申请/专利权人：成都博美实润科技有限公司

申请日：2018-09-13

公开（公告）日：2018-12-25

公开（公告）号：CN109087453A

主分类号：G07F15/00(2006.01)I

分类号：G07F15/00(2006.01)I;G06Q50/02(2012.01)I;G06F17/30(2006.01)I

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的撤回

法律状态：2019.12.03#发明专利申请公布后的撤回;2019.01.18#实质审查的生效;2018.12.25#公开

摘要：本发明公开了用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。本发明的有益效果是：本发明能够有效的实现对于灌区用水定额管理，斗渠阀门的远程控制水费的计算；本发明提高灌区的信息管理水平，提高灌区的用水效率，增强灌区防洪、灌溉能力；本发明结构简单，实用性强。

主权项：1.用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，其特征在于：包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。

全文数据：用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统技术领域本发明涉及灌区用水技术领域，具体的说，是用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统。背景技术我国大多灌区的闸门控制、流量测控、信息管理等工作仍靠人工操作，管理手段落后。为提高灌区管理效率和水平，我国大力推行灌区信息化管理建设。目前开发功能齐全、兼容性好、共享能力强的管理系统并在现场布置配套硬件设备是灌区信息化管理的发展趋势。随着科技发展，学者们在灌区闸门远程自动化控制上有许多研究成果，可用于闸门及水位等参数的自动测量、存储、分析和调节，从而提高灌区水资源的利用效率。发明内容本发明的目的在于提供用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，将全灌区渠系供水作为一个整体予以管理控制，可大幅度提高灌区的信息管理水平，提高灌区的用水效率，增强灌区防洪、灌溉能力。本发明通过下述技术方案实现：用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。进一步地，为了更好的实现本发明，还包括与PLC控制模块连接的智能终端，所述智能终端与PLC控制模块之间设置有无线通讯模块；所述PLC控制模块通过无线通讯模块与智能终端连接。进一步地，为了更好的实现本发明，所述阀门控制单元包括与PLC控制模块连接的阀门传感器，与阀门传感器输出端连接的启闭机，所述启闭机的输出端与阀门连接。进一步地，为了更好的实现本发明，所述信息采集模块与PLC控制模块之间还设置RS485模块，所述信息采集模块通过RS485模块与PLC控制模块连接。进一步地，为了更好的实现本发明，所述信息采集模块包括分别与RS485模块连接的水位采集模块、流量采集模块、流速采集模块。进一步地，为了更好的实现本发明，所述电池单元包括与PLC控制模块连接的电池模块以及与电池模块连接的太阳能电池板。进一步地，为了更好的实现本发明，还包括与PLC控制模块连接的用于存储采集信息的存储模块。进一步地，为了更好的实现本发明，还包括分别与PLC控制模块连接的按键模块、显示模块。进一步地，为了更好的实现本发明，所述PLC控制模块的型号为PIC18F67K22。进一步地，为了更好的实现本发明，所述阀门传感器闸位传感器为KS-10型数字闸位计，所述闸位机包括开度传感器、自动收揽装置、传输电缆、RS485通信接口。本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本发明能够有效的实现对于灌区用水定额管理，斗渠阀门的远程控制水费的计算；（2）本发明提高灌区的信息管理水平，提高灌区的用水效率，增强灌区防洪、灌溉能力；（3）本发明结构简单，实用性强。附图说明图1为本发明的工作原理图；图2为本发明中信息采集模块的机构示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例1：本发明通过下述技术方案实现，如图1-图2所示，用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。需要说明的是，通过上述改进，使用前，使用者可将用水标准录入到PLC控制模块中；使用时，信息采集模块对水位、流量、流速等信息进行实时监测；PLC控制模块根据流量、流速以及时间对用水量进行计算，计算出用量并得出水费；通过信息采集模块实时监测的信息与录入到PLC控制模块的数据信息进行对比，PLC控制模块将识别是否进行斗渠阀门的开启或关闭；有效的实现对用水定额管理，有效的实现远程控制斗渠阀门的开启或关闭以及用水费用的计算。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例2：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，还包括与PLC控制模块连接的智能终端，所述智能终端与PLC控制模块之间设置有无线通讯模块；所述PLC控制模块通过无线通讯模块与智能终端连接。所述PLC控制模块的型号为PIC18F67K22。需要说明的是，通过上述改进，采用智能终端与PLC控制模块连接，信息采集模块将采集的信息传递给PLC控制模块，PLC控制模块对数据进行分析，通过无线通讯模块将数据传递给智能终端，使得智能终端持有者能够实时观测灌区的相关用水的数据信息；有效的进行用水管理，实现对斗渠阀门远程控制开启或关闭。PIC18F67K22外设特点如下：12位AD转换器、3个比较器、10个CCPECCP通道、11个定时器和53个通用IO；数据存储芯片采用AT24C1024；时钟采用8MHZ石英晶振和PCF8563实时时钟芯片。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例3：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述阀门控制单元包括与PLC控制模块连接的阀门传感器，与阀门传感器输出端连接的启闭机，所述启闭机的输出端与阀门连接。所述阀门传感器闸位传感器为KS-10型数字闸位计，所述闸位机包括开度传感器、自动收揽装置、传输电缆、RS485通信接口。需要说明的是，通过上述改进，PLC控制模块接收信息采集模块的信息并进行数据分析，发出启停指令，阀门传感器并将启停指令发送至启闭机，启闭机接收启停指令后调整工作状态，从而实现对阀门的远程控制；实现远程智能控制阀门。启闭机为现有技术对此不在详述其具体结构。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例4：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述信息采集模块与PLC控制模块之间还设置RS485模块，所述信息采集模块通过RS485模块与PLC控制模块连接。所述信息采集模块包括分别与RS485模块连接的水位采集模块、流量采集模块、流速采集模块。需要说明的是，通过上述改进，水位传感器采用WFH-2全量机械编码水位计，结构简单，工作可靠，使用、维修方便；编码方式为机械编码；水位信息用格雷码传输至PLC控制模板，不存在非单值性误差。RS485模块设置有PLC控制模块与信息采集模块之间，用于将信息采集模块读取的数据信息传递给PLC控制模块，PLC控制模块进行数据分析对比和整理。RS485模块是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS485模块使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例5：本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述电池单元包括与PLC控制模块连接的电池模块以及与电池模块连接的太阳能电池板。还包括与PLC控制模块连接的用于存储采集信息的存储模块。存储模块有效的对数据进行存储，便于后期进行数据分析和研究。还包括分别与PLC控制模块连接的按键模块、显示模块。需要说明的是，通过上述改进，显示模块设计用RT1602LCD液晶显示器实现监测现场就地显示功能，MC74HC595对LCD接口信号进行驱动。无线通信方面采用BenQ公司的M22M23模块，同时支持GSM和GPRS两种功能，支持GPRSCLASS4。本系统实现自供电功能，采用+12V太阳能蓄电池作为电源，并通过开关型稳压芯片LM2576和低压差线性调压器LM1117转换电源供给单片机等设备使用。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。实施例6：本实施例本发明的最佳实施例，如图1-图2所示，用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。还包括与PLC控制模块连接的智能终端，所述智能终端与PLC控制模块之间设置有无线通讯模块；所述PLC控制模块通过无线通讯模块与智能终端连接。所述阀门控制单元包括与PLC控制模块连接的阀门传感器，与阀门传感器输出端连接的启闭机，所述启闭机的输出端与阀门连接。所述信息采集模块与PLC控制模块之间还设置RS485模块，所述信息采集模块通过RS485模块与PLC控制模块连接。所述信息采集模块包括分别与RS485模块连接的水位采集模块、流量采集模块、流速采集模块。所述电池单元包括与PLC控制模块连接的电池模块以及与电池模块连接的太阳能电池板。还包括与PLC控制模块连接的用于存储采集信息的存储模块。通过存储模块存储的数据信息，建立数据表，数据表由实体模型生成，实体就是一个客观存在的对象，一个管理站，一条渠道都是实体，每个实体包含一系列属性，用来描述实体，它是数据表的基础，具体包括如下数据表：（1）管理机构数据表（DEPARTMENTS）该数据表主要描述的是灌区管理机构的组织情况，包括：部门编号、部门名称、基本情况描述，上级机构编号。其中部门编号和上级机构的编号可由系统自动生成。（2）管理机构基本情况数据表（CMO）该数据表主要描述灌区管理机构的基本情况，包括：管理局编号、管理局名称、上级部门编号、所属县市、管辖面积、有效灌溉面积、年均引水量、负责人、联系方式、水费价格、概况。（3）渠道管理数据表（CSC）该数据表主要描述的是灌区渠道的布置情况，包括：渠道编号、渠道名称、基本情况描述，上级渠道编号。其中渠道编号和上级渠道编号可由系统自动生成。（4）渠道基本情况数据表（CMP）该数据表主要描述渠道的基本情况，包括：渠道名称、渠道类型、上级渠道、管理站名称、所属市县、控制面积、有效灌溉面积、渠道水利用系数、渠系水利用系数、设计流量、加大流量、防渗断面、断面类型、渠道比降、渠道长度、引水方式、概况。（5）气象径流数据表（CHD）该数据表主要描述的是灌区气象径流情况，包括：日期、月降雨量、预测流量、实测流量、平均气温、水文年型。（6）灌季划分数据表（CUI）该数据表主要描述的是灌季的划分情况，包括：灌季编号、灌季名称、起始日期、结束日期。（7）轮期划分数据表（CUR）该数据表主要描述的是灌区轮期的划分情况，包括：灌季编号、轮期序号、开始日期、终止日期、试渠天数、引洪天数、用水天数。（8）年度用水数据表（CUY）该数据表主要描述的是灌区年度用水情况，包括：灌季编号、管理站名称、斗口水量、灌水定额、灌溉面积、配水比例、水费价格、征收水费、渠首引水量、渠系水利用系数。（9）渠系引水计划数据表（CUW）该数据表主要描述的是某轮期渠系引水情况，包括：灌季编号、轮期序号、用水天数、灌溉水利用系数、渠首来水量、渠首引水量、用水量。（10）参考作物蒸发蒸腾量数据表（CPD）该数据表主要描述的是参考作物蒸发蒸腾量的计算情况，包括：计算日期、计算时段类型、计算月份、计算日、海拔高度、纬度、风速测量高度、风速、最高气温、最低气温、相对最大湿度、相对最小湿度、日照时数、降雨量、作物需水量、计算天数。（11）作物灌溉制度数据表（CUS）该数据表主要描述的是灌区作物的灌溉制度情况，包括：制度编码、灌水方法、灌水定额、灌水次数、灌溉年份、灌溉年型。（12）水量平衡计算数据表（CUB）该数据表主要描述的是某一轮水量平衡计算情况，字段名称为：灌季编号、轮期序号、开始日期、终止日期、试渠天数、引洪天数、用水天数、作物种类、种植面积、生育阶段、灌水成数、种植面积、灌水定额、田间用水量。（13）水量调配（按管理站）数据表（CUCDO）该数据表主要描述的是某一轮水量按管理站调配情况，包括：灌季编号、轮期序号、管理站名称、分配水量、配水比例。（14）水量调配（按渠道）数据表（CUCDC）该数据表主要描述的是某一轮水量由管理站按渠道布置调配的情况，包括：灌季编号、轮期序号、渠道名称、渠道类型、上级渠道、渠道净流量、渠道毛流量、田间用水量、配水比例。（15）某轮期用水总结数据表（CUPD）该数据表主要描述的是某轮期各管理站用水情况，包括：管理站名称、灌季编码、轮期序号、渠道引水量、斗口引水量、斗口结算量、田间结算量、灌溉面积、应结水费、实结水费、渠系水利用系数、灌溉效率、净灌水定额、毛灌水定额、灌溉日期。（16）各灌季用水总结数据表（CUPS）该数据表主要描述的是各灌季各管理站用水情况，包括：管理站名称、灌季编码、渠道引水量、斗口引水量、斗口结算量、田间结算量、灌溉面积、应结水费、实结水费、渠系水利用系数、灌溉效率、净灌溉定额、毛灌溉定额。（17）年度用水总结数据表（CUPY）该数据表主要描述的是各灌季各管理站用水情况，包括：管理站名称、渠道引水量、斗口引水量、斗口结算量、田间结算量、灌溉面积、应结水费、实结水费、渠系水利用系数、灌溉效率、净灌溉定额、毛灌溉定额。（18）用户管理数据表（DEPARTMENTS）该数据表主要描述的是用户信息，包括：用户名、密码、用户编号、用户类型。还包括分别与PLC控制模块连接的按键模块、显示模块。所述PLC控制模块的型号为PIC18F67K22。所述阀门传感器闸位传感器为KS-10型数字闸位计，所述闸位机包括开度传感器、自动收揽装置、传输电缆、RS485通信接口。需要说明的是：本设计是一个综合性的复杂的大系统，该系统在windows操作系统下以VisualBasic6.0为软件开发平台进行研制，数据库采用MicrosoftAccess格式数据库，VisualBasic访问数据库采用ADO数据库接口技术。在系统中调用由VisualBasic6.0作为开发语言，结合数学模型开发出作物需水量COM组件来计算作物需水量。可视化语言VisualBasic6.0所谓“可视化程序设计”即指开发图形用户界面（GraphicUserInterface，简称GUI）。这种方法不需要编写大量的代码去描述界面外观和位置，而只要把预先建立的对象画在合适的位置即可。VisualBasic6.0（VB6.0）正是这样的一种开发语言，其主要功能特点如下：（1）具有面向对象的可视化设计工具在VB中，采用面向对象的程序设计方法（ObjectOrientedProgramming，简称OOP），把程序和数据封装起来视为一个对象，每个对象都是可视化的。程序员在设计时只需用现有工具根据界面设计的要求，直接在屏幕上“画”出文本框、标签、菜单、滚动条等不同类型的对象，并为每个对象设置属性，再根据功能要求对相应的对象事件进行编程，因此程序设计的效率非常高。（2）事件驱动的编程机制事件驱动是非常适合图形用户界面的编程方式。传统的编程方式是一个面向过程、按程序事先设计的流程运行的。但在图形用户界面的应用程序中，用户的动作即事件控制着程序的运行流向，每个事件都能驱动一段程序的运行。编程者只需编写相应用户动作的代码，各个动作之间不一定联系。这样的应用程序既易于编程又易于维护。（3）提供了易学易用的应用程序集成开发环境在VB集成开发环境中，用户可设计界面、编写代码、调试程序，直至把应用程序编译成可执行文件，用户都在友好的开发环境中工作。同时，在代码录入过程中，VB还具有自动列出成员、自动提示等功能，为编辑程序提供了极大的方便。（4）结构化的程序设计语言VB具有丰富的数据类型、众多的内部函数、模块化和结构化程序语言，结构清晰，简单易学。（5）强大数据库功能VB利用数据控件或ODBC能够访问MicrosoftAccess等数据库及MicrosoftExcel等电子表格。VB6新增了功能强大、使用方便的ADOActiveDatabaseObject技术。ADO包括了ODBC，而且占用内存少，访问速度更快。同时提供的ADO控件，不但可以用最少的代码创建数据库应用程序，也可以取代Data和RDO控件。（6）Active技术Active技术发展了原有的OLE技术，它使开发人员摆脱了特定语言的束缚，方便地使用其他应用程序提供的功能。使用VB6能够开发集声音、图像、动画、字处理、电子表格、Web等对象于一体的应用程序。本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

权利要求：1.用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，与斗渠阀门连接，其特征在于：包括与PLC控制模块、设置在斗渠阀门与PLC控制模块之间的阀门控制单元、与PLC控制模块连接的信息采集模块以及用于对PLC控制模块供电的电池单元。2.根据权利要求1所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：还包括与PLC控制模块连接的智能终端，所述智能终端与PLC控制模块之间设置有无线通讯模块；所述PLC控制模块通过无线通讯模块与智能终端连接。3.根据权利要求1所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述阀门控制单元包括与PLC控制模块连接的阀门传感器，与阀门传感器输出端连接的启闭机，所述启闭机的输出端与阀门连接。4.根据权利要求1所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述信息采集模块与PLC控制模块之间还设置RS485模块，所述信息采集模块通过RS485模块与PLC控制模块连接。5.根据权利要求4所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述信息采集模块包括分别与RS485模块连接的水位采集模块、流量采集模块、流速采集模块。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述电池单元包括与PLC控制模块连接的电池模块以及与电池模块连接的太阳能电池板。7.根据权利要求6所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：还包括与PLC控制模块连接的用于存储采集信息的存储模块。8.根据权利要求7所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：还包括分别与PLC控制模块连接的按键模块、显示模块。9.根据权利要求8所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述PLC控制模块的型号为PIC18F67K22。10.根据权利要求9所述的用于用水定额管理、斗渠闸门远控及水费计量的用水系统，其特征在于：所述阀门传感器闸位传感器为KS-10型数字闸位计，所述闸位机包括开度传感器、自动收揽装置、传输电缆、RS485通信接口。

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