作品展示

我国作为一个农业大国，传统的灌溉模式效率较低给农民的生产带来了极大的困扰。针对该问题我们设计了一款农业灌溉的测控一体化闸门控制系统，本设计基于嵌入式技术、现代传感技术、物联网技术、图像识别及模糊控制技术，通过4G或以太网将采集的数据上传至服务器，用户可通过手机APP或云端管理平台访问终端，了解当前数据情况、查看现场监控画面或者对闸门进行远程控制。 在硬件设计中，选用32位的ARM芯片作为主控芯片，配合电源模块、数据采集模块、电机驱动、物联网通信模块以及人机交互共同构成了闸门硬件控制系统。在软件设计中，采用嵌入式实时操作系统对整个系统进行管理，通过模块化编程确保系统的稳定性和可扩展性，从而实现远程数据的实时监测和控制，并在终端平台点对点显示。针对传统的水位检测技术所存在的设备造价高、维护困难等问题，系统结合YOLOv4算法和模糊控制算法，实现了对水位的精准识别和闸门的精细化控制，解决了测控一体化闸门控制系统的闭环控制。 目前该系统已在甘肃多地区投入使用一百余套并稳定运行近一年时间。

1、搭建了云服务平台，实现外设与云服务器的通信：搭建基于阿里云服务器的云平台，可以将识别算法试配到服务器中，实现了远程数据的上传，存储与处理。用户可以打开定制APP，即可对电机的运行状态和闸门的开度等进行访问和查看。当终端出现故障时，给用户一定的提醒； 2、通过测控一体化闸门控制器，利用485串口通信协议，轻便化的对系统执行机构进行控制，如采集太阳能控制器，明渠流量计，水位计的信息以及控制伺服电机驱动闸门启闭； 3、具有多种网络传输方式：集成了4G和以太网一体与控制器上，提供了多种通信选则。并且优化了通信稳定性，信息上传的速度。 4、引入了一种基于YOLOv4的水位识别算法；针对闸门开度和过闸流量的变化关系，引入了一种基于模糊控制的闸门恒流控制系统。

闸门控制系统具备流量、液位、温度等信息的监测和闸门自动控制功能，通过配置10.7英寸TF触摸屏，提供本地手动控制、闸门开度控制等功能。根据实时监测的渠道水位流量，通过闸控软件来控制闸门的开度，实现闸门的自动化控制。在闸门上下游配置水位计、当前流量、现场监控等信息，通过通信系统将信息上传至配水管理站、调度中心及各级水务机构。闸门测控终端采集编码器、雷达水位计、超声波流量计的数据信息，并计算显示闸门开度、上下游水位、当前流量和累计流量等信息，各传感器通过RS485、物联网等方式与闸门测控终端建立通信。 测控终端通过信号线将闸位、水位数据传输到闸门控制柜中的控制单元，控制单元通过4G或者以太网通信专网将闸位数据和闸门状态传输到现地管理站及灌区管理处，管理人员通过管理工作站来实现闸门的远程的控制.

该系统通过集成先进传感器、物联网、图像识别及模糊控制技术，实现了农田灌溉的智能化控制。它能够实时监测水位、流量等关键参数，并根据这些数据自动调节闸门，优化灌溉水量，提高水资源利用率。系统支持远程监控和操作，降低了人力成本并提升了管理效率。其推广应用价值在于为现代智慧农业提供高效的灌溉管理解决方案，尤其适用于水资源紧张和灌溉管理落后的地区，有助于推动农业现代化，确保粮食安全和可持续发展.