专利名称：农田节水灌溉监测管理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测装置，特别是一种农田节水灌溉监 测管理装置。
技术背景水利现代化首先是水资源调控现代化，实现水资源的优化配 置是水利现代化的主要目标，应用先进的科技手段对水资源进行 实时监控和优化配置是现代水资源管理的发展方向。国家知识产权局公开了 "一种水资源测控器"，专利号200620083966. 7，该专利主要"解决了水资源数据无线传输和水位 监测数据的技术。它由前盖、液晶显示屏、指示灯、电源接口、 备用接口、控制接口、水位接口、流量接口等组成。其不足之处 是系统采用接收发送短信消息的模式，利用GPRS/GSM公用网传 输数据，操作复杂。 实用新型的内容本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术操作复杂的不 足，提供一种将多种模块装于一个控制箱内，利用电力线载波技 术配合GPRS通讯技术对农田节水灌溉实施监测管理，对农田电力 变压器、电力线、系统本身、水泵等防破坏保护，监测控制科学 合理，实现中央、省、市、县、协会、村6级管理结构的农田节 水灌溉监测管理装置。解决上述技术问题采用以下技术方案一种农田节水灌溉监测管理装置，所述装置包括手持式IC卡 管理机、中央、省、市、县、协会、村分级管理软件，节水灌溉 数据接收管理中心服务器软件，还包括农田节水灌溉监测控制箱、 电力变压器在线监测仪、报警信息接收中心，a.所述的农田节水灌溉监测控制箱内装有电子式有功电能 表、交流接触器、HSZN型智能控制器、电动机综合保护器、漏电4保护器、避雷器、防破坏信息采集模块、电力载波通讯模块、电源转换模块；b. 所述的电子式有功电能表与HSZN型智能控制器、交流接 触器、漏电保护器、避雷器连接，该HSZN型智能控制器与电力载 波通讯模块、交流接触器连接，该交流接触器位于箱体内与电动 机综合保护器连接，该电动机综合保护器与位于箱体外的电机连 接，所述的电力载波通讯模块与电源转换模块、HSZN型智能控制 器、防破坏信息采集模块连接，该电源转换模块与漏电保护器、 电力载波通讯模块连接，所述漏电保护器与三相电源线连接。c. 所述的电力变压器在线监测仪位于电力变压器附近，主要 由电路主板、位移开关、中心馈电电源转换模块，GPRS/CDMA数 据传输模块、通讯天线、蓄电池组、电源模块、断电报警采集模 块、电力载波通讯模块、太阳能电池板组成，该电路主板与位移 开关、中心馈电电源转换模块，GPRS/CDMA数据传输模块、电源 模块、电力载波通讯模块、断电报警采集模块连接，所述的电力 载波通讯模块、断电报警采集模块、电源模块、中心馈电电源源 转换模块与电力线连接，所述的位移开关与变压器接近，所述的 GPRS/CDMA数据传输模块与通讯天线连接，所述的蓄电池组与太阳 能电池板、中心馈电电源源转换模块连接，所述的电力变压器在线 监测仪通过电力载波通讯的方式与农田节水灌溉监测控制箱连 接。d. 所述的报警接收中心主要由电路主板C8051、 LCD显示器、 喇叭组成，电路主板C8051与LCD显示器、喇叭用控制线连接， 与开关电源、蓄电池连接，该报警接收中心通过GPRS/CDMA通讯 方式与电力变压器在线监测仪连接。采用上述技术方案，与现有技术相比，其显著的优点在于 本实用新型利用电力线载波技术配合GPRS/CDMA通讯技术实 现农田灌溉取水数据的时时传输；利用电力线载波技术配合GPRS 通讯技术，使农田节水灌溉监测管理系统具备电力线、电力变压 器、水泵、水泵电缆及系统本身在有电、无电时的防盗保护；系5统建成中央、省、市、县、协会、村6级管理结构，真正使农田 灌溉用水达到远程自动化、科学化管理，从而通过合理化统计、分析来控制农业灌溉节水；利用变频及逆变馈电技术实现在农闲 时无电架空电力线路的通讯及电力线、电力变压器、水泵、水泵 电缆及系统本身防盗保护，同时为终端模块提供工作电源；本系 统具备以单个水泵为单位和以每个用户为单位的数据采集选择功 能； 一个GPRS/CDMA数据传输模块同时与两个中心通讯。IC卡具 有防水、防尘、抗干扰、防破译、防复制等特点，特别适合农村 使用。操作简单，实用。并且针对目前农村农忙时电网电压偏低 的现象，系统能在260伏至420伏范围内正常使用。本系统利用有功电能表脉冲输出量对水泵流量进行实时监测来计算水泵的出 水量，且报警功能齐全，发现问题立刻报警处理，将经济损失降 到最低。
图1是本实用新型的整体连接结构示意(框)图。 图2是本实用新型农田节水灌溉监测控制箱内各部件连接示 意(框)图。图3是本实用新型电力变压器在线监测仪各部件连接示意 (框)图。图4是本实用新型报警信息接受中心各部件连接示意(框)图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。 见附图l， 一种农田节水灌溉监测管理装置，由手持式IC卡 管理机1、农田节水灌溉监测控制箱2、电力变压器在线监测仪3、 太阳能电池板4、天线5、接收手机6、报警天线7、报警信息接 收中心8、节水灌溉数据接收管理中心服务器9 (海森节水灌溉监 测管理系统V3.0)、中央、省、市、村级管理软件10、 11、 12、 13组成。如图1所示，手持式IC卡管理机1与农田节水灌溉监测 控制箱2通讯连接。农田节水灌溉监测控制箱2与电力变压器在线监测仪3电力载波通讯连接。电力变压器在线监测仪3与太阳 能电池板4和天线5连接。接收手机6与报警信息接收中心8的 报警接收天线7网络(GSM)连接。报警信息接收中心8与电力变 压器在线监测仪3网络通讯(GPRS/CDMA/SMS)连接。节水灌溉数 据接收管理中心服务器9采用海森节水灌溉监测管理系统V3. 0， 与电力变压器在线监测仪3通过GPRS/CDMA网络通讯方式连接。 (GPRS/CDMA)连接，分别与中央、省、市、村级管理软件10、 11、 12、 13通过INTERNET网络连接。如附图2，农田节水灌溉监测控制箱2内装有电子式有功电能 表，负责电量釆集及用水量计算、数据处理、显示、控制的交流 接触器，采集水位信息、IC卡读写、信息存储等的HSZN型智能控 制器，对水泵电机过压、过流、缺相等故障保护的电动机综合保 护器，作为总开关的漏电保护器，防雷击用的避雷器，采集电力 线、水泵电缆、水泵、农田节水灌溉监测智能控制箱自身的破坏 信息和HSZN型智能控制器中的用水用电水位等信息并通过电力线传输到电力变压器在线监测仪数据的电力载波通讯模块，在电力 线无电情况下为数据采集通讯模块提供工作电源的电源转换模 块。见附图2，电子式有功电能表与HSZN型智能控制器采用脉冲 导线连接，其出线端A、 B、 C依次与交流接触器的A1的A、 B、 C 连接，其进线A、 B、 C依次与漏电保护器的A、 B、 C连接，与避 雷器的A、 B、 C连接。HSZN型智能控制器与电力载波通讯模块采 用RS485连接，其RX、 TX、 GND端与电力载波通讯模块的RX、 TX、 GND端连接，其A、 B端依次与交流接触器的A1端的A、 B连接。 交流接触器的A2端的A、 B、 C依次与位于箱体内电动机综合保护 器B端的A、 B、 C连接，电动机综合保护器B1端的A、 B、 C与位 于箱体外的电机M连接。电力载波通讯模块的RX、 TX、 GND端依 次与防破坏信息采集模块的TX、 RX、 GND端连接，其上口A、 C端 依次与漏电保护器的A、 C端连接，下口A、 C端依次与电源转换 模块的右A、 C端连接。电源转换模块的左A、 C端依次与漏电保 护器的A、 C端连接。电源转换模块的右A、 C端依次与防破坏信息采采集模块的A、 C端连接，防破坏信息采集模块与位移开关连 接，漏电保护器与三相电源线连接。如附图3，电力变压器在线监测仪位于电力变压器附近，由电 路主板(主要由CPU中央处理器及各电子电路组成，对断电报警 采集模块、位移开关、GPRS/CDMA数据传输模块的数据进行处理)、 位移开关(对变压器被破坏进行探测)、中心馈电电源源转换模块 (向各农田节水灌溉监测控制箱馈电)，GPRS/CDMA数据传输模块 (和海森节水灌溉监测管理系统V3.0软件通讯)、通讯天线、蓄 电池组、电源模块、断电报警采集模块(用于探测变压器的被盗 信息)、电力载波通讯模块、太阳能电池板(为后备直流电源充电) 组成。电路主板的输出端与位移开关的输出端连接，其输出端的 RX、 TX、 GND端依次与GPRS/CDMA数据传输模块的TX、 RX、 GND 端连接，其输出端还与声光报警器连接。电路主板的另一组RX、 TX、 GND端依次与电力载波通讯模块的TX、 RX、 GND连接，还与电 源模块连接。电路主板通过一控制线与断电报警采集模块连接， 通过另一控制线与中心馈电电源源转换模块连接。中心馈电电源 源转换模块的A、 C端依次与电源模块的A、 C端连接，电源模块 与蓄电池组连接，蓄电池组与太阳能电池板连接。如附件图4，报警信息接收中心采用唐山海森电子有限公司生 产的HSZX-3000型报警信息接收中心，安装在村委会或派出所及 公安局，报警信息中心通过GPRS/CDMA通讯方式与电力变压器在 线监测仪连接。时时查看农田节水灌溉监测控制箱、电力变压器 在线监测仪的工作状态，防止有盗窃情况发生时由于设备的问题 不能上报信息、通过发送短信及振铃的方式通知预先设置好的人 员手机。主要由电路主板(对电力变压器在线监测仪上报的信息 进行处理)、LCD液晶显示模块(显示CPU中央处理器处理好的报 警原因、准确地点、报警时间、网络状态等)、GPRS/CDMA通讯模 块(通过移动网络与电力变压器在线监测仪通讯)、声音提醒模块 (喇叭)、设置键盘模块、开关电源、蓄电池等组成。报警信息接收中心电路主板采用C8051，该电路主板与蓄电池、开关电源连接，用8根行、列连排线与设置键盘连接，用12V 两根控制线与喇叭连接，用20根控制线及电源线连排与LCD液晶 显示模块连接，用串口线与GPRS/CDMA通讯模块连接，GPRS/CDMA 通讯模块与通讯天线连接。
本实用新型的节水灌溉数据接收管理中心服务器软件采用唐 山海森电子有限公司生产的"海森农田节水灌溉监测管理系统 V3.0"版，用于对农田节水灌溉监测控制箱的用电、用水、水位 等信息的召测、存储、统计、分析、报表、打印等，由通讯服务 器、数据库服务器、应用公知的软件服务器、工作站、打印机、 UPS电源等组成。其中通讯服务器负责通过电力变压器在线监测仪 对农田节水灌溉监测控制箱的用电、用水、水位等信息的召测， 再通过应用软件的控制把数据存储到数据库服务器中，经操作人 员的操作对数据进行统计、分析、报表、打印等。
中央、省、市、县、协会、村分级管理软件使用"海森农田 节水灌溉监测管理系统客户端V3.0"版软件，是根据所管辖的区 域的权限对农田节水灌溉时的用电、用水、水位等信息通过 INTERNET网络进行统计、分析、报表、打印等。
本实用新型的手持式IC卡管理机采用HS-3000型，用于对用 户的IC卡进行开户、充值、补卡、销户、售卡信息存储、查询、 打印等。
系统的工作原理
农田节水灌溉监测控制箱是将电子式有功电能表、交流接触 器、HSZN型智能控制器(电量采集及用水量计算)、电动机综合保 护器、漏电保护器、避雷器、数据采集通讯模块、防破坏信息采 集模块、电力载波通讯模块、电源转换模块等安装在一个箱体内， 通过高性能M1射频卡作为购电(水)媒介，微电脑控制器完成预
付电费、有功电能计量、水量计量、数据存储、电力线及该系统 自身防盗防破坏报警、自动抄表、防窃电(水)、不交费自动拉闸、 可编程、数据处理与显示等功能。而且针对农村使用环境，针对 普通存储卡容易被复制、TM卡成本高而且体积小容易丢失缺点，
9采用国际上目前最流行的高性能M1射频卡做购电媒介，具有防水、 防尘、抗干扰、防破译、防复制等特点，特别适合农村使用。使 用时只要贴近系统刷卡区，用完后取回数据，用电金额自动被扣 除，操作简单，实用。并且针对目前农村农忙时电网电压偏低的
现象，系统的控制器及接触器能在260伏至420伏范围内正常使 用。
手持式IC卡管理机用于对用户的IC卡进行开户、充值、补 卡、销户、售卡信息存储、查询、统计、分析、打印等
电力变压器在线监测仪通过电力线载波通讯技术采集该变压 器及变压器下的所有分支线路及农田节水灌溉监测控制箱的用水 用电信息及被盗或被破坏的报警信息，并将信息发送到报警接收 中心及节水灌溉数据接收管理中心服务器。
太阳能电池板为在电网停电时为电力变压器在线监测仪中蓄 电池组充电提供的能源转换装置。
报警信息接收中心采用唐山海森电子有限公司生产的 HSZX-3000型报警信息接收中心，安装在村委会或派出所及公安 局，通过报警信息中心通过GPRS/CDMA通讯方式与电力变压器在 线监测仪连接。时时査看农田节水灌溉监测控制箱、电力变压器 在线监测仪的工作状态，防止有盗窃情况发生时由于设备的问题 不能上报信息、通过发送短信及振铃的方式通知预先设置好的人 员手机。主要由电路主板(对电力变压器在线监测仪上报的信息 进行处理)、LCD液晶显示模块(显示CPU中央处理器处理好的报 警原因、准确地点、报警时间、网络状态等)、GPRS/CD區通讯模 块(通过移动网络与电力变压器在线监测仪通讯)、声音提醒模块、 数据存储模块(对报警原因、准确地点、报警时间等重要数据进 行存储)、设置键盘模块等组成。将电力变压器在线监测仪上报的 信息显示到显示器上并通过拨打电话和发送短消息的方式告知管 理责任人，以免造成不必要的经济损失，并时时查看农田节水灌 溉监测控制箱、电力变压器在线监测仪的工作状态，防止有盗窃 情况发生时由于设备的问题不能上报信息。GPRS/CDMA数据传输模块是将水务系统所要的数据通过电力 变压器在线监测仪从农田节水灌溉监测控制箱采集后发回数据接 收管理中心服务器。
海森节水灌溉监测管理系统V3. 0用于对农田节水灌溉监测控 制箱的用电、用水、水位等信息的召测、存储、统计、分析、报 表、打印等，软件的运行环境由通讯服务器、数据库服务器、应 用软件服务器、工作站、打印机、UPS电源等组成。其中通讯服务 器负责通过电力变压器在线监测仪对农田节水灌溉监测控制箱的 用电、用水、水位等信息的召测，再通过应用软件的控制把数据 存储到数据库服务器中，工作站在操作人员的操作对数据进行统 计、分析、报表、打印等。
中央、省、市、县、协会、村分级管理软件(海森农田节水 灌溉监测管理系统客户端V3. 0)是根据各级的管理权限及所关心 的数据而提供的不同级别的管理软件(网络型)，是根据所管辖的 区域的权限对农田节水灌溉时的用电、用水、水位等信息通过 INTERNET网络进行统计、分析、报表、打印等。
本实用新型的所有部件均有市场上购买，其部件型号，出产 地如下
① GPRS/C匿A数据传输模块GR64型产地法国Wavecom
② 电力载波通讯模块HSTX-100L型产地唐山海森电子
③ HSZN型智能控制器HSZN型 产地唐山海森电子
④ 电子式有功电能表DSS型 产地河北沧州 交流接触器如3201型(根据水泵型号确定)产地上海
德力西、浙江正泰、法国施耐德等
⑥ 中心馈电电源源转换模块HSXC-100L产地唐山海森电
子
⑦ 中央、省、市、县、协会、村分级管理软件海森农田节
水灌溉监测管理系统客户端V3. 0 唐山海森电子有限公司
⑧ 电力变压器在线监测仪HSZNJC-09型产地唐山海森电 子有限公司。
ii
权利要求1、一种农田节水灌溉监测管理装置，所述装置包括手持式IC卡管理机、中央、省、市、县、协会、村分级管理软件，节水灌溉数据接收管理中心服务器软件，其特征在于，还包括农田节水灌溉监测控制箱、电力变压器在线监测仪、报警信息接收中心，a.所述的农田节水灌溉监测控制箱内装有电子式有功电能表、交流接触器、HSZN型智能控制器、电动机综合保护器、漏电保护器、避雷器、防破坏信息采集模块、电力载波通讯模块、电源转换模块；b.所述的电子式有功电能表与HSZN型智能控制器、交流接触器、漏电保护器、避雷器连接，该HSZN型智能控制器与电力载波通讯模块、交流接触器连接，该交流接触器位于箱体内与电动机综合保护器连接，该电动机综合保护器与位于箱体外的电机连接，所述的电力载波通讯模块与电源转换模块、HSZN型智能控制器、防破坏信息采集模块连接，该电源转换模块与漏电保护器、电力载波通讯模块连接，所述漏电保护器与三相电源线连接；c.所述的电力变压器在线监测仪位于电力变压器附近，主要由电路主板、位移开关、中心馈电电源转换模块，GPRS/CDMA数据传输模块、通讯天线、蓄电池组、电源模块、断电报警采集模块、电力载波通讯模块、太阳能电池板组成，该电路主板与位移开关、中心馈电电源转换模块，GPRS/CDMA数据传输模块、电源模块、电力载波通讯模块、断电报警采集模块连接，所述的电力载波通讯模块、断电报警采集模块、电源模块、中心馈电电源源转换模块与电力线连接，所述的位移开关与变压器接近，所述的GPRS/CDMA数据传输模块与通讯天线连接，所述的蓄电池组与太阳能电池板、中心馈电电源源转换模块连接，所述的电力变压器在线监测仪通过电力载波通讯的方式与农田节水灌溉监测控制箱连接；d.所述的报警接收中心主要由电路主板C8051、LCD显示器、喇叭组成，电路主板C8051与LCD显示器、喇叭用控制线连接，与开关电源、蓄电池连接，该报警接收中心通过GPRS/CDMA通讯方式与电力变压器在线监测仪连接。
2、 根据权利要求l所述的农田节水灌溉监测管理装置，其特 征在于，所述的节水灌溉数据接收管理中心服务器软件通过 GPRS/CDMA通讯方式与电力变压器在线监测仪连接。
3、 根据权利要求l所述的农田节水灌溉监测管理装置，其特 正在于，所述的中央、省、市、县、协会、村分级管理软件通过 INTERNET网络与节水灌溉数据接收管理中心服务器软件连接。
专利摘要一种监测装置，特别是一种农田节水灌溉监测管理装置，它的农田节水灌溉监测控制箱内装有电子式有功电能表、交流接触器、HSZN型智能控制器、电动机综合保护器、漏电保护器、避雷器、防破坏信息采集模块、电力载波通讯模块、电源转换模块。其电力变压器在线监测仪位于电力变压器附近，通过电力载波通讯的方式与农田节水灌溉监测控制箱连接。其报警接收中心通过GPRS/CDMA通讯方式与电力变压器在线监测仪连接。该装置利用有功电能表脉冲输出量对水泵流量进行实时监测来计算水泵的出水量，且报警功能齐全，发现问题立刻报警处理，将经济损失降到最低。
文档编号G08B25/00GK201328292SQ200820240900
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者李宝来 申请人:唐山海森电子有限公司