本實(shí)用新型涉及水利工程信息化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種灌區(qū)信息化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)用水、城鎮(zhèn)用水、環(huán)境用水與農(nóng)業(yè)用水的競爭日趨嚴(yán)峻，造成農(nóng)業(yè)用水的緊張。發(fā)展中國國家的農(nóng)業(yè)用水量平均占總用水量的70％，發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)用水量平均占總用水量的50％，我國水資源量相對偏少，而且時空分布及水土資源組合不均勻，特別是一些西部省份，缺水嚴(yán)重，以致缺水矛盾突出，制約著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

水利行業(yè)是一個信息密集型行業(yè)，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對信息的依賴程度越來越高，灌區(qū)作為水利事業(yè)的一部分，決不可能獨(dú)立于信息化浪潮之外。要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息化，用手工方式是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。它只能也必須采用現(xiàn)代化的手段，應(yīng)用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能等技術(shù)才能解決這樣復(fù)雜的灌區(qū)水資源監(jiān)控及配置問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種管理效率高的灌區(qū)信息化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精確且實(shí)時獲取到灌區(qū)的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)的實(shí)時監(jiān)控，并且能夠精確控制灌區(qū)水量，實(shí)現(xiàn)按需供水，有效提高灌區(qū)配水調(diào)度的效率。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種灌區(qū)信息化系統(tǒng)，包括智能終端、設(shè)置在云端服務(wù)器的監(jiān)控中心、設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置以及設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)；

所述設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置包括遙測終端以及與遙測終端連接的信息采集模塊；所述遙測終端包括微控制器以及與微控制器連接的第一無線通訊模塊，所述微控制器通過第一無線通訊模塊與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信；微控制器設(shè)置有JTAG在線調(diào)試編程接口，所述微控制器通過光電隔離電路連接外部數(shù)據(jù)接口；所述信息采集模塊包括圖像采集模塊、氣象采集模塊、土壤墑情采集模塊、流量計(jì)和水質(zhì)傳感器，所述圖像采集模塊、氣象采集模塊、土壤墑情采集模塊、流量計(jì)和水質(zhì)傳感器分別連接微控制器的外部數(shù)據(jù)接口，所述圖像采集模塊、氣象采集模塊、土壤墑情采集模塊、流量計(jì)和水質(zhì)傳感器分別將其采集到的數(shù)據(jù)通過外部數(shù)據(jù)接口發(fā)送至微控制器；

所述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)包括用于進(jìn)行現(xiàn)地控制的可編輯邏輯控制器、用于對閘門進(jìn)行動作控制的閘門執(zhí)行部件、用于檢測閘門開度的閘門開度儀、用于檢測灌區(qū)渠道水位的水位計(jì)以及第二無線通訊模塊；其中灌區(qū)各個閘室中，閘門執(zhí)行部件、閘門開度儀、水位計(jì)以及第二無線通訊模塊分別連接可編輯邏輯控制器；所述閘門開度儀連接閘門執(zhí)行部件，通過閘門執(zhí)行部件檢測到閘門的開度，并且將閘門的開度信息傳送至可編輯邏輯控制器；所述可編輯邏輯控制器分別通過第二無線通訊模塊與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信，通過第二無線通訊模塊將灌區(qū)對應(yīng)閘門的開度信息、灌區(qū)對應(yīng)渠道的水位信息傳送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心，同時通過第二無線通訊模塊接收云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送的閘門控制指令；

所述智能終端通過網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心建立通信連接，通過智能終端向云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送用水計(jì)劃請求，云端服務(wù)器根據(jù)用水計(jì)劃請求發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化控制系統(tǒng)；同時通過智能終端驅(qū)動云端服務(wù)器向閘門自動化控制系統(tǒng)發(fā)送閘門控制指令。

優(yōu)選的，還包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將其拍攝到的視頻信息傳送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心。

更進(jìn)一步的，所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括硬盤錄像機(jī)、第一光纖收發(fā)器、第二光纖收發(fā)器、交換機(jī)以及安裝在灌區(qū)的各攝像機(jī)，所述各個攝像機(jī)通過交換機(jī)與第一光纖收發(fā)器連接，第一光纖收發(fā)器通過光纜連接第二光纖收發(fā)器，第二光纖收發(fā)器連接硬盤錄像機(jī)，云端服務(wù)器的監(jiān)控中心通過硬盤錄像機(jī)獲取到視頻信息；其中分別在灌區(qū)各渠道上游、渠道下游以及閘門處設(shè)置攝像頭。

優(yōu)選的，所述設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置中，所述遙測終端的微控制器連接的電源通過充放電控制器連接太陽能電池板；通過太陽能電池板為電源供電。

優(yōu)選的，所述設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置中，所述圖像采集模塊為用于拍攝灌區(qū)圖像的攝像頭；所述氣象采集模塊包括溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雨量傳感器；所述水質(zhì)傳感器包括溶解氧測量儀、濁度儀、電導(dǎo)率測量儀、pH值測量儀以及溫度測量儀。

優(yōu)選的，設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，所述閘門執(zhí)行部件包括用于控制閘門動作的電機(jī)和電機(jī)控制器，所述電機(jī)設(shè)置在閘門的上部，電機(jī)通過其輸出軸與閘門連接；所述電機(jī)通過電機(jī)控制器連接可編輯邏輯控制器，通過可編輯邏輯控制器控制電機(jī)的工作，通過控制電機(jī)的工作來實(shí)現(xiàn)閘門的動作控制；

所述閘門開度儀通過絕對編光電編碼器連接電機(jī)，通過絕對編光電編碼器獲取到電機(jī)的工作參數(shù)，根據(jù)電機(jī)的工作參數(shù)檢測出閘門的開度。

優(yōu)選的，所述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，所述可編輯邏輯控制器連接有感應(yīng)式液晶顯示裝置。

優(yōu)選的，所述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在閘門上限位置的第一限位開關(guān)以及設(shè)置閘門下限位置的第二限位開關(guān)；所述第一限位開關(guān)和第二限位開關(guān)分別連接可編輯邏輯控制器。

優(yōu)選的，所述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，可編輯邏輯控制器均連接有水位報(bào)警裝置。

更進(jìn)一步的，所述第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊為GPRS無線通訊模塊或ZIGBEE無線通訊模塊。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

(1)本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)包括智能終端、設(shè)置在云端服務(wù)器的監(jiān)控中心、設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置以及設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)；其中通過信息采集裝置采集灌區(qū)各渠道的圖像信息、氣象信息、土壤墑情信息、流量信息、水位信息以及水質(zhì)信息等，并且發(fā)送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心；通過設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)獲取到灌區(qū)各閘門的開度信息以及灌區(qū)各渠道的水位信息，并且發(fā)送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心；云端服務(wù)器的監(jiān)控中心根據(jù)信息采集裝置采集的信息能夠監(jiān)測到灌區(qū)各渠道的相關(guān)情況，并在接收到異常信息時進(jìn)行告警；同時云端服務(wù)器的監(jiān)控中心通過閘門自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)﹂l門動作進(jìn)行自動化控制，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水量的精確控制以及按需供水，有效提高灌區(qū)配水調(diào)度的效率。

(2)本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中，用戶通過智能終端訪問云端服務(wù)器的監(jiān)控中心時，可以通過智能終端向云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送用水計(jì)劃請求，云端服務(wù)器的監(jiān)控中心根據(jù)用水計(jì)劃請求發(fā)送相應(yīng)的閘門控制指令至閘門自動化控制系統(tǒng)，也可以通過智能終端直接驅(qū)動云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化控制系統(tǒng)，從而通過閘門自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門的動作控制。另外，云端服務(wù)器的監(jiān)控中心可以根據(jù)設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置以及設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，自動發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門動作的自動化控制。

(3)本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)的設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置中遙測終端微控制器供電的電源可以通過太陽能電池板進(jìn)行充電，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

(4)本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)的設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，可編輯邏輯控制器連接有感應(yīng)式液晶顯示裝置，相關(guān)人員可以直接通過感應(yīng)式液晶顯示裝置驅(qū)動可編輯邏輯控制器發(fā)送閘門控制指令至電機(jī)控制器，以實(shí)現(xiàn)對閘門進(jìn)行動作控制。另外，在閘門的上限位置和下限位置分別設(shè)置有限位開關(guān)，當(dāng)閘門到達(dá)上限位置或下限位置時，可編輯邏輯控制器通過閘門執(zhí)行部件控制閘門停止動作，因此本實(shí)用新型能夠通過限位開關(guān)將閘門控制在上限位置和下限位置之間，保證閘門運(yùn)動的安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中信息采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中信息采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中閘門自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖5是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中閘門自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型灌區(qū)信息化系統(tǒng)中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

本實(shí)施例中公開了一種灌區(qū)信息化系統(tǒng)，如圖1所示，包括智能終端、設(shè)置在云端服務(wù)器的監(jiān)控中心、設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置、設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

本實(shí)施例中，如圖2和3所示，設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置包括遙測終端1以及與遙測終端連接的信息采集模塊；所述遙測終端1包括微控制器2以及與微控制器2連接的第一無線通訊模塊3，所述微控制器2通過第一無線通訊模塊3與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信；微控制器2設(shè)置有JTAG在線調(diào)試編程接口，微控制器2通過光電隔離電路連接外部數(shù)據(jù)接口；所述信息采集模塊包括圖像采集模塊4、氣象采集模塊5、土壤墑情采集模塊6、流量計(jì)7和水質(zhì)傳感器8，圖像采集模塊4、氣象采集模塊5、土壤墑情采集模塊6、流量計(jì)7和水質(zhì)傳感器8分別連接微控制器2的外部數(shù)據(jù)接口，圖像采集模塊4、氣象采集模塊5、土壤墑情采集模塊6、流量計(jì)7和水質(zhì)傳感器8分別將其采集到的數(shù)據(jù)通過外部數(shù)據(jù)接口發(fā)送至微控制器。

在本實(shí)施例上述設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置中，如圖2和3所示，遙測終端1的微控制器2連接的電源通過充放電控制器14連接太陽能電池板12；通過太陽能電池板12為電源13充電。圖像采集模塊2為用于拍攝灌區(qū)圖像的攝像頭21；氣象采集模塊5包括溫濕度傳感器51、風(fēng)速風(fēng)向傳感器52和雨量傳感器53；水質(zhì)傳感器8包括溶解氧測量儀81、濁度儀82、電導(dǎo)率測量儀83、pH值測量儀/溫度測量儀84。如圖2中所示，在本實(shí)施例上述設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置中，遙測終端的微控制器連接還連接有SD卡存儲模塊、鍵盤、LCD顯示器、電壓監(jiān)測看門狗和RTC實(shí)時時鐘電路。

本實(shí)施例中，如圖4和5所示。設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)包括用于進(jìn)行現(xiàn)地控制的可編輯邏輯控制器15、用于對閘門進(jìn)行動作控制的閘門執(zhí)行部件16、用于檢測閘門開度的閘門開度儀17、用于檢測灌區(qū)渠道水位的水位計(jì)18以及第二無線通訊模塊20；其中灌區(qū)各個閘室中，閘門執(zhí)行部件16、閘門開度儀17、水位計(jì)18以及第二無線通訊模塊20分別連接可編輯邏輯控制器15；閘門開度儀17連接閘門執(zhí)行部件17，通過閘門執(zhí)行部件17檢測到閘門的開度，并且將閘門的開度信息傳送至可編輯邏輯控制器；所述可編輯邏輯控制器分別通過第二無線通訊模塊與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信，通過第二無線通訊模塊將灌區(qū)對應(yīng)閘門的開度信息、灌區(qū)對應(yīng)渠道的水位信息傳送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心，同時通過第二無線通訊模塊接收云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送的閘門控制指令。

在本實(shí)施例上述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，閘門執(zhí)行部件17包括用于控制閘門動作的電機(jī)23和電機(jī)控制器24，所述電機(jī)23設(shè)置在閘門的上部，電機(jī)23通過其輸出軸與閘門連接；所述電機(jī)23通過電機(jī)控制器24連接可編輯邏輯控制器15，通過可編輯邏輯控制器15控制電機(jī)的工作，通過控制電機(jī)23的工作來實(shí)現(xiàn)閘門的動作控制；閘門開度儀17通過絕對編光電編碼器25連接電機(jī)23，通過絕對編光電編碼25器獲取到電機(jī)23的工作參數(shù)，根據(jù)電機(jī)23的工作參數(shù)檢測出閘門的開度。另外，可編輯邏輯控制器15連接有感應(yīng)式液晶顯示裝置26，通過感應(yīng)式液晶顯示裝置26顯示閘門開度信息和水位信息等，同時能夠通過感應(yīng)式液晶顯示裝置26驅(qū)動可編輯邏輯控制器發(fā)送閘門控制指令至電機(jī)控制器24，以控制電機(jī)的工作，在本實(shí)施例中感應(yīng)式液晶顯示裝置26為觸摸屏。本實(shí)施例的可編輯邏輯控制器還連接有水位報(bào)警裝置，當(dāng)可編輯邏輯控制器接收到的水位信息超過一定值時，啟動其連接的水位報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，

在本實(shí)施例上述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，可編輯邏輯控制器均連接有水位報(bào)警裝置。

在本實(shí)施例上述設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)中，如圖4所示，還包括設(shè)置在閘門上限位置的第一限位開關(guān)19以及設(shè)置閘門下限位置的第二限位開關(guān)22；所述第一限位開關(guān)19和第二限位開關(guān)22分別連接可編輯邏輯控制器15。當(dāng)閘門到達(dá)上限位置時，第一限位開關(guān)發(fā)送信號至可編輯邏輯控制器，可編輯邏輯控制器通過閘門執(zhí)行部件控制閘門停止上升動作。當(dāng)閘門到達(dá)下限位置時，第二限位開關(guān)發(fā)送信號至可編輯邏輯控制器，可編輯邏輯控制器通過閘門執(zhí)行部件控制閘門停止下降動作。本實(shí)施例通過第一限位開關(guān)和第二限位開關(guān)控制閘門的位置在上限位置和下限位置之間，保證閘門的安全性。

本實(shí)施例中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將其拍攝到的視頻信息傳送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心。如圖6所示，實(shí)施例視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括硬盤錄像機(jī)30、第一光纖收發(fā)器31、第二光纖收發(fā)器32、交換機(jī)33以及安裝在灌區(qū)的各攝像機(jī)，各個攝像機(jī)通過交換機(jī)33與第一光纖收發(fā)器31連接，第一光纖收發(fā)器31通過光纜34連接第二光纖收發(fā)器32，第二光纖收發(fā)器32連接硬盤錄像機(jī)30。各個攝像機(jī)將所拍攝到的視頻通過交換機(jī)、第一光纖收發(fā)器、光纜和第二光纖收發(fā)器傳輸?shù)接脖P錄像機(jī)，云端灌區(qū)信息管理系統(tǒng)通過硬盤錄像機(jī)30獲取到各個灌區(qū)的視頻信息；其中灌區(qū)設(shè)置的攝像頭包括各渠道上游攝像頭35、各渠道下游攝像頭36以及各閘門處攝像頭37。

本實(shí)施例中，智能終端通過網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)器的監(jiān)控中心建立通信連接，智能終端可以通過APP或網(wǎng)頁訪問云端服務(wù)器的監(jiān)控中心；用戶通過智能終端訪問云端服務(wù)器的監(jiān)控中心時，可以查詢到設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置以及設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)發(fā)生至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息。在本實(shí)施例中用戶可以通過智能終端將用水計(jì)劃請求發(fā)送至云端服務(wù)器的監(jiān)控中心，云端服務(wù)器的監(jiān)控中心在接收到智能終端發(fā)送的用水計(jì)劃請求后，根據(jù)用水計(jì)劃請求發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)對閘門進(jìn)行動作控制。另外，本實(shí)施例中用戶可以通過智能終端驅(qū)動云端服務(wù)器的監(jiān)控中心發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門的動作控制。本實(shí)施例中云端服務(wù)器的監(jiān)控中心也可以根據(jù)設(shè)置在灌區(qū)各渠道的信息采集裝置以及設(shè)置在灌區(qū)各閘室的閘門自動化控制系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，自動發(fā)送閘門控制指令至閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門動作的自動化控制。

本實(shí)施例的第一無線通訊模塊和第二無線通訊模塊為GPRS無線通訊模塊或ZIGBEE無線通訊模塊。當(dāng)然也可以為其他的無線通訊模塊。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。