[發(fā)明專利]節(jié)水型農(nóng)業(yè)生態(tài)信息采集系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310107724.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103176466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘崢嶸;朱翔;張寧;包廣清;矯立新;王建斌;趙磊;張浩;國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采集控制設(shè)備，特別是一種農(nóng)業(yè)灌區(qū)的節(jié)水型自動(dòng)化管理控制設(shè)備。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，又是一個(gè)水資源極其短缺的國(guó)家，人均水資源擁有量?jī)H相當(dāng)于世界平均水平的1/4，耕地單位面積占有水資源量?jī)H為世界平均水平的3/4。灌溉用水的浪費(fèi)現(xiàn)象又十分嚴(yán)重，利用率只有40%左右。尤其西部地區(qū)干旱少雨，水資源成為制約西部地區(qū)發(fā)展的瓶頸。要在如此干旱的地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，就必須節(jié)約有限的水資源，合理利用水資源。?我國(guó)高新節(jié)水灌溉技術(shù)推廣普及程度低，灌溉的水利用率極低，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，采用現(xiàn)代化手段，建設(shè)水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)掌握區(qū)域水資源變化及利用情況，最大限度的調(diào)控使用效率，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

在傳統(tǒng)的水資源調(diào)度中，通常是用人工控制的落后模式，現(xiàn)場(chǎng)操作笨拙、信息傳輸緩慢、響應(yīng)遲鈍、費(fèi)時(shí)耗力、投入大成效低。另外需要改變部分灌區(qū)現(xiàn)有PLC水資源調(diào)度系統(tǒng)的控制方式，解決其成本高、供電要求嚴(yán)格，難以適應(yīng)西北惡劣自然環(huán)境的瓶頸問(wèn)題。針對(duì)北方，特別是西北地區(qū)干旱少雨、年蒸發(fā)量大，農(nóng)作物種植面積大、灌溉時(shí)間集中，灌區(qū)水渠系統(tǒng)（干渠、支渠、斗渠等）龐大、測(cè)控站點(diǎn)分散遙遠(yuǎn)的現(xiàn)狀，需要解決水渠系統(tǒng)量大面廣、通信距離長(zhǎng)難以維護(hù)等困難及傳統(tǒng)水資源管理方式使用成本高、資源利用效率低，存在隨意性，浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)水型農(nóng)業(yè)生態(tài)信息采集系統(tǒng)。

本發(fā)明是節(jié)水型農(nóng)業(yè)生態(tài)信息采集系統(tǒng)，根據(jù)采集的信息對(duì)閘門(mén)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制，該系統(tǒng)由主控制模塊、多傳感器設(shè)備、數(shù)傳模塊、電源模塊、閘門(mén)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、視頻圖像采集器組成，其中主控制模塊由微控制器1、鍵盤(pán)2、LCD3、實(shí)時(shí)時(shí)鐘4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5、ADC6、在線編程調(diào)試接口7、串行接口18、光電隔離電路15、USB19組成；傳感器設(shè)備17由翻斗式雨量傳感器2-4、風(fēng)速儀2-5、溫度傳感器2-6、土壤含水分傳感器2-7、蒸發(fā)量傳感器2-8組成；數(shù)傳模塊有GPRS/3G?8、光纖9三種通信接口；電源模塊是太陽(yáng)能10和蓄電池12的供電方式，主要包括充電電路11、電源管理電路13和電源電壓檢測(cè)電路14；

灌區(qū)內(nèi)水文、氣象、環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、處理、傳輸功能是通過(guò)上述多傳感器設(shè)備采集數(shù)據(jù)信號(hào)，將這些微弱的電流信號(hào)通過(guò)光電隔離電路2-3和信號(hào)調(diào)理電路2-2后送入到信息采集器2-1的ADC6中進(jìn)行采集；微控制器1將存儲(chǔ)器5內(nèi)的數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘4的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成適合串口18通信的Modbus通信協(xié)議形式，通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心并在中心地理信息系統(tǒng)上更新顯示數(shù)據(jù)，通過(guò)專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)的信息融合做出決策的一體化；通過(guò)雨量傳感器2-4采集降雨量信息；通過(guò)風(fēng)速儀2-5采集當(dāng)?shù)仫L(fēng)速；通過(guò)溫度傳感器2-6采集溫度；通過(guò)土壤含水量傳感器2-7采集土壤墑情；蒸發(fā)量傳感器2-8采集土壤的蒸發(fā)量信息；

遠(yuǎn)程閘門(mén)監(jiān)控是由水位傳感器3-2、閘門(mén)3-3、光電編碼器3-4、閘門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置3-5、視頻圖像采集器組成，其中視頻圖像采集器包括解碼器3-6、云臺(tái)3-7、視頻攝像機(jī)3-8，監(jiān)控中心通過(guò)水位儀3-2采集閘門(mén)3-3前后的水位數(shù)據(jù)后，根據(jù)供配水計(jì)劃控制閘門(mén)3-3的開(kāi)度；閘門(mén)3-3的啟閉是由生態(tài)信息采集器3-1的控制模塊控制閘門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置3-5來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中控制模塊集成了模糊PID控制算法，在對(duì)閘門(mén)遠(yuǎn)程控制的過(guò)程中，視頻圖像采集器能對(duì)閘位進(jìn)行視頻監(jiān)控，其通過(guò)USB19將圖像數(shù)據(jù)存入生態(tài)信息采集器3-1的存儲(chǔ)器5內(nèi)，并壓縮上傳至監(jiān)控中心以達(dá)到對(duì)閘門(mén)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

?本發(fā)明提供了一個(gè)現(xiàn)代化、智能化的技術(shù)支持平臺(tái)，通過(guò)對(duì)灌區(qū)水資源進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化配置及調(diào)度，提高了農(nóng)業(yè)灌溉用水的效率，減少了水資源的浪費(fèi)和用水調(diào)度的隨意性，提高了量水的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性以及水資源分配和調(diào)度的合理性，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了農(nóng)田灌溉節(jié)約用水，節(jié)省成本費(fèi)用，促進(jìn)灌區(qū)的增產(chǎn)增收的目的。

附圖說(shuō)明???

圖1是本發(fā)明節(jié)水型農(nóng)業(yè)生態(tài)信息采集器結(jié)構(gòu)圖，圖2是本發(fā)明水文、氣象、環(huán)境信息采集結(jié)構(gòu)圖，圖3是本發(fā)明閘門(mén)監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式