[实用新型]灌区闸站自动化测控装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术和水利水文自动化监测监控技术领域，特别涉及灌区闸站的水情自动化监测和控制。

技术背景

灌区灌溉面积一般都很大，由几十万亩到几百万亩不等。灌区闸站是灌区水利基础设施的重要组成部分，闸站内河渠水位、流态情况等比较复杂。一般常规控制方法是灌区管理中心根据闸站内某一断面的流量，以及闸站的承受能力来进行闸站闸门开合度控制。

闸站现地数据的正确采集和闸门开合度的控制是整个灌区系统的关键。目前灌溉区域的各渠闸站仅能靠人工到现场控制则效率太低，难以做到科学决策和适时闸站闸门开合控制。

目前的灌区闸站测控装置主要是采用有线方式传输数据，安装部署不方便，特别不适合灌区机械化农机作业，同时也使得系统升级改造困难。因为是有线方式，难以多布点，造成局部闸站水流信息不明确，无法发挥精准灌溉、节约成本的现代农业优势。此外，现有灌区闸站测控装置成本高和有线部署的固有高成本，都不利于灌区闸站测控装置的相对高密度部署。

发明内容

本实用新型的目的是设计出一种基于工业无线网络的低成本灌区闸站自动化测控装置。灌区闸站自动化测控装置可对水情进行实时监测，并对闸站开、合控制，提高灌区水、雨利用率。

本实用新型主要由处理器单元、传感器单元、自动控制单元、无线通信单元、电源单元、存储器单元组成。其中处理器单元分别与存储器单元、无线通信单元、传感器单元、自动控制单元相连接，电源单元同时与以上各单元相连接，以提供电源。

其中处理器单元主要由微处理器芯片U1、随机数产生芯片U3组成，微处理器芯片U1与随机数产生芯片U3连接，随机数产生芯片U3产生唯一的随机数以向节点提供节点号；无线通信单元主要由射频芯片U4、阻抗匹配电路、天线A1组成，射频芯片U4与微处理器U1连接，通过微处理器U1对射频芯片的配置和收发进行控制，射频芯片U4通过阻抗匹配电路与天线A1连接；存储器单元中串行存储芯片U2与微处理器U1连接，通过微处理器U1对装置属性、传感器单元获取的数据进行存取；传感器单元主要由流量传感器、信号放大电路组成，流量传感器采集闸站渠道流量信息并将采集的信息经放大后送至微处理器U1；自动控制单元主要由信号放大电路、电磁阀组成，微处理器U1发出的控制信号经放大后控制闸门的开合。

本实用新型的工作过程是：工作时，电源单元分别向处理器单元、传感器单元、存储器单元、自动控制单元、无线通信单元受控供电；处理器单元将装置属性和传感器单元获取的数据存储在存储器单元中；传感器单元获取的数据根据需要由无线通信单元传输给上一个节点或下一个节点的装置；处理器单元根据上级指令和现地采集的信息输出控制闸门的开合。

本实用新型可通过微处理器芯片U1的JTAG程序烧写端口连接至JTAG程序烧写端口J1，用于对操作系统的移植和节点的编程。

为了调试的方便，本实用新型可在处理器单元中从微处理器芯片U1外接状态指示灯LED，以显示调试过程中的状态。

本实用新型中的印刷电路板部分采用双面电路板设计，为了布局合理，减小自动化测控装置体积，单独将无线通信单元放置在双面电路板的一面，其他的处理器单元、存储器单元等放置双面电路板的另外一面。

本实用新型是一个灌区闸站自动化测控装置，采用基于工业无线网络技术的无线数据传输方式，部署在灌区规划区域的各个闸站上，再由若干个测控装置通过汇聚节点和监测中心组成灌区闸站自动化测控系统。各个测控装置之间通过无线并采用多跳的方式进行通信，具有监测精度高、成本低、体积小、功耗低、工作温度范围大等优点。

本实用新型是事件触发工作方式，平时处于低功耗状态。当外界有变化的信息时，自动化测控装置唤醒传感器单元采集水情数据信息。自动化测控装置采用无线、多跳的方式把水情信息通过汇聚节点传输给监测中心。监测中心对数据进行融合处理并输出结果。同时测控装置通过电磁阀实时控制闸站闸门的开合，实现区域内闸站群的调度，有利于用水优化调度，合理利用水资源。灌区闸站自动化测控装置可以在无人值守的状态下工作，具备高可靠和可路由的通信体制，克服了现有的有线方式闸站测控装置的缺点，实现了测量和控制的同步。

附图说明

图1是本实用新型自动化测控装置的结构框图。1为处理器单元、2为传感器单元、3为存储器单元、4为无线通信单元、5为电源单元、6为自动控制单元。