智能调控农田面源湿地净化系统及控制方法

摘要

本发明提供了一种智能调控农田面源湿地净化系统及控制方法，所述净化系统包含多个湿地子模块、智能控制子模块和回用及补水模块；所述湿地子模块用于接收、储存农田面源来水，以及通过生物净化作用净化所述农田面源来水后存储或输出；所述智能控制子模块用于根据水文、水质和气象数据，控制所述湿地子模块水位、进出水量、回水灌溉水量和补水水量；所述回用及补水模块用于通过启闭水泵，将所述湿地子模块储存的所述农田面源来水和/或净化后的所述农田面源来水回送至农田灌溉。

权利要求

1.一种智能调控农田面源湿地净化系统，其特征在于,所述净化系统包含多个湿地子模块、智能控制子模块和回用及补水模块；

所述湿地子模块用于接收、储存农田面源来水，以及通过生物净化作用净化所述农田面源来水后存储或输出；

所述智能控制子模块用于根据水文、水质和气象数据，控制所述湿地子模块的水位、进出水量、回水灌溉水量和补水水量；

所述回用及补水模块用于通过启闭水泵，将所述湿地子模块储存的所述农田面源来水和/或净化后的所述农田面源来水回送至农田灌溉；

所述智能控制子模块包含传感单元、数据传输单元、处理分析单元以及闸/阀门控制单元；

所述传感单元包含多个传感器，所述传感器设置于多个所述湿地子模块的进水通道口或出水通道口外水域中，用于检测所述水域的水位和/或水质数据；

所述数据传输单元包含数据采集器以及数据传输器，用于将所述传感器采集获得的水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元；

所述处理分析单元用于根据所述水位和/或水质数据，按预设值发出控制信息控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度及管线阀门的开关；

所述闸/阀门控制单元包含进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门和管线阀门；所述进水闸门设置于所述湿地子模块进水通道口，所述出水闸门设置于所述湿地子模块出水通道口，所述过水闸门设置于多个所述湿地子模块之间的过水通道中，所述泄水闸门位于来水区末端，所述管线阀门设置于所述回用及补水模块与所述湿地子模块的相连管道上，所述闸/阀门控制单元用于根据所述处理分析单元发出的控制信息控制所述进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门开度以及管线阀门的开关。

2.根据权利要求1所述的智能调控农田面源湿地净化系统，其特征在于,所述智能控制子模块还包含通信单元，所述通信单元与所述处理分析单元相连，用于接收终端控制器发出的人工控制指令及天气信息，以及通过所述处理分析单元获取所述水位和/或水质数据并反馈至所述终端控制器。

3.根据权利要求1所述的智能调控农田面源湿地净化系统，其特征在于,所述回用及补水模块包含回用池、补水池、回水水泵和补水水泵；

所述回用池设置于所述湿地子模块的低洼区域，所述回水水泵设置于所述回用池内，用于将回水送至农田灌溉；所述补水池设置于湿地外排水区，所述补水水泵设置于补水池内，用于对所述湿地子模块补水。

4.一种适用于权利要求2所述的智能调控农田面源湿地净化系统的控制方法，其特征在于，所述方法包含人工控制模式和自动控制模式；

所述人工控制模式包含：将接收到的终端控制器发出的人工控制指令输出至所述处理分析单元，由所述处理分析单元控制所述闸/阀门控制单元控制闸门开度与管线阀门的开关，调节各过水通道的过水流量以及控制回水灌溉水量与补水水量；

所述自动控制模式包含：循环周期的将预设条件与通过所述通信单元获得天气信息以及通过所述传感单元获得水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元，供所述处理分析单元分析比对；

将所述天气信息和/或所述水位和/或水质数据按照预设条件进行分析判断，当符合预设条件时，控制所述闸/阀门控制单元控制闸门开度与管线阀门的开关，调节各过水通道的过水流量及控制回水灌溉水量与补水水量。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包含当所述人工控制模式处于工作时，所述自动控制模式中断工作，当所述人工控制模式终止工作时，所述自动控制模式工作。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述天气信息包含：当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量；

其中所述当前降雨 量为以当前时间点为终点之前的8小时到72小时内所述湿地子模块区域的实际降雨量；

所述近期降雨量为以当前为起点之后一个时间预定周期内所述湿地子模块区域的预测降雨量；

所述前期降雨量为以当前时间点为终点之前的7天～30天内所述湿地子模块区域的实际降雨量。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述自动控制模式还包含：将当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量分别与预先设定的当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量阈值进行比较，获得第一比较结果；

以及将所述水位和/或水质数据分别与预定水位阈值和预定水质阈值进行比较，获得第二比较结果与第三比较结果；

根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，从预置的多个控制方案中获得目标控制方案；

根据所述目标控制方案控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度与阀门开关。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述水位阈值包含防洪水位、安全高水位、高效水位和最低水位；

所述防洪水位为所述湿地子模块因防洪要求允许的最高水位高度；

所述安全高水位为所述湿地子模块维持生物净化系统能够长期运行的最大蓄水水位高度；

所述高效水位为预设的所述湿地子模块实现生物净化高效率时的蓄水水位高度；

所述最低水位为维持所述湿地子模块生存的最低水位高度。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述自动控制模式还包含：当来水区缺水引发所述湿地子模块的水位低于所述最低水位时，控制所述回用及补水模块将补水池的水补入所述湿地子模块维持湿地最低水位；

当所述湿地子模块的水位高于所述高效水位且上游农田需灌溉时，控制所述湿地子模块依次从首级湿地至末级湿地回水池向农田进行回水灌溉。

说明书

智能调控农田面源湿地净化系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于生态环保技术领域，具体涉及一种智能调控农田面源湿地净化系统及控制方法

背景技术

[0002] 随着环保技术的发展，点源污染逐渐被控制，面源污染逐渐成为治理的难点，其中村落及农田面源污染尤为突出。随着降雨的冲刷，雨水径流等面源污染进入农田沟渠、河流、湖泊等水体，其中初期雨水的污染物含量在整个雨水径流过程中所占比例最高，尤其是丰水期初期雨水、农田径流等面源污染来水。因此若能有效收集初期雨水、农田灌溉退水并进行集中处理，就可以有效减少氮、磷等营养盐流入受纳水体，进而保护收纳水体水质，控制流域面源污染。

[0003] 面源污染湿地净化技术是一种天然净化与人工处理相结合的复合工艺，主要利用基质、植物和微生物等作用对面源污染进行净化，具有投资少、操作简单、维护和运行费用低等优点，是治理和控制面源污染的重要技术手段之一。但从现有关于湿地技术的专利情况看，专利发明重点是湿地结构和湿地净化生物的设计，未见关于针对湿地最优化控制的专利。个别专利虽然涉及到自动控制功能，如中国专利“串联式河道水质改善和水资源调蓄方法”(CN102329000A)公开的一种简单的自动控制系统，但仅限于提出简单的浓度反馈控制和水位控制两种原理，并未给出具体的控制逻辑。

[0004] 为此针对湿地处理农田径流面源污染时存在的水质波动大、受降雨影响水量变化大的问题，业内亟需提供一种有效且高效的智能控制湿地净化系统。

发明内容

[0005] 本发明目的在于在湿地适当位置加装了通用的水位、氨氮、浊度传感器，在湿地进口、出口、单元过水通道安装闸门，在湿地回水池中加装了通用的控制水泵，采用无线传输实现采集数据和控制信号远程传输；通过综合考虑实时降雨、预测降雨、水 位、水质浓度参数，设计各湿地子单元的最优水位、进出水量、回水灌溉水量和补水水量智能控制程序，提升面源污染的净化效率。

[0006] 为达上述目的，本发明具体提供一种智能调控农田面源湿地净化系统，所述净化系统包含多个湿地子模块、智能控制子模块和回用及补水模块；所述湿地子模块用于接收、储存农田面源来水，以及通过生物净化作用净化所述农田面源来水后存储或输出；所述智能控制子模块用于根据水文、水质和气象数据，控制所述湿地子模块水位、进出水量、回水灌溉水量和补水水量；所述回用及补水模块用于通过启闭水泵，将所述湿地子模块储存的所述农田面源来水和/或净化后的所述农田面源来水回送至农田灌溉。

[0007] 在上述智能调控农田面源湿地净化系统中，优选的,所述智能控制子模块包含传感单元、数据传输单元、处理分析单元以及闸/阀门控制单元；所述传感单元包含多个传感器，所述传感器设置于多个所述湿地子模块的进水通道口或出水通道口外水域中，用于检测所述水域的水位和/或水质数据；所述数据传输单元包含数据采集器以及数据传输器，用于将所述传感器采集获得的水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元；所述处理分析单元用于根据所述水位和/或水质数据，按预设值发出控制信息控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度及阀门的开关；所述闸/阀门控制单元包含进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门和管线阀门。所述进水闸门设置于所述湿地子模块进水通道口，所述出水闸门设置于所述湿地子模块出水通道口，所述过水闸门设置于多个所述湿地子模块之间的过水通道中，所述泄水闸门位于来水区末端，所述管线阀门设置于所述回用及补水模块与所述湿地子模块的相连管道上，所述闸/阀门控制单元用于根据所述处理单元发出的控制信息控制所述进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门开度以及管线阀门的开关。

[0008] 在上述智能调控农田面源湿地净化系统中，优选的,所述智能控制子模块还包含通信单元，所述通信单元与所述处理分析单元相连，用于接收终端控制器发出的人工控制指令及天气信息，以及通过所述处理单元获取所述水位和/或水质数据并反馈至所述终端控制器。

[0009] 在上述智能调控农田面源湿地净化系统中，优选的,所述回用及补水模块包含回用池、补水池、回水水泵和补水水泵；所述回用池设置于所述湿地子模块的低洼区域，所述回水水泵设置于所述回用池内，用于将回水送至农田灌溉；所述补水池设置于湿 地外排水区，所述补水水泵设置于补水池内，用于对湿地子模块补水。

[0010] 本发明还提供一种适用于上述智能调控农田面源湿地净化系统的控制方法，所述方法包含人工控制模式和自动控制模式；所述人工控制模式包含：将接收到的终端控制器发出的控制指令输出至所述处理分析单元，由所述处理分析单元控制所述闸/阀门控制单元控制闸门开度，调节各过水通道的过水流量以及控制管线阀门的开关；所述自动控制模式包含：循环周期的将预设条件与通过所述通信单元获得天气信息以及通过所述传感单元获得水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元，供所述处理分析单元分析比对；将所述天气信息和/或所述水位和/或水质数据按照预设条件进行分析判断，当符合预设条件时，控制所述闸/阀门控制单元控制闸门开度，调节各过水通道的过水流量以及控制管线阀门的开关。

[0011] 在上述控制方法中，优选的，所述方法还包含当所述人工控制模式处于工作时，所述自动控制模式中断工作，当所述人工控制模式终止工作时，所述自动控制模式工作。

[0012] 在上述控制方法中，优选的，所述天气信息包含：当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量；其中所述当前降水量为以当前时间点为终点之前的8小时到72小时内所述湿地子模块区域的实际降雨量；所述近期降雨量为以当前为起点之后一个时间预定周期内所述湿地子模块区域的预测降雨量；所述前期降雨量为以当前时间点为终点之前的7天～30天内所述湿地子模块区域的实际降雨量。

[0013] 在上述控制方法中，优选的，所述自动控制模式还包含：将当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量分别与预先设定的当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量阈值进行比较，获得第一比较结果；以及将所述水位和/或水质数据分别与预定水位阈值和预定水质阈值进行比较，获得第二比较结果与第三比较结果；根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，从预置的多个控制方案中获得目标控制方案；根据所述目标控制方案控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度与阀门开关。

[0014] 在上述控制方法中，优选的，所述水位阈值包含防洪水位、安全高水位、高效水位和最低水位；所述防洪水位为所述湿地子模块因防洪要求允许的最高水位高度；所述安全高水位为所述湿地子模块维持生物净化系统能够长期运行的最大蓄水水位高度；所述高效水位为预设的所述湿地子模块实现生物净化高效率时的蓄水水位高度；所述最低水位为维持所述湿地子模块生存的最低水位高度。

[0015] 在上述控制方法中，优选的，所述自动控制模式还包含：当所述湿地子模块的水位低于所述最低水位时，控制所述回用及补水模块向所述湿地子模块进行补水和/或将湿地外部补水池水补入所述湿地子模块；当所述湿地子模块的水位高于所述高效水位且上游农田需灌溉时，控制所述湿地子模块依次从首级湿地至末级湿地的回水池向农田进行回水灌溉。

[0016] 本发明的有益技术效果在于：一是通过采集和控制系统改造可适用于常规各种结构的单级或多级面源净化湿地；二是可以自动运行，无需人为干预；三是引入天气参数来优化湿地运行模式，可以有效收集初期雨水、农田退水，最大程度发挥湿地的净化功能，提高净化效果；四是可以利用湿地调蓄雨水进行农田回用，不仅提升净化效率，也节约农田用水。

附图说明

[0017] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

[0018] 图1为本发明的农田面源湿地净化系统总体构成图；

[0019] 图2为本发明的控制子系统原理图。

[0020] 附图标号

[0021] 101、进水水位、水质传感器 102、进水闸门 103、湿地进水通道[0022] 104、首级湿地单元水位、水质传感器

[0023] 105、中间级湿地单元水位、水质传感器 106、出水水位、水质传感器[0024] 107、首级湿地单元与中间级湿地单元过水闸门

[0025] 108、首级湿地单元与中间级湿地单元过水通道

[0026] 109、中间级湿地单元与末级湿地单元过水闸门

[0027] 110、中间级湿地单元与末级湿地单元过水通道

[0028] 111、出水闸门 112、湿地出水通道 113、泄水闸门

[0029] 201、首级湿地单元回用池 202、中间级湿地单元回用池

[0030] 203、末级湿地单元回用池 204、补水池 205、首级湿地单元回水水泵 206、中间级湿地单元回水水泵

[0031] 207、末级湿地单元回水水泵 208、补水水泵

[0032] 209～217、回用及补水模块管线阀门

具体实施方式

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0034] 本发明具体提供一种智能调控农田面源湿地净化系统，所述净化系统包含多个湿地子模块、智能控制子模块和回用及补水模块；所述湿地子模块用于接收、储存农田面源来水，以及通过生物净化作用净化所述农田面源来水后存储或输出；所述智能控制子模块用于根据水文、水质和气象数据，控制所述湿地子模块水位、进出水量、回水灌溉水量和补水水量；；所述回用及补水模块用于通过启闭水泵，将所述湿地子模块储存的所述农田面源来水和/或净化后的所述农田面源来水回送至农田灌溉。

[0035] 在上述实施例中，所述湿地子模块具体可包含湿地来水区、首级湿地单元、中间级湿地单元、末级湿地单元和湿地排水区，农田面源来水经由湿地来水区以此通过首级湿地单元、中间级湿地单元、末级湿地单元直到湿地排水区；其中首级湿地单元、中间级湿地单元和末级湿地单元的净化效率依次递减，首级湿地单元净化效率最高，末级湿地单元净化效率相应较低，；各级湿地单元均设有抽水装置，当该湿地单元蓄水高度高于高效水位且农田需灌溉时，可通过该抽水装置将压力分担至农田灌溉系统中，并节约农田用水。

[0036] 实际工作中，所述智能调控农田面源湿地净化系统可如附图1所示，本发明中包括的湿地子模块由首级湿地单元、中间级湿地单元、末级湿地单元、湿地进水通道103、各级湿地之间过水通道108和110(数量由湿地级数决定)、湿地出水通道112、湿地来水区和湿地排水区构成。如果湿地为单级，首、中间和末级湿地合并为一个整体，没有各级湿地之间过水通道。每级湿地可以是简单的自然湿地，也可以是(包括库塘、氧化塘等)表流人工湿地，承担蓄水和净化水质的功能。湿地进水通道103为自然水道、人工沟渠或管道，位于首级湿地单元的首端，承担从湿地来水区向首级湿地单元供水的功能。各级湿地之间的过水通道108和110为自然水道、人工沟渠或管道，位于两级湿地单元之间，负责将上级湿地单元的出水引入下级湿地单元。湿地出水通道112为自然水道、人工沟渠或管道，位于末级湿地单元和湿地排水区之间，负责将末级湿地单元的出水引入湿地排水区。湿地来水区通常为农田面源退水沟渠、 或小型河道(汇水区)，湿地排水区为湖泊、河流、排水沟渠等。

[0037] 在本发明一优选的实施例中，所述智能控制子模块包含传感单元、数据传输单元、处理分析单元以及阀门控制单元；所述传感单元包含多个传感器，所述传感器设置于多个所述湿地子模块的进水通道口或出水通道口外水域中，用于检测所述水域的水位和/或水质数据；所述数据传输单元包含数据采集器以及数据传输器，用于将所述传感器采集获得的水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元；

[0038] 所述处理分析单元用于根据所述水位和/或水质数据，按预设值发出控制信息控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度及阀门的开关；所述闸/阀门控制单元包含进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门和管线阀门。所述进水闸门设置于所述湿地子模块进水通道口，所述出水闸门设置于所述湿地子模块出水通道口，所述过水闸门设置于多个所述湿地子模块之间的过水通道中，所述泄水闸门位于来水区末端，所述管线阀门设置于所述回用及补水模块与所述湿地子模块的相连管道上，所述闸/阀门控制单元用于根据所述处理单元发出的控制信息控制所述进水闸门、出水闸门、过水闸门、泄水闸门的闸门开度以及管线阀门的开关。其中，所述智能控制子模块还包含通信单元，所述通信单元与所述处理单元相连，用于接收终端控制器发出的控制指令及天气信息，以及通过所述处理单元获取所述水位和/或水质数据并反馈至所述终端控制器。

[0039] 在上述实施例中，具体可如附图2所示，所述智能控制子模块由传感单元、数据传输单元、处理分析单元、闸/阀门控制单元和通信单元组成。传感单元可包含有多组湿地进水水位、水质传感器，湿地各级水位、水质传感器，湿地出水水位、水质传感器；该些传感器可分别安装在首级湿地单元进水通道、末级出水通道的前端水域，也可选择部分或全部过水通道的前端水域安装水质、水位传感器，负责检测湿地来水区、各级湿地单元的水位和湿地来水区、各级湿地单元(拟)排水的水质。数据传输单元由无线传输无器件和数据采集器构成，负责将水位、水质传感器采集的数据采集和传输到处理分析单元。处理分析单元可为计算机或PLC，负责处理采集的水位、水质数据，并按设定程序向执行的闸/阀门控制单元的各部件发送动作指令，该闸/阀门控制单元具体可包含湿地进水闸门、湿地过水闸门、湿地出水闸门、湿地泄水闸门、湿地管道阀门，上述各闸门或阀门分别安置在流水管道的进口或出口位置，以有效控制流水流量。在本发明的智能控制子模块还包括一个通信单元，该通信单元既接收远 端服务器(或移动终端)发出的人工控制指令和天气信息，又可将采集的水位、水质参数通过网络传送回至远端服务器(或移动终端)。

[0040] 在本发明一优选的实施例中，所述回用及补水模块包含回用池、补水池、回水水泵和补水水泵；所述回用池设置于所述湿地子模块的低洼区域，所述回水水泵设置于所述回用池内，用于将回水送至农田灌溉；所述补水池设置于湿地外排水区，所述补水水泵设置于补水池内，用于对湿地子模块补水。进一步的，所述回用及补水模块也可作为所述湿地子模块的分压系统，例如当所述湿地子模块水位高于高效水位且农田需水灌溉时，还可将所述湿地子模块内多余的水抽取至农田灌溉系统，以此一方面提高所述湿地子模块净化效率的同时，也有效处理多余的农田面源水，节约了农田用水。

[0041] 在实际工作中，具体可如附图1所示，所述回用及补水模块由回用池201～203、补水池204、回水水泵205～207、补水水泵208、阀门209～216和连接管线217组成。回用池201～203为位于各级净化湿地低洼地带的简易人工坑或砌筑的水槽，负责向回用及补水模块的管线供水或承接回用及补水模块的管线来水。回水水泵205～207为通用水泵，安装在回用池201～203里面或回用池的出水管线上，负责从回用池201～203向外部输水。补水水泵208为通用水泵，安装在补水池204适当位置，负责向湿地单元输送水。连接管线217将回用池201～203、补水池204和农田灌溉系统连接在一起，通过与阀门组209～216相配合，负责实现各级湿地水向农田灌溉系统输水回用、补水池204向各级湿地补水的功能，为最大程度降低湿地处理负荷，在进行湿地水向农田灌溉系统输水回用时，优先抽取首级湿地单元回用池201内的水。

[0042] 本发明还提供一种适用于上述智能调控农田面源湿地净化系统的控制方法，所述方法包含人工控制模式和自动控制模式；所述人工控制模式包含：将接收到的终端控制器发出的控制指令输出至所述处理分析单元，由所述处理单元控制所述闸/阀门控制单元控制闸门开度和管线阀门的开关，调节各过水通道的过水流量，控制回水灌溉水量与补水水量；所述自动控制模式包含：循环周期的将预设条件与通过所述通信单元获得天气信息以及通过所述传感单元获得水位和/或水质数据输出至所述处理分析单元，供所述处理分析单元分析比对；将所述天气信息和/或所述水位和/或水质数据按照预设条件进行分析判断，当符合预设条件时，控制所述闸/阀门控制单元控制阀门开度，调节各过水通道的过水流量，控制回水灌溉水量与补水水量。值得说明的是，当所述人工控制模式处于工作时，所述自动控制模式中断工作，当所述人工控制模式 终止工作时，所述自动控制模式工作。

[0043] 上述实施例中，所述控制方法包括两种模式：人工控制模式和自动控制模式。人工控制模式是由操作人员过程发布操作指令，通过本发明控制子系统的网络(短信)端口传送至处理分析单元，处理分析单元按照操作指令控制执行部件(阀门控制单元)，启/闭通道和调节各过水通道的过水流量，控制回水灌溉水量与补水水量。自动控制模式是控制子系统根据设定的循环时间间隔循环执行预设程序，由处理分析单元采集降雨、水位和水质数据，并按照设定程序判断确定操作指令控制执行部件(闸/阀门控制单元)，启/闭通道和调节各过水通道的过水流量，控制回水灌溉水量与补水水量。人工控制模式优先于自动控制模式，控制子系统随时可接收人工指令，当人工控制模式执行时，自动控制模式处于中断状态。当人工指令执行结束后，控制子系统自动切换回自动控制模式继续执行。

[0044] 在上述实施例中，所述天气信息包含：当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量；其中所述当前降水量为以当前时间点为终点之前的8小时到72小时内所述湿地子模块区域的实际降雨量；所述近期降雨量为以当前为起点之后一个时间预定周期内所述湿地子模块区域的预测降雨量；所述前期降雨量为以当前时间点为终点之前的7天～30天内所述湿地子模块区域的实际降雨量。

[0045] 在本发明一优选的实施例中，所述自动控制模式还包含：将当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量分别与预先设定的当前降雨量、近期降雨量和前期降雨量阈值进行比较，获得第一比较结果；以及将所述水位和/或水质数据分别与预定水位阈值和预定水质阈值进行比较，获得第二比较结果与第三比较结果；根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，从预置的多个控制方案中获得目标控制方案；根据所述目标控制方案控制所述闸/阀门控制单元，控制闸门开度与阀门开关。具体的，所述自动控制模式通过天气(降雨)、进水水位和进出水浓度三组数据综合判断确定多级湿地子模块最优蓄水量，启闭闸门调节湿地子模块的进水流量和出水流量，直至达到预定目标。自动控制模式使用的天气数据包括当前降雨量、较短时间预测降雨量(近期降雨量)和前期降雨量。智能控制子模块负责将当前、近期和前期降雨量分别与事先设定的当前、近期和前期降雨量阈值进行比较，结合进水水位与防洪水位、安全高水位，高效水位和最低水位的大小对比、湿地进水浓度和出水浓度是否超标、湿地进水浓度与出水浓度的大小对比，最终确定多级湿地子模块最优蓄水策略， 通过调节湿地子模块进水流量、出水流量、回水灌溉水量和补水水量，实现预定的控制蓄水目标。

[0046] 在本发明一优选的实施例中，所述水位阈值从高到低包括防洪水位、安全高水位、高效水位和最低水位；所述防洪水位为所述湿地子模块因防洪要求允许的最高水位高度；所述安全高水位为所述湿地子模块维持生物净化系统能够长期运行的最大蓄水水位高度；
所述高效水位为预设的所述湿地子模块实现生物净化高效率时的蓄水水位高度；所述最低水位为维持所述湿地子模块生存的最低水位高度。

[0047] 在上述实施例中，自动控制模式收集到天气(降雨)、水位和浓度数据后，启动自动控制程序，按照表1所列控制策略控制湿地运行，在表1中设定智能控制系统的判断参数如下：

[0048] P1为当前降雨量阈值，用单位时间降雨量表示，可以参照湿地所在地多年雨季平均降雨量，通过系统运行试验确定。

[0049] P2为近期降雨量阈值，用单位时间降雨量表示，可以参照湿地所在地多年雨季平均降雨量，通过系统运行试验确定。

[0050] P3为前期降雨量阈值，用单位时间降雨量表示，可以参照湿地所在地多年雨季平均降雨量，通过系统运行试验确定。

[0051] T1为当前时间段，表示以现在为终点前溯的一个时间长度。

[0052] T2为近期时间段，表示以现在为起点后延的一个时间长度。

[0053] Q1为当前降雨量，表示T1时间内已经发生的单位时间(例如：8小时到72小时)降雨量。

[0054] Q2为近期降雨量，表示T2时间内即将发生的单位时间降雨量。

[0055] Q3为前期降雨量，表示以当前为终点的之前一个时间预定周期内所述湿地子模块区域的实际降雨量，周期范围为7天～30天。

[0056] D1为进水水位，表示湿地进水区实际水位值。

[0057] D1h为设定的进水区防洪水位，表示湿地进水区允许洪峰的水位值。

[0058] N为能够达标排放的水质浓度阈值。

[0059] N1为湿地进水水质浓度。

[0060] N2为湿地出水水质浓度。

[0061] 表1

[0062]

[0063] 在本发明一优选的实施例中，所述自动控制模式还包含：当所述湿地子模块的水位低于所述最低水位时，控制所述回用及补水模块向所述湿地子模块进行补水和/或将外部水源补入所述湿地子模块；当所述湿地子模块的水位高于高效水位时且农田需水灌溉时，控制所述湿地子模块由湿地来水区至湿地排水区依次向农田灌溉系统回水。

[0064] 在上述实施例中，具体的可在自动控制模式预置有湿地子模块防洪水位保护控制逻辑；当湿地子模块水位超过防洪水位时，自动控制模式启动防洪水位自动保护流程，通过调节湿地排水量降低湿地子模块水位直至安全高水位限值。进一步的，如图1所示，还可利用所述回用及补水模块进行如下保护动作：当某级湿地单元低于最低水位时，启动补水程序，调整补水回用连通管线阀组启闭状态，建立对应的补水通道， 开启补水水泵208向湿地单元补水。当湿地水相对充裕，农田水源紧张时，启动回水程序，调整补水回用连通管线阀组启闭状态，建立回水通道，开启湿地单元回用池201～203水泵向农田灌溉系统回水。为最大程度降低湿地处理负荷，在进行湿地水向农田灌溉系统输水回用时，优先抽取首级湿地单元回用池201内的水。

[0065] 将本发明所提供的智能调控农田面源湿地净化系统及控制方法运用到一具体实施例(云南某湖泊湿地项目)中，使用了三级净化湿地结构，农田径流区面积210000m2，三级湿地的面积69553m2，湿地系统来水区为人工灌溉水渠，湿地排水区为湖泊，没有采用补水回用系统，采用了PLC作为处理单元，水质参数采用了氨氮浓度，采用了表1所示的三时间段十六模式的智能控制模式，其中平均降雨量阈值(P)采用了0.8倍湿地所在地多年雨季平均日降雨量，T1设定为12小时，T2为设定24小时。实施例经过3个多月的试运行评估，运行效果非常稳定，初步测算提升湿地净化功能30％以上(以湿地净化减少氮排放量核算)。

[0066] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。