[发明专利]农业灌溉节水计量方法及其计量仪

说明书

技术领域

本发明专利申请涉及的是实现实时、准确检测用水量的农业灌溉量计量方法和其设备。

背景技术

液体流量测量仪中的大多数为串入式流量计，它们更适合应用于液体杂质含量较低的测量环境中，因而难以适应于农业灌溉的计费测量中，且成本高。而非串入式流量计虽不受液体杂质状态和含量的限制，但其成本高，尤其是易遭受人为破坏，同样难以应用在管理粗放的农业灌溉计费测量中。由于农业灌溉对水资源的摄取量大，则在流量计量设备的低成本和流量测量低误差的要求上就显得尤为关键，因而亟待提供一种使用可靠、计量准确且不易受人为破坏的农业灌溉用流量计量仪，从而有效地提高农村居民节水意识。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于提供一种能够根据水泵实际工作特性来完成用水量实时、准确监测的的农业灌溉节水计量方法及其计量仪。本发明提供的农业灌溉节水计量方法技术方案，其方法的主要技术内容是：由非串入式流量计来计量接入水泵出口的直管段的泵量，并同时测出水泵泵送该流量消耗的电功率值，以此来标定水泵的实际工作特性曲线，根据该水泵实际工作特性曲线、依据流量与水泵工作的电功率呈线性关系的数学模型：Q＝K*W，其中Q为泵量，W为泵送该流量所消耗的电功率，K为由工作特性曲线所换算得到的常数，将测量到的水泵工作中所消耗功率进行泵量换算运算，实时监测和计量水用量。

实现上述农业灌溉节水计量方法的计量仪技术方案，其主要技术内容是：一种农业灌溉节水计量仪，其组成是以单片机为控制和数据处理的中央控制单元，连接设有数据存储单元、显示单元、键盘单元，其I/O总线端口还设置连接有水泵实时信息监测通道和系数标定设置通道，其水泵实时信息监测通道是由水泵电功率检测电控器和输出连接至中央处理单元的脉冲信号采集电路组成；水泵出口连接设有直管段，测量于该直管段的水泵流量设有非串入式流量计，单片机中央处理单元的数据总线设有接入非串入式流量计所构成其系数标定设置通道的数据总线接口。

本发明专利申请公开的农业灌溉节水计量方法和其计量仪技术方案，完全避开了灌溉用水泵送通道进行用水量监测，其使用可靠性高，寿命长，并易于进行设备不被人为破坏的防护处理，其更适合应用于农业灌溉计量环境中。本技术方案提供了一种水泵实际工作参数的现场测量和标定方法，直接采样和标定水泵实际工作的电功率消耗值与流量的函数关系，从而在准确确定工作水泵的工作特性曲线的基础上、依据其泵出量与其电功率消耗值成线性关系的数学模型：Q＝K*W，通过监测水泵工作的电消耗功率值来准确换算泵出流量，从而消除了若只依据水泵出厂标称参数而造成的计量值偏差大、计缴费不准确的技术问题，再综合电控器的工作参数值，所得出的流量值计量准确，误差可降到1.0-2.0％。

附图说明

图1为本农业灌溉节水计量仪的电路结构框图

图2为本农业灌溉节水计量仪安装结构示意图。

具体实施方式

本发明的农业灌溉节水计量方法为：首先由非串入流量计30采集连接于水泵10出口的直管段40流量值，同时由测量水泵电功率值的电控器1及其脉冲信号采集电路2检测泵出该流量值的水泵电功率消耗脉冲信号值，其中包含有水泵实际扬程、电效率和机械效率等的上述参数值送入单片机内运算，来标定本水泵实际工作电功率与流量值的工作特性曲线、存入数据存储单元中，再参考电控器标称参数，依据Q＝K*W的数学模型进行流量换算，其中Q为泵流量，W为泵送该流量所消耗的电功率，K为由标定的工作特性曲线所换算得到的常数，得到流量值，送入显示单元6和数据存储单元5予以显示、存贮、累加，实现高准确度的流量测量。

本发明还提供了实现上述方法的农业灌溉节水计量仪20，其结构如图1框图所示，该计量仪是以单片机为中央处理单元3，与其I/O总线端口连接设置有水泵实时信息监测通道、系数标定设置通道4、数据存储单元5、显示单元6、键盘单元8和工作状态指示单元7。其数据存储单元5、显示单元6、键盘单元8和工作状态指示单元7的构成及其与中央处理单元3的连接结构为通用技术，因此不再赘述。其中的水泵实时信息监测通道是由检测水泵电功率值的电控器1和将功率模拟检测信号A/D转换为数字脉冲的脉冲信号采集电路2构成，脉冲信号采集电路2连接于中央处理单元3的I/O总线端口；水泵10泵出口连接设置一直管段40，系数标定设置通道4的非串入式流量计30检测水泵的该直管段40流量，其数据输出线连接至单片机中央处理单元的数据接口。单片机中央处理单元监测非串入式流量计的流量值和水泵实时信息监测通道的水泵泵送该流量值的电功率消耗值，来标定其工作水泵的工作特性曲线，根据该标定曲线，由中央处理单元通过水泵实时信息监测通道所采集至的水泵电功率值进行流量换算，并由数据存储单元、显示单元存储、显示、累加。在本实施例中，如图2所示，其非串入式流量计采用的是超声波流量计。本技术还可采用独立的系数标定设置通道结构，即由成套的非串入式流量计30和用于连接至水泵10泵出口的直管段40构成，由单片机中央处理单元3检测水泵实时信息检测通道的电功率值，由非串入式流量计30测量水泵10此时工作所泵出的流量，并键盘单元键输入至单片机中央处理单元，再由单片机中央处理单元来完成水泵参数标定处理工作。