[发明专利]一种用于太阳能灌区水闸的远程控制系统

说明书

技术领域

本发明属于水利工程领域，用于水利设施太阳能灌区水闸的控制系统，该水闸用于灌区、水渠、河道等水资源管理控制和防洪排涝等，由多个水闸和云服务系统可以实现灌区水资源智能管理调度。

背景技术

水利工程关系着国计民生，水利工程和农业灌溉工程的一个重要组成部分就是中小微型水闸，是否能够管理好中小微型水闸关系到我国广大人民群众的生命财产安全和农业稳产增产，因此做好中小微型水闸的管理工作有重要意义。

随着水利和农业的发展，对水闸高效、科学地管理和控制势在必行，合理调配水资源不仅可以促进农业丰产也是人民生命安全的重要保障。

农田水渠是灌溉的主要方式之一，是大田主要水利设施，水渠水闸是灌区水资源分配主要机构，灌区水闸数量众多，对于水资源高效利用、确保农业丰收意义巨大。目前已广泛使用的水渠水闸有电动启闭型、人力启闭型，主体结构较为笨重，运行阻力很大，运行所需能量很大，需要使用有线供电或人力驱动，很难实现低功耗改造，这就给远程信息化水利系统带来很大困难，不利于灌区自动化信息化建设。

发明内容

针对现有水渠水闸存在的问题，在低功耗水闸本体基础上配合本控制模块，实现水闸多种控制方式，并进一步执行远程云控制，在云平台的调度算法指挥控制下实现智能水资源管理，高效管理调度灌区灌溉工作，提升灌区智能化信息化水平。其具体技术方案如下：

一种用于太阳能灌区水闸的远程控制系统，包括核心模块、GPRS模块、直流电机控制模块、开度传感器、水位传感器，所述GPRS模块、水位传感器通过串行通信与核心模块连接，直流电机控制模块、开度传感器及其他传感器均采用mobus总线和核心模块连接，核心模块控制和监控水闸电机、太阳能系统、GPRS模块等，实现水闸控制和与云平台远程通信。

进一步的，所述核心模块采用stm32F103微控制器

进一步的，所述 Modbus总线设定两个中断：UART通信中断、定时中断。

进一步的，所述定时中断在水闸停止且无操作的情况下，每秒一次轮询上下游水位、开度传感器，在运行或有运行指令时，轮询周期变为100ms。

进一步的，所述GPRS模块利用2G/3G网络，水闸通过无线线路接收和发送数据，实现实时水位开度流量监测上传和控制信息接受及执行。

进一步的，所述 GPRS模块通信采用TCP连接，上电后自动寻找GPRS网络，完成注册后云服务器请求连接，建立连接后上报本模块站号，其后定期向云服务器发送状态数据，接收调度指令，在状态没有发生变化时，仅发送短心跳包保持TCP连接。

进一步的，还包括云服务端监控模块，云服务端监控模块实时反馈服务端的各项状态，用户根据云服务端监控模块来了解服务端的运行状况。

进一步的，所述云服务端还转发网页操作界面、手机APP的指令，实现办公室控制和移动段远程控制，手机APP显示运行状态和实时运行数据及故障报警并提供控制操作界面，在授权情况下进行启闭闸门、变换开度、设定流量等操作。

进一步的，所述直流电机控制模块控制电机过程如下：

1)电机变速启动和停止：

采用24V直流电机作为水闸动力，电机启动和停止均采用变速方式，启动时采用5秒爬坡启动，运行平稳精确，停止时则设置了3秒减速停车过程；

2)采用多种工作方式，分别是现场手动模式、现场自动开度控制、现场自动流量控制、现场自动水量控制、远程启闭控制、远程自动开度控制、远程自动流量控制、远程自动水量控制；

3)闸门运行速度控制，采用绝对编码器获得闸门开度，实时计算水闸运行速度，通过速度值监控水闸运行情况，计算停车位置。

进一步的，故障检测过程如下：

1)各传感器通信检测：

传感器反馈数据检测以下故障：

(1)发出REQ后无ACK信号，即无响应故障，可能的故障原因是信号线故障、传感器死机和传感器站号错误等；

(2)接收到数据站号错，查询目标传感器和反馈传感器站号不一致，可能的原因是时序紊乱，倒错等；

2)数据正确性检验：

反馈数据不合理，即测量值出现超大或超小数据等；

3)水闸状态检测：

水闸运行故障检测：水闸运行方向和状态与指令不符，如指令是开启闸门，但传感器显示水闸静止；指令是水闸停止，而传感器显示水闸在移动。