一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統的製作方法

2023-09-22 12:07:25 1

一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，包括水位傳感器、流速傳感器、明渠流量計、PLC控制器、泵站控制電路、平板電腦和第一無線通訊模塊、第二無線通訊模塊，水位傳感器、流速傳感器分別安裝在明渠渠道壁上，明渠流量計安裝在明渠渠道岸上，水位傳感器、流速傳感器及第一無線通訊模塊分別和明渠流量計相連，第二無線通訊模塊和PLC控制器、泵站控制電路及平板電腦設在泵站，第二無線通訊模塊和PLC控制器相連，PLC控制器又分別和泵站控制電路、平板電腦相連，泵站控制電路再和向明渠灌水的水泵相連。使用本實用新型，水頭損失可忽略不計，不影響灌溉效率，實現在線測量，實時積算，測量方便，測量精度高。
【專利說明】一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種流量測量設備，尤其涉及一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統。

【背景技術】
[0002]在某些情況下，需要對用於農業水利灌溉的明渠進行流量計算。水利灌溉中常用的測量明渠流量的方法是量水堰槽方式，其基本原理為，就是通過特定的量水堰槽的幾何尺寸，再讀取渠道水位，最後換算出流量。目前讀取渠道水位的方式分為人工讀數和超聲波液位計讀數。這種流量的測量方式存在較多的問題:1、靠人工讀數，再經過換算，人為因數多，測量精度差；2、量水堰槽對水頭造成損失，影響灌溉效率；3、渠道中設置量水堰槽，導致雜物淤積在堰槽處；4、需要到現場讀數，很不方便，且易疏忽；5、無法結合水泵工作狀況，易受其他外部情況影響。


【發明內容】

[0003]本實用新型主要解決原有明渠流量測量需要工作人員趕赴現場進行人工讀數，測量不方便，測量精度差，會對水頭造成損失，影響灌溉效率，並且無法結合水泵工作狀況的技術問題；提供一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其所使用的傳感器對水頭的損失可忽略不計，不影響灌溉效率，流量計測得的流量值實時遠傳給泵站自動進行記錄，避免了人為因數造成的誤差，同時結合水泵工作狀況，測量方便，測量精度高。
[0004]本實用新型另一目的是提供一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其所有流量計可由太陽能電池板供電，既確保流量計有足夠的電量進行正常工作，又達到節約能源的目的。
[0005]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本實用新型包括水位傳感器、流速傳感器、明渠流量計、PLC控制器、泵站控制電路、平板電腦和第一無線通訊模塊、第二無線通訊模塊，水位傳感器、流速傳感器分別安裝在明渠渠道壁上，明渠流量計安裝在明渠渠道岸上，水位傳感器、流速傳感器及第一無線通訊模塊分別和所述的明渠流量計相連，第二無線通訊模塊和所述的PLC控制器、泵站控制電路及平板電腦設在泵站，第二無線通訊模塊和所述的PLC控制器相連，PLC控制器又分別和所述的泵站控制電路、平板電腦相連，泵站控制電路再和向明渠灌水的水泵相連。本實用新型採用國內領先的明渠流量計，採用流速-水位測算法，通過水位傳感器、流速傳感器在線實時採集明渠渠道中的水位、流速、瞬時流量和累計流量，第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊實現無線通訊，將測得的流量值發送給PLC控制器，PLC控制器處理明渠流量計遠傳過來的數據，暫時保存實時數據，最後由平板電腦對流量數據進行顯示和記錄保存，泵站控制電路同時控制水泵電機控制迴路及PLC控制器，使平板電腦記錄的流量數據和水泵工作狀況相結合。本實用新型所使用的傳感器對水頭的損失可忽略不計，不影響灌溉效率，流量計測得的流量值實時遠傳給泵站自動進行記錄，避免了人為因數造成的誤差，測量方便，測量精度高，同時結合水泵工作狀況，記錄參數更加全面。
[0006]作為優選，所述的泵站控制電路包括水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2、接觸器KM和開關電源PS，開關電源PS的交流輸入端和市電相連，開關電源PS的直流輸出端分別和所述的平板電腦、第二無線通訊模塊的電源輸入端相連，水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2和接觸器KM的驅動端依次相連連成串聯電路，該串聯電路連接在市電的火線R和零線N之間，水泵啟動按鈕SBl為常開開關，水泵停止按鈕SB2為常閉開關，接觸器KM的常開觸點開關KM-1串聯在所述的水泵的供電線路中，接觸器KM的常開觸點開關KM-2的一端和所述的開關電源PS的直流輸出端負極相連，接觸器KM的常開觸點開關KM-2的另一端和所述的PLC控制器的輸入端Xl相連，接觸器KM的常開觸點開關KM-3和水泵啟動按鈕SBl並聯。開關電源PS將交流電源轉換成直流電源，實現直流供電。水泵開始工作時，按下水泵啟動按鈕SB1，接觸器KM得電，接觸器KM的常開觸點開關KM-3閉合實現自保，接觸器KM的常開觸點開關KM-1閉合，水泵電動機開始運轉。同時，接觸器KM的常開觸點開關KM-2閉合，接通了 PLC控制器的輸入端Xl的迴路，使PLC控制器接收到水泵電動機已經運行這一信號，作為一個啟動條件，平板電腦立即讀取PLC控制器的累計流量數據，同時把水泵啟動這一條件也作為一個數據，同時存入內存，形成一條記錄。水泵停止工作時，按下水泵停止按鈕SB2，接觸器KM失電，接觸器KM的常開觸點開關KM-1、接觸器KM的常開觸點開關KM-3均斷開，水泵電動機停止運轉。同時，接觸器KM的常開觸點開關KM-2也斷開，則PLC控制器的輸入端Xl的迴路斷開，使PLC控制器接收到水泵電動機已經停止運行這一信號，作為一個停止條件，平板電腦立即停止讀取PLC控制器的累計流量數據，同時把水泵停止這一條件也作為一個數據，同時存入內存，形成一條記錄。控制電路簡單，工作可靠。
[0007]作為優選，所述的泵站控制電路包括熱保護繼電器FRl和熱保護繼電器FR2，熱保護繼電器FRl連接在所述的水泵和所述的接觸器KM的常開觸點開關KM-1之間，熱保護繼電器FR2連接在所述的水泵停止按鈕SB2和接觸器KM的驅動端之間。熱保護繼電器的設置，提高用電安全性，工作更可靠。
[0008]作為優選，所述的泵站控制電路包括電源總開關QFl和控制電源保護開關QF2，電源總開關QFl連接在市電的進線端，即市電經電源總開關QFl給泵站供電，市電的火線R和控制電源保護開關QF2的一端相連，控制電源保護開關QF2的另一端既和所述的水泵啟動按鈕SBl的一端相連又和所述的開關電源PS的一個交流輸入端相連，所述的接觸器KM的一個驅動端及開關電源PS的另一個交流輸入端均和市電的零線N相連。電源總開關QFl是整個泵站的總電源開關，控制電源保護開關QF2是泵站的分開關，PLC控制器及泵站控制電路受這兩個開關的兩級控制，只有這兩個開關都合上時，才通電，而只要其中一個開關斷開，則都斷電。控制方便，提高用電安全性。
[0009]作為優選，所述的泵站設有泵站主控箱，所述的第二無線通訊模塊、PLC控制器、泵站控制電路及平板電腦設在泵站主控箱上。安裝整齊。
[0010]作為優選，所述的安裝有所述的明渠流量計的明渠渠道岸上設有太陽能電池板、蓄電池和太陽能控制器，太陽能電池板、蓄電池分別和太陽能控制器的輸入端相連，太陽能控制器的輸出端分別和所述的明渠流量計、第一無線通訊模塊相連。明渠流量計既可由蓄電池供電又可由太陽能電池板供電，確保明渠流量計一直保持有足夠的電量進行正常工作，同時又達到節約能源的目的。
[0011]作為優選，所述的明渠渠道岸上安裝有一根安裝柱，安裝柱的中部安裝有一個箱體，所述的明渠流量計、第一無線通訊模塊、蓄電池和太陽能控制器安裝在箱體內，所述的太陽能電池板安裝在安裝柱的頂部。安裝整齊，對明渠流量計、第一無線通訊模塊及蓄電池起到很好的保護作用，安裝在安裝柱頂部的太陽能電池板能充分吸收太陽能。
[0012]本實用新型的有益效果是:所使用的傳感器對水頭的損失可忽略不計，不影響灌溉效率，流量計測得的流量值實時遠傳給泵站自動進行記錄，實現在線測量，實時積算，避免了人為因數造成的誤差，同時結合水泵工作狀況，測量方便，測量精度高，記錄參數全面，提高工作效率。採用太陽能電池板給流量計供電，既確保流量計有足夠的電量進行正常工作，又達到節約能源的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的一種系統連接結構框圖。
[0014]圖2是本實用新型中明渠流量測量前端的一種安裝結構示意圖。
[0015]圖3是本實用新型中明渠流量測量前端的一種電路連接結構示意圖。
[0016]圖4是本實用新型中泵站控制電路的一種電路原理圖。
[0017]圖中1.水位傳感器，2.流速傳感器，3.明渠流量計，4.PLC控制器，5.泵站控制電路，6.平板電腦，7.第一無線通訊模塊，8.第二無線通訊模塊，9.水泵，10.泵站主控箱，11.太陽能電池板，12.蓄電池，13.太陽能控制器，14.安裝柱，15.箱體，16.明渠渠道。

【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0019]實施例:本實施例的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，如圖1所示，包括明渠流量測量前端和泵站主控箱10。明渠流量測量前端包括水位傳感器1、流速傳感器2、明渠流量計3和第一無線通訊模塊7，水位傳感器1、流速傳感器2分別安裝在明渠渠道16壁上，與之相對應，明渠渠道16岸上安裝有一根安裝柱14，如圖2所示，安裝柱14的中部安裝有一個箱體15，箱體15中安裝有明渠流量計3、第一無線通訊模塊7、蓄電池12和太陽能控制器13，安裝柱14的頂部傾斜向上安裝有太陽能電池板11，水位傳感器1、流速傳感器2及第一無線通訊模塊7分別和明渠流量計3相連，如圖3所示，太陽能電池板11、蓄電池12分別和太陽能控制器13的輸入端相連，太陽能控制器13的輸出端分別和明渠流量計3、第一無線通訊模塊7的工作電壓輸入端相連。泵站安裝有泵站主控箱10，如圖1所示，泵站主控箱10上安裝有第二無線通訊模塊8、PLC控制器4、泵站控制電路5及平板電腦6，第二無線通訊模塊8和PLC控制器4相連，PLC控制器4又分別和泵站控制電路5、平板電腦6相連，泵站控制電路5再和向明渠渠道灌水的水泵9相連。如圖4所示，泵站控制電路5包括水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2、接觸器KM、開關電源PS、熱保護繼電器FR1、熱保護繼電器FR2、電源總開關QFl和控制電源保護開關QF2，電源總開關QFl連接在市電的進線端，市電經電源總開關QFl給水泵供電，控制電源保護開關QF2安裝在泵站主控箱的進線端，市電經電源總開關QF1、控制電源保護開關QF2給泵站主控箱供電。市電的火線R和控制電源保護開關QF2的一端相連，控制電源保護開關QF2的另一端和水泵啟動按鈕SBl的一端及開關電源PS的一個交流輸入端相連，開關電源PS的另一個交流輸入端和市電的零線N相連，開關電源PS的直流輸出端分別和平板電腦6、第二無線通訊模塊8的電源輸入端相連，水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2、熱保護繼電器FR2和接觸器KM的驅動端依次相連連成串聯電路，接觸器KM的另一個驅動端和市電的零線N相連，PLC控制器4的工作電壓端和開關電源PS的交流輸入端並聯。水泵啟動按鈕SBl為常開開關，水泵停止按鈕SB2為常閉開關。接觸器KM的常開觸點開關KM-1串聯在水泵9的供電線路中，市電經電源總開關QFl、接觸器KM的常開觸點開關KM-1、熱保護繼電器FRl和水泵相連。接觸器KM的常開觸點開關KM-2的一端和開關電源PS的直流輸出端負極相連，接觸器KM的常開觸點開關KM-2的另一端和PLC控制器4的輸入端Xl相連。接觸器KM的常開觸點開關KM-3和水泵啟動按鈕SBl並聯。PLC控制器4的接線端D+及接線端D-分別和第二無線通訊模塊8相連，PLC控制器4的接線端COMl和平板電腦6相連。本實施例中，第一無線通訊模塊7採用485轉ZIGBEE通訊模塊，第二無線通訊模塊8採用ZIGBEE通訊模塊，第一無線通訊模塊和明渠流量計之間通過485信號進行通訊，第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊之間採用ZIGBEE信號進行無線遠程通訊，通訊距離可達2KM。
[0020]本實用新型採用國內領先的明渠流量計，採用流速-水位測算法，通過水位傳感器、流速傳感器在線實時採集明渠渠道中的水位、流速、瞬時流量和累計流量，第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊實現無線通訊，將測得的流量值發送給PLC控制器，PLC控制器處理明渠流量計遠傳過來的數據，暫時保存實時數據。水泵開始工作時，按下水泵啟動按鈕SBl，接觸器KM得電，接觸器KM的常開觸點開關KM-3閉合實現自保，接觸器KM的常開觸點開關KM-1閉合，水泵電動機開始運轉。同時，接觸器KM的常開觸點開關KM-2閉合，接通了PLC控制器的輸入端Xl的迴路，使PLC控制器接收到水泵電動機已經運行這一信號，作為一個啟動條件，平板電腦立即讀取PLC控制器的累計流量數據，同時把水泵啟動這一條件也作為一個數據，同時存入內存，形成一條記錄。水泵停止工作時，按下水泵停止按鈕SB2，接觸器KM失電，接觸器KM的常開觸點開關KM-1、接觸器KM的常開觸點開關KM-3均斷開，水泵電動機停止運轉。同時，接觸器KM的常開觸點開關KM-2也斷開，則PLC控制器的輸入端Xl的迴路斷開，使PLC控制器接收到水泵電動機已經停止運行這一信號，作為一個停止條件，平板電腦立即停止讀取PLC控制器的累計流量數據，同時把水泵停止這一條件也作為一個數據，同時存入內存，形成一條記錄。另外在平板電腦上有一個手動保存數據按鈕，當按下按鈕時，作為一個啟動條件，平板電腦立即讀取PLC控制器的累計流量數據，同時把手動保存按鈕這一行為也作為一個數據，同時存入內存，形成一條記錄。記錄內容舉例如下:
[0021]時間狀態累計讀數(立方)
[0022]2014/9/168:00 水泵啟動讀數 1234
[0023]2014/9/1610:00 水泵停止讀數 1334
[0024]這樣，一目了然地記錄了本次灌溉的水量是100立方。
[0025]平板電腦內置嵌入式組態軟體，支持數據U盤導出，實現三個方面的功能:數據自動記錄保存、數據查詢以及數據導出。
【權利要求】
1.一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於包括水位傳感器(I)、流速傳感器(2)、明渠流量計(3)、PLC控制器(4)、泵站控制電路(5)、平板電腦(6)和第一無線通訊模塊(7)、第二無線通訊模塊(8)，水位傳感器(I)、流速傳感器(2)分別安裝在明渠渠道壁上，明渠流量計(3)安裝在明渠渠道岸上，水位傳感器(I)、流速傳感器(2)及第一無線通訊模塊(7)分別和所述的明渠流量計(3)相連，第二無線通訊模塊(8)和所述的PLC控制器(4)、泵站控制電路(5)及平板電腦(6)設在泵站，第二無線通訊模塊(8)和所述的PLC控制器(4)相連，PLC控制器(4)又分別和所述的泵站控制電路(5)、平板電腦(6)相連，泵站控制電路(5)再和向明渠渠道灌水的水泵(9)相連。
2.根據權利要求1所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於所述的泵站控制電路(5)包括水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2、接觸器KM和開關電源PS，開關電源PS的交流輸入端和市電相連，開關電源PS的直流輸出端分別和所述的平板電腦(6)、第二無線通訊模塊(8)的電源輸入端相連，水泵啟動按鈕SB1、水泵停止按鈕SB2和接觸器KM的驅動端依次相連連成串聯電路，該串聯電路連接在市電的火線R和零線N之間，水泵啟動按鈕SBl為常開開關，水泵停止按鈕SB2為常閉開關，接觸器KM的常開觸點開關KM-1串聯在所述的水泵(9)的供電線路中，接觸器KM的常開觸點開關KM-2的一端和所述的開關電源PS的直流輸出端負極相連，接觸器KM的常開觸點開關KM-2的另一端和所述的PLC控制器(4)的輸入端Xl相連，接觸器KM的常開觸點開關KM-3和水泵啟動按鈕SBl並聯。
3.根據權利要求2所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於所述的泵站控制電路(5)包括熱保護繼電器FRl和熱保護繼電器FR2，熱保護繼電器FRl連接在所述的水泵(9)和所述的接觸器KM的常開觸點開關KM-1之間，熱保護繼電器FR2連接在所述的水泵停止按鈕SB2和接觸器KM的驅動端之間。
4.根據權利要求2或3所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於所述的泵站控制電路(5)包括電源總開關QFl和控制電源保護開關QF2，電源總開關QFl連接在市電的進線端，即市電經電源總開關QFl給泵站供電，市電的火線R和控制電源保護開關QF2的一端相連，控制電源保護開關QF2的另一端既和所述的水泵啟動按鈕SBl的一端相連又和所述的開關電源PS的一個交流輸入端相連，所述的接觸器KM的一個驅動端及開關電源PS的另一個交流輸入端均和市電的零線N相連。
5.根據權利要求1或2所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於所述的泵站設有泵站主控箱(10)，所述的第二無線通訊模塊(8)、PLC控制器(4)、泵站控制電路(5)及平板電腦(6)設在泵站主控箱(10)上。
6.根據權利要求1或2所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於安裝有所述的明渠流量計⑶的明渠渠道岸上設有太陽能電池板(11)、蓄電池(12)和太陽能控制器(13)，太陽能電池板(11)、蓄電池(12)分別和太陽能控制器(13)的輸入端相連，太陽能控制器(13)的輸出端分別和所述的明渠流量計(3)、第一無線通訊模塊(7)相連。
7.根據權利要求6所述的一種灌溉用的明渠流量無線採集抄錄系統，其特徵在於所述的明渠渠道岸上安裝有一根安裝柱(14)，安裝柱(14)的中部安裝有一個箱體(15)，所述的明渠流量計(3)、第一無線通訊模塊(7)、蓄電池(12)和太陽能控制器(13)安裝在箱體(15)內，所述的太陽能電池板(11)安裝在安裝柱(14)的頂部。
【文檔編號】G08C17/02GK204188210SQ201420623501
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】何林華 申請人:何林華