智能灌溉系统及使用方法与流程

技术特征：
1.一种智能灌溉系统，其特征在于：包括服务器、至少一个水闸装置和供农户使用的用户终端，水闸装置上安装一个控制器和电磁锁，控制器和电磁锁电性连接，电磁锁用于控制水闸装置的闸门的打开与关闭，控制器用于控制电磁锁的开启与关闭，服务器中预存每个水闸装置的水闸识别信息及合法农户信息，水闸识别信息包括水闸装置编址信息，水闸装置编址信息为安装该水闸装置的地址信息和编号信息，用户终端包括用户信息模块、开锁请求模块和关锁请求模块，开锁请求模块响应农户的开锁请求操作产生对应的开锁请求信息，并将开锁请求信息发送给服务器，关锁请求模块响应农户的关锁请求操作产生对应的关锁请求信息，并将关锁请求信息发送给服务器，用户终端在向服务器发送开锁请求信息或关锁请求信息的同时将用户信息模块中对应的用户信息也发送至服务器，用户信息包括农户的个人身份信息、水闸装置编址信息，服务器将用户信息中的个人身份信息、水闸装置编址信息与预存的水闸识别信息、合法农户信息对比，服务器确认用户信息中的水闸装置编址信息和预存的水闸识别信息相一致，同时服务器确认用户信息中的个人身份信息和预存的合法农户信息相一致，服务器给控制器发送开锁指令或关锁指令实现电磁锁的开启或关闭，控制器控制电磁锁开启或关闭，以使农户能够打开或关闭水闸装置的闸门。2.如权利要求1所述的智能灌溉系统，其特征在于：服务器上设置第一通讯模块，水闸装置还包括支架、闸门和拉杆，控制器安装在支架上，控制器上设置第二通讯模块，控制器通过第二通讯模块和服务器的第一通讯模块相互传递信息，闸门安装在支架中，支架的顶侧壁设有供拉杆穿过的通道，拉杆的下端穿过通道后安装在闸门上，拉杆的下端位于闸门左右两侧的中间位置处，拉杆上设置第一挂环和第二挂环，第一挂环和第二挂环成并排设置，第一挂环靠近拉杆的下端，第二挂环靠近拉杆的上端，开启电磁锁后，拉动拉杆使拉杆带动闸门沿着通道朝上移动后用第二挂环和电磁锁的锁销结合实现开闸，使用拉杆将闸门沿着通道朝下移动后用第一挂环和电磁锁的锁销结合实现合闸。3.如权利要求2所述的智能灌溉系统，其特征在于：拉杆包括闸门拉杆和手把拉杆，闸门拉杆竖直安装在闸门的前侧壁或后侧壁，闸门拉杆的下端位于闸门左右两侧的中间位置处，闸门拉杆的上端高出闸门的顶端，第一挂环设置在闸门拉杆上，第一挂环靠近闸门拉杆的上端，第一挂环高出闸门的顶端，手把拉杆的一端和闸门拉杆转动连接，手把拉杆和闸门拉杆的连接处与闸门顶端设有预留距离，手把拉杆和闸门拉杆的连接处位于闸门顶端和第一挂环之间，第二挂环设置在手把拉杆上，第二挂环靠近手把拉杆的上端设置。4.如权利要求3所述的智能灌溉系统，其特征在于：手把拉杆的下端设置两个夹持臂，两个夹持臂并排固定安装在闸门拉杆的两侧，夹持臂与闸门的顶端设有预留距离，夹持臂位于闸门的顶端和第一挂环之间，每个夹持臂的同一端设置安装孔，第一挂环和安装孔位于闸门拉杆的两侧，手把拉杆的下端设置转轴，转轴的延伸方向和拉杆的延伸方向相互垂直，转轴的两端分别安装在每一个夹持臂的安装孔中。5.如权利要求4所述的智能灌溉系统，其特征在于：智能灌溉系统还包括接近式开关，接近式开关包括第一霍尔传感器和第一磁块，第一霍尔传感器安装在支架的顶侧，第一霍尔传感器和电磁锁之间相隔预设距离，第一磁块安装在手把拉杆上，农户操作用户终端向服务器发送开锁请求信息，服务器验证通过开锁请求信息后向控制器发送开锁指令，控制器接收开锁指令后控制电磁锁开锁，提升手把拉杆使第一挂环靠近电磁锁的锁销，转动手把拉杆使第一磁块靠近第一霍尔传感器，第一霍尔传感器感应到第一磁块后将相互靠近的
感应信号传递给控制器，控制器根据感应信号生成关锁信号，控制器再将关锁信号传递给电磁锁，电磁锁接收到关锁信号后将锁销伸出后插入第一挂环实现开闸后锁定，完成灌溉后，转动手把拉杆过程中使第一磁块离开第一霍尔传感器，此时第一霍尔传感器将第一霍尔传感器和第一磁块相互分离的感应信号传递至控制器，控制器根据相互分离的感应信号生成开锁信号并将开锁信号发送至电磁锁，电磁锁接收开锁信号使电磁锁的锁销从第一挂环中脱离；操作手把拉杆沿着通道朝下移动，闸门完全下落后，第二挂环靠近电磁锁的锁销，农户操作用户终端向服务器发送关锁请求信息，服务器验证通过关锁请求信息后向控制器发送关锁指令，控制器接收关锁指令后使电磁锁的锁销伸出后插入第二挂环中实现闸门合闸后锁定。6.如权利要求5所述的智能灌溉系统，其特征在于：接近式开关包括第一霍尔传感器、第一磁块、第二霍尔传感器和第二磁块，第二霍尔传感器安装在支架的顶侧，第一霍尔传感器和电磁锁之间相隔预设距离，第一磁块安装在手把拉杆上，第二霍尔传感器靠近通道，第二磁块安装在手把拉杆上，第二磁块靠近手把拉杆的上端设置，第一磁块位于第二磁块和手把拉杆下端之间，第一磁块和第二磁块的磁极位置相反，第一磁块与第二磁块之间的距离和第一霍尔传感器与第二霍尔传感器之间的距离相等，第二霍尔传感器为单极性霍尔传感器，第二磁块的n极或s极朝向第二霍尔传感器是根据第二霍尔传感器能够感应的磁极感应来设置，农户操作用户终端向服务器发送开锁请求信息，服务器验证通过开锁请求信息后向控制器发送开锁指令，控制器接收开锁指令后控制电磁锁开锁，电磁锁的锁销和第二挂环脱离完成开锁后，操作手把拉杆使手把拉杆沿着通道朝上移动后，闸门拉杆和手把拉杆的连接处露出通道后转动手把拉杆，使手把拉杆上的第一磁块靠近第一霍尔传感器，第一霍尔传感器感应到第一磁块后，第一霍尔传感器将感应到第一磁块的感应信号传递至控制器，控制器根据感应信号生成关锁信号并将关锁信号发送至电磁锁，电磁锁接收到关锁信号后使电磁锁的锁销伸出插入第一挂环中实现水闸装置开闸后闸门的锁定；完成灌溉后，转动手把拉杆过程中使第一磁块离开第一霍尔传感器，此时第一霍尔传感器生成开锁信号并将开锁信号发送至电磁锁，使电磁锁的锁销从第一挂环中脱离，继续操作手把拉杆沿着通道朝下移动，第二霍尔传感器感应到第二磁块后，第二霍尔传感器生成关锁信号并将关锁信号发送至电磁锁，使电磁锁的锁销伸出后插入第二挂环中实现闸门合闸后锁定。7.如权利要求6所述的智能灌溉系统，其特征在于：智能灌溉系统还包括电源和检测闸门开启度的测距组件，测距组件包括测距杆和超声波传感器，电源分别和控制器、电磁锁、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、超声波传感器电性连接，测距杆的下端安装在闸门上，超声波传感器安装在支架上，超声波传感器位于支架的顶侧壁的上方，支架的顶侧壁设有供测距杆穿过的通孔，测距杆穿过通孔后，测距杆的顶端位于超声波传感器的正下方，农户使用用户终端向服务器发送开锁请求后控制器开启电磁锁工作，同时控制器控制电源给电磁锁、第一霍尔传感器和超声波传感器供电，电磁锁的锁销从第二挂环中退出后，拉倒手把拉杆使闸门逐渐上升，闸门上升过程中带动测距杆向超声波传感器靠近，通过超声波传感器和测距杆顶端之间的感应距离逐渐变小预判闸门处于开闸状态，通过在控制器中预设超声波传感器和测距杆顶端之间的感应距离在第一预设距离范围内，当测距杆顶端和超声波传感器之间的感应距离进入第一预设距离范围后，再通过第一霍尔传感器和第一磁块相互感应完成后闸门开闸后的闭锁，防止因第一霍尔传感器受到外界的磁块干扰使第一霍尔传
感器产生非正常的关锁信号，导致电磁锁出现错误的关闭动作；完成灌溉后，转动手把拉杆使第一霍尔传感器和第一磁块离开后，第一霍尔传感器在感应到第一磁块离开后产生离开感应信号，第一霍尔传感器将离开感应信号传递至控制器，控制器接收离开感应信号后产生开锁信号并将开锁信号传递至电磁锁，控制器将开锁信号传递至电磁锁使电磁锁的锁销从第一挂环中退出，闸门在下降的过程中通过超声波传感器和测距杆顶端之间的感应距离逐渐增大，超声波传感器将感应到的距离数值信号传递给控制器，控制器通过对比超声波传感器和测距杆顶端之间的感应距离数值信号逐渐增大后判断闸门处于即将合闸状态，再通过第二霍尔传感器和第二磁块相互感应完成合闸后的闭锁。8.如权利要求7所述的智能灌溉系统，其特征在于：智能灌溉系统还包括液位传感器、流量传感器和太阳能电池板，电源分别和控制器、电磁锁、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、超声波传感器、液位传感器、流量传感器、太阳能电池板电性连接，太阳能电池板用于给电源充电，支架的一侧设置竖杆，太阳能电池板安装在竖杆的顶端，在竖杆上设置箱体，箱体位于太阳能电池板和顶侧壁之间，控制器和电源安装在箱体内，超声波传感器安装在竖杆上且位于太阳能电池板的下方，液位传感器安装在水闸装置的底端处，液位传感器浸在水里采用接触式测量法检测水渠内的水位信息，然后将水位信息传回至服务器，流量传感器安装在水闸装置的前侧且靠近水闸装置的顶侧壁，流量传感器用于实时检测通过水闸装置的水量和水速，流量传感器将检测到水量数据的信号和水速数据的信号传输至第二通讯模块，第二通讯模块将上述检测到水量数据的信号和水速数据的信号传输至第一通讯模块，第一通讯模块接收上述水量数据的信号和水速数据的信号并储存至服务器内，服务器根据水量数据的信号和水速数据的信号进行用户用水量的统计，实现农户自助灌溉管理和灌溉过程中水量精确统计。9.一种智能灌溉系统的使用方法，包括以下步骤：（1）、用户终端的身份认证：服务器中预存每个水闸装置的水闸识别信息及合法农户信息，水闸识别信息包括水闸装置编址信息，水闸装置编址信息为安装该水闸装置的地址信息和编号信息，每个水闸装置对应一片灌溉的区域，用户终端包括用户信息模块、开锁请求模块和关锁请求模块，农户操作用户终端中的用户信息模块向服务器进行身份认证请求信息，身份认证请求信息中包含农户的个人身份信息和地块认证请求信息，农户的个人身份信息包括农户的身份证和手机号码等信息，服务器根据身份认证请求信息生成身份认证信息，服务器根据地块认证请求信息将身份认证信息对应至灌溉区域信息内；（2）、设定灌溉期：设定灌溉期：根据灌溉区域的灌溉需求在服务器中设定灌溉期，在灌溉期内农户可使用终端农户向服务器发出开锁请求信息或关锁请求信息；（3）、农户操作用户终端向服务器发出灌溉请求：多个农户操作各自的用户终端向服务器发出用水请求，服务器依据每个用户终端所发出用水请求的先后顺序依次生成不同的授权用水时间段信息，服务器并将每个授权用水时间段信息发送至对应的用户终端上；（4）、开启电磁锁：农户在对应授权用水时间段内操作用户终端上的开锁请求模块向服务器发送开锁请求信息，服务器根据与开锁请求信息相关的用户信息与预存在服务器中的水闸识别信息、合法农户信息进行对比，服务器确认用户信息中的水闸装置编址信息和预存的水闸识别信息相一致，同时服务器确认用户信息中的个人身份信息和预存的合法农户信息相一致，服务器给控制器发送开锁指令，控制器发接收开锁指令后控制电磁锁的锁销
从第二挂环中脱离而实现闸门的开锁，控制器控制电源给第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、超声波传感器、液位传感器和流量传感器提供电力使其工作；（5）、开启水闸装置：农户提升拉杆逐渐将水闸装置打开，液位传感器和流量传感器开始统计对应农户的用水量，手把拉杆沿着通道朝上继续移动，闸门拉杆和手把拉杆的连接处露出通道后转动手把拉杆，使手把拉杆上的第一磁块靠近第一霍尔传感器，第一霍尔传感器感应到第一磁块后，第一霍尔传感器生成关锁信号并将关锁信号发送至电磁锁，使电磁锁伸出锁销插入第一挂环中实现水闸装置开闸后闭锁；（6）、关闭水闸装置：农户操作用户终端向服务器发出关锁请求信息，服务器接收关锁请求信息以及与关锁请求信息相对应的用户信息，服务器将该用户信息与预存的水闸识别信息、合法农户信息相对比，经过对比请求用户信息中的水闸识别信息与预存的水闸识别信息一致，同时对比用户信息中的个人身份信息与预存的合法农户信息一致后，服务器向控制器发送开锁指令，控制器接收开锁指令后控制电磁锁使锁销从第一挂环中脱离，农户可将水闸装置逐渐下降至关闭位置，第二磁块此时靠近第二霍尔传感器，第二霍尔传感器感应到第二磁块后将感应信号反馈至电磁锁，电磁锁伸出锁销并将锁销插入第二挂环中实现合闸后的闭锁，液位传感器和流量传感器完成对应农户的用水总量统计。10.如权利要求9所述的智能灌溉系统的使用方法，在步骤（5）后增加灌溉中的防误动：在用户通过用户终端向服务器发出开锁请求信息并完成水闸装置的开启后，服务器只接收该用户终端向服务器发出的关锁请求信息来实现水闸装置关闭，防止因其他合法用户操作另外的用户终端向服务器发出关锁请求而中断正常的灌溉。

技术总结
本发明公开一种智能灌溉系统，智能灌溉系统包括服务器、至少一个水闸装置和用户终端，水闸装置上安装一个控制器和电磁锁，控制器和电磁锁电性连接，控制器用于控制电磁锁的开锁和关锁，农户通过认证后的用户终端向服务器发送开锁请求信息或关锁请求信息，用户终端在向服务器发送开锁请求信息或关锁请求信息的同时将用户信息模块中对应的用户信息也发送至服务器，服务器确认用户信息后，服务器给控制器发送开锁指令或关锁指令实现电磁锁的开启或关闭，控制器接收开锁指令或关锁指令控制电磁锁开启或关闭，控制器开启电磁锁后，再通过拉动拉杆可将闸门升起实现农户自助灌溉，提高了灌溉期的自助灌溉管理能力，减轻灌溉区管理员的管理压力。员的管理压力。员的管理压力。


技术研发人员：丁文捷 李桐满 韩小龙 徐利岗 鲍子云 王海永 杨翔
受保护的技术使用者：宁夏回族自治区水利科学研究院
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2022/4/29