CN108471715A - 灌溉系统 - Google Patents

Abstract

一种滴灌系统(10、100)包括分配管(12、120)和从分配管分支与分配管连通的滴灌管(14、140)。每个滴管具有联接到下游端的冲洗阀(20、200)，并且至少一些滴管各自具有联接到上游端以与分配管连通的入口阀(16、160)。该系统还具有与分配管和至少一些入口阀连通的至少一个命令阀(23、25、230、250)，其中命令阀的打开被配置成关闭至少一些入口阀。

Description

灌溉系统

技术领域

本发明的实施方案涉及灌溉系统和方法，并且尤其涉及包括用于控制和/或影响通过系统的液体流动的阀的这样的系统和方法。

背景

采用滴灌管线的灌溉系统可包括允许液体流动通过系统的滴管线的阀。这种阀例如可以包括安装在滴管线的端部处的冲洗阀，用于影响该管线的冲洗。

US5535778涉及一种用于冲洗灌溉管线的自关闭阀，US5535778的公开内容通过引用并入本文。该阀具有与灌溉管线的水连通的入口部分和将阀中的封闭空间分成上游隔室和下游隔室的弹性膜。阀具有在隔室之间的通道和在上游隔室中的排放开口。从上游隔室流入下游隔室的水流使膜沿上游方向弯曲，直到膜靠着排放开口关闭以结束冲洗，并且只要膜暴露于来自灌溉管线的上游加压的水，膜就保持关闭。一旦上游压力下降和停止，膜将返回其未弯曲状态，并且阀将准备好进行随后的冲洗动作，该冲洗动作将在阀再次暴露于灌溉管线中的上游加压水时开始。

WO2012131503是具有液体通道、密封隔膜和可接收加压控制信号的控制端口的永久控制阀的示例，其公开内容通过引用并入本文。密封隔膜适于密封通道，其中当接收到控制信号时，密封隔膜弯曲并打开密封隔膜周围的液体可向下游流动的路径。控制信号的停止将允许阀返回关闭状态，在关闭状态中上游的加压液体停止向下游流动。

在采用多个阀的灌溉系统中，每个阀控制流入和/或流出系统的一部分的液体流量，通过系统的液体流量的变化可以取决于在同一时间段内被激活以打开的阀的数量。系统需被设计为支持：同时打开的阀的数量越多，流量变化就越大。

概述

结合系统、工具和方法描述和说明了下面的实施方案及其方面，这些系统、工具和方法意味着是示例性的和说明性的，在范围上不是限定性的。

在一个实施方案中，提供了一种滴灌系统，所述滴灌系统包括分配管和从分配管分支与分配管连通的滴灌管。与分配管的连通可能意味着直接连通或通过灌溉装置(例如，阀)的连通。每个滴管包括联接到下游端的冲洗阀，并且至少一些滴管各自包括联接到上游端以与分配管连通的入口阀。冲洗阀可以是自关闭型的冲洗阀，适于在自关闭型的冲洗阀被暴露于上游液体压力时启动冲洗动作，然后逐渐关闭冲洗孔直到完全关闭。可替代地，冲洗阀可以是适于在接收到接收命令(优选地，输入压力命令)时打开和关闭的类型。该系统还包括与分配管和至少一些入口阀连通的至少一个命令阀，其中命令阀的打开被配置成关闭至少一些入口阀。

在一个实施方案中，至少一个命令阀还与不属于包括已经与该至少一个命令阀连通的入口阀的滴管的冲洗阀连通，并且其中，命令阀的打开被配置成还打开与命令阀连通的冲洗阀。因此，灌溉系统可以包括可能并排延伸的多个滴管，第一组滴管可能仅具有与给定的第一命令阀连通的入口阀，而另一第二组滴管可能仅具有与给定的第一命令阀连通的冲洗阀。可能地，设置在系统中的另一个第二命令阀可以与第一组滴管的冲洗阀连通，并且与第二组滴管的入口阀连通。

根据本发明的一个方面，还提供了一种灌溉方法，该方法包括以下步骤：提供灌溉系统，所述灌溉系统包括分配管和从分配管分支与分配管连通的滴灌管，每个滴管包括联接到下游端的冲洗阀，并且至少一些滴管各自包括连接到上游端以与分配管连通的入口阀，提供用于该系统的至少一个命令阀，该至少一个命令阀与分配管和至少一些入口阀连通，其中命令阀的打开允许液体压力向下游传达，以关闭与命令阀连通的入口阀。可能地，系统的初始状态可以被配置为包括处于打开状态的命令阀，或者可替代地，处于初始状态的命令阀可以被配置为处于关闭状态。

除了上文描述的示例性方面和实施方案外，另外的方面和实施方案通过参考附图和通过研究下面的详细描述将变得明显。

附图简述

在参考附图中说明了示例性实施方案。这意味着本文所公开的实施方案和附图应认为是说明性的而不是限制性的。然而，本发明关于构造以及操作方法两者，连同其目的、特征和优点一起可以在结合附图阅读时通过参考以下的详细描述最好地被理解，在附图中：

图1A至图1D示意性地示出了在灌溉循环的各个阶段期间根据本发明的第一实施方案的灌溉系统；和

图2A至图2E示意性地示出了在灌溉循环的各个阶段期间根据本发明的第二实施方案的灌溉系统。

应理解，为了说明的简单性和清楚性，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清晰，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在适当的情况下，参考标记可以在附图内重复以表示类似的元件。

详细描述

首先注意图1A，图1A示出了本发明的灌溉系统10的第一实施方案。系统10包括分配管12和从分配管12分支与分配管12连通的横向(lateral)滴灌管14。管14从左到右标记为“1”到“8”。每个管14在其上游端通过入口阀16与分配管12连通，并且在其下游端包括出口阀20。

阀16包括与分配管12连通的入口15、在下游与滴管14连通的出口17和用于接收入口命令(优选地为输入加压命令)的命令端口18，所述入口命令用于通过该阀来影响入口15和出口17之间的连通。

在一个实施方案中，阀16是“常开”阀，阀16配置成在命令端口18处没有输入命令的情况下通过其在入口15和出口17之间提供连通；并且在命令端口18处接收到输入命令时，被配置成经由阀关闭并终止流体向下游流动。

阀20包括与滴管14连通的入口19、在下游与阀的外部的周围环境(例如，正在被灌溉的田地的一端)连通的出口21以及用于接收入口命令(优选地，输入加压命令)的命令端口22，所述入口命令用于通过该阀来影响入口19和出口21之间的连通。

在一个实施方案中，阀20是“常闭”阀，阀20配置成在命令端口22处没有输入命令的情况下经由入口19和出口21之间的阀关闭并密封向下游流动的流体；并且当在命令端口22处接收到输入命令时，阀20被配置为通过其在入口19和出口21之间提供与外部环境的连通。在WO2012131503中描述了可用作阀20的阀的一个示例，WO2012131503的公开内容通过引用并入本文。

系统10包括命令阀；这里是两个命令阀23和25，每个命令阀经由相应的命令网络24、26与系统10连通，以影响通过其中的液体流动。命令网络24由“实线”网络示出，命令网络26由“虚线”网络示出。

命令阀23经由网络24的入口部分与分配管12连通，用于从上游接收进入的液体流。命令阀23还经由网络24的出口部分和与系统10的“奇数”标记的滴管和“偶数”标记的滴管相关联的阀连通。与“奇数”标记的滴管连通是与附接到所述管(这里是标记为“1”、“3”、“5”、“7”的管)上的入口阀16的命令端口18连通。与“偶数”标记的滴管连通是与附接到所述管(这里是标记为“2”、“4”、“6”、“8”的管)上的出口阀20的命令端口22连通。

命令阀25经由网络26的入口部分与分配管12连通，用于从上游接收进入的液体流。命令阀25还经由网络26的出口部分和与系统10的“奇数”标记的滴管和“偶数”标记的滴管相关联的阀连通。与“奇数”标记的滴管连通是与附接到所述管(这里是标记为“1”、“3”、“5”、“7”的管)上的出口阀20的命令端口22连通。与“偶数”标记的滴管连通是与连接到所述管(这里是标记为“2”、“4”、“6”、“8”的管)的入口阀16的命令端口18连通。

注意图1B，图1B示出了在灌溉循环期间的灌溉系统10，其中所有滴管14都在灌溉。每个滴管14旁边的“滴”状标记说明了通过每个管14排放灌溉。在灌溉循环期间，分配管与上游的液体源(未示出)连通，用于从液体源接收待灌溉的液体物质。命令阀23、25关闭，如指示这些阀的圆圈的内部“黑色填充”所示；从而经由每个给定阀的入口部分密封从分配管12连通的液体，防止其经由给定阀的相应出口部分向下游流动。

阀23、25的关闭状态相应地导致命令网络24、26对从上游从分配管12进入它们的液体密封。这导致“常开”阀16保持打开，以允许液体从分配管12向下游流入滴管14。另外，“常闭”阀20保持关闭，导致滴管14在其下游端关闭，从而促使流动穿过管的液体经由例如沿管形成的孔排出。

注意图1C和图1D，图1C和图1D示出了系统的周期性可能的冲洗动作，用于清洁系统的滴管14来避免可能积聚在其中的碎屑或砂砾。

在图1C中，可见到命令阀23处于打开状态，如指示该阀的圆圈的内部“白色填充”所示，而命令阀25关闭。阀23的打开状态允许来自分配管12的液体经由命令网络24流动，并因此关闭附接到“奇数”标记的管14的“常开”阀16，从而停止液体从分配管12向下游流动到这些管中。阀23的打开状态还允许来自分配管12的液体经由命令网络24流动，并因此打开附接到“偶数”标记的管14的“常闭”阀20，从而从这些管冲洗液体，如标记28所示。可能地，在该冲洗动作期间，液体物质也可以沿着“偶数”标记的管14排出，如由在每个这样的“偶数”标记的滴管14的旁边的稍小的“滴”状标记所示。

在图1D中，可见到命令阀25处于打开状态，如指示该阀的圆圈的内部“白色填充”所示，而命令阀23关闭。阀25的打开状态允许来自分配管12的液体经由命令网络26流动，并因此关闭附接到“偶数”标记的管14的“常开”阀16，从而停止液体从分配管12向下游流动到这些管中。阀25的打开状态还允许来自分配管12的液体经由命令网络26流动，并因此打开附接到“奇数”标记的管14的“常闭”阀20，从而从这些管冲洗液体，如标记28所示。可能地，在该冲洗动作期间，液体物质也可以沿着“奇数”标记的管14排出，如由每个这样的“奇数”标记的滴管14旁边的稍小的“滴”状标记所示。

系统10的周期性冲洗可以在灌溉循环期间在任何给定的期望情况下发生；例如在灌溉周期的相对开始、中期结束时。

注意图2A，其示出了本发明的灌溉系统100的第二实施方案。系统100包括分配管120和从分配管120分支与分配管120连通的横向滴灌管140。滴管140被分成灌溉部分A1、A2、A3。每个滴管140在部分A1中与分配管120直接连通；而在部分A2和A3中，每个滴管140经由相应的入口阀160与分配管120连通。

注意图2A中的描述入口阀160的放大部分。每个阀160包括与分配管120连通的入口150、在下游与滴管140连通的出口170和用于接收入口命令(优选地，是输入加压命令)的命令端口180，用于通过该阀影响入口150和出口170之间的连通。

在一个实施方案中，阀160是“常开”阀，阀160配置成在命令端口180处没有输入命令的情况下通过其在入口150和出口170之间提供连通；并且在命令端口180处接收到输入命令时，配置成经由阀关闭并终止流体向下游流动。

灌溉系统还包括在每个滴管140的端部处的冲洗阀200。冲洗阀200为自关闭型的冲洗阀，其包括与自上游从滴管140到达的液体连通的入口。在上游从滴管140到达的液体流配置成向下游冲洗到外部环境，同时逐渐关闭阀的排放开口，直到阀关闭并且一个实质性滴灌循环开始。当上游压力下降和停止时，阀返回其初始状态，准备进行随后的冲洗动作，该冲洗动作可以在阀再次暴露于滴管中的上游加压液体时开始。在US5535778中描述了可用作阀200的阀的示例，US5535778的公开内容通过引用并入本文。

系统100还包括命令阀；这里是两个命令阀230和250，两个命令阀230和250经由相应的命令网络240、260与系统100各自连通，以影响通过其中的液体流动。命令网络240由“实线”网络示出，并且命令网络260由“虚线”网络示出。

命令阀230经由网络240的入口部分与分配管120连通，用于从上游接收进入的液体流/压力。命令阀230还经由网络240的出口部分和与灌溉部分A2的滴管140相关联的阀160连通。命令阀230在系统100的初始状态下打开，如指示阀230的圆圈的内部“白色填充”所示。因此，在系统100的初始状态下，并且当分配管120与上游的液体源(未示出)连通时；部分A2的阀160在其命令端口180处暴露于液体压力，导致这些阀保持关闭，从而切断液体向下游流入部分A2的滴管中。

命令阀250经由网络260的入口部分与分配管120连通，用于从上游接收进入的液体流/压力。命令阀250还经由网络260的出口部分和与灌溉部分A3的滴管140相关联的阀160连通。命令阀250在系统100的初始状态下打开，如指示阀250的圆圈的内部“白色填充”所示。因此，在系统100的初始状态下，并且当分配管120与上游的液体源(未示出)连通时；部分A3的阀160在其命令端口180处暴露于液体压力，导致这些阀保持关闭，从而切断液体向下游流入部分A3的滴管中。

注意图2B，其示出了灌溉循环开始期间的灌溉系统100。打开的命令阀230、250将部分A2和A3的阀160暴露于来自上游的液体压力，因此阻止液体流入这些部分的滴管。然而，流入部分A1的滴管的液体导致这些滴管的初始冲洗动作，如图2B中的标记280所示。可能地，在该冲洗动作期间，液体物质也可以沿部分A1的管14排出，如由部分A1的每个这样的滴管旁边的“滴”状标记所示。

部分A1中的自关闭阀200逐渐关闭直到达到关闭状态。在阀200的这种关闭状态下，部分A1的滴管转为经由例如沿管形成的孔的滴灌动作(如果它们先前没有滴落)，或者仅仅继续滴落和/或增加它们的滴落。这个可以看到，通过图2C中部分A1中的每个滴管旁边看见的“滴”状标记来说明。

此外，在图2C中可以看到，命令阀230被触发到关闭状态，阻止液体压力从上游被连通到部分A2的阀160。这使得部分A2的阀160返回到它们的“常开”状态，从而允许液体向下游流入部分A2的滴管中，以开始这些滴管的初始冲洗动作，如图2C中所示的标记280所示。可能地，在该冲洗动作期间，液体物质也可以沿部分A2的管14排出，如由部分A2的每个这样的滴管旁边的“滴”状标记所示。

命令阀230关闭的时间可以优选地定义为在部分A1的阀200被关闭之后。部分A2中的自关闭阀200逐渐关闭直到达到关闭状态。在阀200的这种关闭状态下，部分A2的滴管转为经由例如沿管形成的孔的滴灌动作(如果它们先前没有滴落)，或者仅仅继续滴落和/或增加它们的滴落。可见到这通过图2D中除了保持其灌溉动作的部分A1之外在部分A2中的每个滴管旁边所见到的“滴”状标记来说明。

此外，在图2D中可以看到，命令阀250也被触发到关闭状态，阻止液体压力从上游连通到部分A3的阀160。这使得部分A3的阀160也返回到它们的“常开”状态，从而允许液体也向下游流入部分A3的滴管中，以开始这些滴管的初始冲洗动作，如图2D中的标记280所示。可能地，在该冲洗动作期间，液体物质也可以沿部分A3的管14排出，如由部分A3的每个这样的滴管旁边的“滴”状标记所示。

命令阀250关闭的时间可以优选地定义为在部分A2的阀200被关闭之后。这里，部分A3中的自关闭阀200再次逐渐关闭，直到达到关闭状态。在阀200的这种关闭状态下，部分A3的滴管转为经由例如沿管形成的孔的滴灌动作(如果它们先前没有滴落)，或者仅仅继续滴落和/或增加它们的滴落。可以看到这通过图2E中除了保持灌溉动作的部分A1和A2之外在部分A3中的每个滴管旁边所见到的“滴”状标记来说明。

在本发明的一个方面中，灌溉系统10、100示出了一种方法，该方法尤其旨在限制在滴管的“冲洗”期间总系统流量的增加。原则上，系统流量的较小变化可以为例如向系统提供流量的诸如泵的部件提供更有效率和有成本效益的系统配置。

如果在“冲洗”动作期间滴管的流量例如是在滴“灌”动作期间的两倍，那么这将导致例如在系统10中在“冲洗”和“灌溉”期间呈现大致相似的流量。这种结果尤其是通过系统10被配置成一次仅“冲洗”其滴管的一半得到(即，仅“冲洗”“奇数”标记的管，同时保持“偶数”标记的管关闭；或者仅“冲洗”“偶数”标记的管，同时保持“奇数”标记的管闭合)。

在系统100中，这可以通过将滴管的数量配置为在每个灌溉部分A1、A2、A3中不同来实现。例如，每部分滴管的数量可以满足A1>A2>A3的关系。举例来说，如果在“冲洗”动作期间滴管的流量例如是滴“灌”动作期间的两倍，那么将部分A1中的滴管的数量配置为系统中滴管总数的57.5％，将导致部分A1的“冲洗”流量(参见图2B)为在所有滴管正在灌溉时(例如，图2E中)整个系统流量的115％。

此外，在该示例中，将部分A2中的滴管的数量配置为系统中滴管总数的27.5％，将导致部分A2的“冲洗”流量与部分A1的“灌溉”流量(参见图2C)一起组合达到在所有滴管都在灌溉时(例如在图2E中)整个系统流量的112.5％的值。

此外，在该示例中，将部分A3中的滴管的数量配置为系统中滴管总数的15％，将导致部分A3的“冲洗”流量与部分A1和A2的“灌溉”流量(参见图2D)一起组合达到在所有滴管正在灌溉时(如图2E所示)时整个系统流量的115％的值。

因此，在上述的示例中，在系统100的这种实施方案中，在冲洗期间可以实现流量相对有限的15％的增加。这与在不采用本发明的创造性方面的灌溉系统中，在上述示例的参数下本来所预期的流量增加约100％形成对照。

在本申请的描述和权利要求中，动词“包括(comprise)”、“包含(include)”和“具有(have)”和及其词形变化中的每一个用于表示该动词的一个对象或多个对象并不一定是该动词的一个主语和多个主语的构件、部件、元件或部分的全部的列举。

此外，虽然本申请或本技术已经在附图和前面的描述中详细地进行了说明和描述，但是这样的说明和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的；因此技术不限于所公开的实施方案。本领域的技术人员可以在实践所要求保护的发明时根据对附图、技术和所附权利要求的研究来理解和实现所公开的实施方案的变型。

在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单一的处理器或其它单元可以实现权利要求中所陈述的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被陈述的单纯事实并不表示这些措施的组合不可被有利地利用。

本技术还被理解为包括确切的术语、特征、数值或范围等，如果在此这样的术语、特征、数值或范围等是与诸如“约、左右、基本上、大致、至少”等术语相结合地被涉及时。换言之，“约3”也应包括“3”，或者“基本上垂直”也应包括“垂直”。权利要求中的任何参考标记不应当被认为限制范围。

尽管本实施方案已经在一定程度的特殊性上进行描述，但应理解，可以做出各种改变和修改而不脱离下文所要求保护的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种滴灌系统，包括分配管和从所述分配管分支与所述分配管连通的滴灌管，每个滴管包括联接到下游端的冲洗阀，并且所述滴管中的至少一些滴管各自包括联接到上游端以与所述分配管连通的入口阀，所述系统还包括至少一个命令阀，所述至少一个命令阀与所述分配管连通并且与所述入口阀中的至少一些入口阀连通，其中所述命令阀的打开被配置成关闭所述至少一些入口阀。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个命令阀还与不属于包括已经与所述至少一个命令阀连通的入口阀的滴管的冲洗阀连通，并且其中，所述命令阀的打开被配置成还打开与所述命令阀连通的所述冲洗阀。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述命令阀的关闭被配置成关闭与所述命令阀连通的所述冲洗阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所有所述滴管均包括在上游端的用于与所述分配管连通的入口阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述滴管中的至少一些滴管不经由入口阀与所述分配管直接连通。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，与所述系统的包括带有入口阀的滴管的第二部分相比，所述系统的这样直接连通的第一部分包括更多的滴管。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的系统，其中，所述冲洗阀为自关闭型的冲洗阀，所述自关闭型的冲洗阀被配置成在开始冲洗动作之后逐渐关闭其用于冲洗的排放开口。

8.一种灌溉方法，包括以下步骤：

提供灌溉系统，所述灌溉系统包括分配管和从所述分配管分支与所述分配管连通的滴灌管，每个滴管包括联接到下游端的冲洗阀，并且所述滴管中的至少一些滴管各自包括联接到上游端以与所述分配管连通的入口阀，

提供用于所述系统的至少一个命令阀，所述至少一个命令阀与所述分配管和所述入口阀中的至少一些入口阀连通，其中

所述命令阀的打开允许液体压力向下游传达，以关闭与所述命令阀连通的所述入口阀。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个命令阀还与不属于包括已经与所述至少一个命令阀连通的入口阀的滴管的冲洗阀连通，并且所述命令阀的打开被配置成还打开与所述命令阀连通的所述冲洗阀。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述命令阀的关闭被配置成关闭与所述命令阀连通的所述冲洗阀。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所有所述滴管均包括在上游端的用于与所述分配管连通的入口阀。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述滴管中的至少一些滴管不经由入口阀与所述分配管直接连通。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，与所述系统的包括带有入口阀的滴管的第二部分相比，所述系统的这样直接连通的第一部分包括更多的滴管。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中，所述冲洗阀为自关闭型的冲洗阀，所述自关闭型的冲洗阀被配置成在开始冲洗动作之后逐渐关闭其用于冲洗的排放开口。

15.根据当从属于权利要求13时的权利要求14所述的方法，其中，启动灌溉循环触发所述第一部分被冲洗，并且关闭所述命令阀触发所述第二部分被冲洗。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，关闭所述命令阀是在所述第一部分的冲洗结束之后。