[发明专利]带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统及其控制方法

权利要求书

1.一种带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统的控制方法，适用于带故障检测的远程控制智能园艺灌溉系统；所述远程控制智能园艺灌溉系统包括灌溉管路系统(1)和无线控制系统(2)；

灌溉管路系统(1)包括总路和至少一条支路，总路中设置有水泵(11)，支路中设置有分电磁阀(12)；

无线控制系统(2)包括手机(21)和与手机(21)无线连接的GSM控制器(22)；

所述总路中还设置有总电磁阀(13)，水泵(11)经总电磁阀(13)连接有进水管(31)；

所述支路中均设置有流量传感器(14)，分电磁阀(12)的进口与所述总路的出口连通，分电磁阀(12)的出口连接有支路出水管(32)，所述流量传感器(14)安装于支路出水管(32)上用于采集流量数据；

无线控制系统(2)还包括电脑(23)，电脑(23)经第一usb数据采集设备(24)连接GSM控制器(22)获取手机(21)发送的浇灌指令，根据浇灌指令确定灌溉区域；电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接外界环境监测模块(26)和流量传感器(14)，外界环境监测模块(26)用于检测外界环境监测数据；

电脑(23)中设置有labVIEW控制系统，labVIEW控制系统根据理论浇灌量和外界环境监测数据计算实际浇灌量；labVIEW控制系统根据实际浇灌量和流量数据向第一usb数据采集设备(24)发送控制信号，第一usb数据采集设备(24)通过相应的支路继电器控制总电磁阀(13)、水泵(11)以及分电磁阀(12) 工作；

所述电脑(23)还经第二usb数据采集设备(25)连接有第一压力传感器(16)、液位传感器(17)以及电流传感器(18)；所述第一压力传感器(16)设置于水泵(11)的出口用于检测水泵(11)的出口压力；液位传感器(17)用于检测水源的液位高度；电流传感器(18)的两个检测端串接入水泵(11)的供电回路中，用于检测水泵(11)的电流信号；

所述支路出水管(32)还连接有溢流阀(20)，所述溢流阀(20)包括圆柱形的壳体(201)，壳体(201)内设置有空腔，壳体(201)的一端设置有进水口(202)，该进水口(202)与支路出水管(32)相连，空腔内滑动设置有活塞(203)，活塞(203)经弹簧(204)连接空腔远离进水口(202)的一侧，在壳体(201)的外壁设置有溢流孔(201a)，活塞(203)能够在溢流压力下向远离进水口(202)的一侧滑动以打开溢流孔(201a)溢流；

所述外界环境监测模块(26)设置有雨量传感器、温度传感器以及湿度传感器，雨量传感器用于检测外界环境的降雨量，温度传感器用于检测外界环境的温度，湿度传感器用于检测外界环境的大气湿度；

所述支路中均设置有平衡阀(15)，平衡阀(15)设置于分电磁阀(12)与流量传感器(14)之间；

所述支路出水管(32)还连接有至少一条浇灌分路，浇灌分路设置有浇水电磁阀(19)，浇水电磁阀(19)的入口连接支路出水管(32)，浇水电磁阀(19)的出口连接有浇水管(33)；电脑(23)还向第一usb数据采集设备(24)发送分路控制信号，第一usb数据采集设备(24)通过相应的分路继电器控制浇水电磁阀(19)开关；

所述支路出水管(32)还设置有第二压力传感器(34)，第二压力传感器(34) 用于检测支路出水管(32)压力，电脑(23)经第二usb数据采集设备(25)连接第二压力传感器(34)；

其特征在于：labVIEW控制系统设置有多路浇灌控制流程、系统起动控制流程、系统关闭控制流程；

labVIEW控制系统还将故障信息经GSM控制器(22)发送给手机(21)；

所述多路浇灌控制流程包括如下步骤；

步骤B1：labVIEW控制系统经GSM控制器(22)获取手机(21)发送的一支路或多支路浇灌指令；

labVIEW控制系统根据浇灌指令确定灌溉区域，每一支路为对应的一个灌溉区域浇水，根据灌溉区域确定各个灌溉区域的理论浇灌量，根据各个灌溉区域的理论浇灌量和外界环境监测数据计算各个灌溉区域的实际浇灌量；

步骤B2：labVIEW控制系统获取液位传感器(17)的信号，分析液位是否正常，如果不正常，转步骤B3，否则转步骤B4；

步骤B3：labVIEW控制系统经GSM控制器(22)向手机(21)报送水位过低报警，结束；

步骤B4：labVIEW控制系统发送信号控制总电磁阀(13)打开；

步骤B5：labVIEW控制系统延时5s发送信号控制水泵(11)起动；

步骤B6：labVIEW控制系统延时5s获取第一压力传感器(16)的信号，判断水泵(11)起动5s后水泵(11)出口压力是否为4.5-5bar，如果是，转步骤B7；否则，转系统起动控制流程；

步骤B7：labVIEW控制系统获取流量传感器(14)的信号，检测所有支路流量是否均小于0.1m³/h，如果是，转步骤B9；否则，转步骤B8；

步骤B8：labVIEW控制系统报送对应分电磁阀(12)关闭失效故障给手机(21)，并关闭水泵(11)，延时3s关闭总电磁阀(13)，结束；

步骤B9：labVIEW控制系统发送信号，控制跟浇灌指令相关的支路的分电磁阀(12)全部打开；

步骤B10：labVIEW控制系统通过相应的流量传感器(14)分别采集各个支路的灌溉量；

步骤B11：labVIEW控制系统依次检测各支路，判断各支路灌溉量是否达到相应的设定阈值且对应的分电磁阀(12)未关闭，该设定阈值即为实际浇灌量；如果是，转步骤B12；否则，转步骤B10；

步骤B12：labVIEW控制系统发送信号控制该支路分电磁阀(12)关闭；

步骤B13：labVIEW控制系统检测该支路流量是否小于0.1m³/h，如果是转步骤B14，否则，转步骤B15；

步骤B14：labVIEW控制系统检测是否所有分电磁阀(12)均关闭，如果是，转步骤B16；否则，转步骤B10；

步骤B15：labVIEW控制系统判定该支路分电磁阀(12)关闭失效故障，通过GSM控制器(22)向手机(21)发送该支路分电磁阀(12)关闭失效故障，labVIEW控制系统发送信号关闭水泵(11)；再延时3s发送信号关闭其余所有分电磁阀(12)和总电磁阀(13)，结束；

步骤B16：labVIEW控制系统发送信号控制水泵(11)关闭；

步骤B17：labVIEW控制系统延时3s发送信号控制总电磁阀(13)关闭；

步骤B18：labVIEW控制系统检测水泵(11)出口压力小于或等于1bar，如果是，转系统关闭控制流程；如果否，转步骤B19；

步骤B19：labVIEW控制系统通过GSM控制器(22)向手机(21)发送水泵(11)及总电磁阀(13)未关闭故障，结束；

所述系统关闭控制流程包括如下步骤：

步骤C1：labVIEW控制系统获取电流传感器(18)的信号，检测水泵(11)工作电流是否为零，如果是，转步骤C2，否则转步骤C3；

步骤C2：labVIEW控制系统判定水泵(11)已关闭；labVIEW控制系统通过GSM控制器(22)向手机(21)发送系统正常信号，结束；

步骤C3：labVIEW控制系统判定总电磁阀(13)关闭且水泵(11)未关闭，labVIEW控制系统通过GSM控制器(22)向手机(21)发送水泵(11)未关闭故障，结束；

所述系统起动控制流程包括如下步骤：

步骤D1：labVIEW控制系统获取电流传感器(18)的信号，检测水泵(11)工作电流是否超过极限值，如果是，转步骤D2；否则，转步骤D3；

步骤D2：labVIEW控制系统发送信号控制水泵(11)关闭，判定总电磁阀(13)未开故障，labVIEW控制系统经GSM控制器(22)向手机(21)发送总电磁阀(13)未开故障，结束；

步骤D3：labVIEW控制系统检测水泵(11)工作电流是否为零，如果是，转步骤D4，否则转步骤D5；

步骤D4：labVIEW控制系统发送信号控制水泵(11)关闭，再发送信号控制总电磁阀(13)关闭；labVIEW控制系统判定水泵(11)起动失败故障，labVIEW经GSM控制器向手机(21)发送水泵(11)起动失败故障，结束；

步骤D5：labVIEW控制系统发送信号控制水泵(11)关闭；再发送信号控制总电磁阀(13)关闭；

labVIEW控制系统判定水泵(11)控制不稳故障；labVIEW控制系统向手机(21)发送水泵(11)控制不稳故障，结束；

通过上述的labVIEW控制系统设置的多路浇灌控制流程、系统起动控制流程、系统关闭控制流程，具备系统故障诊断能力，能够向手机报送水位过低报警，分电磁阀关闭失效故障，水泵未关闭故障、总电磁阀未开故障、水泵起动失败故障、水泵控制不稳故障；

所述步骤B1中，labVIEW控制系统根据灌溉区域确定各个灌溉区域的理论浇灌量，根据各个灌溉区域的理论浇灌量和外界环境监测数据计算各个灌溉区域的实际浇灌量包括：

步骤B01：labVIEW控制系统根据灌溉区域确定理论浇灌量，该理论浇灌量用V_理论表示，V_理论为25℃、60％湿度下理论灌溉量，单位m³；

步骤B02：labVIEW控制系统根据外界环境监测数据计算V_降雨，V_降雨为实际降雨换算的雨水灌溉量，单位m³；

根据外界环境监测数据计算V_环境温度，V_环境温度为气温高低引起的额外所需灌溉量，单位m³；温度低于25℃则V_环境温度为负值，高于25℃则V_环境温度为正值，温度为上次与本次浇灌间隔的气温的平均值；

根据外界环境监测数据计算V_湿度，V_湿度为湿度大小引起的额外所需灌溉量，单位m³；湿度低于60％则V_湿度为正值，湿度高于60％则V_湿度为负值，湿度为上次与本次浇灌间隔的湿度的平均值；

步骤B03：labVIEW控制系统计算实际浇灌量，实际浇灌量为当前实际需要的灌溉量，实际浇灌量用V_实际；

V_实际＝V_理论-V_降雨+V_环境温度+V_湿度 (1)；

气温每升高或减小一度，V_环境温度增加值或减小值为理论浇灌量V_理论的百分之一；湿度每升高或减小一度，V_湿度增加值或减小值为理论浇灌量V_理论的百分之一；V_降雨采用雨量传感器的检测值与该灌溉区域面积的乘积进行计算。