一种农业灌溉水利监控系统_CN109863870A
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射频卡机井灌溉控制子系统以及射频控制器分别通过数据采集控制器与农业灌溉监 控服务器通信连接；农业水权水价管理数据云平台储存农业灌溉监控服务器的数据信息；
射频卡机井灌溉控制子系统配置有管理机收费模块，机井计量射频卡收费控制箱以及 射频卡 ；管理机收费模块 用于给射频卡提供充值端口 ；机井计量射频卡收费控制箱靠近机 井安装；射频卡分发至每个需要灌溉的农户；农户基于充值后的射频卡在机井计量射频卡 收费控制箱使用机井取水灌溉；
射频控制器设置在机井计量射频卡收费控制箱内部，射频控制器用于获取农业灌溉监 控服务器预设的机井用水用电计费方式，并基于当前预设的机井用水用电计费方式使机井 计量射频卡收费控制箱对射频卡执行扣费方式。
2 .根据权利要求1所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 机井计量射频卡收费 控 制箱内 部设置控 制器 ，射频控 制器 、流量计 ；射频控 制器 、流量 计分 别连接控制器 ，控制器通过数据采集控制器和农业灌溉监控服务器通讯 ，控制器定时 把灌溉数据上报到农业灌溉监控服务器；控制器用于农户在浇地前在机井计量射频卡收费 控 制箱使 用机井取水灌溉 ，浇地完成 后再次 刷卡关闭 水泵 ，在本次内浇地过程中 用了多 少 电费或水费 ，自动从射频卡内扣除 ； 控制器实时上传工作状态及消费情况；农业灌溉监控服务器为每台控制器配置设备地 址，用户持卡刷卡浇地； 控制器连接机井灌溉系统 ，对机井灌溉数据进行监测；控制器配置有时间控制模块， GPRS远程控 制水泵 启停模块 ，远程遥 测模块 ，远程设置表底值模块 ，数据定时上报模块 ，故 障 主动上报模块 ，用于获取并显示机井灌溉子系统的 机井信息 ，通过数据采集控 制器将机 井信息传输至农业灌溉监控服务器； 当发生故障或报警时 ，控制器主动把故障或报警 信息上报给农业灌溉监控服务器 ；当 水井的年取水量超过所设的开采量时 ，控制器自 动控制停泵 ；控制器具有定时上报功能 ，定 时上报间隔设置。 3 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：物联网水肥一体化子系统； 物联网水肥一体化子系统用于将灌溉与施肥融能为一体，借助压力系统或地形自然落 差，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥 液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使肥水融后，通过管道和滴头形成滴灌、均 匀、定时 、定量 、浸润作物根系发育生长区域 ，使主要根 系土壤始终保持疏松和适宜的 含水 量 ，同时根据不同的 作物和需肥特点 ，土壤环境 和养分含量状况 ；作物不同 生长期需水 ，需 肥规律情况进行不同生育期的需求设计 ，把水分、养分定时定量 ，按预设比 例直接提供给作 物； 物联网水肥一体化子系统运用传感器实现数据采集，将种植区域的环境数据、影像，历 史数据报表、曲线，农事活动、灌溉施肥情况信息通过数据采集控制器传输至农业灌溉监控 服务器；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910051325 .5
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 山东省水利科学研究院 地址 250000 山东省济南市历下区历山路 125号 申请人 济南恒辉信息科技有限公司
(72)发明人 毕华军 丁婉晴 刘征 卞俊威 孙雪琪 张立志 朱军 杜波 于凯华
频卡机井灌溉控制子系统配置管理机收费模块， 机井计量射频卡收费控制箱以及射频卡；管理机 收费模块给射频卡提供充值端口 ；机井计量射频 卡收费控制箱靠近机井安装；射频卡分发至每个 需要灌溉的农户；农户基于充值后的射频卡在机 井计量射频卡收费控制箱使用机井取水灌溉；射 频控制器获取农业灌溉监控服务器预设的机井 用水 用电 计费方式 ，基于当前预设的机井 用水 用 电 计费方式使机井计量射频卡收费 控 制箱对射 频卡执行扣费方式。实现了水文控制，促进了农 业灌溉节约用水、计划用水、监控用水，为实现防 涝抗旱、科学用水、水资源统一管理和优化配置， 推动水 利发展。提高 农业现 代化管理水平 ，实现 了节水灌溉。
(74)专利代理机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270
代理人 吕利敏 杨强
(51)Int .Cl . A01C 23/04(2006 .01) A01C 23/00(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种农业灌溉水利监控系统
( 57 )摘要 本发明提供一种农业灌溉水利监控系统 ，射
(10)申请公布号 CN 109863870 A (43)申请公布日 2019.06.11
权利要求书3页 说明书10页 附图7页
CN 109863870 A
CN 109863870 A
权 利 要 求 书
1/3 页
1 .一种农业灌溉水利监控系统，其特征在于Байду номын сангаас包括：农业灌溉监控服务器，农业水权水 价管理数据云平台以及设置在灌溉区域的数据采集控制器，射频卡机井灌溉控制子系统以 及射频控制器；
2
CN 109863870 A
权 利 要 求 书
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农业灌溉监控服务器通过 智能 水源 信息监控终端对农 户随时随 地查 询、监控 ，帮助农 业生产、经营、管理和服务。
4 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：土壤墒情监测子系统以及气象站监测子系统； 土壤墒情监测子系统用于获取土壤温度，土壤水分信息，并对土壤信息进行存储、传输 和管理 ；土壤墒情监测子系统配置有主机 ，采集器 ，数据存储装置 ，支持RS485的 传感器 ；主 机采 用液晶 触摸 屏显示 ；主机将土壤 信息通过数 据采集控 制器上 传至农业灌溉监控服务 器；使农业灌溉监控服务器基于当前土壤信息，基于控制器控制灌溉水量； 气象 站监 测子 系统 用于 测量风速 、风向 、气温 、气温 、气压 、辐射 、雨量 、蒸发数 据 ；气象 站监测子系统配置有数据记录仪、传感器、保护箱、防辐射罩、风杆以及太阳能供电装置； 气象 站监 测子 系统还配置有气象 要素监 测软件 ，气象 要素监 测软件在电 脑上运行 ，显 示实时气象数据、历史气象数据，及各类气象统计图表并有打印功能； 气象站监测子系统将气象信息通过数据采集控制器上传至农业灌溉监控服务器；使农 业灌溉监控服务器基于当前气象信息，基于控制器控制灌溉水量。 5 .根据权利要求2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 控 制器包括 ：农田 用水 户剩余金额 用水量计算模块 ，农田 浇灌 用水量控 制模块以 及浇 灌时长控制模块； 农田 用水 户剩余金额 用水量计算模块 用于计算农田 用水 户当前 剩余充值金额可 用水 量为Q1＝G/W，G为农田用水户当前剩余充值金额，W为水价制定管理模块根据不同的农田种 植作物及 用水量信息设置的每立方 用水量价格 ，当农田 用水 户当前剩余充值金额为零时 ， 停止供水 ；当当前农田 用水 户当前剩余充值金额可 用水量不满足当前农田浇灌 用水量时 ， 发出报警提示； 农田浇灌用水量控制模块用于农田浇灌控制用水量为Q2＝(100％-N％)xR；N为当前农 田达到预设用水量的百分比 ，R为农田浇灌承载水总量；N％为按10％的阶梯将当前农田达 到预设用水量进行分割，预设农田当前所需要的浇灌用水量百分比 ；当Q2达到预设值时，停 止对农田进行浇灌； 浇灌时长控制模块 用于设置农田所 用浇灌时间 ，农田所 用浇灌时间t＝Q3/Z+ (Q3/Z) x θ，Q3选取Q1和Q2的最小值；Z为农田输水端口的输水流量，θ为修正值取0 .3至0 .45之间；每 经过一预设时长获取Z值，Q1和Q2；当t达到预设时长时，停止对农田进行浇灌。 6 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：水厂提水站监测子系统和变频恒压供水子系统； 水厂提水站监测子系统用于运程监测水厂数据信息；水厂提水站监测子系统配置有远 程控制加压泵组 启停的端口 ，监控存储装置 ，人机界面操作界面 ，手动控制、自动控制、远程 控制加压泵组的启停切换功能，报警功能； 变频恒压供水子系统 用于维持水压恒定 ；基于预设控制方式 ，实现多台泵自 动切换运 行 ；当外界停止 用水时 ，变频恒压供水子系统处于睡眠状态 ，直至有 用水需求时自 动唤醒 ； 配置在线调整PID参数端口 ，泵组及线路保护检测报警 ； 变频恒压供水子系统还用于将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网 压力不足时 ，变频器增大输出频率 ，水泵转速加快 ，供水量增加 ，迫使管网压力上升 ；反之水
射频卡机井灌溉控制子系统配置有管理机收费模块，机井计量射频卡收费控制箱以及 射频卡 ；管理机收费模块 用于给射频卡提供充值端口 ；机井计量射频卡收费控制箱靠近机 井安装；射频卡分发至每个需要灌溉的农户；农户基于充值后的射频卡在机井计量射频卡 收费控制箱使用机井取水灌溉；
射频控制器设置在机井计量射频卡收费控制箱内部，射频控制器用于获取农业灌溉监 控服务器预设的机井用水用电计费方式，并基于当前预设的机井用水用电计费方式使机井 计量射频卡收费控制箱对射频卡执行扣费方式。
2 .根据权利要求1所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 机井计量射频卡收费 控 制箱内 部设置控 制器 ，射频控 制器 、流量计 ；射频控 制器 、流量 计分 别连接控制器 ，控制器通过数据采集控制器和农业灌溉监控服务器通讯 ，控制器定时 把灌溉数据上报到农业灌溉监控服务器；控制器用于农户在浇地前在机井计量射频卡收费 控 制箱使 用机井取水灌溉 ，浇地完成 后再次 刷卡关闭 水泵 ，在本次内浇地过程中 用了多 少 电费或水费 ，自动从射频卡内扣除 ； 控制器实时上传工作状态及消费情况；农业灌溉监控服务器为每台控制器配置设备地 址，用户持卡刷卡浇地； 控制器连接机井灌溉系统 ，对机井灌溉数据进行监测；控制器配置有时间控制模块， GPRS远程控 制水泵 启停模块 ，远程遥 测模块 ，远程设置表底值模块 ，数据定时上报模块 ，故 障 主动上报模块 ，用于获取并显示机井灌溉子系统的 机井信息 ，通过数据采集控 制器将机 井信息传输至农业灌溉监控服务器； 当发生故障或报警时 ，控制器主动把故障或报警 信息上报给农业灌溉监控服务器 ；当 水井的年取水量超过所设的开采量时 ，控制器自 动控制停泵 ；控制器具有定时上报功能 ，定 时上报间隔设置。 3 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：物联网水肥一体化子系统； 物联网水肥一体化子系统用于将灌溉与施肥融能为一体，借助压力系统或地形自然落 差，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥 液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使肥水融后，通过管道和滴头形成滴灌、均 匀、定时 、定量 、浸润作物根系发育生长区域 ，使主要根 系土壤始终保持疏松和适宜的 含水 量 ，同时根据不同的 作物和需肥特点 ，土壤环境 和养分含量状况 ；作物不同 生长期需水 ，需 肥规律情况进行不同生育期的需求设计 ，把水分、养分定时定量 ，按预设比 例直接提供给作 物； 物联网水肥一体化子系统运用传感器实现数据采集，将种植区域的环境数据、影像，历 史数据报表、曲线，农事活动、灌溉施肥情况信息通过数据采集控制器传输至农业灌溉监控 服务器；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910051325 .5
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 山东省水利科学研究院 地址 250000 山东省济南市历下区历山路 125号 申请人 济南恒辉信息科技有限公司
(72)发明人 毕华军 丁婉晴 刘征 卞俊威 孙雪琪 张立志 朱军 杜波 于凯华
频卡机井灌溉控制子系统配置管理机收费模块， 机井计量射频卡收费控制箱以及射频卡；管理机 收费模块给射频卡提供充值端口 ；机井计量射频 卡收费控制箱靠近机井安装；射频卡分发至每个 需要灌溉的农户；农户基于充值后的射频卡在机 井计量射频卡收费控制箱使用机井取水灌溉；射 频控制器获取农业灌溉监控服务器预设的机井 用水 用电 计费方式 ，基于当前预设的机井 用水 用 电 计费方式使机井计量射频卡收费 控 制箱对射 频卡执行扣费方式。实现了水文控制，促进了农 业灌溉节约用水、计划用水、监控用水，为实现防 涝抗旱、科学用水、水资源统一管理和优化配置， 推动水 利发展。提高 农业现 代化管理水平 ，实现 了节水灌溉。
(74)专利代理机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270
代理人 吕利敏 杨强
(51)Int .Cl . A01C 23/04(2006 .01) A01C 23/00(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种农业灌溉水利监控系统
( 57 )摘要 本发明提供一种农业灌溉水利监控系统 ，射
(10)申请公布号 CN 109863870 A (43)申请公布日 2019.06.11
权利要求书3页 说明书10页 附图7页
CN 109863870 A
CN 109863870 A
权 利 要 求 书
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1 .一种农业灌溉水利监控系统，其特征在于Байду номын сангаас包括：农业灌溉监控服务器，农业水权水 价管理数据云平台以及设置在灌溉区域的数据采集控制器，射频卡机井灌溉控制子系统以 及射频控制器；
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CN 109863870 A
权 利 要 求 书
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农业灌溉监控服务器通过 智能 水源 信息监控终端对农 户随时随 地查 询、监控 ，帮助农 业生产、经营、管理和服务。
4 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：土壤墒情监测子系统以及气象站监测子系统； 土壤墒情监测子系统用于获取土壤温度，土壤水分信息，并对土壤信息进行存储、传输 和管理 ；土壤墒情监测子系统配置有主机 ，采集器 ，数据存储装置 ，支持RS485的 传感器 ；主 机采 用液晶 触摸 屏显示 ；主机将土壤 信息通过数 据采集控 制器上 传至农业灌溉监控服务 器；使农业灌溉监控服务器基于当前土壤信息，基于控制器控制灌溉水量； 气象 站监 测子 系统 用于 测量风速 、风向 、气温 、气温 、气压 、辐射 、雨量 、蒸发数 据 ；气象 站监测子系统配置有数据记录仪、传感器、保护箱、防辐射罩、风杆以及太阳能供电装置； 气象 站监 测子 系统还配置有气象 要素监 测软件 ，气象 要素监 测软件在电 脑上运行 ，显 示实时气象数据、历史气象数据，及各类气象统计图表并有打印功能； 气象站监测子系统将气象信息通过数据采集控制器上传至农业灌溉监控服务器；使农 业灌溉监控服务器基于当前气象信息，基于控制器控制灌溉水量。 5 .根据权利要求2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 控 制器包括 ：农田 用水 户剩余金额 用水量计算模块 ，农田 浇灌 用水量控 制模块以 及浇 灌时长控制模块； 农田 用水 户剩余金额 用水量计算模块 用于计算农田 用水 户当前 剩余充值金额可 用水 量为Q1＝G/W，G为农田用水户当前剩余充值金额，W为水价制定管理模块根据不同的农田种 植作物及 用水量信息设置的每立方 用水量价格 ，当农田 用水 户当前剩余充值金额为零时 ， 停止供水 ；当当前农田 用水 户当前剩余充值金额可 用水量不满足当前农田浇灌 用水量时 ， 发出报警提示； 农田浇灌用水量控制模块用于农田浇灌控制用水量为Q2＝(100％-N％)xR；N为当前农 田达到预设用水量的百分比 ，R为农田浇灌承载水总量；N％为按10％的阶梯将当前农田达 到预设用水量进行分割，预设农田当前所需要的浇灌用水量百分比 ；当Q2达到预设值时，停 止对农田进行浇灌； 浇灌时长控制模块 用于设置农田所 用浇灌时间 ，农田所 用浇灌时间t＝Q3/Z+ (Q3/Z) x θ，Q3选取Q1和Q2的最小值；Z为农田输水端口的输水流量，θ为修正值取0 .3至0 .45之间；每 经过一预设时长获取Z值，Q1和Q2；当t达到预设时长时，停止对农田进行浇灌。 6 .根据权利要求1或2所述的农业灌溉水利监控系统，其特征在于， 还包括：水厂提水站监测子系统和变频恒压供水子系统； 水厂提水站监测子系统用于运程监测水厂数据信息；水厂提水站监测子系统配置有远 程控制加压泵组 启停的端口 ，监控存储装置 ，人机界面操作界面 ，手动控制、自动控制、远程 控制加压泵组的启停切换功能，报警功能； 变频恒压供水子系统 用于维持水压恒定 ；基于预设控制方式 ，实现多台泵自 动切换运 行 ；当外界停止 用水时 ，变频恒压供水子系统处于睡眠状态 ，直至有 用水需求时自 动唤醒 ； 配置在线调整PID参数端口 ，泵组及线路保护检测报警 ； 变频恒压供水子系统还用于将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网 压力不足时 ，变频器增大输出频率 ，水泵转速加快 ，供水量增加 ，迫使管网压力上升 ；反之水