多功能低功耗節(jié)水灌溉gprs密碼控制電動閥系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS密碼控制電動閥系統(tǒng)，所控制的電動閥是由升降螺桿、升降齒輪、傳動齒輪、限位觸片、微型電機、限位架、閥門開閥到位開關(guān)、閥門關(guān)閥到位開關(guān)、閥門通道蓋、閥門水通道、手動操作升降點、升降桿螺紋、固定閥蓋螺紋、齒輪固定座、電機尾部手動升降桿、閥門漏水檢測探頭、閥門上蓋、手動開關(guān)輪和手動閥組成；所述的控制電動閥系統(tǒng)是由水利管理部門中心計算機、PC計算機、灌溉集中控制計算機、通訊網(wǎng)絡(luò)、GPRS模塊、智能手機、?GPRS/GSM基站、GPRS無線通訊通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵輸出管道、灌溉管道、尾端檢測組成；該系統(tǒng)操作簡便，便于管理，可靠性高，功耗低，成本低，便于維護。
【專利說明】多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS密碼控制電動閥系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS密碼控制電動閥系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于水資源匱乏，水土矛盾突出，因此推廣節(jié)水灌溉技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。目前使用人工滴灌存在以下現(xiàn)象:
[0003]1.灌溉地面積太大、太廣，使用人工滴灌管理費時費力，效率很低，管理不到位不能夠按照規(guī)定時間管理灌溉時間，尤其到夜晚、天氣炎熱、其他不可預(yù)見原因致使更不能夠準(zhǔn)確掌握灌溉時間，達不到科學(xué)灌溉的需求。
[0004]2.無法進一步提高現(xiàn)有節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。
[0005]3.無法便捷快速的獲取現(xiàn)場設(shè)備和灌溉的突發(fā)狀況。
[0006]4.由于水資源缺乏等問題，使用人工灌溉管理，無法準(zhǔn)確高效的實施節(jié)水措施。
[0007]節(jié)水滴灌自動化系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的一項重要技術(shù)手段。目前國外主要由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制、并投入使用的自動化計算機灌溉控制系統(tǒng)，由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價格高昂，每臺套價格12000元，每畝價格約1200元，由于價格和維護費用昂貴，在我國推廣應(yīng)用難度非常大。
[0008]國內(nèi)自動化灌溉控制系統(tǒng)主要采用技術(shù)有:1、無線電臺通訊控制的水控閥，使用脈沖觸發(fā)閥門，依靠水的壓力打開閥門。缺點:設(shè)有控制中間站，水壓較小時無法打開閥門，收發(fā)雙向電臺使用功耗大，致使應(yīng)用價格高，且在下一灌溉期多數(shù)閥門無法工作；2、計算機有線控制國標(biāo)電動閥門，采用計算機通訊網(wǎng)絡(luò)控制。缺點:田間布網(wǎng)絡(luò)線造價高不易維護，電動閥門功耗大，造價高，造成電瓶和太陽能造價相應(yīng)增高。
[0009]由于水控閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在第二灌溉期大部分無法正常工作。國內(nèi)自動化灌溉控制系統(tǒng)造價較高，每臺套價格6000元，每畝價格約600多元。且需設(shè)置中間站，閥門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電動閥功耗大、連續(xù)工作穩(wěn)定性差，不利于推廣使用。
[0010]傳統(tǒng)的電動閥門價格很高:一套超過6000元。造價較高，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜致使維護成本偏高，不利于維護，在目前灌溉中第二年無法重復(fù)使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實用新型目的在于，提供一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS密碼控制電動閥系統(tǒng)，所控制的電動閥是由升降螺桿、升降齒輪、傳動齒輪、限位觸片、微型電機、限位架、閥門開閥到位開關(guān)、閥門關(guān)閥到位開關(guān)、閥門通道蓋、閥門水通道、手動操作升降點、升降桿螺紋、固定閥蓋螺紋、齒輪固定座、電機尾部手動升降桿、閥門漏水檢測探頭、閥門上蓋、手動開關(guān)輪和手動閥組成；所述的控制電動閥系統(tǒng)是由水利管理部門中心計算機、PC計算機、灌溉集中控制計算機、通訊網(wǎng)絡(luò)、GPRS模塊、智能手機、GPRS/GSM基站、GPRS無線通訊通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵輸出管道、灌溉管道、尾端檢測組成；該系統(tǒng)操作簡便，便于管理，可靠性高，功耗低，成本低，便于維護。適合大規(guī)模滴灌自動控制，也適用于少量獨立控制。
[0012]本實用新型所述的一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，所控制的電動閥是由升降螺桿、升降齒輪、傳動齒輪、限位觸片、微型電機、限位架、閥門開閥到位開關(guān)、閥門關(guān)閥到位開關(guān)、閥門通道蓋、閥門水通道、手動操作升降點、升降桿螺紋、固定閥蓋螺紋、齒輪固定座、電機尾部手動升降桿、閥門漏水檢測探頭、閥門上蓋、手動開關(guān)輪和手動閥組成；所述的控制電動閥系統(tǒng)是由水利管理部門中心計算機、PC計算機、灌溉集中控制計算機、通訊網(wǎng)絡(luò)、GPRS模塊、智能手機、GPRS/GSM基站、GPRS無線通訊通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵輸出管道、灌溉管道、尾端檢測組成；其中在電動閥中的升降螺桿(I)的上端固定有齒輪固定座(14)，在齒輪固定座(14)上分別設(shè)有傳動齒輪(3 )、升降齒輪(2)、微型電機(5)、限位架(6)和位置行程板(4)，在升降螺桿(I)的下端螺紋(13)通過閥門上蓋(17)與閥門通水通道(10)的關(guān)閉水閥蓋(9)連接；系統(tǒng)中的通訊網(wǎng)絡(luò)(23)分別與利管理部門中心計算機(20 )，PC計算機(21)，灌溉集中控制計算機(22 )連接，GPRS模塊(24)分別與灌溉集中控制計算機(22)，GPRS無線通訊通道(27)連接，在GPRS無線通訊通道(27)上分別與智能手機(25)，GPRS/GSM基站(26)，水泵控制(28)，管道控制(29)，滴灌控制(30)連接，水泵控制(28)通過水泵輸出管道(31)與管道控制(29)連接，管道控制(29 )通過灌溉管道(32 )與滴灌控制(30 )連接，在灌溉管道(32 )的一端與尾端檢測(33 )連接。
[0013]電動閥中的傳動齒輪(3)與升降齒輪(2)互為嚙合，升降齒輪(2)中心的螺紋隨著正反轉(zhuǎn)動帶動升降螺桿(I)上下運動。
[0014]電動閥中的限位架(6)上分別上下固定閥門開閥到位開關(guān)(7)，閥門關(guān)閥到位開關(guān)(8 )，升降螺桿(I)的頂端固定手動操作升降點(11)。
[0015]電動閥中的閥門上蓋(17)的一側(cè)固定閥門漏水檢測探頭(16)。
[0016]在控制電動閥系統(tǒng)中的滴灌控制(30)中設(shè)置電動閥。
[0017]電動閥為平齒輪電動閥、扇形齒輪電動閥或平齒輪傳動光電控制電動閥。
[0018]本實用新型所述的多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)的通訊控制形式為GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)通訊，配備有線通訊網(wǎng)絡(luò)通訊、現(xiàn)場直接控制接口，通過對每臺設(shè)備進行密碼校對，增強系統(tǒng)安全。該系統(tǒng)可對節(jié)能灌溉水泵、支管管道供水中的蝶閥、滴灌截止閥、球閥、閘閥組成的管網(wǎng)進行控制，也可以對老灌溉管網(wǎng)管道、滴灌閥門進行改裝控制，也可以對噴灌作物進行控制。
[0019]本實用新型所述的一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)由管理中心計算機、控制計算機、智能手機、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、無線通道、水泵控制裝置、灌溉管道控制裝置、滴灌控制裝置、系統(tǒng)監(jiān)控控制軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和電動閥門遠程控制嵌入式軟件構(gòu)成；
[0020]管理中心監(jiān)控計算機:管理監(jiān)控全自治區(qū)(省)地州縣區(qū)到各個灌溉點的水泵，管道電控閥門，滴灌電控閥門，并實時上傳灌溉數(shù)據(jù)。統(tǒng)計保存數(shù)據(jù)。下位機通過密碼可以觀察全部灌溉地域各個設(shè)備運行灌溉情況；
[0021]控制計算機:通過GPRS短信模塊發(fā)送控制指令或手機發(fā)送控制短信，經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)到水泵、管道、電動閥門接收器并執(zhí)行命令，執(zhí)行后通過本系統(tǒng)反饋執(zhí)行信息和物理信息。同時控制計算機通過網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)給管理中心的數(shù)據(jù)終端計算機；
[0022]灌溉管道裝置和滴灌灌溉裝置組成:單片機控制檢測保護電路、電動閥、太陽能光伏電池板控制電路、電池電壓檢測、壓力檢測器、濕度檢測器及相關(guān)的操作系統(tǒng)組成的一套自動化控制裝置；
[0023]控制過程:控制計算機根據(jù)農(nóng)作物需水規(guī)律和生長情況制定符合水利學(xué)要求的輪灌設(shè)計方案，并將該計劃轉(zhuǎn)換成控制指令通過GPRS短信模塊發(fā)送各個控制單元，水泵設(shè)備收到命令后啟動供水，把水送到灌溉支管，灌溉管道收到命令打開管道閥門，給滴灌輸入點供水，滴灌各個點根據(jù)設(shè)計方案開關(guān)閥門為農(nóng)作物供水?？刂朴嬎銠C對水泵、灌溉管道出水流量各段壓力設(shè)備運行情況進行檢測監(jiān)控?？刂朴嬎銠C對滴灌壓力、土壤墑情、灌溉過程進行檢測監(jiān)控，上報參數(shù)；
[0024]管道、滴灌裝置工作過程:電動閥門GPRS接收電路接收到由控制計算機或手機發(fā)來的攜帶密碼命令由電路譯碼，發(fā)出開關(guān)指令，電機得電執(zhí)行開關(guān)動作。動作完成后由管道、滴灌電路通過無線通訊給控制計算機返回閥門狀態(tài)，當(dāng)前土壤濕度，管道壓力、電池電壓等參數(shù)。通訊工作完成后電路進行到低功耗狀態(tài)，等待下一次接收命令；
[0025]單元功能:
[0026]水泵控制裝置具有:接收天線電路、接收執(zhí)行計算機命令、根據(jù)流量壓力自動調(diào)節(jié)變頻頻率、出口壓力檢測、出水流量測量、流量累計計量、數(shù)據(jù)存儲上報發(fā)送電路；
[0027]灌溉管道控制裝置具有:接收天線電路、接收執(zhí)行計算機命令、工作運行狀態(tài)測量、閥門位置測量、管道壓力測量、管道水流速測量接口、太陽能充電控制、電機過流檢測控制、電池電壓檢測、防盜報警、數(shù)據(jù)存儲上報發(fā)送電路；
[0028]滴灌控制裝置具有:接收天線電路、操作密碼驗證、執(zhí)行控制計算機命令、電動閥門驅(qū)動、手動開關(guān)閥門操作、工作運行狀態(tài)測量、閥門位置測量、土壤濕度測量、滴灌壓力測量、流速測量接口、太陽能充電控制、電機過流檢測控制、電池電壓檢測，防盜報警、數(shù)據(jù)存儲上報發(fā)送電路。
[0029]本實用新型所述的一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點為:
[0030]1.管理中心計算機通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控全部滴灌設(shè)備運行灌溉質(zhì)量的運行情況；
[0031]2.控制計算機實現(xiàn)對水泵、供水管道、滴灌的無線、有線自動管理控制；
[0032]3.管道、滴灌控制裝置具有:遠程控制電動閥門的開啟、關(guān)閉。監(jiān)測電動閥門的運行位置狀態(tài)。接收天線電路、檢驗操作驗證碼、執(zhí)行控制計算機命令、電動閥門驅(qū)動、手動開關(guān)閥門操作、工作運行狀態(tài)測量、閥門位置測量、土壤濕度測量、滴灌壓力測量、流速測量接口、太陽能光伏充電控制、電機過流檢測控制報警、電池電壓檢測，防盜報警、數(shù)據(jù)存儲上報發(fā)送電路；
[0033]4.監(jiān)測上報滴灌管道壓力，流速、流量和農(nóng)作物土壤濕度狀態(tài)；
[0034]5.控制計算機對電動閥進行遠程監(jiān)控，使工作人員能夠根據(jù)實際灌溉狀況遠程控制該電動閥門的啟動、關(guān)閉，閥門反饋工作狀態(tài)和動作后的狀態(tài)。具有現(xiàn)場非法開箱報警；
[0035]6.采用微型直流減速電機驅(qū)動閥門動作，該電機功耗低、扭矩大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單且成本低；
[0036]7.管道、滴灌控制電路采用低功耗模式，降低了蓄電池和太陽能電池的成本，使設(shè)備造價降低，體積縮小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本實用新型節(jié)水灌溉GPRS無線控制系統(tǒng)圖；
[0038]圖2為本實用新型平齒輪行程開關(guān)控制電動閥；
[0039]圖3為本實用新型扇形齒輪行程開關(guān)控制電動閥。

【具體實施方式】
[0040]本實用新型所述的一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，所述的控制電動閥系統(tǒng)是由水利管理部門中心計算機、PC計算機、灌溉集中控制計算機、通訊網(wǎng)絡(luò)、GPRS模塊、智能手機、GPRS/GSM基站、GPRS無線通訊通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵輸出管道、灌溉管道、尾端檢測組成；系統(tǒng)中的通訊網(wǎng)絡(luò)23分別與利管理部門中心計算機20，PC計算機21，灌溉集中控制計算機22連接，GPRS模塊24分別與灌溉集中控制計算機22，GPRS無線通訊通道27連接，在GPRS無線通訊通道27上分別與智能手機25，GPRS/GSM基站26，水泵控制28，管道控制29，滴灌控制30連接，水泵控制28通過水泵輸出管道31與管道控制29連接，管道控制29通過灌溉管道32與滴灌控制30連接，滴灌控制30中設(shè)置電動閥，電動閥為平齒輪電動閥、扇形齒輪電動閥或平齒輪傳動光電控制電動閥，在灌溉管道32的一端與尾端檢測33連接；
[0041]所控制的電動閥是由升降螺桿、升降齒輪、傳動齒輪、限位觸片、微型電機、限位架、閥門開閥到位開關(guān)、閥門關(guān)閥到位開關(guān)、閥門通道蓋、閥門水通道、手動操作升降點、升降桿螺紋、固定閥蓋螺紋、齒輪固定座、電機尾部手動升降桿、閥門漏水檢測探頭、閥門上蓋、手動開關(guān)輪和手動閥組成；其中在電動閥中的升降螺桿I的上端固定有齒輪固定座14，在齒輪固定座14上分別設(shè)有傳動齒輪3、升降齒輪2、微型電機5、限位架6和位置行程板4，傳動齒輪3與升降齒輪2互為嚙合，升降齒輪2中心的螺紋隨著正反轉(zhuǎn)動帶動升降螺桿I上下運動，電動閥中的限位架6上分別上下固定閥門開閥到位開關(guān)7，閥門關(guān)閥到位開關(guān)8，升降螺桿I的頂端手動操作升降點11，在升降螺桿I的下端螺紋13通過閥門上蓋17與閥門通水通道10的關(guān)閉水閥蓋9連接，閥門上蓋17的一側(cè)固定閥門漏水檢測探頭16 ；
[0042]在使用時，系統(tǒng)控制:灌溉集中控制計算機22將相關(guān)數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)23上傳至水利管理部門中心計算機20，任意一臺PC計算機21經(jīng)過密碼校驗后可通過通訊網(wǎng)絡(luò)23查詢滴灌信息，灌溉集中控制計算機22根據(jù)農(nóng)作物需水規(guī)律和生長情況制定符合水利學(xué)要求的輪灌設(shè)計方案，并轉(zhuǎn)換成控制指令通過GPRS模塊24、智能手機25發(fā)送到GPRS/GPS基站26，再由GPRS/GPS基站26通過GPRS無線通訊通道27發(fā)送到各個控制單元，水泵控制28收到命令后啟動供水，把水送到水泵輸出管道31，連接多臺灌溉管道控制29，灌溉管道控制29收到命令后打開灌溉管道32給多個滴灌控制30點供水，滴灌控制30各個點根據(jù)設(shè)計方案開關(guān)閥門為農(nóng)作物供水，命令執(zhí)行完成后由就地設(shè)備返回執(zhí)行后的狀態(tài)并發(fā)出物理狀態(tài)，如工作運行狀態(tài)、閥門位置、土壤濕度、管道壓力、管道水流速；
[0043]開閥控制:滴灌控制30接收到開發(fā)短信命令后，由控制驅(qū)動把電池正電壓加到直流微電機5帶動傳動齒輪3，傳動齒輪3帶動升降齒輪2，升降齒輪2中心的螺紋隨著正轉(zhuǎn)動帶動升降螺桿I向上運動，位置行程板4隨著螺桿上升閥門到達全開位置時接觸到7開閥到位開關(guān)，常開點閉合給出到位信號電機斷電，實現(xiàn)開閥門的功能。
[0044]關(guān)閥控制:觸發(fā)限位支架6上固定閥門關(guān)閥到位開關(guān)8，滴灌控制30接收到關(guān)閥短信命令后，由控制驅(qū)動把電池反相電壓加到直流微電機5帶動傳動齒輪3，傳動齒輪3帶動升降齒輪2，升降齒輪2中心的螺紋隨著反轉(zhuǎn)動帶動升降螺桿I向下運動，位置行程板4隨著螺桿下降閥門到達全閉合位置時接觸到閥門關(guān)閥到位開關(guān)8，常開點閉合給出到位信號電機斷電，實現(xiàn)關(guān)閥門的功能。
[0045]手動控制:當(dāng)無電或電控設(shè)備不工作時，通過手動操作升降點(11)和微電機5尾部手動升降桿15，人工手動搖動進行開關(guān)閥門；
[0046]閥門漏水檢測:當(dāng)閥門由升降桿15漏水時，有水接觸到檢測探頭16即形成回路，檢測探頭16檢測到漏水給出信號發(fā)送到控制計算機進行維護，閥門上蓋17起到保護密封閥門作用。
[0047]本實用新型所述的一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)的計算機集中控制具有:對節(jié)能灌溉系統(tǒng)中的水泵，支管供水閥，滴灌電動閥的電路進行控制，發(fā)送短信的形式控制水泵，灌溉管道，滴灌電動閥，設(shè)備的電路收到信息后執(zhí)行短信命令，給計算機集中控制返回執(zhí)行后的狀態(tài)，并發(fā)送壓力、流速、濕度等物理信號。
[0048]由于采用微型直流減速電機驅(qū)動閥門動作，使用低功耗電子元件，延長了設(shè)備的工作時間，電池在不充電的情況下設(shè)備可以連續(xù)工作15天，使電池和太陽能的成本大為降低，便于廣泛推廣使用。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能低功耗節(jié)水灌溉GPRS無線控制電動閥系統(tǒng)，其特征在于所控制的電動閥是由升降螺桿、升降齒輪、傳動齒輪、限位觸片、微型電機、限位架、閥門開閥到位開關(guān)、閥門關(guān)閥到位開關(guān)、閥門通道蓋、閥門水通道、手動操作升降點、升降桿螺紋、固定閥蓋螺紋、齒輪固定座、電機尾部手動升降桿、閥門漏水檢測探頭、閥門上蓋、手動開關(guān)輪和手動閥組成；所述的控制電動閥系統(tǒng)是由水利管理部門中心計算機、PC計算機、灌溉集中控制計算機、通訊網(wǎng)絡(luò)、GPRS模塊、智能手機、GPRS/GSM基站、GPRS無線通訊通道、水泵控制、管道控制、滴灌控制、水泵輸出管道、灌溉管道、尾端檢測組成；其中在電動閥中的升降螺桿(I)的上端固定有齒輪固定座(14)，在齒輪固定座(14)上分別設(shè)有傳動齒輪(3)、升降齒輪(2)、微型電機(5)、限位架(6)和位置行程板(4)，在升降螺桿(I)的下端螺紋(13)通過閥門上蓋(17)與閥門通水通道(10)的關(guān)閉水閥蓋(9)連接；系統(tǒng)中的通訊網(wǎng)絡(luò)(23)分別與利管理部門中心計算機(20 )，PC計算機(21)，灌溉集中控制計算機(22 )連接，GPRS模塊(24 )分別與灌溉集中控制計算機(22)，GPRS無線通訊通道(27)連接，在GPRS無線通訊通道(27)上分別與智能手機(25)，GPRS/GSM基站(26)，水泵控制(28)，管道控制(29)，滴灌控制(30)連接，水泵控制(28)通過水泵輸出管道(31)與管道控制(29)連接，管道控制(29)通過灌溉管道(32 )與滴灌控制(30 )連接，在灌溉管道(32 )的一端與尾端檢測(33 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動閥系統(tǒng)，其特征在于電動閥中的傳動齒輪(3)與升降齒輪(2)互為嚙合，升降齒輪(2)中心的螺紋隨著正反轉(zhuǎn)動帶動升降螺桿(I)上下運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動閥系統(tǒng)，其特征在于電動閥中的限位架(6)上分別上下固定閥門開閥到位開關(guān)(7)，閥門關(guān)閥到位開關(guān)(8)，升降螺桿(I)的頂端固定手動操作升降點(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動閥系統(tǒng)，其特征在于電動閥中的閥門上蓋(17)的一側(cè)固定閥門漏水檢測探頭(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動閥系統(tǒng)，其特征在于在控制電動閥系統(tǒng)中的滴灌控制(30)中設(shè)置電動閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動閥系統(tǒng)，其特征在于電動閥為平齒輪電動閥、扇形齒輪電動閥或平齒輪傳動光電控制電動閥。
【文檔編號】A01G25/16GK203912787SQ201420377319
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】趙繼鵬, 高建新, 王安江, 張明義, 戚印鑫, 王可杰, 張麗, 李青山, 白瑋琦, 王莉, 黃小兵, 朱賢利 申請人:趙繼鵬