CN106613786A

CN106613786A - 一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统

Info

Publication number: CN106613786A
Application number: CN201611073128.6A
Authority: CN
Inventors: 崔宁博; 姜守正; 赵璐; 庄文化; 张青雯
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-05-10

Abstract

本发明公开了一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，它包括补水装置（3）、蒸发皿（5）、计量皿（8）、遮雨盖（16）以及中央处理器（9），补水装置（3）与蒸发皿（5）之间连接有连通管（12），连通管（12）上安装有阀门a（13），蒸发皿（5）与计量皿（8）之间连接有溢流管（6），遮雨盖（16）安装在蒸发皿（5）一侧；中央处理器（9）包括时钟模块、处理模块、存储模块、天气预报模块、程序设定模块、通讯模块、控制模块和显示屏。本发明的有益效果是：实现了蒸发量观测地智能化控制，提高了观测精度；根据所测的蒸发皿蒸发量预报作物需水量，并通过与天气预报系统结合制定作物灌溉制度。

Description

一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统

技术领域

本发明涉及农业智能灌溉预报领域，特别是一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统。

背景技术

对于灌溉预报系统，现在采用较多的是根据土壤墒情，即根据作物根区土壤含水率指标作为灌溉的上下限，这种方法效率低、误差较大，同时由于同种作物在不同生育期对于水分的需求也不一样，单纯依靠土壤含水率进行指导灌溉具有一定的局限性。

目前根据气象和土壤墒情资料进行灌溉预报还忽略了未来短期的降水情况，会造成刚完成灌溉或正在灌溉时发生降水，造成重复灌溉。不仅造成水资源的浪费且影响作物的正常生长。

现有的自动补水蒸发皿虽然在蒸发皿增加了一个溢流口使雨水从溢流口流出，但是由于雨滴的冲击产生的波动必然会使从溢流口流出的水量大于降雨量，从而使测量的蒸发量增大。而且现有的自动补水蒸发皿受气温影响较大，温度的高低影响补水装置气腔压强变化，温度升高，气腔压强增大，使水从溢流口流出，相当于增大了实际的蒸发量；温度降低，蒸发皿水位会低于溢流口，虽对蒸发产生一定影响，但水没有流出，一般当蒸发皿水位与溢流口水位相平时来计算蒸发量。

发明内容

本发明解决了现有蒸发皿测量实际蒸发精度较低问题，并且实现了蒸发量的智能化测量；根据蒸发皿蒸发量和天气预报情况制定作物的灌溉制度，合理的利用水资源的基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，它包括补水装置、蒸发皿、计量皿以及中央处理器，所述的补水装置与蒸发皿之间连接有连通管，连通管上安装有阀门a，蒸发皿与计量皿之间连接有溢流管，所述的补水装置的顶部设置有顶盖，顶盖上设置有管道，管道的下端部延伸于补水装置内，管道的上端部延伸于补水装置外，顶盖上还设置有水位计A和进水管，进水管上安装有阀门b，所述的蒸发皿内设置有位于溢流管上方的格网，所述的计量皿的上、下部分别设置有水位计B和排水阀，它还包括转动杆、遮雨盖、雨水感应器和转动驱动装置，遮雨盖设置于蒸发皿上方，雨水感应器安装于遮雨盖顶部，遮雨盖的底部连接有转动杆，转动杆的另一端与转动驱动装置输出端连接，转动驱动装置与雨水感应器连接；所述的中央处理器包括时钟模块、处理模块、存储模块、天气预报模块、程序设定模块、通讯模块、控制模块和显示屏，所述的时钟模块、天气预报模块、程序设定模块以及存储模块的输出端均与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端与显示屏和通讯模块连接，通讯模块的输出端与控制器模块连接，所述的时钟模块均与水位计A和水位计B连接。

所述的管道为玻璃直管，所述的玻璃直管垂向设置。

所述的溢流管一端部与蒸发皿的连通口高于溢流管另一端部与计量皿的连通口。

所述的蒸发皿位于计量皿和补水装置之间。

所述的控制模块与灌溉设备连接。

所述的格网也可由带孔钢板代替。

所述的显示屏上设置有触摸按键。

所述的转动驱动装置为电机。

本发明具有以下优点：（1）本发明解决了现有蒸发皿人工读数或电子读数困难的问题，通过水位计将水位信息变为数字信息进行传递。（2）本发明在雨天也能测量蒸发量，解决了现有蒸发皿测量实际蒸发精度低的问题，同时显著提高了灌溉预报精度。（3）本发明将灌溉信息与天气预报结合起来，合理的规划、制定灌溉制度，避免了水资源的浪费。（4）本发明在原有的自动补水蒸发皿的基础上加以改造，而且通过水位计实现了数据传输，无需人力观测。（5）天气预报模块可获取现有的气象站公开发布的数据，无需再建立气象站进行观测，本发明根据实际蒸发量和天气预报信息制定作物的灌溉制度，充分利用降水资源。（6）程序设定模块可由专业人员进行操作，整个灌溉系统结构简单易懂。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为中央处理器内部结构示意图；

图中，1-管道，2-水位计A，3-补水装置，4-格网，5-蒸发皿，6-溢流管，7-水位计B，8-计量皿，9-中央处理器，10-进水管，11-阀门b，12-连通管，13-阀门a，14-排水阀，15-转动杆，16-遮雨盖，17-雨水感应器，18-转动驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，它包括补水装置3、蒸发皿5、计量皿8、遮雨盖15以及中央处理器9，所述的补水装置3与蒸发皿5之间连接有连通管12，连通管12上安装有阀门a13，所述的蒸发皿5位于计量皿8和补水装置3之间，蒸发皿5与计量皿8之间连接有溢流管6，溢流管6一端部与蒸发皿5的连通口高于溢流管6另一端部与计量皿8的连通口，溢流管6管径合理，只需保证蒸发皿5内的水能够顺利进入计量皿8中即可。它还包括转动杆15、遮雨盖16、雨水感应器17和转动驱动装置18，遮雨盖16设置于蒸发皿5上方，雨水感应器17安装于遮雨盖16顶部，遮雨盖16的底部连接有转动杆15，转动杆15的另一端与转动驱动装置18输出端连接，转动驱动装置18为电机，转动驱动装置18与雨水感应器17连接，当发生降水时，雨水感应器17监测到降水信息，并将信号传给转动驱动装置18，转动驱动装置18经转动杆15带动遮雨盖16旋转于蒸发皿5上方，保证降水不能进入到蒸发皿8中，在没有降水时，遮雨盖16旋转在另一侧，蒸发皿8处于暴露状态，由于遮雨盖16与蒸发皿5有一定高度和距离，保证不影响蒸发量的测量。当温度升高引起补水装置3内压力变化，导致从补水装置3流出的水会经溢流管6进入计量皿8内。

如图1所示，所述的补水装置3的顶部设置有顶盖，顶盖上设置有管道1，管道1为玻璃直管，所述的玻璃直管垂向设置，管道1的下端部延伸于补水装置3内，管道1的上端部延伸于补水装置3外，顶盖上还设置有水位计A2和进水管10，所述的水位计A2用于实时测量补水装置3内的水位，并将水位信号转换为电信号传递给处理模块。如图1所示，所述的进水管10上安装有阀门b11，所述的蒸发皿5内设置有位于溢流管6上方的格网4，格网4用于阻止动物饮用蒸发皿5内的水，格网4也可由带孔钢板代替。所述的计量皿8的上、下部分别设置有水位计B7和排水阀14，所述的水位计B7用于实时测量计量皿8内水位，并将水位信号转换为电信号传递给处理模块；当计量皿8内水位即将高过溢流管6时，只需打开排水阀14即可实现放水。

所述的补水装置3通过管道1与外界气压连通，使补水装置3形成马式瓶原理，即根据大气压差及水位平衡原理实现蒸发皿水位始终恒定。当补水装置3需要加水时，只需打开阀门b11，关闭阀门a13，当补充完毕后关闭阀门b11，打开阀门a13，一次补充的水量应满足一个灌水周期，以减轻劳动强度。

如图2所示，所述的中央处理器9包括时钟模块、处理模块、存储模块、天气预报模块、程序设定模块、通讯模块、控制模块和显示屏，所述的显示屏上设置有触摸按键，所述的时钟模块、天气预报模块、程序设定模块以及存储模块的输出端均与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端与显示屏和通讯模块连接，通讯模块的输出端与控制器模块连接，控制模块与灌溉设备连接，所述的时钟模块均与水位计A2和水位计B7连接。时钟模块为进入处理模块的信息提供时间基准，处理模块处理的灌溉信息包括蒸发量的计算、作物需水量的计算、作物灌溉量及灌溉时间的计算。

本发明的工作过程如下：

蒸发量的计算：首先处理模块根据水位计传递的信息进行蒸发量的计算，水位计A2在时段内计算的差值为补水装置3损失的水量，水位计B7在同等时段内计算的差值为计量皿8获得的水量，由于补水装置3内的水一部分用来补充蒸发皿5消耗的水量，一部分是由于温度升高而引起补水装置3多流出的水量，由于温度升高多流出的水量进入到计量皿8中，所以水位计A2在时段计算的差值减去水位计A7在同等时段内的差值即为蒸发皿实际蒸发的水量；

作物需水量的计算：

水量平衡公式E_T=W₀-W_t+W_T+P_e+S_G+I,

式中：E_T为作物时段内的蒸发蒸腾量；W₀,Wt分别为时段始末土壤计划湿润层内的储水量；W_T为由于土壤计划湿润层增加而增加的水量；P_e为储存在土壤计划湿润层内的有效降雨量；S_G为时段内地下水利用量；I为灌水量。根据大田不同生育期土壤水分、灌水量、降雨量及土壤类型及其物理指标，可以计算出E_T，结合对应阶段蒸发皿蒸发量，可以计算出作物不同生育阶段的蒸发皿-作物系数k。作物需水量计算时，通过程序设定模块向处理模块输入作物的种类、生育期及作物系数，处理模块根据输入的信息及蒸发皿测量的蒸发量计算出作物需水量；

作物灌溉量及灌溉时间的计算：作物需水量与有效降雨量的差值应为灌溉水量，当计算出应灌溉水量后，还要将其与作物的种类、生育期以及由天气预报模块向处理模块输入的天气预报信息进行结合，最后由处理模块计算出作物灌溉量及灌溉时间。处理模块把计算出的灌溉信息通过通讯模块传递给用户，并将灌溉信息反应到显示屏上，或者直接命令控制模块启动灌溉设备，通过灌溉设备对作物进行灌溉。

因此，本灌溉预报系统测量的蒸发量与实际蒸发量更加接近，将灌溉信息与天气预报结合起来，合理的规划、制定灌溉制度，避免了水资源的浪费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：它包括补水装置（3）、蒸发皿（5）、计量皿（8）以及中央处理器（9），所述的补水装置（3）与蒸发皿（5）之间连接有连通管（12），连通管（12）上安装有阀门a（13），蒸发皿（5）与计量皿（8）之间连接有溢流管（6），所述的补水装置（3）的顶部设置有顶盖，顶盖上设置有管道（1），管道（1）的下端部延伸于补水装置（3）内，管道（1）的上端部延伸于补水装置（3）外，顶盖上还设置有水位计A（2）和进水管（10），进水管（10）上安装有阀门b（11），所述的蒸发皿（5）内设置有位于溢流管（6）上方的格网（4），所述的计量皿（8）的上、下部分别设置有水位计B（7）和排水阀（14），它还包括转动杆（15）、遮雨盖（16）、雨水感应器（17）和转动驱动装置（18），遮雨盖（16）设置于蒸发皿（5）上方，雨水感应器（17）安装于遮雨盖（16）顶部，遮雨盖（16）的底部连接有转动杆（15），转动杆（15）的另一端与转动驱动装置（18）输出端连接，转动驱动装置（18）与雨水感应器（17）连接；所述的中央处理器（9）包括时钟模块、处理模块、存储模块、天气预报模块、程序设定模块、通讯模块、控制模块和显示屏，所述的时钟模块、天气预报模块、程序设定模块以及存储模块的输出端均与处理模块的输入端连接，处理模块的输出端与显示屏和通讯模块连接，通讯模块的输出端与控制器模块连接，所述的时钟模块均与水位计A（2）和水位计B（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的管道（1）为玻璃直管，所述的玻璃直管垂向设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的溢流管（6）一端部与蒸发皿（5）的连通口高于溢流管（6）另一端部与计量皿（8）的连通口。

4.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的蒸发皿（5）位于计量皿（8）和补水装置（3）之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的控制模块与灌溉设备连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的格网（4）也可由带孔钢板代替。

7.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的显示屏上设置有触摸按键。

8.根据权利要求1所述的一种基于自动补水蒸发皿的灌溉预报系统，其特征在于：所述的转动驱动装置（18）为电机。