一种自动计量给水控制器的制作方法

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1.本发明涉及一种自动计量给水控制器。


背景技术：

2.电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表，应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量；电磁流量计的结构主要是由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成；其中，磁路系统的作用是产生均匀直流或交流磁场；测量导管的作用是让被测导电性液体通过；电极的作用是引出和被测量成正比的感应电势信号；外壳的作用是由铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰；衬里的作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路；转换器的作用是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。
3.电磁流量计的使用特点为：测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低，对浆液测量有独特的适应性；测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高；测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；测量管道内无可动部件，因此仪器寿命极长。
4.然而，国内主流使用的电磁流量计对水质要求较高、抗污染腐蚀能力差、价格昂贵，不容易进行普及和应用，并且在实际使用过程中，会出现管道淤堵的情况；同时，电磁流量计在控制水量的过程中，多采用手动操作控制电磁阀来调节水量，响应速度慢、自动化程度低、还会造成水资源的浪费。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种自动计量给水控制器，结构设计合理，基于多种电气元件集成和相互配合的工作原理，采用远程控制电磁阀的方式来实现自动给水，既可以应用于地下管道也可以应用于地面管道，计量精度高且优于机械水表，对水质要求低，管道无阻挡不会产生淤堵，一方面能够克服国内主流电磁流量计所存在的对水质要求高、抗污染腐蚀能力差、价格昂贵的缺点；另一方面以水量为技术参数，通过刷卡或电脑远程操作等人工控制实现有压供水管网系统的自动给水，替代现有的手动操作电磁阀的方式，满足及时快速、准确高效、安全充足的灌溉供水要求，从而达到节约水资源的目的，解决了现有技术中存在的问题。
6.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.一种自动计量给水控制器，所述给水控制器包括：
8.信息采集单元，所述信息采集单元包括超声波流量计、压力传感器和电磁阀，所述信息采集单元用于采集灌水量、灌溉流量和管道压力实时数据，以使工作人员根据对采集数据的分析作出准确判断，及时发现管网中存在的故障；
9.控制单元，所述控制单元包括lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池，所述控制单元用于发出控制指令来调节继电器和电磁阀的动作以完成自动计量给水灌溉；
10.智慧水利应用平台，所述智慧水利应用平台包括存储单元、处理单元和通讯单元，所述存储单元用于存储采集得到的实时数据，所述处理单元用于对实时数据进行分析、统计和报表查询，所述通讯单元用于智慧水利应用平台与信息采集单元、控制单元和工作人员上位机分别建立无线通讯连接。
11.在超声波流量计上设有光电接口、m-bus接口和rs485接口。
12.所述压力传感器的型号为mik-p300。
13.所述lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池组装在控制箱内，所述控制箱安装在专用支架上。
14.在lcsk-m2节水灌溉双控rtu上设有射频卡管理机，所述射频卡管理机用于使信息采集单元进入灌溉模式，进行灌水量、灌溉流量和管道压力数据的实时采集。
15.所述射频卡包括用户卡、设置卡、管理卡、检查卡和清零卡，所述用户卡用于灌溉启停泵操作；所述设置卡用于设定lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；所述管理卡用于在用户卡失效的情况下紧急切断lcsk-m2节水灌溉双控rtu的继电器输出；所述检查卡用于查看lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；所述清零卡用于对lcsk-m2节水灌溉双控rtu的年累计用水量和年累计用电量进行清零操作。
16.所述通讯单元为gprs通讯器，所述gprs通讯器的型号为sim800c，在gprs通讯器上设有42个引脚，在gprs通讯器的二号引脚和六号引脚之间设有相并连的第六电阻和第七电阻；所述gprs通讯器通过十五号引脚、十六号引脚、十七号引脚和十八号引脚连接有sim卡，在gprs通讯器的十五号引脚、十六号引脚和十七号引脚上分别设有第四电容、第五电容和第六电容，在gprs通讯器的十八号引脚上连接有第七电容。
17.所述工作人员上位机包括移动端设备和pc。
18.在存智慧水利应用平台内还设有管理单元、自动识别单元、gis地图单元、远程控制单元和查询单元。
19.所述管理单元包括权限管理单元、用户数据管理单元、水井数据管理单元、行政数据管理单元。
20.本发明采用上述结构，通过信息采集单元来采集灌水量、灌溉流量和管道压力实时数据，以使工作人员根据对采集数据的分析作出准确判断，及时发现管网中存在的故障；通过控制单元根据采集到的实时数据采集灌水量、灌溉流量和管道压力实时数据，以使工作人员根据对采集数据的分析作出准确判断，及时发现管网中存在的故障；通过智慧水利应用平台存储采集得到的实时数据并对实时数据进行分析、统计和报表查询，建立无线传输通道，实现远程控制，具有高效精准、安全实用的优点。
附图说明：
21.图1为本发明的结构示意图。
22.图2为本发明的信息采集单元的结构示意图。
23.图3为本发明的控制单元的结构示意图。
24.图4为本发明的智慧水利应用平台的结构示意图。
25.图5为本发明的管理单元的结构示意图。
26.图6为本发明的控制器和专用支架的结构示意图。
27.图7为本发明的压力传感器的结构示意图。
28.图8为本发明的lcsk-m2节水灌溉双控rtu的结构示意图。
29.图9为本发明的通讯单元的电气原理图。
具体实施方式：
30.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
31.如图1-9中所示，一种自动计量给水控制器，所述给水控制器包括：
32.信息采集单元，所述信息采集单元包括超声波流量计、压力传感器和电磁阀，所述信息采集单元用于采集灌水量、灌溉流量和管道压力实时数据，以使工作人员根据对采集数据的分析作出准确判断，及时发现管网中存在的故障；
33.控制单元，所述控制单元包括lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池，所述控制单元用于发出控制指令来调节继电器和电磁阀的动作以完成自动计量给水灌溉；
34.智慧水利应用平台，所述智慧水利应用平台包括存储单元、处理单元和通讯单元，所述存储单元用于存储采集得到的实时数据，所述处理单元用于对实时数据进行分析、统计和报表查询，所述通讯单元用于智慧水利应用平台与信息采集单元、控制单元和工作人员上位机分别建立无线通讯连接。
35.在超声波流量计上设有光电接口、m-bus接口和rs485接口。
36.所述压力传感器的型号为mik-p300。
37.所述lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池组装在控制箱内，所述控制箱安装在专用支架上。
38.在lcsk-m2节水灌溉双控rtu上设有射频卡管理机，所述射频卡管理机用于使信息采集单元进入灌溉模式，进行灌水量、灌溉流量和管道压力数据的实时采集。
39.所述射频卡包括用户卡、设置卡、管理卡、检查卡和清零卡，所述用户卡用于灌溉启停泵操作；所述设置卡用于设定lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；所述管理卡用于在用户卡失效的情况下紧急切断lcsk-m2节水灌溉双控rtu的继电器输出；所述检查卡用于查看lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；所述清零卡用于对lcsk-m2节水灌溉双控rtu的年累计用水量和年累计用电量进行清零操作。
40.所述通讯单元为gprs通讯器，所述gprs通讯器的型号为sim800c，在gprs通讯器上设有42个引脚，在gprs通讯器的二号引脚和六号引脚之间设有相并连的第六电阻和第七电阻；所述gprs通讯器通过十五号引脚、十六号引脚、十七号引脚和十八号引脚连接有sim卡，在gprs通讯器的十五号引脚、十六号引脚和十七号引脚上分别设有第四电容、第五电容和第六电容，在gprs通讯器的十八号引脚上连接有第七电容。
41.所述工作人员上位机包括移动端设备和pc。
42.在存智慧水利应用平台内还设有管理单元、自动识别单元、gis地图单元、远程控
制单元和查询单元。
43.所述管理单元包括权限管理单元、用户数据管理单元、水井数据管理单元、行政数据管理单元。
44.本发明实施例中的一种自动计量给水控制器的工作原理为：基于多种电气元件集成和相互配合的工作原理，采用远程控制电磁阀的方式来实现自动给水，既可以应用于地下管道也可以应用于地面管道，计量精度高且优于机械水表，对水质要求低，管道无阻挡不会产生淤堵，一方面能够克服国内主流电磁流量计所存在的对水质要求高、抗污染腐蚀能力差、价格昂贵的缺点；另一方面以水量为技术参数，通过刷卡或电脑远程操作等人工控制实现有压供水管网系统的自动给水，替代现有的手动操作电磁阀的方式，满足及时快速、准确高效、安全充足的灌溉供水要求，从而达到节约水资源的目的，应用范围广泛，容易在多种不同的应用场景进行普及。
45.在整体方案中，主要包括信息采集单元，信息采集单元包括超声波流量计、压力传感器和电磁阀，用于采集灌水量、灌溉流量和管道压力实时数据，以使工作人员根据对采集数据的分析作出准确判断，及时发现管网中存在的故障；控制单元，包括lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池，用于发出控制指令来调节继电器和电磁阀的动作以完成自动计量给水灌溉；智慧水利应用平台，包括存储单元、处理单元和通讯单元，用于存储采集得到的实时数据，对实时数据进行分析、统计和报表查询，并且在智慧水利应用平台与信息采集单元、控制单元和工作人员上位机之间分别建立无线通讯连接。
46.优选的，对于超声波流量计，采用超声测流技术，不受磁场干扰，无机械转动部件，无磨损，可靠性高；采用直管式结构，压损小，不堵塞；同时可以通过gprs网络实时将计量数据、运行状态、报警信息等数据进行远传；在超声波流量计上设有光电接口、m-bus接口和rs485接口，可以应用在不同的硬件电路和应用环境中，通用性强。
47.优选的，对于电磁阀，可以采用有线控制的方式实现阀门的开启和关闭，采用刷卡的模式触动lcsk-m2节水灌溉水电双控rtu的继电器模块触点，通过继电器模块来控制电磁阀的启停。
48.优选的，lcsk-m2节水灌溉双控rtu、太阳能控制器、继电器和蓄电池组装在控制箱内，控制箱安装在专用支架上，统一安装设置，将电气功能组件集成到控制箱内，集成化程度高，方便进行设置。
49.进一步的，lcsk-m2节水灌溉双控rtu的基本功能较为完整，主要包括：使用射频卡控制继电器通断功能；刷卡停机延时关阀功能；定位功能；可按用电、用水、用时计量费用；采用5路模拟量采集，连接液位、压力、墒情传感器后可实现实时数据采集；采用3路无源脉冲输入，可接脉冲电表、脉冲水表；采用2路无源开关量输入检测；采用1路rs485仪表接口，可外接智能计量仪表；采用1路继电器输出；128*64点阵液晶显示；设有启停灌溉语音提示功能；可进行大数据量存储，能够存储3200条灌溉记录；基于gprs通讯，可同时连接3个服务中心站；还能够支持远程程序升级。
50.实际使用时，自动计量给水控制器有两种工作模式，分别是灌溉模式和非灌溉模式；lcsk-m2节水灌溉双控rtu通电后自动进入非灌溉模式，继电器处于断开状态，电磁阀不开启，信息采集单元只是测量各路传感器信号；只有使用有效的用户卡才能够使信息采集单元进入灌溉模式，在灌溉模式下，信息采集单元采集灌水量、灌溉流量和管道压力等相关
数据；灌溉完成后可使用该用户卡断开继电器常开触点，使信息采集单元进入非灌溉模式。
51.优选的，在自动计量给水控制器还设有刷卡延时关闭功能，要是避免电磁阀频繁动作，延时时间可以设置；当一用户灌溉结束时，刷该灌溉用户的用户卡成功后，即停止本卡的计费，并将该用户的余额更新、数据上传，在延时时间内如果有其他用户刷卡开泵，则电磁阀会继续运行对新用户进行计费灌溉，两个用户之间的费用、流量不做计量；若没有新用户刷卡开泵，延时时间到后关闭电磁阀，延时时间内的费用不计量。
52.一般情况下，lcsk-m2节水灌溉双控rtu正常联网成功后，可以自动获取gprs基站定位信息码，并将该信息定时上传给服务器端，从lcsk-m2节水灌溉双控rtu液晶显示屏上也可查询到该定位信息码，使用该信息定位码可以确定安装位置信息。
53.特别说明的是，射频卡包括用户卡、设置卡、管理卡、检查卡和清零卡，用户卡用于灌溉启停泵操作；设置卡用于设定lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；管理卡用于在用户卡失效的情况下紧急切断lcsk-m2节水灌溉双控rtu的继电器输出；检查卡用于查看lcsk-m2节水灌溉双控rtu的工作参数；清零卡用于对lcsk-m2节水灌溉双控rtu的年累计用水量和年累计用电量进行清零操作，从而满足控制器的各项功能和应用。
54.对于智慧水利应用平台，具有对各个供水区域或行政区域数据实时采集，支持海量数据的储存和处理功能，对终端数据没有限制。支持多级权限管理功能，可对用户设定不同的使用权限，满足数据保密性要求；支持数据分析、统计和报表功能，供水数据可按照年、月、日和任意时间段查询；支持图形化显示：统计、标记故障、能耗异常自动告警等信息。
55.同时可以对新增设备系统自动识别，自动实现系统的扩容。
56.进一步的，经纬图显示根据不同级别系统自动在地图上载入管辖的井，鼠标点击地图上每口井，弹出井详细信息的窗口，根据功能，在弹出的窗口里可以点击“实时数据”链接，查看井的实时数据。经纬坐标定位：此功能是根据所辖范围内的井，在地图上选择井进行井地图坐标录入配置。
57.对于管理单元，包括权限管理单元、用户数据管理单元、水井数据管理单元、行政数据管理单元；权利管理单元用于支持多级权限管理功能，可对用户设定不同的使用权限，满足数据保密性要求；用户数据管理单元包括用户数据查询、用户卡号查询、用户供水记录查询、用户能耗分析；通过这几项子功能，使用户详细了解自己的供水信息、供水记录以及供水所耗的水以及费用；水井数据管理单元主要包括供水井信息查询、供水井能耗分析、供水井开采量分析、供水井供水记录查询、供水井报警数据分析；通过这几项子功能，详细的掌握供水井基本信息、能耗、开采量、报警以及供水方面的数据；行政数据管理单元可以针对不同级别权限的用户，查看不同级别的井用水量、消费额汇总以及曲线展示。
58.对于远程控制单元，主要包括供水井远闸门程控制功能；通过不同级别层次展示出各自管辖的井，针对每口井进行实时控制管理。
59.在pc或移动端设备上，用于可以通过账号密码登录智慧水利监控云平台，可查询仪表名称、水量统计、仪表状态、灌溉记录等信息，并且可通过远程控制功能来控制阀门的启停。
60.综上所述，本发明实施例中的一种自动计量给水控制器基于多种电气元件集成和相互配合的工作原理，采用远程控制电磁阀的方式来实现自动给水，既可以应用于地下管道也可以应用于地面管道，计量精度高且优于机械水表，对水质要求低，管道无阻挡不会产
生淤堵，一方面能够克服国内主流电磁流量计所存在的对水质要求高、抗污染腐蚀能力差、价格昂贵的缺点；另一方面以水量为技术参数，通过刷卡或电脑远程操作等人工控制实现有压供水管网系统的自动给水，替代现有的手动操作电磁阀的方式，满足及时快速、准确高效、安全充足的灌溉供水要求，从而达到节约水资源的目的，应用范围广泛，容易在多种不同的应用场景进行普及。
61.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
62.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。