带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法，包括灌溉管路系统和无线控制系统；灌溉管路系统包括总路和至少一条支路，水泵经总电阀连接有进水管；所述支路中均设置有流量传感器；无线控制系统包括电脑，电脑经第一usb数据采集设备连接GSM控制器获取手机发送的浇灌指令，电脑还经第二usb数据采集设备连接外界环境监测模块和流量传感器；电脑中设置有labVIEW控制系统，labVIEW控制系统通过第一usb数据采集设备控制总电磁阀、水泵以及分电磁阀工作。所述电脑还连接有第一压力传感器、液位传感器、电流传感器；电脑根据上述传感器的信号检测系统故障。本发明专利技术能实现智能化、带故障检测的智能远程浇灌系统。

Remote control intelligent horticultural irrigation system with fault detection and its control method

The invention discloses a remote control intelligent horticultural irrigation system with fault detection and its control method, including an irrigation pipeline system and a wireless control system, an irrigation pipeline system including a main road and at least one branch, a water pump connected with a water inlet pipe through a main electric valve, and a flow sensor arranged in the branch. The system consists of a computer, which is connected by the first USB data acquisition device to the GSM controller to obtain the irrigation instructions sent by the mobile phone. The computer is also connected by the second USB data acquisition device to the external environment monitoring module and the flow sensor. The computer is equipped with a labVIEW control system, and the labVIEW control system is controlled by the first USB data acquisition device. The total solenoid valve, pump and solenoid valve work. The computer is also connected with a first pressure sensor, a liquid level sensor and a current sensor, and the computer detects system faults according to the signals of the above sensors. The intelligent remote irrigation system with intelligent detection and fault detection can be realized by the invention.

【技术实现步骤摘要】
带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法
本专利技术涉及园林设备领域，具体涉及一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法。
技术介绍
针对远程园艺(园林)灌溉系统，市面上已有的产品或已经公开的文献等，主要采取手机发送启动、停止信号，GSM控制器接收手机信号后控制相关设备工作与停止的通用思路或原理。现有的产品、授权专利、公开的文献等主要围绕这种通用思路或原理构建一种具有新意的功能实现方法，虽然能实现植物、农作物等远程浇灌功能，但对于使用者更为关心的远程浇灌系统的智能化、可靠性、控制质量等核心层面并未进行可行性分析研究，尤其涉及到对于智能化(人工需求少)、控制精度、可靠性要求高的珍贵农作物、植物园种养基地，远程浇灌系统一旦出现不浇灌或者浇灌不能停止等问题，会导致农作物、植物干死或涝死，损失将无法弥补，具体缺点体现在：1.控制精度不够。大多数浇灌系统采用时间继电器设定时间确定浇灌量，通过时间计算灌溉量，并未考虑流体流动的不稳定性对计算结果的影响，导致理论需求与实际浇灌量差异较大。2.智能化不够。(1)大多数浇灌系统采用手机远程控制GSM的输出对应引脚的接通与断开，即手机APP需要有同一个浇灌任务的启动与停止两个虚拟按键，需要人为的点击开与关，系统不能自动识别浇灌结束并关闭水泵、阀门等执行器。(2)智能远程浇灌需要根据被浇灌农作物、植物的期望浇灌量及现实的环境(雨水季节、空气湿度、环境温度)综合分析并给出定期实际需要的灌溉量，而当前的远程浇灌系统并不具备此智能化功能。3.可靠性不高。大多数远程灌溉系统的阀门、水泵均由GSM远程控制器直接控制开与关，即GSM控制器充当交流继电器，具有高压大功率动力回路的接通与断开功能，而大电流交流继电器是专业要求高的电器件，工业或民用交流继电器需要有权威检测机构测试，现有的GSM控制器的继电器功能并未获得权威机构检测，直接用GSM控制器控制动力设备开关，存在可靠性风险。4.专业性不强。大多数远程灌溉系统通过硬线信号控制执行器启动与停止功能，实现浇灌与停止功能，并非采用流体流动行业专业测控软件开发的在线监控控制程序，专业性不强。现有已经公开的远程园艺灌溉系统的专利、文献，虽能实现植物、农作物等远程控制浇灌功能，但大多不具备系统故障诊断能力，即当系统出现异常时虽具备水泵、阀门的关闭功能，比如，传统的浇灌系统在出现水泵无法关闭时，可通过已经设定好时间的时间继电器关闭；再如，传统浇灌系统总电磁阀开启失败的情况下打开水泵，可通过压力开关(压力过高或过低则断开)串接在水泵电源上而起到保护作用。但对于当次浇灌是否完成，系统是否有故障以及何种故障，无法做到智能判断及手机远程报警功能。上述方法虽然对系统起到异常保护，但对于灌溉中最关心的远程灌溉是否实现了，实际浇灌是否达到预期不能做出正确判断，智能化不够，缺少故障诊断功能，这也是目前远程浇灌系统的弊端所在。市场上现有少数灌溉系统产品虽少数有故障诊断功能宣传，比如故障报警可通过手机接收信息，但未具体描述诊断功能的具体情况，即没有诊断策略、诊断逻辑、故障点判断依据描述。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术的目的是提供一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法，采用专业labVIEW控制系统，配套usb专用的数据采集及驱动功能的两款usb驱动器作为园艺智能浇灌系统的关键部件，同时配以专用液位传感器、电流传感器、压力传感器，软件采取关键参数信息反馈、分析对比的方法对系统进行闭环控制，从而实现部件故障的智能判断，故障判断后由GSM控制器发送给手机，可通过手机读取系统状态。为了达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案，一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统和无线控制系统；灌溉管路系统包括总路和至少一条支路，总路中设置有水泵，支路中设置有分电磁阀；无线控制系统包括手机和与手机无线连接的GSM控制器；其关键在于：所述总路中还设置有总磁电阀，水泵经总电阀连接有进水管；所述支路中均设置有流量传感器，分电磁阀的进口与所述总路的出口连通，分电磁阀的出口连接有支路出水管，所述流量传感器安装于支路出水管上用于采集流量数据；无线控制系统还包括电脑，电脑经第一usb数据采集设备连接GSM控制器获取手机发送的浇灌指令，根据浇灌指令确定灌溉区域；电脑还经第二usb数据采集设备连接外界环境监测模块和流量传感器，外界环境监测模块用于检测外界环境监测数据；电脑中设置有labVIEW控制系统，labVIEW控制系统根据理论浇灌量和外界环境监测数据计算实际浇灌量；labVIEW控制系统根据实际浇灌量和流量数据向第一usb数据采集设备发送控制信号，第一usb数据采集设备通过相应的支路继电器控制总电磁阀、水泵以及分电磁阀工作。本专利技术通过上述结构设置，用户通过手机内置的APP发送浇灌指令，浇灌指令设置有灌溉区域，每一条支路对应为一个灌溉区域浇水，该浇灌指令经GSM控制器传递给第一usb数据采集设备，第一usb数据采集设备通过usb数据线传递给电脑。电脑还经第二usb数据采集设备连接有外界环境监测模块，外界环境监测模块用于检测外界环境监测数据，外界环境监测数据包括降雨量、环境温度和大气湿度，labVIEW控制系统存储有各个灌溉区域的理论浇灌量，labVIEW控制系统根据理论浇灌量和外界环境监测数据计算各个浇灌区域的实际浇灌量。然后向第一usb数据采集设备发送控制信号，通过第一usb数据采集设备的内设开关控制相应的支路继电器的线圈通断电，支路继电器的常开开关控制总电磁阀打开，水泵打开，以及相应的分电磁阀打开，给相应的灌溉区域浇水；电脑通过各支路的流量传感器检测各支路的实时灌溉量，当实时灌溉量到达该灌溉区域的实际浇灌量时，控制该支路的分电磁阀关闭，直至浇灌完所有浇灌指令设置的灌溉区域。本专利技术相比于现有技术有如下优点：1、控制精度高，采用流量传感器确定浇灌量，实际浇灌量与实际需求相差不大；2、智能化程度高，手机APP只需要下达一个灌溉区域的浇灌任务即可，系统自动识别相关灌溉区域浇灌结束并关闭水泵、分电磁阀、总电磁阀。3、labVIEW控制系统根据被浇灌农作物、植物的期望浇灌量及现实的环境比如，雨水季节、空气湿度、环境温度，综合分析并给出定期实际灌溉量。4、可靠性高，本专利技术采用大电流交流继电器控制动力设备开关，可靠性高。5、专业性强，采用流体流动行业专业测控软件开发的在线监控labVIEW控制系统，专业性强。总电磁阀的作用是方便系统零部件更换，起到总闸作用。labVIEW控制系统根据浇灌指令确定灌溉区域，根据灌溉区域确定理论浇灌量，该理论浇灌量用V理论表示，V理论为25℃、60％湿度下理论灌溉量，单位m3；理论浇灌量V理论预先由用户存储于labVIEW控制系统中；根据外界环境监测数据计算V降雨，V降雨为实际降雨换算的雨水灌溉量，单位m3；根据外界环境监测数据计算V环境温度，V环境温度为气温高低引起的额外所需灌溉量，单位m3；温度低于25℃则V环境温度为负值，高于25℃则V环境温度为正值，温度为上次与本次浇灌间隔的气温的平均值；根据外界环境监测数据计算V湿度，V湿度为湿度大小引起的额外所需灌溉量，单位m3；湿度低于60％则V湿度为正值，湿度高于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统(1)和无线控制系统(2)；灌溉管路系统(1)包括总路和至少一条支路，总路中设置有水泵(11)，支路中设置有分电磁阀(12)；无线控制系统(2)包括手机(21)和与手机(21)无线连接的GSM控制器(22)；其特征在于：所述总路中还设置有总磁电阀(13)，水泵(11)经总电阀(13)连接有进水管(31)；所述支路中均设置有流量传感器(14)，分电磁阀(12)的进口与所述总路的出口连通，分电磁阀(12)的出口连接有支路出水管(32)，所述流量传感器(14)安装于支路出水管(32)上用于采集流量数据；无线控制系统(2)还包括电脑(23)，电脑(23)经第一usb数据采集设备(24)连接GSM控制器(22)获取手机(21)发送的浇灌指令，根据浇灌指令确定灌溉区域；电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接外界环境监测模块(26)和流量传感器(14)，外界环境监测模块(26)用于检测外界环境监测数据；电脑(23)中设置有labVIEW控制系统，labVIEW控制系统根据理论浇灌量和外界环境监测数据计算实际浇灌量；labVIEW控制系统根据实际浇灌量和流量数据向第一usb数据采集设备(24)发送控制信号，第一usb数据采集设备(24)通过相应的支路继电器控制总电磁阀(13)、水泵(11)以及分电磁阀(12)工作；所述电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接有第一压力传感器(16)、液位传感器(17)以及电流传感器(18)；所述第一压力传感器(16)设置于水泵(11)的出口用于检测水泵(11)的出口压力；液位传感器(17)用于检测水源的液位高度；电流传感器(18)的两个检测端串接入水泵(11)的供电回路中，用于检测水泵(11)的电流信号。...

【技术特征摘要】
1.一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，包括灌溉管路系统(1)和无线控制系统(2)；灌溉管路系统(1)包括总路和至少一条支路，总路中设置有水泵(11)，支路中设置有分电磁阀(12)；无线控制系统(2)包括手机(21)和与手机(21)无线连接的GSM控制器(22)；其特征在于：所述总路中还设置有总磁电阀(13)，水泵(11)经总电阀(13)连接有进水管(31)；所述支路中均设置有流量传感器(14)，分电磁阀(12)的进口与所述总路的出口连通，分电磁阀(12)的出口连接有支路出水管(32)，所述流量传感器(14)安装于支路出水管(32)上用于采集流量数据；无线控制系统(2)还包括电脑(23)，电脑(23)经第一usb数据采集设备(24)连接GSM控制器(22)获取手机(21)发送的浇灌指令，根据浇灌指令确定灌溉区域；电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接外界环境监测模块(26)和流量传感器(14)，外界环境监测模块(26)用于检测外界环境监测数据；电脑(23)中设置有labVIEW控制系统，labVIEW控制系统根据理论浇灌量和外界环境监测数据计算实际浇灌量；labVIEW控制系统根据实际浇灌量和流量数据向第一usb数据采集设备(24)发送控制信号，第一usb数据采集设备(24)通过相应的支路继电器控制总电磁阀(13)、水泵(11)以及分电磁阀(12)工作；所述电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接有第一压力传感器(16)、液位传感器(17)以及电流传感器(18)；所述第一压力传感器(16)设置于水泵(11)的出口用于检测水泵(11)的出口压力；液位传感器(17)用于检测水源的液位高度；电流传感器(18)的两个检测端串接入水泵(11)的供电回路中，用于检测水泵(11)的电流信号。2.根据权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，其特征在于：所述外界环境监测模块(26)设置有雨量传感器、温度传感器以及湿度传感器，雨量传感器用于检测外界环境的降雨量，温度传感器用于检测外界环境的温度，湿度传感器用于检测外界环境的大气湿度。3.根据权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，其特征在于：所述支路中均设置有平衡阀(15)，平衡阀(15)设置于分电磁阀(12)与流量传感器(14)之间。4.根据权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，其特征在于：所述支路出水管(32)还连接有至少一条浇灌分路，浇灌分路设置有浇水电磁阀(19)，浇水电磁阀(19)的入口连接支路出水管(32)，浇水电磁阀(19)的出口连接有浇水管(33)；电脑(23)还向第一usb数据采集设备(24)发送分路控制信号，第一usb数据采集设备(24)通过相应的分路继电器控制浇水电磁阀(19)开关。5.根据权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，其特征在于：所述支路出水管(32)还连接有溢流阀(20)，所述溢流阀(20)包括圆柱形的壳体(201)，壳体(201)内设置有空腔，壳体(201)的一端设置有进水口(202)，该进水口(202)与支路出水管(32)相连，空腔内滑动设置有活塞(203)，活塞(203)经弹簧(204)连接空腔远离进水口(202)的一侧，在壳体(201)的外壁设置有溢流孔(201a)，活塞(203)能够在溢流压力下向远离进水口(202)的一侧滑动以打开溢流孔(201a)溢流。6.根据权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统，其特征在于：所述支路出水管(32)还设置有第二压力传感器(34)，第二压力传感器(34)用于检测支路出水管(32)压力，电脑(23)经第二usb数据采集设备(25)连接第二压力传感器(34)。7.一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统的控制方法，适用权利要求1所述的带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统；其特征在于：labVIEW控制系统设置有多路浇灌控制流程、系统起动控制流程、系统关闭控制流程；labVIEW控制系统还将故障信息经GSM控制器(22)发送给手机(21)；所述多路浇灌控制流程包括如下步骤；步骤B1：labVIEW控制系统经GSM控制器(22)获取手机(21)发送的一支路或多支路浇灌指令；labVIEW控制系统根据浇灌指令确定灌溉区域，每一支路为对应的一个灌溉区域浇水，根据灌溉区域确定各个灌溉区域的理论浇灌量，根据各个灌溉区域的理论浇灌量和外界环境监测数据计算各个灌溉区域的实际浇灌量；步骤B2：labVIEW控制系统获取液位传感器(17)的信号，分析液位是否正常，如果不正常，转步骤B3，否则转步骤B4；步骤B3：labVIEW控制系统经GSM控制器(22)向手机(21)报送水位过低报警，结束；步骤B4：labVIEW控制系统发送信号控制总电磁阀(13)打开；步骤B5：labVIEW控制系统延时5s发送信号控制水泵(11)起动；步骤B6：labVIEW控制系统延时5s获取第一压力传感器(16)的信号，判断水泵(11)起动5s后水泵(11)出口压力是否为4.5-5bar？如果是，转步骤B7；否则，转系统起动控制流程；步骤B7：labVIEW控制系统获取流量传感器(14)的信号，检测所有支路流量是否均小于0.1m3/h？如果是，转步骤B9；否则，转步骤B8；步骤B8：labVIEW控制系统报送对应分电磁阀(12)关闭失效故障给手机(21)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋毅，姚莹，隋渝雯，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50