【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业节水灌溉，具体涉及一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统及其方法。
技术介绍
1、随着农业自动化的发展，喷灌系统在现代农业中的应用越来越广泛。卷盘式喷灌机作为一种高效的灌溉设备，广泛应用于大面积农田的灌溉。然而，现有的卷盘式喷灌机在实际使用中存在一些问题，主要体现在以下几个方面：
2、动力不足：传统的卷盘式喷灌机依靠水流推动水涡轮提供动力。当水流量不足时，水涡轮转速降低，影响喷灌机的正常运行。特别是在灌溉过程中，水源水压波动会导致喷灌机工作不稳定，无法保证均匀的灌溉效果。
3、监控手段单一：现有喷灌系统通常缺乏多点监测能力，难以实时获取喷灌机运行的详细数据。例如，水流速度和压力的实时变化无法被准确监测，导致难以及时发现和解决问题。
4、调节不精确：传统的喷灌系统在调节喷灌参数时，往往依赖于人工经验，缺乏自动化调节手段。尤其是当外界环境条件发生变化时，喷灌系统无法自动调整运行参数，导致灌溉效果不理想。
5、远程控制缺乏：大部分现有的喷灌系统缺乏远程监控和操作功能，农民需要亲自到田间进行操作和维护，增加了劳动强度和管理难度。
6、报警和保护不足：传统喷灌系统缺乏完善的报警和安全保护机制。当系统出现故障或异常情况时，无法及时发出警报并采取保护措施，可能导致设备损坏或灌溉失败。
7、针对上述问题，本专利技术提供了一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统及其方法，通过引入电动辅助模块、多点监测模块、反馈调节模块、智能控制模块、远程监控模块、远程操作模块、报警模块和安全
技术实现思路
1、针对动力不足、监控手段单一、调节不精确、远程控制缺乏以及报警和保护不足等问题，本专利技术提出一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统及其方法，能够在水流量不足时提供稳定的动力支持，实时监控和调节设备的运行状态，用户可以通过远程监控和操作系统实现实时监控和控制，同时具备报警和安全保护功能。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：
3、一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，所述系统包括：
4、电动辅助模块，用于在喷灌压力水流量较小时提供稳定的动力支持，确保水涡轮的正常运行；
5、多点监测模块，包括多个速度传感器和压力传感器，用于实时监控水涡轮和卷盘的运行状态；
6、反馈调节模块，通过控制器对所述多点监测模块的数据进行综合分析和反馈调节；
7、智能控制模块，包括控制器和自适应模糊pid控制算法(afpid)，用于根据实时监测数据自动调节电机转速和水涡轮运行状态；
8、远程监控模块，包括无线通信模块，用于用户通过远程监控系统实时查看设备运行状态；
9、远程操作模块，用于用户通过远程监控系统进行远程操作；
10、报警模块，包括多种报警方式，用于在系统检测到异常情况时及时发出警报；
11、安全保护模块，包括安全保护机制，用于在系统检测到异常情况时采取保护措施。
12、作为本专利技术的一种优选方案，所述电动辅助模块包括一个电动机和一个驱动控制器，所述电动机连接至水涡轮，所述驱动控制器用于调节电动机的运行以提供动力支持。
13、作为本专利技术的一种优选方案，所述多点监测模块包括多个速度传感器和压力传感器，所述传感器安装在水涡轮和卷盘的不同位置，用于实时监控运行状态，具体步骤如下：
14、所述速度传感器安装：在水涡轮的入口和出口处各安装一个速度传感器，用于检测水流的速度；
15、所述压力传感器安装：在水涡轮的入口处安装一个压力传感器，用于检测水流的压力；在水涡轮的出口处安装一个压力传感器，用于检测出水口的压力；
16、数据采集单元：所述速度传感器和压力传感器将检测到的数据通过无线通信模块实时传输至控制器；
17、数据处理单元：所述控制器对接收到的数据进行实时处理，包括数据过滤、数据校正和数据存储；
18、状态监控单元：通过预设的监控算法，分析水涡轮和卷盘的运行状态，包括检测异常情况的水压过高、速度过低；
19、反馈调整单元：将处理后的数据传输至所述反馈调节模块，根据监测数据调整电动机的转速和水涡轮的运行状态，确保系统在最佳状态下运行。
20、作为本专利技术的一种优选方案，所述反馈调节模块通过控制器对多点监测模块的数据进行综合分析和反馈调节。
21、作为本专利技术的一种优选方案，所述控制算法为一种自适应模糊pid控制算法(afpid)，用于对电动机转速和水涡轮运行状态进行精确调节，具体包括以下步骤：
22、a.输入变量：目标转速ωtarget、实际转速ωactual、水压p、流量q；
23、b.误差计算：
24、转速误差：e(t)＝ωtarget-ωactual
25、误差变化率：δe(t)＝e(t)-e(t-1)；
26、c.模糊逻辑控制器：定义模糊集合：e(t)和δe(t)被定义为“负大”、“负中”、“负小”、“零”、“正小”、“正中”、“正大”；
27、模糊规则库：若e(t)是“正大”且δe(t)是“正中”，则输出δu为“增大”；
28、模糊推理：使用mamdani推理法计算调整量δu的模糊值；
29、去模糊化：使用重心法将模糊值转化为具体数值δu；
30、d.自适应pid控制器：
31、误差计算：e(t)＝ωtarget-(ωactual+δu)；
32、pid控制公式：
33、
34、其中，u(t)为控制输出，用于调节电动机转速；kp(t)、ki(t)、kd(t)为自适应增益，通过以下公式进行实时调整：
35、kp(t)＝kp0+α*|δe(t)|
36、
37、其中，kp0、ki0、kd0为初始增益，α、β、γ为自适应系数，通过实验确定；
38、e.控制输出：将u(t)作为电动机控制信号，调节电动机的转速，以匹配目标转速。
39、通过上述自适应模糊pid控制算法(afpid)，实现对电动机转速和水涡轮运行状态的精确调节，保证系统的稳定运行。
40、作为本专利技术的一种优选方案，所述远程监控模块通过互联网连接到用户的移动设备，用户可以通过专用应用程序进行设备的实时监控。
41、作为本专利技术的一种优选方案，所述远程操作模块允许用户通过专用应用程序对喷灌机进行启动、停止及其他远程操作。
42、作为本专利技术的一种优选方案，所述报警模块包括声音报警器、灯光报警器，所述报警器连接到控制器，当检测到异常情况时，控制器触发报警器。
43、作为本专利技术的一种优选方案，所述安全保护模块包括紧急停止按钮和安全保护机制，当系统检测到异常情况时，能够立即停机并采取保护措施。
44、一种卷盘式喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述电动辅助模块包括一个电动机和一个驱动控制器，所述电动机连接至水涡轮，所述驱动控制器用于调节电动机的运行以提供动力支持。
3.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述多点监测模块包括多个速度传感器和压力传感器，所述传感器安装在水涡轮和卷盘的不同位置，用于实时监控运行状态，具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述反馈调节模块通过控制器对多点监测模块的数据进行综合分析和反馈调节。
5.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述控制算法为一种自适应模糊PID控制算法AFPID，用于对电动机转速和水涡轮运行状态进行精确调节，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述远程监控模块通过互联网连接到用户的移动设备，用户可以通过专用应用程序进行设备的实时监控。
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8.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述报警模块包括声音报警器、灯光报警器，所述报警器连接到控制器，当检测到异常情况时，控制器触发报警器。
9.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述安全保护模块包括紧急停止按钮和安全保护机制，当系统检测到异常情况时，能够立即停机并采取保护措施。
10.基于权利要求1-9任一项所述的一种卷盘式喷灌机水涡轮监测方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述电动辅助模块包括一个电动机和一个驱动控制器，所述电动机连接至水涡轮，所述驱动控制器用于调节电动机的运行以提供动力支持。
3.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述多点监测模块包括多个速度传感器和压力传感器，所述传感器安装在水涡轮和卷盘的不同位置，用于实时监控运行状态，具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述反馈调节模块通过控制器对多点监测模块的数据进行综合分析和反馈调节。
5.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机水涡轮监测系统，其特征在于，所述控制算法为一种自适应模糊pid控制算法afpid，用于对电动机转速和水涡轮运行状态进行精确调节，具体包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：温敬华，刘小汉，朱宪民，
申请(专利权)人：江苏新格灌排设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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