CN104604649A - 一种多功能低功耗节水灌溉装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能低功耗节水灌溉装置，包括太阳能供电装置、压力传感器、湿度传感器、远程控制终端、流量计和电动阀，所述的太阳能供电装置连接电动阀，所述的压力传感器设于水管内部，压力传感器与自动控制和自检装置连接，所述的湿度传感器设于土壤表层底部，湿度传感器与自动控制和自检装置连接，所述的流量计设于总水管路上，流量计与自动控制和自检装置连接，所述的远程控制终端通过无线网连接电动阀。本发明还涉及一种多功能低功耗节水灌溉系统。本发明的优点体现在：灌溉过程低功耗，可实时采集数据并检测故障，节省人力物力。

Description

一种多功能低功耗节水灌溉装置及其系统

技术领域

本发明涉及一种农业自动化领域，具体的说，是一种多功能低功耗节水灌溉装置及其系统。

背景技术

在现在农业生产中，自动化灌溉逐渐取代人力灌溉，原来人力灌溉由于效率不高且资源浪费，已经不能满足现代化的生产方式，自动化灌溉通常由湿度传感器、终端控制、电磁阀等器件组成。现有技术中关于自动化灌溉仅以定时控制或湿度控制为主，不能满足使用，尤其对管道压力的检测、设备故障的维护、水流量的检测以及远程控制等工作均无法完成。

中国专利CN 102450212 A公布了一种自动灌溉装置，但其不具备远程控制等功能，不能及时的进行灌溉控制且没有故障检测等功能。

目前，关于一种集多功能于一体的节水灌溉装置及其系统还未见相关报道。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足，提供了一种多功能低功耗节水灌溉装置。

本发明的另一个目的是，提供一种多功能低功耗节水灌溉系统。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种多功能低功耗节水灌溉装置，包括太阳能供电装置、压力传感器、湿度传感器、远程控制终端、流量计和电动阀，所述的电动阀包括信号收发装置、自动控制和自检装置、电机、阻水阀门升降螺杆、螺纹桶、外部保护罩和阻水阀门，所述的信号收发装置连接自动控制和自检装置，自动控制和自检装置与其下方的电机相连，电机下方连接螺纹桶，螺纹桶设有内螺纹，阻水阀门升降螺杆与螺纹桶的内螺纹旋合，螺纹桶底部设有挡板，挡板与外部保护罩为一体式结构，挡板中间设有轴承，所述的阻水阀门升降螺杆穿过轴承连接阻水阀门，所述的外部保护罩通过螺栓安装在电机下部、螺纹桶和阻水阀门升降螺杆的外部，所述的太阳能供电装置连接电动阀，所述的压力传感器设于水管内部，压力传感器与自动控制和自检装置连接，所述的湿度传感器设于土壤表层底部，湿度传感器与自动控制和自检装置连接，所述的流量计设于总水管路上，流量计与自动控制和自检装置连接，所述的远程控制终端通过无线网连接电动阀。

进一步的，所述的螺纹桶两侧设有注油槽。

进一步的，所述的轴承为阻水密封轴承。

进一步的，所述的挡板底部设有应急螺帽。

进一步的，所述的螺纹桶顶部侧方顶部设有使阻水阀门升降螺杆停止上升的行程开关。

进一步的，所述的太阳能供电装置设有太阳能电池组件、控制器和蓄电池，太阳能电池组件与控制器、蓄电池分别连接，控制器连接蓄电池，蓄电池连接电动阀。

进一步的，所述的太阳能电池组件包括充电板和立杆，充电板设于立杆顶部，充电板为具有可旋转结构的装置，立杆为具有可收缩、可倾倒结构的装置。

为实现上述第二个目的，本发明所采用的方案如下：

一种多功能低功耗节水灌溉系统，包括如下模块：

总信号处理模块，接收、处理并发送所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置的传感器和自检装置所采集的信号；

水压自动检测模块，检测水管内部的水压，并发送至总信号处理模块；

故障自检模块，实时检测系统故障信息，并将故障信息发送至总信号处理模块；

流量测量模块，检测水流量信息，并将水流量信息发送至总信号处理模块；

土壤湿度检测模块，检测土壤湿度信息，并将土壤湿度信息发送至总信号处理模块；

远程控制模块，通过无线网接收并存储总线处理模块发送的信息和发送控制信息；

太阳能供电装置控制模块，通过无线网接收远程控制模块发送的信息，控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩。

进一步的，所述的远程控制模块接收的信息为系统故障信息、水管压力信息、水流量信息和土壤湿度信息，远程控制终端发送的信息为控制电机启停的信息和控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩的信息。

本发明公开的一种多功能低功耗节水灌溉自动化控制系统，具有以下有益效果：

1.系统终端采用电动阀，具有低功耗性，运行功耗仅需130毫安。

2.系统终端装有可探测管道水压力的设备，通过设定管道终端压力自动调节水泵工作功率，同时也可避免部分时段水泵工作功率过大，造成电能浪费。

3.系统终端设计有故障自检系统，可实时自检系统终端各部件的工作状态，出现故障时，即可及时将故障新型发送至控制终端。

4.系统可对流量测量设备实时发回控制中心的流量信息进行相关统计分析，供相关科研人员对作物需水信息进行研究，为相关决策机关提供决策依据。

5.系统终端采用太阳能供电模式，本系统可通过控制终端对太阳能电池组件发送指令，控制太阳能电池组件的收缩、倾倒和旋转。

附图说明

附图1是一种多功能低功耗节水灌溉装置中电动阀的结构示意图；

图2是一种多功能低功耗节水灌溉装置中电动阀的剖视图；

图3是螺纹桶的结构示意图；

图4是装置模块图；

图5是太阳能电池组件示意图；

图6是系统流程图；

其中：

1.信号收发装置      2.自动控制和自检装置

3.电机              4.外部保护罩

5.阀门              6.螺纹桶

7.应急螺帽          8.阻水阀门升降螺杆

9.阻水阀门          10.挡板

11.轴承             12.太阳能电池组件

601.行程开关        602.注油槽

1201.a电机          1202.b电机

1203.c电机

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。

请参见图1和图2，图1是一种多功能低功耗节水灌溉装置中电动阀的结构示意图，图2是一种多功能低功耗节水灌溉装置中电动阀的剖视图。所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置的电动阀包括信号收发装置1、自动控制和自检装置2、电机3、阻水阀门升降螺杆8、螺纹桶6、外部保护罩4和阻水阀门9，所述的信号收发装置1连接自动控制和自检装置2，自动控制装置和自检装置2与其下方的电机3相连，电机3下方连接螺纹桶6，螺纹桶6设有内螺纹，阻水阀门升降螺杆8与螺纹桶6的内螺纹旋合，螺纹桶6底部设有挡板10，所述的挡板10底部设有应急螺帽7，应急螺帽为阀门开关手动装置，是一种可用专用扳手旋扭的螺帽，这样即使在自动控制等措施出现故障时也可以启用扳手手动打开阀门。挡板10与外部保护罩4为一体式结构，挡板10中间设有轴承11，轴承11为阻水密封轴承，所述的阻水阀门升降螺杆8穿过轴承11连接阻水阀门9，所述的外部保护罩4通过螺栓安装在电机3下部、螺纹桶6和阻水阀门升降螺杆8的外部。

请参见图3，图3是螺纹桶的结构示意图。所述的螺纹桶6两侧设有注油槽602，所述的螺纹桶6的侧方顶部设有使阻水阀门升降螺杆8停止上升的行程开关601。

请参见图4，图4是装置模块图。所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，包括太阳能供电装置、压力传感器、湿度传感器、远程控制终端、流量计和电动阀。所述的远程控制终端通过无线网络连接太阳能供电装置和电动阀。所述的太阳能供电装置设有太阳能电池组件、控制器和蓄电池，太阳能电池组件分别与控制器、蓄电池连接，控制器连接蓄电池，蓄电池连接电动阀。在白天，太阳能电池组件可给蓄电池充电，并持续给电动阀供电；在夜间，由蓄电池给电动阀持续供电。所述的压力传感器设于水管内部，压力传感器与电动阀内的自动控制和自检装置连接，所述的湿度传感器设于土壤表层底部，湿度传感器与电动阀内的自动控制和自检装置连接，所述的流量计设于总水管路处，流量计与电动阀内的自动控制和自检装置连接。

需要说明的是，所述的太阳能供电装置的太阳能电池组件12包括立杆和充电板，充电板设于立杆顶部，充电板具有可旋转的结构，立杆具有可收缩、可倾倒的结构。田间滴灌系统终端的电动阀的信号收发装置可发送控制充电板旋转、控制立杆收缩、倾倒的信号。太阳能充电板将太阳能转化为电能，给电动阀直接供电，同时将电能储存在蓄电池内，在夜间由蓄电池集中供电。远程控制终端向田间滴灌系统终端的电动阀的信号收发装置发送控制太阳能电池组件旋转、收缩、倾倒的信号，以防止太阳能电池组件(尤其是太阳能充电板及立杆)在实际农业生产作业中，影响农业机械的流畅作业。

请参见图5，图5是太阳能电池组件的示意图。所述的具有可旋转、可收缩、可倾倒结构的太阳能电池组件12，可通过多个电机来实现，如图中a电机1201安装在立杆的转轴上，实现充电板的倾倒；b电机1202安装在立杆内，实现立杆的收缩；c电机1203安装在立杆的底部，实现充电板的旋转。

请参见图6，图6是系统流程图。一种多功能低功耗节水灌溉系统，包括如下模块：

(1)总信号处理模块：接收、处理并发送多功能低功耗节水灌溉装置的传感器和自检装置所采集的信号。

(2)水压自动检测模块：检测水管内部的水压，并发送至总信号处理模块。总信号处理模块根据工作人员设置的工作压力，自动调节水泵的工作功率。

(3)故障自检模块：实时检测系统故障信息，并将故障信息发送至总信号处理模块。通过信号收发装置及时将故障信息发送至远程控制模块，远程控制模块将故障信息发送给现场维护人员并安排故障部件配送。

(4)流量测量模块：检测整个滴灌系统的水流量信息，并将水流量信息发送至总信号处理模块。信号处理模块将用水量等信息实时发送回远程控制模块，供相关科研人员对作物需水信息进行研究，为相关决策机关提供决策依据。

(5)土壤湿度检测模块：检测土壤湿度信息，并将土壤湿度信息发送至总信号处理模块。湿度传感器设于土壤表层底部，可在作物不同生长阶段实时探测土壤湿度，将土壤湿度信息发送至电动阀内的总信号处理模块，电动阀通过信号收发装置将土壤湿度信息发送回远程控制模块，远程控制模块根据作物不同生长阶段设定的所需的土壤湿度范围，发送控制电动阀开启或关闭的信号。

(6)远程控制模块：通过无线网接收并存储总线处理模块发送的信息和发送控制信息，如接收系统故障信息、水管压力信息、水流量信息和土壤湿度信息，发送控制电机启停的信息和控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩的信息。

(7)太阳能供电装置控制模块：通过无线网接收远程控制模块发送的信息，控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩。本系统采用电动阀，具有低功耗行，运行功耗仅需130毫安；系统终端装有可探测终端管道水压力的设备，通过设定管道终端工作压力自动调节水泵工作功率，避免管道因水压过大而爆管或者因水压过低不能满足滴灌带滴头正常滴水，同时也可避免部分时段水泵工作功率过大，造成电能浪费；系统设计有故障自检系统，可实时自检各部件的工作状态，出现故障时，即可及时将故障信息发送，提醒现场维护人员维护，维护人员根据故障部件发送地址，更换故障部件；系统可对流量测量设备实时发回控制中心的流量信息进行相关统计分析，供相关科研人员对作物需水信息进行研究，为相关决策机关提供决策依据；系统终端采用太阳能供电模式，太阳能电池组件(立杆和充电板)在实际农业作业中，常常影响农业机械的流畅作业，为此，本系统可发送控制信号，控制太阳能电池组件的收缩、倾倒和旋转，以方便机械的流畅作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还可以对本本发明做出的若干改进和补充，这些改进和补充，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，包括太阳能供电装置、压力传感器、湿度传感器、远程控制终端、流量计和电动阀，所述的电动阀包括信号收发装置、自动控制和自检装置、电机、阻水阀门升降螺杆、螺纹桶、外部保护罩和阻水阀门，所述的信号收发装置连接自动控制和自检装置，自动控制和自检装置与其下方的电机相连，电机下方连接螺纹桶，螺纹桶设有内螺纹，阻水阀门升降螺杆与螺纹桶的内螺纹旋合，螺纹桶底部设有挡板，挡板与外部保护罩为一体式结构，挡板中间设有轴承，所述的阻水阀门升降螺杆穿过轴承连接阻水阀门，所述的外部保护罩通过螺栓安装在电机下部、螺纹桶和阻水阀门升降螺杆的外部，所述的太阳能供电装置连接电动阀，所述的压力传感器设于水管内部，压力传感器与自动控制和自检装置连接，所述的湿度传感器设于土壤表层底部，湿度传感器与自动控制和自检装置连接，所述的流量计设于总水管路处，流量计与自动控制和自检装置连接，所述的远程控制终端通过无线网连接电动阀。

2.根据权利要求1所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的螺纹桶两侧设有注油槽。

3.根据权利要求1所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的轴承为阻水密封轴承。

4.根据权利要求1所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的挡板底部设有应急螺帽。

5.根据权利要求1所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的螺纹桶顶部侧方顶部设有使阻水阀门升降螺杆停止上升的行程开关。

6.根据权利要求5所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的太阳能供电装置设有太阳能电池组件、控制器和蓄电池，太阳能电池组件与控制器、蓄电池分别连接，控制器连接蓄电池，蓄电池连接电动阀。

7.根据权利要求6所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置，其特征在于，所述的太阳能电池组件包括充电板和立杆，充电板设于立杆顶部，充电板为具有可旋转结构的装置，立杆为具有可收缩、可倾倒结构的装置。

8.一种多功能低功耗节水灌溉系统，其特征在于，包括如下模块：

总信号处理模块，接收、处理并发送如权利要求1-7任意一项所述的一种多功能低功耗节水灌溉装置的传感器和自检装置所采集的信号；

水压自动检测模块，检测水管内部的水压，并发送至总信号处理模块；

故障自检模块，实时检测系统故障信息，并将故障信息发送至总信号处理模块；

流量测量模块，检测水流量信息，并将水流量信息发送至总信号处理模块；

土壤湿度检测模块，检测土壤湿度信息，并将土壤湿度信息发送至总信号处理模块；

远程控制模块，通过无线网接收并存储总线处理模块发送的信息和发送控制信息；

太阳能供电装置控制模块，通过无线网接收远程控制模块发送的信息，控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩。

9.根据权利要求8所述的一种多功能低功耗节水灌溉系统，其特征在于，所述的远程控制模块接收的信息为系统故障信息、水管压力信息、水流量信息和土壤湿度信息，远程控制终端发送的信息为控制电机启停的信息和控制太阳能电池组件的倾倒、旋转和收缩的信息。