CN107295958A - 基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统及其实现方法 - Google Patents

基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统及其实现方法，包括控制器、若干滴灌装置、GPS定位模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块和用户控制管理终端，若干所述GPS定位模块分别与若干滴灌装置一一对应设置，所述用户控制管理终端通过第一无线通信模块与控制器数据传输连接，所述控制器通过第二无线通信模块分别与对应的滴灌装置和GPS定位模块数据传输连接。本发明的通过物联网技术实现滴灌装置的远程控制实施，结构原理简单，灌溉农作物的用水量智能化可控，能够促进植物根系的快速生长。

Description

基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统及其实现方法
技术领域
本发明属于农业滴灌技术领域。
背景技术
滴灌是迄今为止农田灌溉最节水的灌溉技术之一。但因滴灌技术价格较高，一度被称作“昂贵技术”，滴灌技术仅用于高附加值的经济作物中。近年来，随着滴灌带的广泛应用，“昂贵技术”不再昂贵，完全可以在普通大田作物上应用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统及其工作方法，结构简单，灌溉农作物的用水量智能化可控，能够促进植物根系的快速生长。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，包括控制器、若干滴灌装置、GPS定位模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块和用户控制管理终端，若干所述GPS定位模块分别与若干滴灌装置一一对应设置，所述用户控制管理终端通过第一无线通信模块与控制器数据传输连接，所述控制器通过第二无线通信模块分别与对应的滴灌装置和GPS定位模块数据传输连接。
进一步的，滴灌装置包括进气端、空气过滤装置、空气泵、混合动力泵、进水单向阀、气液充分混合球腔容器、药箱、药剂调制装置、沉淀过滤装置、水槽、加压室、分流器和滴灌毛细管路系统；
所述进气端的出气端与空气过滤装置的进气端连接，所述空气过滤装置的出气端与空气泵的进气端连接，所述空气泵的出气端与混合动力泵的进气端连接；所述进水单向阀的进水端与抽水水管的出水端连接，所述抽水水管的进水端设置在水槽中，所述进水单向阀的出水端与混合动力泵的进水端连接；所述混合动力泵的气液混合出口端与气液充分混合球腔容器的进口连接，所述气液充分混合球腔容器的第一出口端通过压力阀与外界连通，所述气液充分混合球腔容器的第二出口端与药剂调制装置的进水端连接，所述药剂调制装置的进药端与药箱的出药端连接；所述药剂调制装置的出水端与沉淀过滤装置连接，所述沉淀过滤装置的出水端与加压室的进水端连接，所述加压室的出水端通过分流器与滴灌毛细管路系统连接。
进一步的，所述气液充分混合球腔容器包括球体容器、内盘旋绕管和通孔，所述球体容器内沿其中心线由球体容器内部的一端靠近球形内轮廓面盘旋设置有内盘旋绕管，所述内盘旋绕管的内侧管体上开设有若干沿其管体盘旋走向的通孔，若干通孔分布形态呈趋向于球心方向聚拢设置。
进一步的，所述沉淀过滤装置为倒梯形结构桶体，包括梯形腔、环状滤网结构，所述环状滤网结构由梯形腔的下底面向上延伸至上底面，所述药剂调制装置的出水端设置在环状滤网结构占用区域内，所述梯形腔的腰壁上开设有沉淀过滤装置的出水端。
进一步的，所述加压室包括水箱、活塞、伸缩柔性皮管和空气流电磁阀，所述活塞上、下滑动设置于水箱上，所述活塞通过伸缩柔性皮管连通药剂调制装置和沉淀过滤装置，所述空气流电磁阀设置于活塞运动轨迹最下端的水箱的侧壁上，所述空气流电磁阀连通水箱与外界；活塞向下加压位移时，空气流电磁阀密封，所述活塞向上抽拉位移时，空气流电磁阀打开连通外界。
基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统的工作方法：
所述水槽内的水经过进水单向阀由混合动力泵抽进气液充分混合球腔容器中；
外界空气依次由进气端、空气过滤装置、空气泵抽进混合动力泵中，气液初步混合后进入气液充分混合球腔容器中；
空气和水在气液充分混合球腔容器中充分加压混合后，形成微小空气气泡的气液混合体，该气液混合体的微小气泡的含量可以通过与气液充分混合球腔容器连通的压力阀(7)调节；
微小空气气泡的气液混合体进入到药剂调制装置中，与药箱中流出的药液进行混合调制，调制完成的药液进入到沉淀过滤装置，将未充分溶液的药物颗粒杂质进行沉淀滤出，过滤完毕的药液进入加压室，在加压室的一定频率的加压调节下，分配加压至各种对应的滴灌毛细管路系统。
有益效果：本发明的通过物联网技术实现滴灌装置的远程控制实施，通过本发明的滴灌装置实现微小空气气泡的气液混合体与药液混合成滴灌液体，从而达到滴灌液体中含有药剂和空气微小气泡(氧气)，有助于植物的根系呼吸，促进植物的发育生长。
附图说明
附图1为本发明物联网实现的系统框图；
附图2为本发明的系统结构原理图；
附图3为本发明的气液充分混合球腔容器的结构示意图。
具体实施方式
本发明是通过物联网技术实现滴灌装置的远程控制实施，通过本发明的滴灌装置实现微小空气气泡的气液混合体与药液混合成滴灌液体，从而达到滴灌液体中含有药剂和空气微小气泡(氧气)，有助于植物的根系呼吸，促进植物的发育生长。
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1，基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，包括控制器、若干滴灌装置、GPS定位模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块和用户控制管理终端，若干所述GPS定位模块分别与若干滴灌装置一一对应设置，所述用户控制管理终端通过第一无线通信模块与控制器数据传输连接，所述控制器通过第二无线通信模块分别与对应的滴灌装置和GPS定位模块数据传输连接。
如附图2所示，滴灌装置包括进气端1、空气过滤装置2、空气泵3、混合动力泵4、进水单向阀5、气液充分混合球腔容器6、药箱8、药剂调制装置9、沉淀过滤装置10、水槽11、加压室12、分流器3和滴灌毛细管路系统14；所述进气端1的出气端与空气过滤装置2的进气端连接，所述空气过滤装置2的出气端与空气泵3的进气端连接，所述空气泵3的出气端与混合动力泵4的进气端连接；所述进水单向阀5的进水端与抽水水管的出水端连接，所述抽水水管的进水端设置在水槽11中，所述进水单向阀5的出水端与混合动力泵4的进水端连接；所述混合动力泵4的气液混合出口端与气液充分混合球腔容器6的进口连接，所述气液充分混合球腔容器6的第一出口端通过压力阀7与外界连通，所述气液充分混合球腔容器6的第二出口端与药剂调制装置9的进水端连接，所述药剂调制装置9的进药端与药箱8的出药端连接；所述药剂调制装置9的出水端与沉淀过滤装置10连接，所述沉淀过滤装置10的出水端与加压室12的进水端连接，所述加压室12的出水端通过分流器3与滴灌毛细管路系统14连接。
如附图3所示，所述气液充分混合球腔容器6包括球体容器61、内盘旋绕管62和通孔63，所述球体容器61内沿其中心线由球体容器内部的一端靠近球形内轮廓面盘旋设置有内盘旋绕管62，所述内盘旋绕管62的内侧管体上开设有若干沿其管体盘旋走向的通孔63，若干通孔63分布形态呈趋向于球心方向聚拢设置。气液充分混合球腔容器6内部设置的上述分布形态的内盘旋绕管62，且其内盘旋绕管62的特定形态分布的通孔63，实现高压缩率快速成型的微小气泡水体结构，该水体结构可以促进药液混合的充分性和植物根系的生长发育。本发明的形成的微小气泡为微米级气泡，微米级的微小气泡的水质中的气泡与一般气泡上升到水面爆裂不同，微气泡缓慢上升到水面，一部分气泡溶解于水中，增加溶解氧，瞬间爆裂，发出高热，促进药液溶解(最大程度排除颗粒药物的悬浮杂质到的存在)；另一部分溶解在水质中的微米气泡的水质进入滴灌系统，使得植物根系获取充足的氧气，促进植物根系发育，增氧效果可以达到给植物松土所能达到的效果。
所述沉淀过滤装置10为倒梯形结构桶体，包括梯形腔、环状滤网结构101，所述环状滤网结构101由梯形腔的下底面向上延伸至上底面，所述药剂调制装置9的出水端设置在环状滤网结构101占用区域内，所述梯形腔的腰壁上开设有沉淀过滤装置(10)的出水端。倒梯形结构的桶体，可以促进没有溶解充分的药物颗粒的沉降，同时颗粒物通过环状滤网结构101进行过滤排除，确保进入滴灌系统的水没有杂质，防止滴灌系统长期使用的堵塞。
所述加压室12包括水箱120、活塞121、伸缩柔性皮管122和空气流电磁阀123，所述活塞121上、下滑动设置于水箱120上，所述活塞121通过伸缩柔性皮管122连通药剂调制装置9和沉淀过滤装置10，所述空气流电磁阀123设置于活塞121运动轨迹最下端的水箱120的侧壁上，所述空气流电磁阀123连通水箱120与外界；活塞121向下加压位移时，空气流电磁阀123密封，所述活塞121向上抽拉位移时，空气流电磁阀123打开连通外界。加压室的结构设计及原理，通过实现滴灌系统中的滴灌毛细管路系统14管径的足够细小，通过加压室的加压，根据实际需求，进行实时的或者非实时的节奏性滴灌作业。
基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统的工作方法：
所述水槽11内的水经过进水单向阀5由混合动力泵4抽进气液充分混合球腔容器6中；
外界空气依次由进气端1、空气过滤装置2、空气泵3抽进混合动力泵4中，气液初步混合后进入气液充分混合球腔容器6中；
空气和水在气液充分混合球腔容器6中充分加压混合后，形成微小空气气泡的气液混合体，该气液混合体的微小气泡的含量可以通过与气液充分混合球腔容器6连通的压力阀7调节；
微小空气气泡的气液混合体进入到药剂调制装置9中，与药箱8中流出的药液进行混合调制，调制完成的药液进入到沉淀过滤装置10，将未充分溶液的药物颗粒杂质进行沉淀滤出，过滤完毕的药液进入加压室12，在加压室12的一定频率的加压调节下，分配加压至各种对应的滴灌毛细管路系统14。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，其特征在于：包括控制器、若干滴灌装置、GPS定位模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块和用户控制管理终端，若干所述GPS定位模块分别与若干滴灌装置一一对应设置，所述用户控制管理终端通过第一无线通信模块与控制器数据传输连接，所述控制器通过第二无线通信模块分别与对应的滴灌装置和GPS定位模块数据传输连接。
2.根据权利要求1所述基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，其特征在于：滴灌装置包括进气端(1)、空气过滤装置(2)、空气泵(3)、混合动力泵(4)、进水单向阀(5)、气液充分混合球腔容器(6)、药箱(8)、药剂调制装置(9)、沉淀过滤装置(10)、水槽(11)、加压室(12)、分流器(3)和滴灌毛细管路系统(14)；
所述进气端(1)的出气端与空气过滤装置(2)的进气端连接，所述空气过滤装置(2)的出气端与空气泵(3)的进气端连接，所述空气泵(3)的出气端与混合动力泵(4)的进气端连接；所述进水单向阀(5)的进水端与抽水水管的出水端连接，所述抽水水管的进水端设置在水槽(11)中，所述进水单向阀(5)的出水端与混合动力泵(4)的进水端连接；
所述混合动力泵(4)的气液混合出口端与气液充分混合球腔容器(6)的进口连接，所述气液充分混合球腔容器(6)的第一出口端通过压力阀(7)与外界连通，所述气液充分混合球腔容器(6)的第二出口端与药剂调制装置(9)的进水端连接，所述药剂调制装置(9)的进药端与药箱(8)的出药端连接；
所述药剂调制装置(9)的出水端与沉淀过滤装置(10)连接，所述沉淀过滤装置(10)的出水端与加压室(12)的进水端连接，所述加压室(12)的出水端通过分流器(3)与滴灌毛细管路系统(14)连接。
3.根据权利要求2所述的基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，其特征在于：所述气液充分混合球腔容器(6)包括球体容器(61)、内盘旋绕管(62)和通孔(63)，所述球体容器(61)内沿其中心线由球体容器内部的一端靠近球形内轮廓面盘旋设置有内盘旋绕管(62)，所述内盘旋绕管(62)的内侧管体上开设有若干沿其管体盘旋走向的通孔(63)，若干通孔(63)分布形态呈趋向于球心方向聚拢设置。
4.根据权利要求2所述的基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，其特征在于：所述沉淀过滤装置(10)为倒梯形结构桶体，包括梯形腔、环状滤网结构(101)，所述环状滤网结构(101)由梯形腔的下底面向上延伸至上底面，所述药剂调制装置(9)的出水端设置在环状滤网结构(101)占用区域内，所述梯形腔的腰壁上开设有沉淀过滤装置(10)的出水端。
5.根据权利要求2所述的基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统，其特征在于：所述加压室(12)包括水箱(120)、活塞(121)、伸缩柔性皮管(122)和空气流电磁阀(123)，所述活塞(121)上、下滑动设置于水箱(120)上，所述活塞(121)通过伸缩柔性皮管(122)连通药剂调制装置(9)和沉淀过滤装置(10)，所述空气流电磁阀(123)设置于活塞(121)运动轨迹最下端的水箱(120)的侧壁上，所述空气流电磁阀(123)连通水箱(120)与外界；活塞(121)向下加压位移时，空气流电磁阀(123)密封，所述活塞(121)向上抽拉位移时，空气流电磁阀(123)打开连通外界。
6.基于物联网实现的农业滴灌技术灌溉系统的工作方法，其特征在于：
所述水槽(11)内的水经过进水单向阀(5)由混合动力泵(4)抽进气液充分混合球腔容器(6)中；
外界空气依次由进气端(1)、空气过滤装置(2)、空气泵(3)抽进混合动力泵(4)中，气液初步混合后进入气液充分混合球腔容器(6)中；
空气和水在气液充分混合球腔容器(6)中充分加压混合后，形成微小空气气泡的气液混合体，该气液混合体的微小气泡的含量可以通过与气液充分混合球腔容器(6)连通的压力阀(7)调节；
微小空气气泡的气液混合体进入到药剂调制装置(9)中，与药箱(8)中流出的药液进行混合调制，调制完成的药液进入到沉淀过滤装置(10)，将未充分溶液的药物颗粒杂质进行沉淀滤出，过滤完毕的药液进入加压室(12)，在加压室(12)的一定频率的加压调节下，分配加压至各种对应的滴灌毛细管路系统(14)。
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