一種綠化管網遠程自動化控制器及方法與流程

2023-12-08 01:38:26

本發明涉及一種城市綠化灌溉管網技術，特別涉及一種綠化管網遠程自動化控制器及方法。

背景技術：

綠化管網是城市市政管理的重要組成部分，對城市綠化區域植被的灌溉和養護起到至關重要的作用。目前，城市綠化灌溉還是主要以人工現場操作為主，存在著灌溉不及時、不與天氣預報相結合、灌溉用水量無精確依據從而造成水資源的浪費或灌溉不徹底等弊端，同時也浪費大量的人力和物力。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種綠化管網遠程自動化控制器，解放了人力、實現綠化灌溉精準用水、按需用水、遠程開關綠化管網灌溉設備、並及時上傳和反饋整個管網及設備運行的各種數據和故障報警。

本發明提到的一種綠化管網遠程自動化控制器，包括微型處理器(1)、閥門開關控制單元(2)、管道流量傳感器(3)、管道壓力傳感器(4)、土壤溼度分析儀(5)、網絡模塊(6)、rs232模塊(7)、485模塊(8)、高精度光電編碼器(9)、存儲器(10)、485總線(11)、現場環境傳感器(12)、觸控螢幕(13)、路燈供電轉換器(14)、蓄電池(15)，

所述微型處理器(1)設置有第一個sci接口、第二個sci接口、第三個sci接口、pwm接口、第一個i/o接口、第二個i/o接口、第三個i/o接口、第四個i/o接口以及i2c接口；

所述第一個sci接口連接網絡模塊(6)，用於微型處理器(1)數據的上傳；

所述第二個sci接口連接rs232模塊(7)，用於採集路燈供電轉換器(14)及蓄電池(15)工作狀態的所有數據；

所述第三個sci接口連接485模塊(8)，485模塊(8)通過485總線(11)連接現場環境傳感器(12)和觸控螢幕(13)；

所述pwm接口連接高精度光電編碼器(9)，微型處理器(1)通過高精度光電編碼器(9)計算閥門開度值；

所述第一個i/o接口連接土壤溼度分析儀(5)，微型處理器(1)讀取土壤溼度分析儀(5)的數據，並通過網絡模塊(6)上傳實時數據，由平臺匯總並判斷是否符合灌溉條件及發出報警；

所述第二個i/o接口連接管道壓力傳感器(4)，微型處理器(1)讀取管道壓力傳感器(4)的數據並實時上傳；

所述第三個i/o接口連接管道流量傳感器(3)，微型處理器(1)讀取、計算、匯總管道流量傳感器(3)的數據並實時上傳；

所述第四個i/o接口連接閥門開關控制單元(2)，微型處理器(1)通過向閥門開關控制單元(2)輸出模擬信號進行控制閥門的打開和關閉；

所述i2c接口連接存儲器(10)，微型處理器(1)通過i2c接口對存儲器(10)進行數據讀寫；

所述現場環境傳感器(12)，用於現場溫溼度以及氣體的數據採集；

所述觸控螢幕(13)，用於終端控制，發送人工交互指令和數據顯示；

所述路燈供電轉換器(14)，用於從路燈供電線路取電並給蓄電池(15)能量進行補償；

所述蓄電池(15)，用於現場所有設備的供電。

進一步的，上述的微型處理器(1)為stm32f746ie型。

進一步的，上述的網絡模塊(6)利用tcp/ip協議進行數據傳輸。

優選的，上述的土壤溼度分析儀(5)與微型處理器(1)實時通訊，當檢測到土壤溼度高於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器(1)向閥門開關控制單元(2)發出關閉指令；當檢測到土壤溼度低於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器(1)通過網絡模塊(6)上傳綜合調度控制中心並報警，由值班人員根據近期天氣情況決策是否進行閥門開啟操作。

優選的，上述的微型處理器(1)實時讀取高精度光電編碼器(9)的數值，獲取閥門開度狀態，在閥門開度達到命令值時，閥門開關控制單元(2)停止工作，並將閥門的實時開度值上傳至綜合調度控制中心。

本發明提到的一種綠化管網遠程自動化控制器的控制方法，包括以下步驟：

a、微型處理器(1)實時採集閥門開度、土壤溼度分析儀(5)、管道壓力傳感器(4)、管道流量傳感器(3)、現場環境傳感器(12)、路燈供電轉換器(14)的數據信息，並實時通過網絡模塊(6)上傳至綜合調度控制中心；

b、綜合調度控制中心根據顯示的現場各種傳感器及土壤溼度分析儀(5)的實時數據對現場情況做出判斷並發出操控指令，微型處理器(1)通過網絡模塊(6)獲取到綜合調度控制中心操控指令，將開度參數發送給閥門開關控制單元(2)，從而控制閥門的打開與關閉；在整個過程中，微型處理器(1)實時讀取高精度光電編碼器(9)的數值，獲取閥門開度狀態，在閥門開度達到命令值時，閥門開關控制單元(2)停止工作，並將閥門的實時開度值上傳至綜合調度控制中心；

c、土壤溼度分析儀(5)與微型處理器(1)實時通訊，當檢測到土壤溼度高於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器(1)向閥門開關控制單元(2)發出關閉指令；當檢測到土壤溼度低於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器(1)通過網絡模塊(6)上傳綜合調度控制中心並報警，由值班人員根據近期天氣情況決策是否進行閥門開啟操作。

本發明的有益效果是：本發明的主控單元採用微型處理器進行控制，控制器輸出模擬信號控制閥門開關單元並由高精度光電編碼器反饋閥門開度值，控制器通過收集土壤溼度分析儀數據向綜合調度控制中心發出預警信號，採用串口轉網口模塊實現與綜合調度控制中心遠程交互；本發明與應用單位綜合調度控制中心的平臺軟體聯動，可實現對管網中所有閥門的遠程控制，並將整個管網中的壓力、流量、蓄電池狀態、閥門開度值、設備故障報警、土壤溼度、現場視頻監控圖像等信息實時上傳、分析、存儲，方便控制中心及時了解整個管網的運行狀況和綠化灌溉決策。

附圖說明

附圖1是本發明的流程示意圖；

上圖中：微型處理器1、閥門開關控制單元2、管道流量傳感器3、管道壓力傳感器4、土壤溼度分析儀5、網絡模塊6、rs232模塊7、485模塊8、高精度光電編碼器9、存儲器10、485總線11、現場環境傳感器12、觸控螢幕13、路燈供電轉換器14、蓄電池15。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明提到的一種綠化管網遠程自動化控制器，包括微型處理器1、閥門開關控制單元2、管道流量傳感器3、管道壓力傳感器4、土壤溼度分析儀5、網絡模塊6、rs232模塊7、485模塊8、高精度光電編碼器9、存儲器10、485總線11、現場環境傳感器12、觸控螢幕13、路燈供電轉換器14、蓄電池15，

所述微型處理器1設置有第一個sci接口、第二個sci接口、第三個sci接口、pwm接口、第一個i/o接口、第二個i/o接口、第三個i/o接口、第四個i/o接口以及i2c接口；本發明的主控單元採用微型處理器進行控制，控制器輸出模擬信號控制閥門開關單元並由高精度光電編碼器反饋閥門開度值，控制器通過收集土壤溼度分析儀數據向綜合調度控制中心發出預警信號，採用串口轉網口模塊實現與綜合調度控制中心遠程交互。

所述第一個sci接口連接網絡模塊6，用於微型處理器1數據的上傳；

所述第二個sci接口連接rs232模塊7，用於採集路燈供電轉換器14及蓄電池15工作狀態的所有數據；

所述第三個sci接口連接485模塊8，485模塊8通過485總線11連接現場環境傳感器12和觸控螢幕13；

所述pwm接口連接高精度光電編碼器9，微型處理器1通過高精度光電編碼器9計算閥門開度值；

所述第一個i/o接口連接土壤溼度分析儀5，微型處理器1讀取土壤溼度分析儀5的數據，並通過網絡模塊6上傳實時數據，由平臺匯總並判斷是否符合灌溉條件及發出報警；

所述第二個i/o接口連接管道壓力傳感器4，微型處理器1讀取管道壓力傳感器4的數據並實時上傳；

所述第三個i/o接口連接管道流量傳感器3，微型處理器1讀取、計算、匯總管道流量傳感器3的數據並實時上傳；

所述第四個i/o接口連接閥門開關控制單元2，微型處理器1通過向閥門開關控制單元2輸出模擬信號進行控制閥門的打開和關閉；

所述i2c接口連接存儲器10，微型處理器1通過i2c接口對存儲器10進行數據讀寫；

所述現場環境傳感器12，用於現場溫溼度以及氣體的數據採集；

所述觸控螢幕13，用於終端控制，發送人工交互指令和數據顯示；

所述路燈供電轉換器14，用於從路燈供電線路取電並給蓄電池15能量進行補償；

所述蓄電池15，用於現場所有設備的供電。

進一步的，上述的微型處理器1為stm32f746ie型。

進一步的，上述的網絡模塊6利用tcp/ip協議進行數據傳輸。

優選的，上述的土壤溼度分析儀5與微型處理器1實時通訊，當檢測到土壤溼度高於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器1向閥門開關控制單元2發出關閉指令；當檢測到土壤溼度低於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器1通過網絡模塊6上傳綜合調度控制中心並報警，由值班人員根據近期天氣情況決策是否進行閥門開啟操作。

優選的，上述的微型處理器1實時讀取高精度光電編碼器9的數值，獲取閥門開度狀態，在閥門開度達到命令值時，閥門開關控制單元2停止工作，並將閥門的實時開度值上傳至綜合調度控制中心。

本發明提到的一種綠化管網遠程自動化控制器的控制方法，包括以下步驟：

a、微型處理器1實時採集閥門開度、土壤溼度分析儀5、管道壓力傳感器4、管道流量傳感器3、現場環境傳感器12、路燈供電轉換器14的數據信息，並實時通過網絡模塊6上傳至綜合調度控制中心；

b、綜合調度控制中心根據顯示的現場各種傳感器及土壤溼度分析儀5的實時數據對現場情況做出判斷並發出操控指令，微型處理器1通過網絡模塊6獲取到綜合調度控制中心操控指令，將開度參數發送給閥門開關控制單元2，從而控制閥門的打開與關閉；在整個過程中，微型處理器1實時讀取高精度光電編碼器9的數值，獲取閥門開度狀態，在閥門開度達到命令值時，閥門開關控制單元2停止工作，並將閥門的實時開度值上傳至綜合調度控制中心；

c、土壤溼度分析儀5與微型處理器1實時通訊，當檢測到土壤溼度高於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器1向閥門開關控制單元2發出關閉指令；當檢測到土壤溼度低於平臺設定的植被所需水分正常值時，微型處理器1通過網絡模塊6上傳綜合調度控制中心並報警，由值班人員根據近期天氣情況決策是否進行閥門開啟操作。

本發明可實現遠程準確測量各個灌溉點的流量、壓力、陣列電壓、陣列電流、電池電壓、閥門開度值、設備故障報警以及整個管網的運行狀態等，並實現對灌溉點設備的遠程開關控制，同時結合後端綜合調度控制平臺軟體，可實現管網漏水預警及漏水點的定位，可實現整個管網內任意區域的集中供水、調度用水等。

以上所述，僅是本發明的部分較佳實施例，任何熟悉本領域的技術人員均可能利用上述闡述的技術方案加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據本發明的技術方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬於本發明要求保護的範圍。