额外布线和增设电池仓等结构。

这样的控制系统不仅在控制上实现了繁简分流、降低4G信号传输时的计算量，还可以在结构上大大提高系统铺设速度，减少布线，减少占用农田。

在子阀门的电控结构上也增设有电压采集模块一35采集蓄电池一6的电量，以反馈子闸门的蓄电池一的电量。

具体的控制方法，Lora无线通信模块一和Lora无线通信模块二采用4MHz传输功率，控制模块采用罗克韦尔的micrologix1400或西门子的S7-200smart，以水渠开始灌溉为例；云平台向主闸门发送开闸放水的信号，主闸门根据主控制器内存储的开闸放水信号进行命令调用，主闸门会通过控制模块，驱动Lora无线通信模块一与子闸门的Lora无线通信模块二进行通讯，发出打开子闸的命令，Lora无线通信模块二通过IO端口模块34中的output端口控制电机驱动器实现对子闸门的闸门打开，并且子闸门的Lora无线通信模块二通过 IO端口模块34中的input端口还会获取蓄电池二的电压并向主闸门进行发送，一般采用每一小时采集一次，主闸门的子控制装置，分别获取到自身的电机驱动器一的电流及蓄电池一的电压后，连同子闸门的信息一同发送，通过主闸门的4G无线通信模块向云平台进行发送。

云平台通过数据解析，从而体现出各闸门的开启状态，如果出现反馈的电压信号低，则说明某闸门的蓄电池电量低。当完成开闸动作后，在未来的指定时间间隔内，子闸门处于待机状态，而主闸门会定时向子闸门进行数据包发送，让子闸门的Lora无线通信模块二按收到该数据包后，会调取电压采集模块一的数据并向主闸门进行发送，这些数据会连通主闸门收集到的自身的数据一同向云平台发送，从而保证云平台的数据在不断更新，而子闸门没有收到主闸门的通信命令时，始终处于待机状态。

这样的控制方式大大的降低了平台与闸门之间的通讯数据量，以及云平台的运算的工作量，通过对控制模块内预存命令的录入，闸门可以根据不同的通信命令通过控制模块对预存命令调用和执行，通过命令调用的控制方式，也可以大大的降低运算量。整个农田灌溉闸门控制系统不仅通信负荷大大降低，并且通过减少布线，减轻子闸门的体积和大小，使得硬件耗材减少。每一个子闸门的功耗极低，可适配为小功率蓄电池或锂电池。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种农田灌溉子闸门，包括子闸门框(1)、子闸门(2)、子控制装置(3)、子电动推杆(4)、子控制箱(5)和蓄电池一(6)，所述子闸门框(1)连接有子闸门(2)，所述子闸门(2)与子闸门框(1)滑动配合，所述子电动推杆(4)安装在子闸门框(1)上部，所述子电动推杆(4)的伸缩端与子闸门(2)连接，其特征在于：所述子控制箱(5)与子闸门框(1)连接，所述子控制装置(3)和蓄电池一(6)均设在子控制箱(5)内，所述蓄电池一(6)与子控制装置(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的农田灌溉子闸门，其特征在于：还包括太阳能电池板一(7)和太阳能充电控制模块一(31)，所述太阳能电池板一(7)与子闸门框(1)连接，所述太阳能电池板一(7)和蓄电池一(6)分别与太阳能充电控制模块一(31)电连接。

3.根据权利要求2所述的农田灌溉子闸门，其特征在于：所述太阳能电池板一(7)设在子闸门框(1)的顶部且与子闸门框(1)转动配合。

4.根据权利要求1所述的农田灌溉子闸门，其特征在于：所述子控制装置(3)包括Lora无线通信模块一(32)、电机驱动器一(33)和IO端口模块(34)，所述电机驱动器一(33)与子电动推杆(4)电连接，所述Lora无线通信模块一(32)通过IO端口模块(34)与电机驱动器一(33)电连接，所述Lora无线通信模块一(32)也与太阳能充电控制模块一(31)电连接。

5.根据权利要求4所述的农田灌溉子闸门，其特征在于：还包括电压采集模块一(35)，所述电压采集模块一(35)分别与IO端口模块(34)和蓄电池一(6)电连接。

6.一种由权利要求1所述子闸门构成的农田灌溉系统，包括主闸门(11)和云平台；其特征在于：所述主闸门(11)至少包括用于与子闸门通信的主控制装置(8)、与云平台通信的无线通信模块(9)和与子闸门通信的Lora无线通信模块二(10)，所述无线通信模块(9)和Lora无线通信模块二(10)均与主控制装置(8)电连接。

7.根据权利要求6所述的农田灌溉系统，其特征在于：所述无线通信模块(9)为4G通信模块。

8.根据权利要求6所述的农田灌溉系统，其特征在于：所述主控制装置(8)采用罗克韦尔的micrologix1400或西门子的S7-200smart。

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