一种电量-水量转换在线检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电量‑水量转换在线检测装置，农业用水在线监测系统和电量‑水量检测节点系统，所述农业用水在线监测系统包括改进粒子群算法的泵站水量计量系统和利用大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，所述改进粒子群算法的泵站水量计量系统，其中所述改进粒子群算法是将交流电流采集模块所采集到的泵站用电量通过所得出的电量‑水量转换关系转化为泵站用水量，所述大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，保证了检测的实时性与可靠性，提高了农业用水检测的数字化、智能化、网络化水平，缩短系统开发周期、降低开发成本、提高系统性能，避免了独立设计软硬件所带来的弊端。

【技术实现步骤摘要】
一种电量-水量转换在线检测装置
本专利技术涉及农业工程中的检测领域，具体为一种电量-水量转换在线检测装置。
技术介绍
现阶段我国城市和乡镇中建有许多的水泵站，在农业生产和人民生活中起到了重要作用。无论是在农田灌溉，还是各种供水工程和排水工程中，时时刻刻都有大量的泵站工作，吞吐大量的水量，同时还消耗了大量的电能。因此，准确地采集泵房中水泵的吞吐量以及水泵的运行状态可以加快水资源利用方式、提升国家水安全保障能力，实行农业用水总量控制和定额管理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电量-水量转换在线检测系统，以实现泵站水泵工作状态和抽水量的在线检测，进一步提高泵站工作的经济效益、社会效益和提高农业用水检测的数字化、智能化、网络化水平。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电量-水量转换在线检测装置，包括上位机监测终端，上位机监测终端通过每个数据数据通信节点与相应的电量-水量检测节点相通信，所述上位机监测终端设置有农业用水在线监测系统，所述农业用水在线监测系统用于计算泵站用水量、建立灌溉专家决策数据库及建立农业用水投入产出模型。前述的一种电量-水量转换在线检测装置，所述农业用水在线监测系统包括：泵站水量计量系统，利用改进粒子群算法将电量-水量检测节点所采集到的泵站用电量通过电量-水量转换关系转化为泵站供水量；大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，是依据电量－水量监测终端长期采集、积累的农作物用水量大数据以及气象温度、湿度、日照时间和强度等条件，结合农作物生长规律和生长周期，通过研究大数据分析、处理、挖掘算法，初步制定符合农作物生长规律的灌溉量，为农作物的精准灌溉提供决策依据和参照。优选的，所述电量-水量检测节点包括单向相连的电源转化模块、交流电压电流采集模块、电量计算模块、显示模块、485通信模块和单片机，所述电源转化模块输出端与所述交流电压电流采集模块连接，所述交流电压电流采集模块输出端与所述电量计算模块连接，所述电量计算模块的输出端与所述单片机连接，所述单片机的输出端与所述485通讯模块和显示模块连接，所述485通讯模块和上位机检测终端之间进行无线通信连接。优选的，所述改进粒子群算法包含了自适应调整惯性权重和变邻域混沌搜索，ω惯性权重的选取关系到PSO算法的收敛能力，需要随着当前粒子与全局最优粒子之间的距离动态调整；为了克服算法陷于局部最优解、求解精度不高的问题，在PSO中引入了变邻域混沌搜索，对算法的性能进行了优化。优选的，所述计算当前粒子与全局粒子之间的距离差值Dit以及惯性权重ωit：，，式中，N为粒子的维数；Gbestt,d、xit,d分别为全局最优解和第i个粒子在t时刻的d维分量；ωit为第i个粒子在t时刻的惯性权重；ωmax、ωmin是权重的最大最小值；tmax表示最大迭代次数。初始阶段粒子迭代次数小、距离全局最优点远，速度更新步长大；后期变化规律相反，实现惯性权重的自适应调整。优选的，所述变邻域混沌搜索全局最优解具体步骤如下：（1）利用logistic函数产生一个混沌变量：其中：Ui,j为初始混沌变量值，在（0,1）之间，且不等于0.25、0.5、0.75，Ui+1,j为下一代混沌变量值；(2)将产生的混沌变量映射为变量变化值：，，其中β为邻域半径；为个体最优解或者全局最优解的位置偏移；xmax、xmin为粒子位置的最大和最小值；tmax为最大迭代次数；（3）最优个体Gbest*中以产生的混沌变量映射为变量变化值进行更新，其公式为：；优选的，所述大数据分析农作物灌溉辅助系统是依据电量-水量检测终端长期采集、积累的农作物用水量大数据以及气象温度、湿度和日照时间等条件参数，结合农作物生长规律和生长周期通过大数据分析为农作物精准灌溉提供决策依据和参照。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术型专利提供的是一种利用改进粒子群算法电量-水量转换在线检测系统，保证了检测的实时性与可靠性，提高了农业用水检测的数字化、智能化、网络化水平。与传统技术相比，本实用专利技术型采用软硬件协同设计的方法，通过分析系统软硬件功能及现有资源，最大限度地挖掘软硬件之间的并发性，协同设计软硬件体系结构，以便系统充分利用现有的软硬件资源，缩短系统开发周期、降低开发成本、提高系统性能，避免了独立设计软硬件所带来的弊端。附图说明图1为本专利技术的改进粒子群算法流程图。图2为本专利技术的电量-水量检测节点系统流程图。图3为本专利技术的电源转化模块和电压互感器电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，本专利技术提供的一种实施例：一种电量-水量转换在线检测装置，包括上位机监测终端，上位机监测终端通过每个数据数据通信节点与相应的电量-水量检测节点相通信，所述上位机监测终端设置有农业用水在线监测系统，所述农业用水在线监测系统用于计算泵站用水量、建立灌溉专家决策数据库及建立农业用水投入产出模型。所述农业用水在线监测系统包括：1.泵站水量计量系统，利用改进粒子群算法将电量-水量检测节点所采集到的泵站用电量通过电量-水量转换关系转化为泵站供水量；改进粒子群算法包含自适应调整惯性权重和变邻域混沌搜索。惯性权重的选取关系到PSO算法的收敛能力，需要随着当前粒子与全局最优粒子之间的距离动态调整；为了克服算法陷于局部最优解、求解精度不高的问题，在PSO中引入了变邻域混沌搜索，对算法的性能进行了优化，惯性权重的取值取决于当前粒子与全局最优粒子之间的欧式距离以及算法迭代次数。计算当前粒子与全局粒子之间的距离差值Dit以及惯性权重ωit：，，式中，N为粒子的维数；Gbestt,d、xit,d分别为全局最优解和第i个粒子在t时刻的d维分量；ωit为第i个粒子在t时刻的惯性权重；ωmax、ωmin是权重的最大最小值；tmax表示最大迭代次数。初始阶段粒子迭代次数小、距离全局最优点远，速度更新步长大；后期变化规律相反，实现惯性权重的自适应调整。变邻域混沌搜索实质上是一种全局最优解的变异过程，以增加获得最优解的可能。变邻域混沌搜索全局最优解具体步骤如下：（1）利用logistic函数产生一个混沌变量：其中：Ui,j为初始混沌变量值，在（0,1）之间，且不等于0.25、0.5、0.75，Ui+1,j为下一代混沌变量值；(2)将产生的混沌变量映射为变量变化值：，，其中β为邻域半径；为个体最优解或者全局最优解的位置偏移；xmax、xmin为粒子位置的最大和最小值；tmax为最大迭代次数；（3）最优个体Gbest*中以产生的混沌变量映射为变量变化值进行更新，其公式为：；Gbest为全局最优解。2．大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，通过泵站水量计量系统采集的泵站供水量数据，即农田供水量数据，依据电量－水量监测终端长期采集、积累的农作物用水量大数据以及气象温度、湿度、日照时间和强度等条件参数，气象局官网上可以查询，搜索出农业灌溉过程中的数据信息，结合农作物生长规律和生长周期，通过研究大数据分析、处理、挖掘算法，从而得到农作物产量与用水量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电量‑水量转换在线检测装置，包括上位机监测终端，上位机监测终端通过每个数据数据通信节点与相应的电量‑水量检测节点相通信，所述上位机监测终端设置有农业用水在线监测系统，所述农业用水在线监测系统用于计算泵站用水量、建立灌溉专家决策数据库及建立农业用水投入产出模型，所述一种电量‑水量转换在线检测装置，其特征在于：所述农业用水在线监测系统包括：泵站水量计量系统，利用改进粒子群算法将电量‑水量检测节点所采集到的泵站用电量通过电量‑水量转换关系转化为泵站供水量；大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，其中所述大数据分析通过前端泵站供水计量系统采集的农田供水量数据，结合农作物生长规律和生长周期，通过研究大数据分析、处理、挖掘算法，初步制定符合农作物生长规律的灌溉量，为农作物的精准灌溉提供决策依据和参照。

【技术特征摘要】
1.一种电量-水量转换在线检测装置，包括上位机监测终端，上位机监测终端通过每个数据数据通信节点与相应的电量-水量检测节点相通信，所述上位机监测终端设置有农业用水在线监测系统，所述农业用水在线监测系统用于计算泵站用水量、建立灌溉专家决策数据库及建立农业用水投入产出模型，所述一种电量-水量转换在线检测装置，其特征在于：所述农业用水在线监测系统包括：泵站水量计量系统，利用改进粒子群算法将电量-水量检测节点所采集到的泵站用电量通过电量-水量转换关系转化为泵站供水量；大数据分析的农作物灌溉辅助决策系统，其中所述大数据分析通过前端泵站供水计量系统采集的农田供水量数据，结合农作物生长规律和生长周期，通过研究大数据分析、处理、挖掘算法，初步制定符合农作物生长规律的灌溉量，为农作物的精准灌溉提供决策依据和参照。2.根据权利要求1所述一种电量-水量转换在线检测装置，其特征在于：所述电量-水量检测节点包括单向相连的电源转化模块、交流电压电流采集模块、电量计算模块、显示模块、485通信模块和单片机，所述电源转化模块输出端与所述交流电压电流采集模块连接，所述交流电压电流采集模块输出端与所述电量计算模块连接，所述电量计算模块的输出端与所述单片机连接，所述单片机的输出端与所述485通讯模块和显示模块连接，所述数据通信节点分别与所述485通讯模块和上位机检测终端之间通讯相连。3.根据权利要求1所述一种电量-水量转换在线检测装置，其特征在于：所述改进粒子群算法包含了自适应调整惯性权重和变邻域混沌搜索，ω惯性权重的选取关系到PSO算法的收敛能力，需要随着当前粒子与全局最优粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钢，邬智俊，周岩，江冰，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32