CN101449654A - 一种动态水压滴灌系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态水压滴灌系统，结构为：水泵的进口通过管道与静水源相连，有压水源和蓄水池通过管道与水泵的出口连接后进入干管；在干管上依次设置有开关电磁阀、逆止阀、灌水总开关和主过滤器，电磁阀通过分支管道与开关电磁阀并联，施肥开关和施肥器也通过分支管道与灌水总开关并联，在施肥器下面依次连接有肥量调节阀和肥料罐；在干管上还设有压力表、主过滤器、过滤器冲洗阀和水表；在支管不同分支的末端装有灌水器；各阀通过控制线与控制器相连接，水泵与控制器间连接有变频器。该系统可以使运行水压进行自动动态变化，能够保持较大的工作水压，同时降低滴灌系统的实际工作水压，还可以降低微灌系统的运行成本。

Description

一种动态水压滴灌系统
技术领域
本发明属于农田水利与机械制造交叉领域，具体涉及一种新型节水灌溉系统。
背景技术
滴灌通过管网将水肥药输送至作物根区附近，最具节水、增产、高效和环保等显著效果，可应用于大田、大棚、温室和生态园林等条件下的灌溉。世界范围内，滴灌已被100多个国家采用，但每亩2000元左右的一次性投资严重阻碍该技术的大面积应用，目前仅占灌溉面积的1.52％。近年来，我国微灌企业通过自主创新，实现了微灌产品的国产化，特别是发明了一次性薄壁滴灌带(新疆天业)，使滴灌成本降至500元左右，但该产品质量存在缺陷，且一次性塑料产品对环境造成严重污染。
滴灌系统通过水泵提供动力将灌溉水输送至管网各部分，多采用固定水压工作(10米左右)，目前国内外有不少通过改变灌溉水压的研究，如降低现有工作水压，或者灌与不灌交替更灌等，研究表明如果降低灌溉水压则不仅可以有效地降低滴灌系统的一次性投资成本，同时也可以大幅度地降低其运行成本。我国现有滴灌达到1000多万亩，如果降低1米灌溉水压则至少可以降低运行费用1000多万元。但是，当工作水压下降是滴灌系统中的流速降低，进而影响滴灌系统的抗堵塞能力。如何能在降低滴灌系统能耗的同时又不降低应用效果，是目前滴灌技术面临的挑战。
现有滴灌系统一般采用10米水头作为固定的工作水压，近年来有些研究通过降低工作水压从而来降低滴灌系统的一次性投入和运行的成本，但是其工作水压还是定值。
对于以电动能源为主的行业，采用变频和自动控制技术获得动态控制效果，可以有效的节约系统运行成本。如采用变频技术的空调可以节约能源30％以上，近年来该技术在油田开采方面也取得了明显节能效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态水压滴灌系统，该系统能够保持较大的工作水压，同时降低滴灌系统的实际工作水压，还可以降低微灌系统的运行成本。
本发明提供的动态水压滴灌系统，其结构为：水泵的进口通过管道与静水源相连，有压水源和蓄水池通过管道与水泵的出口连接在一起进入干管；在干管上依次设置有开关电磁阀、逆止阀、灌水总开关和主过滤器，第一电磁阀通过分支管道与开关电磁阀并联，施肥开关和施肥器也通过分支管道与灌水总开关并联，在施肥器下面依次连接有肥量调节阀和肥料罐；在干管上还设有压力表和水表，并且在二者中间连接有主过滤器和过滤器冲洗阀；干管的出口与支管连接；支管设有多条分支管，每条分支管都设有第二电磁阀；在支管不同分支的末端装有灌水器；第一、第二电磁阀和开关电磁阀通过控制线分别与控制器相连接，同时在水泵与控制器间连接有变频器。
本发明的基本原理在于采用自动控制器电磁阀和变频器间接控制水泵的动态运行，使滴灌系统的运行水压进行自动动态变化。该系统具有多方面的优点：首先，该系统采用局部灌溉的方法能够显著的提高灌溉水利用率，并能够保护灌溉环境和水土流失；其次，采用水肥一体灌溉的方法能够明显提高生产效率，有利于农业生产的规模化；最后，由于采用动态水压灌溉，在保持较高的运行工作水压(Hmax)的同时，保证了灌溉水在滴灌系统内的流速v，同时又降低滴灌系统的实际运行工作水压(Hoperating)，从而有效的防止滴灌系统堵塞，降低滴灌系统后期运行成本，并进一步节省水电能源。
附图说明
图1是动态水压滴灌系统整体示意图。
图2是系统控制部分示意图。
图3是常规微灌水压运行模式示意图。
图4是动态水压运行模式示意图，其中，(a)为水压变化为矩形模式下的运行示意图；(b)为水压变化为梯形模式下的运行示意图；(c)为水压变化为三角形模式下的运行示意图；(d)为水压变化为三角函数模式下的运行示意图。
具体实施方式
本发明针对现有滴灌系统的灌溉水压采用恒定水压进行灌溉，并通过灌水器实现局部精确灌溉，提供了一种动态水压滴灌系统，实现了灌溉水压动态变化，并且按照一定的规则进行变化。
下面通过借助以下实施例将更加详细说明本发明，且以下实施例仅是说明性的，本发明并不受这些实施例的限制。
如图1所示，本发明提供的动态水压滴灌系统包括：水源1、水泵2、供水管3、蓄水池4、电磁阀5、开关电磁阀6、干管7、逆止阀8、施肥开关9、灌水总开关(调压开关)10、压力表11、主过滤器12、水表13、支管14、滴灌带15、滴头16、毛管开关(电磁阀)17、控制线18、过滤器冲洗阀19、施肥器20、施肥量调节阀21、肥料罐22、控制器23、变频器24。
静水源(即不具有动力的水源)1通过管道与水泵2的进口相连，而有压水源(带有水头的水源)3和蓄水池4，通过管道与水泵2的出口连接在一起进入干管7。在干管7上依次设置有开关电磁阀6、逆止阀8、灌水总开关(调压开关)10和主过滤器12，电磁阀5通过分支管道与开关电磁阀6并联，施肥开关9和施肥器20也通过分支管道与灌水总开关(调压开关)10并联，在施肥器20下面依次连接有肥量调节阀21和肥料罐22。在干管7上还设有压力表11和水表13，并且在二者中间连接有主过滤器12和过滤器冲洗阀19。干管7的出口与支管14连接。支管14设有多条分支管，每条分支管都设有毛管开关(电磁阀)17。在支管不同分支的末端装有灌水器，比如滴灌带15或者滴头16。电磁阀5、开关电磁阀6、毛管开关(电磁阀)17通过控制线18分别与控制器23相连接，同时在水泵2与控制器23间连接有变频器24。
该动态水压滴灌系统采用控制器23通过控制线来实现自动控制。首先，实现干管7上的开关电磁阀6及其分支流上的电磁阀5的自动控制，其中电磁阀5需实现流量动态变化控制，开关电磁阀6只需实现其开与关的控制；其次，在干管7的末段具有多个分支管14，在每个分支管14的首部都采用电磁阀来实现毛管17水源的控制；控制器23实现多路数据采集、多路控制信号输出，可以在收集第一电磁阀5、开关电磁阀6和第二电磁阀17的开关状态以及流量信息的基础上，通过调节变频器24的频率来调节水泵2的转速，从而实现水泵2水头的动态控制。控制器23可以采用单片机、DSP芯片等具体实现。
如图2所示，列举三种常用水源来说明动态水压实施系统。
首先，对于无动力水源a，其可以采用江河、湖泊和水库等作为灌溉水的来源。控制器23通过控制变频器24使得水泵获得动态变化的动力，抽取无压力水源从而使得水源a获得动态变化水压并进入干管7中，此时被控制的电磁阀5闭合而电磁阀6则开启，使得动态水压通过逆流阀8，为滴灌系统提供动态水压。
其次，对于具有动力水源输水管b，这里以自来水为例，由于其已具有动力，所以无需水泵来使灌溉水获取动力，直接进入干管7，此时水泵处于不工作状态，开关电磁阀6开启，同时电磁阀5通过自动控制器实现动态变化，使得灌溉水先分流后，获得动态水压后在干管7内再汇流后，通过逆流阀8后为滴灌系统提供动态水压。
最后，对于另外一种水源蓄水池，从图2中可以看出，其动态水压获取方式c与输水管b一致，所以其获取动态水压的方式同输水管b。
灌溉水需通过压力输送到滴灌系统管网各个部分，现有滴灌方法采用稳定的水压Hoperating进行灌溉，即工作水压不随灌溉时间T变化。目前，在我国10米水压是灌水器的额定工作压力，其工作模式如图3所示。
本发明则指规定一个最高工作水压和一个最低工作水压分别为Hmax和Hmin，实际工作水压随着灌溉时间T在Hmax和Hmin之间动态变化。如图4所示，Hmax和Hmin分别选定为10米水头和7米水头，并列举了4种工作水压动态运行模式。其中，如图4(a)所示，称作“矩形”运行模式：首先保持工作水压在Hmax运行t分钟后，改变工作水压至Hmin运行t分钟，如此反复；如图4(b)所示，称作“梯形”运行模式：首先保持工作水压Hmax运行t分钟后，接下来t分钟从Hmax逐渐降低为Hmin，并且保持工作水压Hmin运行t分钟，再从Hmin逐渐升高至Hmax，如此反复；如图4(c)所示，称作“三角形”运行模式：工作水压在第一个t分钟内，从Hmin逐渐升高至Hmax，并在第二个t分钟内从Hmax逐渐降低为Hmin如此反复；如图4(d)所示，称作“三角函数”运行模式：可以看出，其工作水压与运行时间T的关系为三角函数形状。
从上述4种动态水压运行模式可以看出，其实际运行水压Hoperating是在Hmax和Hmin之间，如此既可保证较大的Hmax，又可降低Hoperating，从而降低滴灌系统运行成本。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (1)

1、一种动态水压滴灌系统，其特征在于：
水泵(2)的进口通过管道与静水源(1)相连，有压水源(3)和蓄水池(4)通过管道与水泵(2)的出口连接在一起进入干管(7)；在干管(7)上依次设置有开关电磁阀(6)、逆止阀(8)、灌水总开关(10)和主过滤器(12)，第一电磁阀(5)通过分支管道与开关电磁阀(6)并联，施肥开关(9)和施肥器(20)也通过分支管道与灌水总开关(10)并联，在施肥器(20)下面依次连接有肥量调节阀(21)和肥料罐(22)；在干管(7)上还设有压力表(11)和水表(13)，压力表(11)和水表(13)中间连接有主过滤器(12)和过滤器冲洗阀(19)；干管(7)的出口与支管(14)连接；支管(14)设有多条分支管，每条分支管都设有第二电磁阀(17)；在支管不同分支的末端装有灌水器；第一、第二电磁阀(5、17)和开关电磁阀(6)均通过控制线(18)分别与控制器(23)相连接，同时在水泵(2)与控制器(23)间连接有变频器(24)。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816276A (zh) * 2010-03-04 2010-09-01 新疆水利水电科学研究院 适用于极端干旱区葡萄滴灌与微喷灌叠加的节水灌溉技术方式
CN102907203A (zh) * 2012-10-13 2013-02-06 于坤 干旱区林果业专用穴贮肥水地下滴灌系统使用方法
CN103141205A (zh) * 2013-03-07 2013-06-12 新疆农垦科学院 一种滴灌棉花盆栽水肥调控系统
CN103355136A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 水利部牧区水利科学研究所 光伏提水节水灌溉自动控制系统
CN103430815A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 厦门辰一电气有限公司 一种水压稳定的浇灌系统
CN103461074A (zh) * 2013-08-22 2013-12-25 天津滨海国际花卉科技园区股份有限公司 喷淋车的供水供药系统
CN103518591A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 新疆惠利灌溉科技股份有限公司 一种作物灌溉方法及该方法所用的滴灌系统
CN104383748A (zh) * 2014-11-25 2015-03-04 中国农业科学院农田灌溉研究所 能自动均衡的低压滴灌过滤器组
CN104488664A (zh) * 2014-12-08 2015-04-08 安徽省农业科学院农业工程研究所 苗木专用盘管式地下灌溉系统总体结构
CN104994723A (zh) * 2013-03-11 2015-10-21 国际商业机器公司 灌溉系统
CN105900795A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 江苏大学 一种智能化水肥一体灌溉系统首部
US9532514B2 (en) 2013-03-11 2017-01-03 International Business Machines Corporation Irrigation system and method
CN106376432A (zh) * 2016-08-30 2017-02-08 山东胜伟园林科技有限公司 一种新型农作物滴灌系统
US9788494B2 (en) 2013-03-11 2017-10-17 International Business Machines Corporation Controllable emitter
CN107926647A (zh) * 2017-11-15 2018-04-20 潍坊友容实业有限公司 盐碱地物联网农业监控管理装置
CN108040828A (zh) * 2018-02-08 2018-05-18 水利部牧区水利科学研究所 大首部微灌系统
CN108575702A (zh) * 2018-03-31 2018-09-28 潍坊友容实业有限公司 一种盐碱地滴灌实时监控方法
CN108781698A (zh) * 2018-08-27 2018-11-13 中国农业科学院农田灌溉研究所 一种一体式智能施肥机
RU2701686C2 (ru) * 2018-01-10 2019-09-30 Золтан Мойшевич Сигал Система капельного орошения
CN110710375A (zh) * 2019-11-04 2020-01-21 河北雨农灌溉设备制造有限公司 一种智能施肥机
WO2020243630A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Massachusetts Institute Of Technology Drip irrigation system, method and controller

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816276A (zh) * 2010-03-04 2010-09-01 新疆水利水电科学研究院 适用于极端干旱区葡萄滴灌与微喷灌叠加的节水灌溉技术方式
CN103355136A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 水利部牧区水利科学研究所 光伏提水节水灌溉自动控制系统
CN102907203A (zh) * 2012-10-13 2013-02-06 于坤 干旱区林果业专用穴贮肥水地下滴灌系统使用方法
CN103141205A (zh) * 2013-03-07 2013-06-12 新疆农垦科学院 一种滴灌棉花盆栽水肥调控系统
CN103141205B (zh) * 2013-03-07 2015-09-09 新疆农垦科学院 一种滴灌棉花盆栽水肥调控系统
CN104994723A (zh) * 2013-03-11 2015-10-21 国际商业机器公司 灌溉系统
CN104994723B (zh) * 2013-03-11 2017-10-24 国际商业机器公司 灌溉系统及其操作方法
US9532513B2 (en) 2013-03-11 2017-01-03 International Business Machines Corporation Irrigation system and method
US9788494B2 (en) 2013-03-11 2017-10-17 International Business Machines Corporation Controllable emitter
US9521812B2 (en) 2013-03-11 2016-12-20 International Business Machines Corporation Irrigation system
US9532515B2 (en) 2013-03-11 2017-01-03 International Business Machines Corporation Irrigation system
US9532514B2 (en) 2013-03-11 2017-01-03 International Business Machines Corporation Irrigation system and method
CN103461074A (zh) * 2013-08-22 2013-12-25 天津滨海国际花卉科技园区股份有限公司 喷淋车的供水供药系统
CN103461074B (zh) * 2013-08-22 2015-10-14 大顺国际花卉股份有限公司 喷淋车的供水供药系统
CN103430815A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 厦门辰一电气有限公司 一种水压稳定的浇灌系统
CN103518591A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 新疆惠利灌溉科技股份有限公司 一种作物灌溉方法及该方法所用的滴灌系统
CN103518591B (zh) * 2013-10-12 2015-08-12 新疆惠利灌溉科技股份有限公司 一种作物灌溉方法及该方法所用的滴灌系统
CN104383748A (zh) * 2014-11-25 2015-03-04 中国农业科学院农田灌溉研究所 能自动均衡的低压滴灌过滤器组
CN104488664A (zh) * 2014-12-08 2015-04-08 安徽省农业科学院农业工程研究所 苗木专用盘管式地下灌溉系统总体结构
CN105900795A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 江苏大学 一种智能化水肥一体灌溉系统首部
CN105900795B (zh) * 2016-04-15 2018-11-06 江苏大学 一种智能化水肥一体灌溉系统首部
CN106376432A (zh) * 2016-08-30 2017-02-08 山东胜伟园林科技有限公司 一种新型农作物滴灌系统
CN107926647A (zh) * 2017-11-15 2018-04-20 潍坊友容实业有限公司 盐碱地物联网农业监控管理装置
RU2701686C2 (ru) * 2018-01-10 2019-09-30 Золтан Мойшевич Сигал Система капельного орошения
CN108040828A (zh) * 2018-02-08 2018-05-18 水利部牧区水利科学研究所 大首部微灌系统
CN108575702A (zh) * 2018-03-31 2018-09-28 潍坊友容实业有限公司 一种盐碱地滴灌实时监控方法
CN108781698A (zh) * 2018-08-27 2018-11-13 中国农业科学院农田灌溉研究所 一种一体式智能施肥机
WO2020243630A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Massachusetts Institute Of Technology Drip irrigation system, method and controller
CN110710375A (zh) * 2019-11-04 2020-01-21 河北雨农灌溉设备制造有限公司 一种智能施肥机

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