CN107494196A - 田间灌溉系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种田间灌溉系统及方法，属于农田灌溉领域上述系统主要包括干管、控制器、多个支管及灌溉装置；上述方法主要使用了上述系统。干管用于与水源设备连通，支管与干管连通，灌溉装置设置在支管上；控制器用于控制支管上的水量。使用时，每个支管对应一个灌溉区间，从水源设备来的水通过干管进入到每个支管中，支管中的水通过灌溉装置对附近的作物进行灌溉。通过控制器可以调节每个支管的流量控制阀上的开度，并且，流量计可以对配水量进行准确的记录，并将信号传送给控制器；因此，通过操作流量控制阀可以根据不同灌溉区间的作物生长情况进行准确配水。

Description

田间灌溉系统及方法

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，具体而言，涉及一种田间灌溉系统及方法。

背景技术

为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。

一个灌区管辖几万甚至十几万亩地，其中划分为多个灌溉区间。每个灌溉区间的种植作物类型可能不同，即便是同一种作物，其生长状态不同，所需要的灌溉水量也不同。在作物灌溉季节可能需要好多同时灌溉，也就出现不同灌水量、不同灌溉时间、不同的灌溉制度。但是，现有技术中的灌溉方式无法根据每个灌溉区间的自身情况进行准确配水。

因此，提供一种田间灌溉系统及方法，这对于现代农业的发展具有比较重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种田间灌溉系统及方法，利用上述系统及方法能够对不同的灌溉区间进行准确配水。

本发明是这样实现的：

一种田间灌溉系统，包括：

干管，所述干管用于与水源设备连接，所述干管上设置有多个支管；所述支管通向灌溉区间内部，所述支管上设置有流量计及流量控制阀；

控制器，所述控制器分别与多个所述流量计及多个所述流量控制阀电连接；

灌溉装置，所述灌溉装置包括第一水管、第二水管及驱动装置，所述第一水管的一端与所述支管垂直连接；所述第二水管上设置有摄像头，所述摄像头与所述控制器连接，用于拍摄周围农田状况；

所述第二水管的一端设置有封板，另一端套设于所述第一水管上，所述第二水管的管壁上设置有多个出水孔；所述第二水管的内壁上设置有密封圈，所述第二水管通过所述密封圈与所述第一水管滑动连接；

所述第二水管上设置有齿条，所述齿条沿所述第二水管的长度方向延伸；

所述驱动装置与所述第一水管固定连接，所述驱动装置的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮能够驱动所述第二水管相对于所述第一水管做轴向运动。

进一步，

所述灌溉装置还包括第三水管，所述第三水管的一端设置有盖板，另一端与所述第二水管的自由端转动连接，所述第二水管的封板上设置有通孔；

所述第三水管的管壁上设置有多个出水管，所述出水管与所述第三水管的圆周表面的切平面夹角设置；

灌溉用水从所述出水管中流出时，所述第三水管能够相对于所述第二水管转动。

进一步，

所述盖板与所述第三水管可拆卸连接。

进一步，

所述第一水管的外壁上设置有限位块，所述第二水管的内壁上设置有限位槽，所述限位槽沿所述第二水管轴向延伸，所述限位块与所述限位槽滑动配合。

进一步，

所述第一水管的自由端设置有第一限位环，

所述第二水管包括配合段和扩孔段，所述扩孔段的内径大于配合段内径；所述限位环设置在所述扩孔段内，并能够与所述配合段的端部抵接；

所述第一水管的外壁上设置有第二限位环，所述第二限位环与所述第一水管可拆卸连接。

进一步，

所述第一限位环及所述第二限位环上均设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述驱动装置连接。

进一步，

所述驱动装置包括电机及蜗轮蜗杆减速机。

进一步，

所述支管内上设置有截止阀。

进一步，

所述支管上还设置有水压计，所述水压计设置在所述截止阀的上游，用于检测关闭截止阀后水的压力；

一种田间灌溉方法，主要使用了所述的田间灌溉系统，所述灌溉方法包括以下步骤：

a.开启水源管及需要灌溉的农田所对应的支管；

b.根据不同灌溉区间的作物种类确定需水量，并以此为根据调节流量控制阀的开度，并记录通过流量计的水量；

c.根据摄像头拍摄情况动态调整流量控制阀的开度。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的田间灌溉系统及方法，上述方法主要利用了上述系统。具体地，每个支管对应一个灌溉区间，从水源通过干管进入到每个支管中，支管中的水通过灌溉装置对附近的作物进行灌溉。通过控制器可以调整每个支管的流量控制阀上的开度，并且，流量计可以对配水量进行准确的记录，并将信号传送给控制器；因此，通过操作流量控制阀可以根据不同灌溉区间的作物生长情况进行准确配水。另外，摄像头实时拍摄灌溉区间的灌溉情况，从而可以动态调整配水量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的田间灌溉系统的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的灌溉装置的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供第一水管、第二水管及第三水管的装配示意图；

图4是本发明实施方式提供的第一水管的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的第二水管的结构示意图；

图6是本发明实施方式提供的第三水管的结构示意图；

图7是本发明实施方式提供的图6的俯视图。

图标：200-田间灌溉系统；210-水源设备；220-干管；230-支管；232-流量计；234-流量控制阀；100-灌溉装置；110-第一水管；112-第一限位环；114-第二限位环；116-限位块；120-第二水管；121-配合段；122-扩孔段；123-封板；124-出水孔；125-限位槽；130-第三水管；132-盖板；134-出水管；140-驱动装置；142-齿轮；150-齿条；160-摄像头；170-固定架。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

如图1及图2，本实施例提供了一种田间灌溉系统200，主要包括干管220、控制器(图中未示出)、多个支管230及灌溉装置100。干管220用于与水源设备210连通，支管230与干管220连通，灌溉装置100设置在支管230上；控制器用于控制支管230上的水量。

具体地，支管230上设置有流量控制阀234、流量计232、截止阀(图中未示出)及水压计(图中未示出)，并且零部件均与控制器连接。控制器通过调整流量控制阀234的开度可以实时调整支管230的流量。当关闭截止阀时，水压计能够检测支管230内截止阀上游的水压，根据水压变化可以监控支管230与干管220直接是否漏水。本实施例中，流量控制阀234上设置了变频电机，控制器与变频电机连接，通过控制变频电机的旋转来控制流量控制阀234。

具体地，如图2，灌溉装置100包括第一水管110、第二水管120及驱动装置140，在驱动装置140的驱动下，第二水管120能够相对于第一水管110做轴向运动。第一水管110的一端用于与支管230垂直连接。当然垂直连接并不要求绝对垂直，而是可以有一定的误差。第二水管120上设置有摄像头160，摄像头160与控制器连接，用于拍摄周围农田状况，并将数据传送给控制器。本实施例中，控制器采用了单片机，驱动装置140包括电机及蜗轮蜗杆减速机，驱动装置140采用了外接电源。

进一步，如图3和图4，第一水管110的外壁上设置有限位块116，第二水管120的内壁上设置有限位槽125，限位槽125沿第二水管120的轴向延伸，限位块116与限位槽125滑动配合。

第一水管110的自由端设置有第一限位环112，第一水管110的外壁上设置有第二限位环114。为了便于第一水管110与第二水管120的装配，第二限位环114与第一水管110可拆卸连接。第一限位环112及第二限位环114上均设置有压力传感器，压力传感器与控制器连接，控制器与驱动装置140连接。

如图4，由于设置了第一限位环112及第二限位环114，可以防止第二水管120相对于第一水管110的轴向运动超过预定位置导致第二水管120与第一水管110脱离配合。另外，当第二限位环114与第二水管120的配合段121的端部抵接时，第二限位环114的压力传感器被触发，给控制器传送信号，控制器控制驱动器反转，从而第二水管120相对于第一水管110做反向轴向运动；当第一限位环112与第二水管120的端部抵接时，第一限位环112上的压力传感器被触发，控制器控制驱动装置140换向。

如图3和图5，第二水管120的一端设置有封板123，另一端套设于第一水管110上，第二水管120的管壁上设置有多个出水孔124；第二水管120的内壁上设置有密封圈(图中未示出)，第二水管120通过密封圈与第一水管110滑动连接。

如图2，第二水管120上设置有齿条150，齿条150沿第二水管120的长度方向延伸；驱动装置140通过固定架170与第一水管110固定连接，驱动装置140的输出轴上设置有齿轮142，齿轮142与齿条150啮合，齿轮142能够驱动第二水管120相对于第一水管110做轴向运动。

如图3、图4和图5，为了防止第二水管120相对于第一水管110做轴向运动时第二水管120转动，第一水管110的外壁上设置有限位块116，第二水管120的内壁上设置有限位槽125，限位槽125沿第二水管120轴向延伸，限位块116与限位槽125滑动配合。

进一步，如图2和图3，灌溉装置100还包括第三水管130，第三水管130的一端设置有盖板132(图6)，另一端与第二水管120的自由端转动连接，并且第二水管120的封板123上设置有通孔。

如图6和图7，第三水管130的管壁上设置有多个出水管134，出水管134与第三水管130的半径方向呈夹角设置。灌溉用水从出水管134中流出时，第三水管130能够相对于第二水管120转动。

如图3，进一步，第三水管130通过轴承与第二水管120转动连接，并且第三水管130与第二水管120之间设置有密封圈。

如图2，本实施例中提供的灌溉装置100的工作原理如下：

当水流从支管230中进入到第一水管110中后，水流进一步进入到第二水管120，一部分水通过第二水管120上的出水孔124给周围的作物灌溉，并且另外一部分水通过封板123上的通孔进入到第三水管130，水流从第三水管130上的出水管134流出。由于水流具有一定的压力，故水流给第三水管130扭矩，使得第三水管130转动，从而使得从第三水管130中出来的水可以比较均匀的对作物进行灌溉。另外，通过驱动装置140驱动第二水管120相对于第一水管110做轴向运动，第二水管120及第三水管130的高度会随着变化，从而能够扩大灌溉区域，并且能够比较均匀地灌溉。

需要说明的是，本实施例为较佳实施例，在其它实施例中，可以不设置第三水管130，此时，第二水管120的封板123上可以不设置通孔；或者，第一水管110上可以不设置限位块116，第二水管120上可以不设置限位槽125；或者，第一水管110上可以不设置第一限位环112及第二限位环114，可以提供过控制器编码来控制驱动装置140的转向。

实施2：

本实施了主要提供了一种田间灌溉方法，主要利用了实施例1中的田间灌溉系统200，包括以下步骤：

a.开启水源管及需要灌溉的农田所对应的支管；

b.根据不同灌溉区间的作物种类确定需水量，并以此为根据调节流量控制阀的开度，并记录通过流量计的水量；

c.根据摄像头拍摄情况动态调整流量控制阀的开度。

当然，上述灌溉方法也可以采用实施例1的变形实施例中的田间灌溉系统。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种田间灌溉系统，其特征在于，包括：

干管，所述干管用于与水源设备连接，所述干管上设置有多个支管；所述支管通向灌溉区间内部，所述支管上设置有流量计及流量控制阀；

控制器，所述控制器分别与多个所述流量计及多个所述流量控制阀电连接；

灌溉装置，所述灌溉装置包括第一水管、第二水管及驱动装置，所述第一水管的一端与所述支管垂直连接；所述第二水管上设置有摄像头，所述摄像头与所述控制器连接，用于拍摄周围农田状况；

所述第二水管的一端设置有封板，另一端套设于所述第一水管上，所述第二水管的管壁上设置有多个出水孔；所述第二水管的内壁上设置有密封圈，所述第二水管通过所述密封圈与所述第一水管滑动连接；

所述第二水管上设置有齿条，所述齿条沿所述第二水管的长度方向延伸；

所述驱动装置与所述第一水管固定连接，所述驱动装置的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮能够驱动所述第二水管相对于所述第一水管做轴向运动。

2.根据权利要求1所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述灌溉装置还包括第三水管，所述第三水管的一端设置有盖板，另一端与所述第二水管的自由端转动连接，所述第二水管的封板上设置有通孔；

所述第三水管的管壁上设置有多个出水管，所述出水管与所述第三水管的圆周表面的切平面夹角设置；

灌溉用水从所述出水管中流出时，所述第三水管能够相对于所述第二水管转动。

3.根据权利要求2所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述盖板与所述第三水管可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述第一水管的外壁上设置有限位块，所述第二水管的内壁上设置有限位槽，所述限位槽沿所述第二水管的轴向延伸，所述限位块与所述限位槽滑动配合。

5.根据权利要求1所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述第一水管的自由端设置有第一限位环，

所述第二水管的包括配合段和扩孔段，所述扩孔段的内径大于配合段内径；所述限位环设置在所述扩孔段内，并能够与所述配合段的端部抵接；

所述第一水管的外壁上设置有第二限位环，所述第二限位环与所述第一水管可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述第一限位环及所述第二限位环上均设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述驱动装置连接。

7.根据权利要求1所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述驱动装置包括电机及蜗轮蜗杆减速机。

8.根据权利要求1所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述支管内上设置有截止阀。

9.根据权利要求8所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述支管上还设置有水压计，所述水压计设置在所述截止阀的上游，用于检测关闭截止阀后水的压力。

10.一种田间灌溉方法，主要使用了权利要求1至9任一项所述的田间灌溉系统，其特征在于，所述灌溉方法包括以下步骤：

a.开启水源管及需要灌溉的农田所对应的支管；

b.根据不同灌溉区间的作物种类确定需水量，并以此为根据调节流量控制阀的开度，并记录通过流量计的水量；

c.根据摄像头拍摄情况动态调整流量控制阀的开度。