一种灌区信息化系统的制作方法

本实用新型涉及水利工程信息化技术领域，特别涉及一种灌区信息化系统。

背景技术：

随着经济发展，工业用水、城镇用水、环境用水与农业用水的竞争日趋严峻，造成农业用水的紧张。发展中国国家的农业用水量平均占总用水量的70％，发达国家的农业用水量平均占总用水量的50％，我国水资源量相对偏少，而且时空分布及水土资源组合不均匀，特别是一些西部省份，缺水严重，以致缺水矛盾突出，制约着我国农业的发展。

水利行业是一个信息密集型行业，随着网络的发展对信息的依赖程度越来越高，灌区作为水利事业的一部分，决不可能独立于信息化浪潮之外。要实现灌区信息化，用手工方式是根本不可能实现的。它只能也必须采用现代化的手段，应用信息技术、计算机技术、人工智能等技术才能解决这样复杂的灌区水资源监控及配置问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种管理效率高的灌区信息化系统，该系统能够精确且实时获取到灌区的相关信息，实现灌区的实时监控，并且能够精确控制灌区水量，实现按需供水，有效提高灌区配水调度的效率。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种灌区信息化系统，包括智能终端、设置在云端服务器的监控中心、设置在灌区各渠道的信息采集装置以及设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统；

所述设置在灌区各渠道的信息采集装置包括遥测终端以及与遥测终端连接的信息采集模块；所述遥测终端包括微控制器以及与微控制器连接的第一无线通讯模块，所述微控制器通过第一无线通讯模块与云端服务器的监控中心进行无线通信；微控制器设置有JTAG在线调试编程接口，所述微控制器通过光电隔离电路连接外部数据接口；所述信息采集模块包括图像采集模块、气象采集模块、土壤墒情采集模块、流量计和水质传感器，所述图像采集模块、气象采集模块、土壤墒情采集模块、流量计和水质传感器分别连接微控制器的外部数据接口，所述图像采集模块、气象采集模块、土壤墒情采集模块、流量计和水质传感器分别将其采集到的数据通过外部数据接口发送至微控制器；

所述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统包括用于进行现地控制的可编辑逻辑控制器、用于对闸门进行动作控制的闸门执行部件、用于检测闸门开度的闸门开度仪、用于检测灌区渠道水位的水位计以及第二无线通讯模块；其中灌区各个闸室中，闸门执行部件、闸门开度仪、水位计以及第二无线通讯模块分别连接可编辑逻辑控制器；所述闸门开度仪连接闸门执行部件，通过闸门执行部件检测到闸门的开度，并且将闸门的开度信息传送至可编辑逻辑控制器；所述可编辑逻辑控制器分别通过第二无线通讯模块与云端服务器的监控中心进行无线通信，通过第二无线通讯模块将灌区对应闸门的开度信息、灌区对应渠道的水位信息传送至云端服务器的监控中心，同时通过第二无线通讯模块接收云端服务器的监控中心发送的闸门控制指令；

所述智能终端通过网络与云端服务器的监控中心建立通信连接，通过智能终端向云端服务器的监控中心发送用水计划请求，云端服务器根据用水计划请求发送闸门控制指令至闸门自动化控制系统；同时通过智能终端驱动云端服务器向闸门自动化控制系统发送闸门控制指令。

优选的，还包括视频监控系统，所述视频监控系统通过网络将其拍摄到的视频信息传送至云端服务器的监控中心。

更进一步的，所述视频监控系统包括硬盘录像机、第一光纤收发器、第二光纤收发器、交换机以及安装在灌区的各摄像机，所述各个摄像机通过交换机与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光缆连接第二光纤收发器，第二光纤收发器连接硬盘录像机，云端服务器的监控中心通过硬盘录像机获取到视频信息；其中分别在灌区各渠道上游、渠道下游以及闸门处设置摄像头。

优选的，所述设置在灌区各渠道的信息采集装置中，所述遥测终端的微控制器连接的电源通过充放电控制器连接太阳能电池板；通过太阳能电池板为电源供电。

优选的，所述设置在灌区各渠道的信息采集装置中，所述图像采集模块为用于拍摄灌区图像的摄像头；所述气象采集模块包括温湿度传感器、风速风向传感器和雨量传感器；所述水质传感器包括溶解氧测量仪、浊度仪、电导率测量仪、pH值测量仪以及温度测量仪。

优选的，设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，所述闸门执行部件包括用于控制闸门动作的电机和电机控制器，所述电机设置在闸门的上部，电机通过其输出轴与闸门连接；所述电机通过电机控制器连接可编辑逻辑控制器，通过可编辑逻辑控制器控制电机的工作，通过控制电机的工作来实现闸门的动作控制；

所述闸门开度仪通过绝对编光电编码器连接电机，通过绝对编光电编码器获取到电机的工作参数，根据电机的工作参数检测出闸门的开度。

优选的，所述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，所述可编辑逻辑控制器连接有感应式液晶显示装置。

优选的，所述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统还包括设置在闸门上限位置的第一限位开关以及设置闸门下限位置的第二限位开关；所述第一限位开关和第二限位开关分别连接可编辑逻辑控制器。

优选的，所述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，可编辑逻辑控制器均连接有水位报警装置。

更进一步的，所述第一无线通讯模块和第二无线通讯模块为GPRS无线通讯模块或ZIGBEE无线通讯模块。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型灌区信息化系统包括智能终端、设置在云端服务器的监控中心、设置在灌区各渠道的信息采集装置以及设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统；其中通过信息采集装置采集灌区各渠道的图像信息、气象信息、土壤墒情信息、流量信息、水位信息以及水质信息等，并且发送至云端服务器的监控中心；通过设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统获取到灌区各闸门的开度信息以及灌区各渠道的水位信息，并且发送至云端服务器的监控中心；云端服务器的监控中心根据信息采集装置采集的信息能够监测到灌区各渠道的相关情况，并在接收到异常信息时进行告警；同时云端服务器的监控中心通过闸门自动化控制系统能够对闸门动作进行自动化控制，实现灌区水量的精确控制以及按需供水，有效提高灌区配水调度的效率。

(2)本实用新型灌区信息化系统中，用户通过智能终端访问云端服务器的监控中心时，可以通过智能终端向云端服务器的监控中心发送用水计划请求，云端服务器的监控中心根据用水计划请求发送相应的闸门控制指令至闸门自动化控制系统，也可以通过智能终端直接驱动云端服务器的监控中心发送闸门控制指令至闸门自动化控制系统，从而通过闸门自动化控制系统实现闸门的动作控制。另外，云端服务器的监控中心可以根据设置在灌区各渠道的信息采集装置以及设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统发送的数据信息，自动发送闸门控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统实现闸门动作的自动化控制。

(3)本实用新型灌区信息化系统的设置在灌区各渠道的信息采集装置中遥测终端微控制器供电的电源可以通过太阳能电池板进行充电，具有节能环保的优点。

(4)本实用新型灌区信息化系统的设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，可编辑逻辑控制器连接有感应式液晶显示装置，相关人员可以直接通过感应式液晶显示装置驱动可编辑逻辑控制器发送闸门控制指令至电机控制器，以实现对闸门进行动作控制。另外，在闸门的上限位置和下限位置分别设置有限位开关，当闸门到达上限位置或下限位置时，可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止动作，因此本实用新型能够通过限位开关将闸门控制在上限位置和下限位置之间，保证闸门运动的安全性。

附图说明

图1是本实用新型灌区信息化系统的结构框图。

图2是本实用新型灌区信息化系统中信息采集装置的结构框图。

图3是本实用新型灌区信息化系统中信息采集装置的结构示意图。

图4是本实用新型灌区信息化系统中闸门自动化控制系统的结构框图。

图5是本实用新型灌区信息化系统中闸门自动化控制系统的结构示意图。

图6是本实用新型灌区信息化系统中视频监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例中公开了一种灌区信息化系统，如图1所示，包括智能终端、设置在云端服务器的监控中心、设置在灌区各渠道的信息采集装置、设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统和视频监控系统。

本实施例中，如图2和3所示，设置在灌区各渠道的信息采集装置包括遥测终端1以及与遥测终端连接的信息采集模块；所述遥测终端1包括微控制器2以及与微控制器2连接的第一无线通讯模块3，所述微控制器2通过第一无线通讯模块3与云端服务器的监控中心进行无线通信；微控制器2设置有JTAG在线调试编程接口，微控制器2通过光电隔离电路连接外部数据接口；所述信息采集模块包括图像采集模块4、气象采集模块5、土壤墒情采集模块6、流量计7和水质传感器8，图像采集模块4、气象采集模块5、土壤墒情采集模块6、流量计7和水质传感器8分别连接微控制器2的外部数据接口，图像采集模块4、气象采集模块5、土壤墒情采集模块6、流量计7和水质传感器8分别将其采集到的数据通过外部数据接口发送至微控制器。

在本实施例上述设置在灌区各渠道的信息采集装置中，如图2和3所示，遥测终端1的微控制器2连接的电源通过充放电控制器14连接太阳能电池板12；通过太阳能电池板12为电源13充电。图像采集模块2为用于拍摄灌区图像的摄像头21；气象采集模块5包括温湿度传感器51、风速风向传感器52和雨量传感器53；水质传感器8包括溶解氧测量仪81、浊度仪82、电导率测量仪83、pH值测量仪/温度测量仪84。如图2中所示，在本实施例上述设置在灌区各渠道的信息采集装置中，遥测终端的微控制器连接还连接有SD卡存储模块、键盘、LCD显示器、电压监测看门狗和RTC实时时钟电路。

本实施例中，如图4和5所示。设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统包括用于进行现地控制的可编辑逻辑控制器15、用于对闸门进行动作控制的闸门执行部件16、用于检测闸门开度的闸门开度仪17、用于检测灌区渠道水位的水位计18以及第二无线通讯模块20；其中灌区各个闸室中，闸门执行部件16、闸门开度仪17、水位计18以及第二无线通讯模块20分别连接可编辑逻辑控制器15；闸门开度仪17连接闸门执行部件17，通过闸门执行部件17检测到闸门的开度，并且将闸门的开度信息传送至可编辑逻辑控制器；所述可编辑逻辑控制器分别通过第二无线通讯模块与云端服务器的监控中心进行无线通信，通过第二无线通讯模块将灌区对应闸门的开度信息、灌区对应渠道的水位信息传送至云端服务器的监控中心，同时通过第二无线通讯模块接收云端服务器的监控中心发送的闸门控制指令。

在本实施例上述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，闸门执行部件17包括用于控制闸门动作的电机23和电机控制器24，所述电机23设置在闸门的上部，电机23通过其输出轴与闸门连接；所述电机23通过电机控制器24连接可编辑逻辑控制器15，通过可编辑逻辑控制器15控制电机的工作，通过控制电机23的工作来实现闸门的动作控制；闸门开度仪17通过绝对编光电编码器25连接电机23，通过绝对编光电编码25器获取到电机23的工作参数，根据电机23的工作参数检测出闸门的开度。另外，可编辑逻辑控制器15连接有感应式液晶显示装置26，通过感应式液晶显示装置26显示闸门开度信息和水位信息等，同时能够通过感应式液晶显示装置26驱动可编辑逻辑控制器发送闸门控制指令至电机控制器24，以控制电机的工作，在本实施例中感应式液晶显示装置26为触摸屏。本实施例的可编辑逻辑控制器还连接有水位报警装置，当可编辑逻辑控制器接收到的水位信息超过一定值时，启动其连接的水位报警装置进行报警，

在本实施例上述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，可编辑逻辑控制器均连接有水位报警装置。

在本实施例上述设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统中，如图4所示，还包括设置在闸门上限位置的第一限位开关19以及设置闸门下限位置的第二限位开关22；所述第一限位开关19和第二限位开关22分别连接可编辑逻辑控制器15。当闸门到达上限位置时，第一限位开关发送信号至可编辑逻辑控制器，可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止上升动作。当闸门到达下限位置时，第二限位开关发送信号至可编辑逻辑控制器，可编辑逻辑控制器通过闸门执行部件控制闸门停止下降动作。本实施例通过第一限位开关和第二限位开关控制闸门的位置在上限位置和下限位置之间，保证闸门的安全性。

本实施例中，视频监控系统通过网络将其拍摄到的视频信息传送至云端服务器的监控中心。如图6所示，实施例视频监控系统包括硬盘录像机30、第一光纤收发器31、第二光纤收发器32、交换机33以及安装在灌区的各摄像机，各个摄像机通过交换机33与第一光纤收发器31连接，第一光纤收发器31通过光缆34连接第二光纤收发器32，第二光纤收发器32连接硬盘录像机30。各个摄像机将所拍摄到的视频通过交换机、第一光纤收发器、光缆和第二光纤收发器传输到硬盘录像机，云端灌区信息管理系统通过硬盘录像机30获取到各个灌区的视频信息；其中灌区设置的摄像头包括各渠道上游摄像头35、各渠道下游摄像头36以及各闸门处摄像头37。

本实施例中，智能终端通过网络与云端服务器的监控中心建立通信连接，智能终端可以通过APP或网页访问云端服务器的监控中心；用户通过智能终端访问云端服务器的监控中心时，可以查询到设置在灌区各渠道的信息采集装置以及设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统发生至云端服务器的监控中心的数据信息。在本实施例中用户可以通过智能终端将用水计划请求发送至云端服务器的监控中心，云端服务器的监控中心在接收到智能终端发送的用水计划请求后，根据用水计划请求发送闸门控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统对闸门进行动作控制。另外，本实施例中用户可以通过智能终端驱动云端服务器的监控中心发送闸门控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统实现闸门的动作控制。本实施例中云端服务器的监控中心也可以根据设置在灌区各渠道的信息采集装置以及设置在灌区各闸室的闸门自动化控制系统发送的数据信息，自动发送闸门控制指令至闸门自动化监控系统，通过闸门自动化监控系统实现闸门动作的自动化控制。

本实施例的第一无线通讯模块和第二无线通讯模块为GPRS无线通讯模块或ZIGBEE无线通讯模块。当然也可以为其他的无线通讯模块。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。