基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱装置和方法与流程

1.本发明涉及远程监控灌溉技术领域，特别涉及基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱装置和方法。


背景技术：

2.中国经济的稳步增长逐步加快了社会工业化和城镇化的进城，经济的快速发展使得国内外对于能源的需求不断上升，能源消耗也日益增加，随之带来的问题是能源工业除了要满足不断增长的需求外，还面对着挑战：能源发展和环境保护的矛盾。
3.比如对田间农作物的灌溉涉及到电力、水源等资源问题，现有农田建立蓄水池，使用水泵提水进入蓄水池，再通过建设的蓄水池管道，将蓄水池中的水流向各田间，以实现水源的充分利用。但是，对于农业灌溉领域所涉及的电力、水源，如何才能做到有效管控和资源最优利用仍然是一个待以解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于对农业灌溉所涉及的电力、水源做到有效管控和资源最优利用，提供一种基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱装置和方法。
5.为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱装置，包括风光混合发电系统、云平台远程监控系统以及提水灌溉系统，所述提水灌溉系统包括水泵、蓄水池、若干管道，所述水泵受所述风光混合发电系统供电后提水至蓄水池，蓄水池通过若干管道向外部灌溉，所述云平台监控系统用于采集风光混合发电系统的运行数据、提水灌溉系统的运行数据、本地的风光数据以及上游的水情数据，并根据采集的数据对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行状态进行控制，当发生旱情时根据采集的数据驱动系统调控防旱。
6.所述风光混合发电系统包括光伏发电板、风力发电机、超级电容、卸荷器，所述光伏发电板、风力发电机为所述超级电容供电，所述卸荷器用于卸载超级电容中多余的电量，以防止超级电容过充。
7.在本方案中，使用光伏发电板依靠太阳能量对超级电容供电，使用风力发电机依靠自然风力对超级电容供电，并且设置了卸荷器，当超级电容中的电量足够时，则卸载掉光伏发电板和风力发电机输出的电能，以保护超级电容不因过充收到损坏。本方案使用太阳能和风能的自然资源所产生的电能为超级电容供电，从而为水泵供电，以提水至蓄电池，无需外部接入市电为水泵供电，一方面节约了电力资源，一方面省去接入市电需布设线缆的麻烦。
8.更进一步地，所述风光混合发电系统还包括水力发电机，所述蓄水池通过若干管道向外部灌溉时，水力发电机为所述超级电容供电。
9.在本方案中，在管道处可建设水力发电机，当蓄水池中的水流向外部时，可利用流水时水力发电机发电，从而为蓄电池供电，充分利用自然环境的资源。
10.更进一步地，所述云平台远程监控系统包括信息采集模块、信息汇集模块、gprs模块、后台服务器，所述信息采集模块用于采集风光混合发电系统以及本地的风光数据、上游的水情数据以及提水灌溉系统的运行数据，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储，信息汇集模块通过gprs模块将存储的运行数据上传至后台服务器。
11.在本方案中，对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容等的运行数据进行采集，并将运行数据上传至后台服务器，以实现远程监控这些设备的运行数据。
12.更进一步地，所述信息采集模块包括：光伏发电板传感器组，包括发电板电压传感器、发电板电流传感器、光照强度传感器、发电板温度传感器，分别对所述光伏发电板的电压、电流、接收光照强度、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；风力发电机传感器组，包括风机电压传感器、风机电流传感器、风机转速传感器，分别对所述风力发电机的电压、电流、转速进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；水力发电机传感器组，包括水机电压传感器、水机电流传感器、水机温度传感器，分别对所述水力发电机的电压、电流、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；超级电容传感器组，包括电容电压传感器、电容电流传感器、电容温度传感器，分别对所述超级电容的电压、电流、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；水泵传感器组，包括水泵电压传感器、水泵电流传感器、水泵振动传感器、水泵定位传感器，分别对所述水泵的电压、电流、振幅、定位进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；蓄水池传感器组，包括蓄水池水位传感器、管道压力传感器、管道流量传感器，分别用于对所述蓄水池中的水位、管道的水压和流量进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；外部灌溉传感器组，包括土壤湿度传感器、环境温度传感器，分别用于对若干管道所灌溉的外部环境的土壤湿度和温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；本地风光传感器组，包括光强计、风速仪，分别用于对本地的光照强度、风速进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储；上游水情传感器组，包括降水量传感器，用于对上游的降水量进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储。
13.在本方案中，所采集的运行数据主要包括设备工作时的电压、电流、温度等，旱情关键时的数据驱动系统调控防旱，在实际使用时，通过检测设备的电压、电流、温度等数据也能够初步的判断设备的运行状态了，但本方案不限于仅采集上述运行数据。
14.更进一步地，所述云平台远程监控系统还包括移动终端、云平台，所述后台服务器结合上游降雨预报对接收到的数据进行处理分析后上传至云平台，以及可通过移动终端查询后台服务器处理分析后的数据，移动终端根据查询到的数据对风光混合发电系统、提水灌溉系统的运行状态进行控制。
15.基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱方法，其特征在于：包括以下步骤：使用风光混合发电系统为提水灌溉系统供电；所述提水灌溉系统经风光混合发电系统供电后，为外部灌溉；云平台远程监控系统采集风光混合发电系统的运行数据、提水灌溉系统的运行数据、本地的风光数据以及上游的水情数据，并根据采集的数据对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行状态进行控制。
16.更进一步地，所述使用风光混合发电系统为提水灌溉系统供电的步骤，包括：所述风光混合发电系统中的光伏发电板、风力发电板为超级电容供电，超级电容为提水灌溉系统的水泵供电；所述光伏发电板、风力发电板在为超级电容供电时，卸荷器卸载超级电容中多余的电量，以防止超级电容过充。
17.更进一步地，所述提水灌溉系统经风光混合发电系统供电后，为外部灌溉的步骤，包括：所述提水灌溉系统中的水泵受超级电容供电后提水至蓄水池，蓄水池通过若干管道向外部灌溉；蓄水池通过若干管道向外部灌溉时，风光混合发电系统中的水力发电机为所述超级电容供电。
18.更进一步地，所述云平台远程监控系统采集风光混合发电系统的运行数据、提水灌溉系统的运行数据、本地的风光数据以及上游的水情数据，并根据采集的数据对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行状态进行控制的步骤，包括：云平台远程监控系统中的信息采集模块对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容、水泵、蓄水池的运行数据以及外部灌溉环境数据、本地的风光数据、上游的水情数据进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储；信息汇集模块通过gprs模块将存储的数据上传至后台服务器，后台服务器结合上游降雨预报对接收到的数据进行处理分析后上传至云平台；移动终端查询后台服务器处理分析后的数据，并根据查询到的数据对风光混合发电系统、提水灌溉系统的运行状态进行控制。
19.更进一步地，所述云平台远程监控系统中的信息采集模块对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容、水泵、蓄水池的运行数据以及外部灌溉环境数据、本地的风光数据、上游的水情数据进行采集的步骤，包括：所述信息采集模块使用光伏发电板传感器组对光伏发电板的运行数据进行采集，其中，发电板电压传感器采集光伏发电板的电压，发电板电流传感器采集光伏发电板的电流，光照强度传感器采集光伏发电板接收的光照强度，发电板温度传感器采集光伏发电板的温度；所述信息采集模块使用风力发电机传感器组对风力发电机的运行数据进行采集，其中，风机电压传感器采集风力发电机的电压，风机电流传感器采集风力发电机的电流，风机转速传感器采集风力发电机的转速；所述信息采集模块使用水力发电机传感器组对水力发电机的运行数据进行采集，其中，水机电压传感器采集水力发电机的电压，水机电流传感器采集水力发电机的电流，水机
温度传感器采集水力发电机的温度；所述信息采集模块使用超级电容传感器组对超级电容的运行数据进行采集，其中，电容电压传感器采集超级电容的电压，电容电流传感器采集超级电容的电流，电容温度传感器采集超级电容的温度；所述信息采集模块使用水泵传感器组对水泵的运行数据进行采集，其中，水泵电压传感器采集水泵的电压，水泵电流传感器采集水泵的电流，水泵振动传感器采集水泵的振幅，水泵定位传感器采集水泵的定位；所述信息采集模块使用蓄水池传感器组对蓄水池的运行数据进行采集，其中，蓄水池水位传感器采集蓄水池中的水位，管道压力传感器采集管道的水压，管道流量传感器采集管道的流量；所述信息采集模块使用外部灌溉传感器组对外部灌溉环境数据进行采集，其中，土壤湿度传感器采集外部环境的土壤湿度，环境温度传感器采集外部环境的温度；所述信息采集模块使用本地风光传感器组对本地的风光数据进行采集，其中，光强计采集本地的光照强度，风速仪采集本地的风速；所述信息采集模块使用上游水情传感器组对上游的水情数据进行采集，其中，降水量传感器采集上游的降水量。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）本方案使用光伏发电板依靠太阳能量对超级电容供电，使用风力发电机依靠自然风力对超级电容供电，并且设置了卸荷器，当超级电容中的电量足够时，则卸载掉光伏发电板和风力发电机输出的电能，以保护超级电容不因过充收到损坏。本方案使用太阳能和风能的自然资源所产生的电能为超级电容供电，从而为水泵供电，以提水至蓄电池，无需外部接入市电为水泵供电，一方面节约了电力资源，一方面省去接入市电需布设线缆的麻烦；（2）本方案在管道处可建设水力发电机，当蓄水池中的水流向外部时，可利用流水时水力发电机发电，从而为蓄电池供电，充分利用自然环境的资源；（3）本方案对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容等的运行数据进行采集，以及采集本地风光数据、上游水情数据，并将运行数据上传至后台服务器，以实现远程监控这些设备的运行数据。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明装置系统模块框图；图2为本发明云平台远程监控系统模块框图；图3为本发明信息采集模块框图；图4为本实施例信息汇集模块采用单元机的电路原理图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱装置，包括风光混合发电系统、云平台远程监控系统以及提水灌溉系统，所述风光混合发电系统为提水灌溉系统供电，云平台远程监控系统对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行数据以及本地的风光数据以及上游的水情数据进行采集，并根据采集的数据对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行状态进行控制。
26.请参见图1，其中所述提水灌溉系统包括水泵、蓄水池、若干管道，所述水泵受所述风光混合发电系统供电后提水至蓄水池，蓄水池通过若干管道向外部灌溉，比如对外部的农田、水果园等进行灌溉。
27.请继续参见图1，所述风光混合发电系统包括光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容、卸荷器，其中光伏发电板依靠太阳能量对超级电容供电，风力发电机依靠自然风力对超级电容供电，所述蓄水池通过若干管道向外部灌溉时，水力发电机为所述超级电容供电。所述卸荷器用于卸载超级电容中多余的电量，以防止超级电容过充。
28.请参见图2，所述云平台远程监控系统包括信息采集模块、信息汇集模块、gprs模块、后台服务器、移动终端、云平台，其中信息采集模块用于采集风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行数据，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储，信息汇集模块通过gprs模块将存储的运行数据上传至后台服务器。所述后台服务器结合上游降雨预报对接收到的数据进行处理分析后上传至云平台，以及可通过移动终端查询后台服务器处理分析后的运行数据，移动终端根据查询到的运行数据对风光混合发电系统、提水灌溉系统的运行状态进行控制。
29.请参见图3，所述信息采集模块包括光伏发电板传感器组、风力发电机传感器组、水力发电机传感器组、超级电容传感器组、水泵传感器组、蓄水池传感器组、外部灌溉传感器组，其中：光伏发电板传感器组，包括发电板电压传感器、发电板电流传感器、光照强度传感器、发电板温度传感器，分别对所述光伏发电板的电压、电流、接收光照强度、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；风力发电机传感器组，包括风机电压传感器、风机电流传感器、风机转速传感器，分别对所述风力发电机的电压、电流、转速进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；水力发电机传感器组，包括水机电压传感器、水机电流传感器、水机温度传感器，分别对所述水力发电机的电压、电流、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块
进行存储；超级电容传感器组，包括电容电压传感器、电容电流传感器、电容温度传感器，分别对所述超级电容的电压、电流、温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；水泵传感器组，包括水泵电压传感器、水泵电流传感器、水泵振动传感器、水泵定位传感器，分别对所述水泵的电压、电流、振幅、定位进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；蓄水池传感器组，包括蓄水池水位传感器、管道压力传感器、管道流量传感器，分别用于对所述蓄水池中的水位、管道的水压和流量进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；外部灌溉传感器组，包括土壤湿度传感器、环境温度传感器，分别用于对若干管道所灌溉的外部环境的土壤湿度和温度进行采集，并将采集的运行数据发送至信息汇集模块进行存储；本地风光传感器组，包括光强计、风速仪，分别用于对本地的光照强度、风速进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储，主要用于对风光发电或储电进行智能调节；上游水情传感器组，包括降水量传感器，用于对上游的降水量进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储。
30.所述信息采集模块对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容、水泵、蓄水池的运行数据以及外部灌溉的环境数据、本地的风光数据、上游的水情数据进行采集，以便移动终端能够远程获取到这些数据，然后通过数据即可查询到相应的运行状态，并对其进行控制。比如调节光伏发电板收电容量、开关，调节风力发电机转速、输出功率，调节水力发电机转速、输出功率，调节水泵提水效率、输出功率，调节蓄水池阀门开度等，但需要说明的是，本方案不对移动终端具体如何控制他们的运行状态进行限定和保护，分别使用现有技术即可，故不在此进行赘述。
31.更进一步地，所述信息汇集模块可以为具有存储功能的控制器，比如单片机内嵌的存储器，或外接的存储器，请参见图4，可用型号为stm32f103rbt6的是单片机，用于对信息采集模块所采集的运行数据等进行暂时的存储，比如每24小时清除一次历史数据，以释放存储容量。所述gprs模块可采用型号为sim800a的通讯模块建立信息汇集模块与后台服务器之间的通信连接。同时，也可以设置所述信息汇集模块以一定周期将存储的数据打包通过gprs模块上传至后台服务器，当信息汇集模块没有上传数据时，gprs模块可进入休眠模式。
32.基于上述装置，本方案还提出一种基于风光混合供电的云平台远程监控防洪防旱方法，包括以下步骤：步骤s1：使用风光混合发电系统为提水灌溉系统供电。
33.所述风光混合发电系统中的光伏发电板、风力发电板为超级电容供电，超级电容为提水灌溉系统的水泵供电。所述光伏发电板、风力发电板在为超级电容供电时，卸荷器卸载超级电容中多余的电量，以防止超级电容过充。
34.步骤s2：所述提水灌溉系统经风光混合发电系统供电后，为外部灌溉。
35.所述提水灌溉系统中的水泵受超级电容供电后提水至蓄水池，蓄水池通过若干管道向外部灌溉。蓄水池通过若干管道向外部灌溉时，风光混合发电系统中的水力发电机为所述超级电容供电。
36.步骤s3：云平台远程监控系统采集风光混合发电系统的运行数据、提水灌溉系统的运行数据、本地的风光数据以及上游的水情数据，并根据采集的数据对风光混合发电系统和提水灌溉系统的运行状态进行控制。
37.云平台远程监控系统中的信息采集模块对光伏发电板、风力发电机、水力发电机、超级电容、水泵、蓄水池的运行数据以及外部灌溉环境数据、本地的风光数据、上游的水情数据进行采集，并将采集的数据发送至信息汇集模块进行存储。
38.所述信息采集模块使用光伏发电板传感器组对光伏发电板的运行数据进行采集，其中，发电板电压传感器采集光伏发电板的电压，发电板电流传感器采集光伏发电板的电流，光照强度传感器采集光伏发电板接收的光照强度，发电板温度传感器采集光伏发电板的温度；所述信息采集模块使用风力发电机传感器组对风力发电机的运行数据进行采集，其中，风机电压传感器采集风力发电机的电压，风机电流传感器采集风力发电机的电流，风机转速传感器采集风力发电机的转速；所述信息采集模块使用水力发电机传感器组对水力发电机的运行数据进行采集，其中，水机电压传感器采集水力发电机的电压，水机电流传感器采集水力发电机的电流，水机温度传感器采集水力发电机的温度；所述信息采集模块使用超级电容传感器组对超级电容的运行数据进行采集，其中，电容电压传感器采集超级电容的电压，电容电流传感器采集超级电容的电流，电容温度传感器采集超级电容的温度；所述信息采集模块使用水泵传感器组对水泵的运行数据进行采集，其中，水泵电压传感器采集水泵的电压，水泵电流传感器采集水泵的电流，水泵振动传感器采集水泵的振幅，水泵定位传感器采集水泵的定位；所述信息采集模块使用蓄水池传感器组对蓄水池的运行数据进行采集，其中，蓄水池水位传感器采集蓄水池中的水位，管道压力传感器采集管道的水压，管道流量传感器采集管道的流量；所述信息采集模块使用外部灌溉传感器组对外部灌溉环境数据进行采集，其中，土壤湿度传感器采集外部环境的土壤湿度，环境温度传感器采集外部环境的温度；所述信息采集模块使用本地风光传感器组对本地的风光数据进行采集，其中，光强计采集本地的光照强度，风速仪采集本地的风速；所述信息采集模块使用上游水情传感器组对上游的水情数据进行采集，其中，降水量传感器采集上游的降水量。
39.信息汇集模块通过gprs模块将存储的运行数据和环境数据上传至后台服务器，后台服务器对接收到的运行数据进行处理分析后上传至云平台；移动终端查询后台服务器处理分析后的运行数据，并根据查询到的运行数据对风光混合发电系统、提水灌溉系统的运行状态进行控制。
40.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。