一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统

1.本发明涉及一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，属于农田智慧灌溉技术领域。


背景技术：

2.农田灌溉是农业生产的重要环节，对农作物的生产起着至关重要的作用。灌溉环节中，渠首电机驱动水泵，实现农田灌溉用水的抽取与输送。目前，我国大部分渠首电机的控制还是人工手动进行电机的启闭控制，自动化程度不高，对于处于较远位置的渠首电机还需要逐个进行关闭，无法远程操作控制，一定程度上，增加了农户的工作量，降低了灌溉效率。
3.同时，传统灌溉方式，存在下述问题：1、灌溉时，无法实现管路压力在线监测；2、由于渠首电机频率固定，电机转速在一个固定范围内，无法实现渠首电机转速调节；3、灌溉过程中由于供水不稳定，供水不足时，灌溉效率低下，在供水较足且管道不通畅时，则容易导致爆管事故，渠首电机无法根据管压信号实时调节电机转速以调节管路压力，严重时可能导致经济损失以及耽误农业生产进程。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术方案中的问题，本发明提供了一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，可以在农田灌溉的过程中通过变频器实现电机频率的调节，从而实现渠首电机转速实时调节，使灌溉管路压力维持在一定范围之内，保证灌溉效率并且防止管路爆裂。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，包括变频调速控制系统、供电子系统、渠首电机、管压传感器和远程控制终端；所述变频调速控制系统用于控制渠首电机转速，该系统包括mcu控制器、触摸屏、光耦隔离继电器、变频器和无线通信模块；所述供电子系统用于电压转化以及给变频调速控制系统各电器元件、渠首电机和管压传感器供电，该系统包括交流变压器、直流变压器和降压模块；所述管压传感器用于采集管路压力，并将管压信号传输给mcu控制器，mcu控制器根据管压信号进行变频器频率调节以改变电机转速，防止管道爆裂；所述远程控制终端用于操作人员远程控制调节电机转速。
6.进一步地，所述变频调速控制系统的mcu控制器分别与触摸屏、无线通信模块、管压传感器、光耦隔离继电器电连接。
7.进一步地，所述供电子系统的交流变压器、直流变压器、降压模块电连接；供电子系统起始输入电压为380v，为渠首电机和变频器供电；交流变压器将380v交流电转化为220v交流电，直流变压器将220v交流电转化为24v直流电，为触摸屏、光耦隔离继电器、管压传感器供电；降压模块将24v直流电转化为5v直流电为mcu控制器供电。
8.进一步地，所述触摸屏作为变频调速控制系统的人机交互设备，可以显示管道压力数据以及下发控制指令到mcu控制器控制变频器频率调节以实现电机转速调节，并且具
备工作数据存储功能。
9.进一步地，所述变频调速控制系统的mcu控制器与触摸屏之间数据传输采用rs232转ttl串口模块实现。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）通过对变频调速控制系统的设计，实现了对渠首电机转速的控制；（2）采用管压传感器采集管压信号，实现了管道压力实时在线监测；（3）触摸屏以及远程控制终端具备历史数据记录功能，人机交互设备可实现电机转速现场调节，远程控制终端可以实现渠首电机远程控制；（4）通过管道压力实时监测，结合变频器实现电机频率调节，解决了当渠首电机转速较慢，管道压力不足，灌溉效率慢的问题；以及避免了当管路压力过大，可能导致管道爆裂的危险；（5）具备报警急停功能，当管道压力超出危险阈值时，系统会上报报警信息，并实现紧急工况的急停，保障安全灌溉与生产。
附图说明
11.图1为本发明一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统的逻辑示意图。
12.其中，1-变频调速控制系统，2-供电子系统，3-渠首电机，4-管压传感器，5-远程控制终端，6-mcu控制器，7-触摸屏，8-光耦隔离继电器，9-变频器，10-无线通信模块，11-交流变压器，12-直流变压器，13-降压模块。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
14.如图1所示，一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，包括变频调速控制系统1、供电子系统2、渠首电机3、管压传感器4和远程控制终端5；所述变频调速控制系统1用于控制渠首电机3转速，该系统包括mcu控制器6、触摸屏7、光耦隔离继电器8、变频器9和无线通信模块10；所述供电子系统2用于电压转化以及给变频调速控制系统1各电器元件、渠首电机3和管压传感器4供电，该系统包括交流变压器11、直流变压器12和降压模块13；所述管压传感器4用于采集管路压力，并将管压信号传输给mcu控制器6，mcu控制器6根据管压信号进行变频器9频率调节以改变电机转速，防止管道爆裂；所述远程控制终端5用于操作人员远程控制调节电机转速。
15.其中，所述变频调速控制系统1的mcu控制器6分别与触摸屏7、无线通信模块10、管压传感器4、光耦隔离继电器8电连接。
16.其中，所述供电子系统2的交流变压器11、直流变压器12、降压模块13电连接；供电子系统2起始输入电压为380v，为渠首电机3和变频器9供电；交流变压器11将380v交流电转化为220v交流电，直流变压器12将220v交流电转化为24v直流电，为触摸屏7、光耦隔离继电器8、管压传感器4供电；降压模块13将24v直流电转化为5v直流电为mcu控制器6供电。
17.其中，所述触摸屏7作为变频调速控制系统1的人机交互设备，可以显示管道压力数据以及下发控制指令到mcu控制器6控制变频器9频率调节以实现电机转速调节，并且具备工作数据存储功能。
18.其中，所述变频调速控制系统1的mcu控制器6与触摸屏7之间数据传输采用rs232转ttl串口模块实现。
19.本发明的工作原理：渠首电机变频调速控制系统具有现场控制以及远程控制两种方式。其中，现场控制方式，通过rs232转ttl串口模块实现触摸屏与mcu控制器通信，触摸屏可以下发控制指令给mcu控制器，进行变频器频率调节，从而实现渠首电机转速调节。远程控制方式，远程控制终端下发控制指令，mcu控制器通过无线通信模块实现数据接收，进行变频器频率调节，从而实现渠首电机转速调节。mcu控制器还会将采集到的管路压力数据实时发送到触摸屏以及远程控制终端，方便操作人员查看。在自动控制模式下，mcu控制器会根据管压传感器采集到的管路压力数据，智能调节变频器频率，从而实现渠首电机转速调节，保证管路压力维持在合理范围之内。
20.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，其特征在于，该系统包括变频调速控制系统（1）、供电子系统（2）、渠首电机（3）、管压传感器（4）和远程控制终端（5）；所述变频调速控制系统（1）用于控制渠首电机（3）转速，该系统包括mcu控制器（6）、触摸屏（7）、光耦隔离继电器（8）、变频器（9）和无线通信模块（10）；所述供电子系统（2）用于电压转化以及给变频调速控制系统（1）各电器元件、渠首电机（3）和管压传感器（4）供电，该系统包括交流变压器（11）、直流变压器（12）和降压模块（13）；所述管压传感器（4）用于采集管路压力，并将管压信号传输给mcu控制器（6），mcu控制器（6）根据管压信号进行变频器（9）频率调节以改变渠首电机（3）转速，从而调节管路压力，防止管道爆裂；所述远程控制终端（5）用于操作人员远程控制调节渠首电机（3）转速。2.根据权利要求1所述的一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，其特征在于，所述变频调速控制系统（1）的mcu控制器（6）分别与触摸屏（7）、无线通信模块（10）、管压传感器（4）、光耦隔离继电器（8）电连接。3.根据权利要求1所述的一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，其特征在于，所述供电子系统（2）的交流变压器（11）、直流变压器（12）、降压模块（13）电连接；供电子系统（2）起始输入电压为380v交流电，为渠首电机（3）和变频器（9）供电；交流变压器（11）将380v交流电转化为220v交流电，直流变压器（12）将220v交流电转化为24v直流电，为触摸屏（7）、光耦隔离继电器（8）、管压传感器（4）供电；降压模块（13）将24v直流电转化为5v直流电为mcu控制器（6）供电。4.根据权利要求1所述的一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，其特征在于，所述触摸屏（7）作为变频调速控制系统（1）的人机交互设备，可以显示管道压力数据以及下发控制指令到mcu控制器（6）控制变频器（9）频率调节以实现电机转速调节，并且具备工作数据存储功能。5.根据权利要求1所述的一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，其特征在于，所述变频调速控制系统（1）的mcu控制器（6）与触摸屏（7）之间数据传输采用rs232转ttl串口模块实现。

技术总结
一种农田灌溉渠首电机变频调速控制系统，包括变频调速控制系统、供电子系统、渠首电机、管压传感器和远程控制终端；所述变频调速控制系统用于控制渠首电机转速，该系统包括MCU控制器、触摸屏、光耦隔离继电器、变频器和无线通信模块；所述供电子系统用于电压转化以及给变频调速控制系统各电器元件、渠首电机和管压传感器供电，该系统包括交流变压器、直流变压器和降压模块；所述管压传感器用于采集管路压力，MCU控制器根据管压信号进行变频器频率调节以改变电机转速；所述远程控制终端用于操作人员远程控制调节电机转速。本发明利用管压传感器和变频器实现了渠首电机转速自动调节，保证了灌溉效率以及管路水压过大导致的爆管问题。题。题。


技术研发人员：张立新 李贺 王欢 马霄 卜浩然 郑宇
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2022.05.27
技术公布日：2022/7/28