CN105284557A - 一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，包括：灌溉压力管道和分布于灌溉压力管道上的若干灌溉子装置，每个子灌溉装置均包括：控制器、控制器供电的电源、与灌溉压力管道连通的干管、安装于干管上的水压检测器和电磁阀，水压检测器位于电磁阀上游，控制器上连接一埋设于子灌溉田块中的土壤含水率传感器。本发明的自动控制灌溉装置结构简单易安装，对任意大小田块，只要合理布置干管和支管，不需另加任何布线和其他装置即可实现按照田块含水率进行合理灌溉；对城市绿化带浇水也可使用本控制装置，只要将自来水接入并布置相应灌溉管道，即可实现无人管理绿化带浇水，大大减少人工和灌水水量，为植物提供适合的灌溉方案。

Description

一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置

技术领域

本发明涉及一种根据土壤含水率自动控制的灌溉装置，属于农业水土技术工程领域。

背景技术

传统农业自动灌溉大都是整个灌溉区域用一个控制系统，统一采集各分田块的土壤含水率信息，控制系统再根据设置的比较程序判断是否灌溉和灌溉的持续时间，这种灌溉模式要求有一个控制系统，并且传感器要通过有线或无线的方式与控制系统进行通讯，同时灌溉的管路设计上要考虑各个轮灌区大小，以保证灌溉系统的高效性。传统农业自动灌溉模式在灌溉田块中有小块种植区时，灌溉不易布置；在小面积田块灌溉时经济性不高，这些缺陷有待改进。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够根据土壤含水率实现自动控制的灌溉装置。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，包括：灌溉压力管道和分布于灌溉压力管道上的若干灌溉子装置，每个子灌溉装置均包括：控制器、控制器供电的电源、与灌溉压力管道连通的干管、安装于干管上的水压检测器和电磁阀，水压检测器位于电磁阀上游，所述控制器上连接一埋设于子灌溉田块中的土壤含水率传感器，所述控制器根据土壤含水率检测结果控制电磁阀。

具体地，前述电磁阀位于干管的出水口。

更优选地，前述出水口连接多根支管，所述支管均布于子灌溉田块中，确保灌溉均匀。

进一步地，所述控制器内设置有：水压检测器开关、定时器电路、比较电路和电磁阀输出电路。其中，水压检测器开关接入控制电路电源，当干管内水压足够时，水压检测器开关闭合，控制器电源供电。定时器电路输出作为比较器工作电源控制信号。比较电路接入土壤含水率传感器和设定土壤含水率下限，比较土壤含水率和设定土壤含水率下限，比较结果作为电磁阀输出电路的控制信号。

优选地，所述电磁阀输出电路采用3个并联三极管作为开关控制电磁阀。

更优选地，所述控制器上设置有灌溉判断等待时间、灌溉时间和设定土壤含水率下限值三个灌溉参数。

进一步地，所述灌溉判断等待时间和灌溉时间的长短分别通过定时器电路上可调电阻R1和R2来调节。

更进一步地，设定土壤含水率下限值通过放大器电路上可调电阻R5来调节。

本发明的自动控制灌溉装置在电源有电且管道压力足够时，在灌溉时间内会判断子灌溉田块中土壤含水率与设定土壤含水率下限值关系，从而打开或关闭电磁阀。当子灌溉田块中土壤含水率小于设定土壤含水率下限值时，打开电磁阀；子灌溉田块土壤含水率大于设定土壤含水率下限时，则关闭电磁阀。

本发明的有益之处在于：本发明的自动控制灌溉装置结构简单易安装，对任意大小田块，只要合理布置干管和支管，不需另加任何布线和其他装置即可实现按照田块含水率进行合理灌溉；对城市绿化带浇水也可使用本控制装置，只要将自来水接入并布置相应灌溉管道，即可实现无人管理绿化带浇水，大大减少人工和灌水水量，为植物提供适合的灌溉方案。

附图说明

图1是本发明的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置的一个优选实施例的结构示意图；

图2是图本发明的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置的电路设计示意图。

图中附图标记的含义：1、电源，2、水压检测器，3、土壤含水率传感器，4、电磁阀，5、控制器，6、灌溉压力管道，7、支管，8、干管，9、放大器，10、定时器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1，本发明的自动控制灌溉装置包括：灌溉压力管道6和分布于灌溉压力管道6上的若干灌溉子装置，一个灌溉子装置可对应于一个子灌溉田块，图1中的实施例有4套灌溉子装置，实际应用中不限于此。每个子灌溉装置的结构都是一样的，均包括：控制器5、为控制器5供电的电源1、与灌溉压力管道6连通的干管8、安装于干管8上的水压检测器2和电磁阀4。其中，水压检测器2位于电磁阀4上游，当水压达到一定压力时，水压检测器2开关闭合，该装置才能正常工作，确保工作过程中正常出水。

工作过程中，通过埋设在子灌溉田块中的土壤含水率传感器3采集对应的子灌溉田块中的土壤含水率，传输给控制器5，控制器5根据子灌溉田块中的土壤含水率控制电磁阀4，电磁阀4位于干管8与支管7的连接处，根据土壤含水率与设定土壤含水率下限值比较结果控制是否开启。

为了提高含水率采集结果的准确性，在控制器5上设置灌溉判断等待时间、灌溉时间和设定土壤含水率下限值三个灌溉参数。所谓“灌溉判断等待时间”是充分考虑了灌溉水入渗到设定深度需要一定时间，为了给予灌溉水充分的时间到达土壤含水率传感器3所在层，从而使得采集结果准确性较高，在本发明中特别设定了灌溉判断等待时间；过了该时间段，则装置进入“灌溉时间”；处于“灌溉时间”时，控制器5比较各子灌溉田块土壤含水率与“设定土壤含水率下限值”，当子灌溉田块土壤含水率低于“设定土壤含水率下限”时，打开电磁阀4，对子灌溉田块进行灌溉；当子灌溉田块土壤含水率高于“设定土壤含水率下限”时，则无需进行灌溉，关闭电磁阀4。

前面提到的灌溉判断等待时间和灌溉时间可根据土壤入渗情况不同灵活调整。其中，如图2所示，灌溉判断等待时间的调整通过调节电阻R1来实现，因灌溉水入渗到设定深度需要一定时间，设定灌溉判断等待时间可以使本次灌溉水到达土壤含水率传感器3所在层后下次灌溉判断才开始，实现精准灌溉，减少灌溉水浪费，最终控制地块的土壤含水率在设定土壤含水率下限附近变化，保证作物高效生长。当然，对于确定的土壤也可用定值电阻代替调节电阻。此外，根据需要的土壤含水率上限与设定土壤含水率下限的差值和灌溉强度（mm/min），可设置灌溉时间，灌溉时间可以通过调节电阻R2调整。

当R1、R2的电阻确定后，灌溉判断等待时间和灌溉时间也就确定了，此时本装置内定时器10输出就会按照灌溉判断等待时间和灌溉时间长度输出方波，输出信号经过电阻接入三极管T1基极，作为控制比较器供电电源1的信号。各子灌溉田块土壤含水率与设定土壤含水率下限值比较通过放大器9来实现，通过调节电阻R5可调节设定土壤含水率下限值。用3个并联三极管T2作为开关，控制电磁阀4。比较器的输出结果经过电阻R6后进入并联三极管的基极，作为三极管开关的控制信号，电磁阀4控制信号线接入电源1正极和并联三极管T2的集电极。

综上，本发明的自动控制灌溉装置在电源1有电且管道压力足够时，在灌溉时间内会判断子灌溉田块中土壤含水率与设定土壤含水率下限值关系，从而打开或关闭电磁阀4。当子灌溉田块中土壤含水率小于设定土壤含水率下限值时，打开电磁阀4；子灌溉田块土壤含水率大于设定土壤含水率下限时，则关闭电磁阀4；本发明的自动控制灌溉装置结构简单易安装，只要将有压管道水源接入并布置相应灌溉管道，即可实现无人管理灌溉，大大减少人工和灌水水量，为植物提供适合的灌溉方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，包括：灌溉压力管道和分布于灌溉压力管道上的若干灌溉子装置，每个子灌溉装置均包括：控制器、为控制器供电的电源、与灌溉压力管道连通的干管、安装于干管上的水压检测器和电磁阀，水压检测器位于电磁阀上游，所述控制器上连接一埋设于子灌溉田块中的土壤含水率传感器，所述控制器根据土壤含水率检测结果控制电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述电磁阀位于干管的出水口。

3.根据权利要求2所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述出水口连接多根支管，所述支管均布于子灌溉田块中。

4.根据权利要求1所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述控制器内设置有：水压检测器开关、定时器电路、比较电路和电磁阀输出电路，所述水压检测器开关接入电源，所述定时器电路输出作为比较器工作电源控制信号，所述比较电路接入土壤含水率传感器并设定土壤含水率下限。

5.根据权利要求4所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述电磁阀输出电路采用3个并联三极管作为开关控制电磁阀。

6.根据权利要求4所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述控制器上设置有灌溉判断等待时间、灌溉时间和设定土壤含水率下限值三个灌溉参数。

7.根据权利要求6所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，所述灌溉判断等待时间和灌溉时间的长短分别通过定时器电路上可调电阻R1和R2来调节。

8.根据权利要求7所述的一种根据土壤含水率自动控制灌溉装置，其特征在于，设定土壤含水率下限值通过比较电路上可调电阻R5来调节。