本发明专利技术公开的一种应用物联网技术的智能水位控制系统及控制方法，包括智能插板阀、物联网阀门控制箱、太阳能取电设备、田间信号采集箱和液位传感器；智能插板阀安装于稻田毗邻排水渠的田埂上，在其旁边安装有物联网阀门控制箱和太阳能取电设备。液位传感器连接的田间信号采集箱安装于稻田内，并将水位信息实时上传至物联网阀门控制箱。物联网阀门控制箱具有自主分析功能，可主动操作智能插板阀，控制稻田的水位。另外提供了一种IoT继电器控制单相电机的方法，实现了单相电机的转向自主切换。同时设计一种应用物联网技术的智能水位控制方法，实现了稻田实时水位和水位要求相匹配的智能化排水。智能化排水。智能化排水。
【技术实现步骤摘要】
一种应用物联网技术的智能水位控制系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及给排水
，特指应用物联网技术进行稻田智能水位控制的排水系统及控制方法。
技术介绍
[0002]一直以来，水稻作为我国最重要的主粮作物之一，其种植产量、质量和效益关乎国家粮食安全。稻田需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。
[0003]稻田水位调控是指通过灌溉排水措施保持田面适当水深或维持田间地下水位适当埋深的策略，目前一般采用的是人工开渠或者在排水明沟末端布置闸阀或堰进行稻田排水，但在水稻不同生长期的水位控制方面存在不足。
[0004]农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中。无线网络和互联网传输将对获取的海量农业信息进行整合处理，然后通过智能操作终端实现农业生产的过程监控、科学决策和实时服务。该技术在农业水位控制领域使用并不广泛。
[0005]插板阀是一种闸板与阀座始终紧密接触密封的阀门，其原理是闸板上开一个缺口，通过闸板启闭使得闸板上缺口跟地面做完全脱离和相吻合的动作。此阀门的优点在于阀体无凹槽，介质不会卡阻堵塞，并且具有全流通特性，其密封结构可以分软密封、硬密封结构。穿透式刀闸阀是具有精密构造，工艺性好，结构紧凑等特点，密封阀座为活动结构设计，有防磨损和自动补偿功能，因而寿命更长。该机构在农业水位控制领域使用频繁，但智能化的层度并不高。
[0006]物联网阀门控制器是控制插板阀闸板上升下降的机构，是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，从而将阀门打开或者维持在所要求的开度。在过程控制系统中，物联网阀门控制器接受控制信号把它转换为驱动电机的电流信号。该机构经常使用在农业给排水领域，但在控制单相电机方面的设计有些欠缺。
[0007]目前，在水位控制装置方面的研究略显不足。中国专利CN202021197358.5公开的《一种便于排水的田坎》只能进行定高度的水位控制，不能进行动态的准确的水位控制；中国专利CN202021396289.0公开的《一种具有自动排水功能的田坎》需要人工选择合适的排水层，将选定的排水层上的堵头取下，很难实现稻田水位控制的无人化智能化。
技术实现思路
[0008]针对上述存在的不足，本专利技术提供了智能水位控制系统，该装置将物联网技术应用于农业给排水
，可通过液位传感器实时采集稻田水位，与稻田需求水位进行比对，从而控制插板阀的开闭和开启时长，可实现稻田的智能水位控制。
[0009]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0010]一种应用物联网技术的智能水位控制系统，包括智能插板阀、物联网阀门控制箱、
田间信号采集箱和液位传感器；所述物联网阀门控制箱用来控制所述智能插板阀的开闭；所述智能插板阀能够实现稻田水位调整，且所述智能插板阀设置于排水渠上；所述液位传感器与田间信号采集箱连接，田间信号采集箱将液位传感器传输的水位信息实时上传至物联网阀门控制箱。
[0011]上述方案中，所述物联网智能插板阀包括X型引流槽、主阀体、电机座、单相防水电机、减速机、联轴器、丝杠、驱动螺母、闸板、上限位行程开关、行程挡板、下限位行程开关和阀体横梁；所述单相防水电机由物联网阀门控制箱控制，通过驱动螺母将丝杠的旋转运转换为直线运行，实现闸板的上下往复运行，进而实现稻田的水位调整。
[0012]上述方案中，所述上限位行程开关和下限位行程开关安装于主阀体的内侧，行程挡板设置在闸板上；当闸板向上移动时，若所述行程挡板撞到上限位行程开关，会产生断电信号，从而阻止单相防水电机的转动；若所述行程挡板撞到下限位行程开关时，也会阻止单相防水电机转动，从而预防单相防水电机过流烧毁或者减速机和联轴器的损坏。
[0013]上述方案中，所述物联网阀门控制箱包括多频段天线、电源指示灯、正转指示灯、反转指示灯、蓄电池、空气开关、漏电保护器、IoT继电器、变压器、IoT网关和LoRa主站；从太阳能取电设备完成取电，采集田间信号采集箱发送的水位信号、上限位行程开关和下限位行程开关的断电信号，从而实现对单相防水电机的控制。
[0014]上述方案中，LoRa主站具有多线程处理功能，能够同时匹配多个田间信号采集箱，实现多点位实时的采集；IoT网关具有存储分析功能，能够将液位指令与实时稻田水位数据进行实时比对，快速生成水位调整指令。
[0015]上述方案中，IoT继电器能够实现单指令多动作的功能；IoT继电器具有6个支路继电器开关，可同时控制6路独立电路的通断，当需要电机正转时，使用单指令同时闭合第一支路继电器、第二支路继电器、第四支路继电器和第六支路继电器，同时保持第三支路继电器和第五支路继电器开路状态，此时，电源指示灯和正转指示灯亮起；当需要电机反转时，使用单指令同时闭合第一支路继电器、第三支路继电器、第五支路继电器和第六支路继电器，同时保持第二支路继电器和第四支路继电器开路状态，此时，电源指示灯和反转指示灯亮起。
[0016]上述方案中，控制IoT继电器的IoT网关在下发指令前，会重复判断第二支路继电器、第三支路继电器、第四支路继电器和第五支路继电器的指令状态，如果不是第二支路继电器和第四支路继电器或第三支路继电器和第五支路继电器的同时开闭组合，会取消指令的下发，此时电源指示灯亮起，正转指示灯和反转指示灯熄灭，实现信号收到但不执行的状态提醒和对单相防水电机的保护。
[0017]上述方案中，所述田间信号采集箱包括采集箱固定板、信号箱箱体、LoRa天线、防水接线孔、信号箱后盖、固定板孔、地钉、锂电池、空气开关和LoRa从站；LoRa从站能够与物联网阀门控制箱内的LoRa主站进行信息交互。
[0018]上述方案中，所述田间信号采集箱采用锂电池供电，不受电源的限制，能够随意安装于稻田的任意位置；地钉穿过固定板孔将采集箱固定板安装于稻田地面，能够防止田间信号采集箱发生翻滚。
[0019]应用物联网技术的智能水位控制系统的控制方法，包括如下步骤：
[0020]S1：将液位指令存储至IoT网关；
[0021]S2：液位传感器将实时的稻田水位数据传输至田间信号采集箱内部的LoRa从站，LoRa从站信号处理后传输至物联网阀门控制箱内部的LoRa主站；LoRa主站将信号处理后传输至物联网阀门控制箱内部的IoT网关；
[0022]S3：IoT网关将液位指令与实时稻田水位数据进行比对，计算二者之间的差值；
[0023]S41：当液位指令小于实时稻田水位，且差值大于等于1cm时，IoT网关将阀门调整指令下发至IoT继电器；IoT继电器控制单相防水电机正转，阀门完全开启，进行稻田的排水；
[0024]S42：当液位指令小于实时稻田水位，且差值小于1cm时，IoT网关将阀门调整指令下发至IoT继电器；IoT继电器控制单相防水电机正转，阀门开启30％，限制稻田的排水速率；
[0025]S43：当液位指令大本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，包括智能插板阀(1)、物联网阀门控制箱(2)、田间信号采集箱(4)和液位传感器(5)；所述物联网阀门控制箱(2)用来控制所述智能插板阀(1)的开闭；所述智能插板阀(1)能够实现稻田水位调整，且所述智能插板阀(1)设置于排水渠上；所述液位传感器(5)与田间信号采集箱(4)连接，田间信号采集箱(4)将液位传感器(5)传输的水位信息实时上传至物联网阀门控制箱(2)。2.根据权利要求1所述的应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，所述物联网智能插板阀(1)包括X型引流槽(101)、主阀体(102)、电机座(103)、单相防水电机(104)、减速机(105)、联轴器(106)、丝杠(107)、驱动螺母(108)、闸板(109)、上限位行程开关(110)、行程挡板(111)、下限位行程开关(112)和阀体横梁(113)；所述单相防水电机(104)由物联网阀门控制箱(2)控制，通过驱动螺母(108)将丝杠(107)的旋转运转换为直线运行，实现闸板(109)的上下往复运行，进而实现稻田的水位调整。3.根据权利要求2所述的应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，所述上限位行程开关(110)和下限位行程开关(112)安装于主阀体(102)的内侧，行程挡板(111)设置在闸板(109)上；当闸板(109)向上移动时，若所述行程挡板(111)撞到上限位行程开关(110)，会产生断电信号，从而阻止单相防水电机(104)的转动；若所述行程挡板(111)撞到下限位行程开关(112)时，也会阻止单相防水电机(104)转动，从而预防防水电机(104)过流烧毁或者减速机(105)和联轴器(106)的损坏。4.根据权利要求2所述的应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，所述物联网阀门控制箱(2)包括多频段天线(21)、电源指示灯(22)、正转指示灯(23)、反转指示灯(24)、蓄电池、空气开关、漏电保护器、IoT继电器、变压器、IoT网关和LoRa主站；从太阳能取电设备(3)完成取电，采集田间信号采集箱(4)发送的水位信号、上限位行程开关(110)和下限位行程开关(112)的断电信号，从而实现对防水电机(104)的控制。5.根据权利要求4所述的应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，LoRa主站具有多线程处理功能，能够同时匹配多个田间信号采集箱(4)，实现多点位实时的采集；IoT网关具有存储分析功能，能够将液位指令与实时稻田水位数据进行实时比对，快速生成水位调整指令。6.根据权利要求4所述的应用物联网技术的智能水位控制系统，其特征在于，所述IoT继电器能够实现单指令多动作的功能；IoT继电器具有6个支路继电器开关，可同时控制6路独立电路的通断，当需要防水电机(104)正转时，使用单指令同时闭合第一支路继电器、第二支路继电器、第四支路继电器和第六支路继电器，同时保持第...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞懿元，李红，汤攀，陈超，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。