CN108605819A - 绿色智能化无蓄电地下灌溉系统 - Google Patents

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Abstract

一种绿色智能无蓄电地下灌溉系统，属农业灌溉领域，包括风能发电装置、太阳能发电装置、中央自动控制箱、储水罐、水泵、干管与支管及地下渗灌管、电磁阀、电磁阀控制器、土壤温湿度传感器、传感器控制器，水泵通过管道与储水罐连通，多根支管分别与干管相连，支管前端安装电磁阀，然后与地下渗灌管道连接，中央自动控制箱分别与风光互补发电装置和水泵连接，土壤温湿度传感器与传感器控制器连接，电磁阀与电磁阀控制器连接。其动力为太阳能和风能等绿色能源，采用土壤温湿度传感器控制灌水，采用地下渗灌将水分直接输送到植物根部，确保植物根部土壤能达到适当的湿度，实现农田高效节水，解决了广大偏远干旱区农田在无电条件下的节水灌溉问题。

Description

绿色智能化无蓄电地下灌溉系统
技术领域
本发明涉及农业灌溉领域，具体而言，涉及一种绿色智能化无蓄电地下灌溉系统。
背景技术
在环境污染严重和石油资源枯竭的双重压力下，开发利用新型能源成为国际社会共同关注的焦点。太阳能和风能作为可持续发展的绿色清洁能源，储存范围广泛；探索太阳能、风能等新型能源的应用，是能源产业发展的一个全新方向。
太阳能和风能在时间上有很好的互补性，白天太阳能和风能共同供电，夜间使用风能供电，因此风光互补发电系统在资源上弥补了风能和光能独立系统在资源上的缺陷。现有的风光互补发电设备大多采用蓄电池蓄电，但是蓄电池对工作温度要求高，需经常维护，成本高，使用寿命有限，且淘汰后会对环境造成污染。
灌溉，即用水浇地。灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据作物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉。现阶段灌溉系统有：
一、定时灌溉系统，根据设定时间，定时灌水，没有完全符合作物的需水规律，未达到精量灌溉的效果，在一定程度上造成水资源浪费。
二、远程控制灌溉系统，根据经验确定灌溉时间，远程操控灌溉，无法达到精准节水灌溉的目的。
地上滴灌是目前应用比较广泛的节水灌溉技术，与传统灌溉方式相比可以节约大量水资源，但地上灌溉存在水分容易蒸发损失、管道易受紫外线和人为损伤破坏等问题，需经常更换。地下灌溉可将水分直接输送到作物根部，大幅减少了蒸发损失的水分，也不存在紫外线和人为的损伤破坏，使用寿命延长，一次铺设多年使用，大幅节省管道，延长管道使用寿命。
随着地下灌溉技术的逐步发展与推广应用，地下灌溉技术中存在的问题也逐渐显露出来。现有地下灌溉多使用滴灌管和全渗管，滴灌管为单个出水点，管道容易堵塞，全渗管道极易受水压和生物堵塞影响，出水量不均。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其采用土壤温湿度传感器实时监测土壤温湿度，根据设定土壤湿度上下限和土壤温湿度传感器检测的土壤湿度来控制灌溉的水量和灌溉的时间，实现自动化、合理化灌溉；白天太阳能和风能共同供电，夜晚采用风能供电，去掉蓄电池，避免因蓄电池故障对供电的影响；设置稳压器，保护电器，并解决偏远干旱的农田在无电条件下的节水灌溉问题；采用出水与不出水间隔式渗灌管道，可埋于地下10cm及其更深的土壤里，将水分直接输送到作物根部，大幅减少了蒸发损失水分，也不存在阳光、紫外线以及人为对管道的损伤破坏，更不用经常更换管道。一次铺设多年使用，大幅节省管道，延长管道使用寿命。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：太阳能发电装置与风能发电装置白天共同工作提供能源，风能发电装置夜晚工作提供能源，风光互补，绿色节能。太阳能发电装置与风能发电装置与电源控制器相连，电源控制器与稳压器相连，稳压器直接与插线板连接，插线板连接电器。土壤温湿度传感器实时监测土壤温湿度，将数据传输至传感器控制器，传感器控制器将数据无线传输给中央自动控制器，中央自动控制器根据设置的土壤湿度下限做出判断，将命令无线传输给泵控制器和电磁阀控制器，泵控制器和电磁阀控制器执行命令，打开电磁阀，开始灌水；中央自动控制器根据设置的灌水上限，当土壤温湿度传感器检测反馈的土壤湿度达到灌水上限时，中央自动控制器将命令无线传输给泵控制器和电磁阀控制器，泵控制器和电磁阀控制器执行命令，关闭电磁阀，停止灌水。采用出水与不出水间隔式渗灌管道，能够根据作物种植间距调节出水和不出水段的长度。
本发明具有以下突出的优势：
1.需要的电能来自于风能与太阳能发电装置，太阳能发电装置与风能发电装置白天共同工作提供能源，风能发电装置夜晚工作提供能源，无外接电源，风能和太阳能发电装置通过稳压器直接给水泵供电，实现灌溉。将绿色能源引入旱作农田，解决了野外无电、无灌溉条件下的旱地补灌问题；
2.去除蓄电池，降低蓄电池故障对系统的影响，添加稳压器，将120V—300V电压稳定在220V，保护水泵，降低成本。
3.通过水分自动控制灌水量与灌水时间，实现农田灌溉自动化和精量化；
4.采用出水与不出水间隔式渗灌管道，同一管道可实现一段出水一段不出水，有效节省管件；可深埋于地下，不受紫外线和人为损伤以及生物堵塞的影响，可一次铺设，多年使用，节省管道，延长管道使用寿命，大大降低成本。
附图说明：
图1为绿色智能无蓄电地下灌溉系统结构组成图。
图2为绿色智能化无蓄电地下灌溉系统中央自动控制箱的结构组成图。
图3为本发明第一实施例提供的智能化节水灌溉系统的平面示意图。
附图标记汇总：
中央自动控制器3；电磁阀9；流量计10；电磁阀控制器12；地下渗灌装置13；土壤温湿度传感器14；传感器控制器16；水源17；总阀门18；压力计19；水表20；温度控制器21；温度计22；电热网丝23；紫外线老化实验灯24；加热器25；土槽26；保温箱27。
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述
参见图2，绿色智能化无蓄电地下灌溉系统中央自动控制箱包括电源控制器、稳压器、插线板、中央自动控制器、泵控制器。电源控制器分别与风能发电系统、太阳能发电系统和稳压器连接，稳压器直接与插线板连接，将120V-300V电压稳定在220V，泵控制器、中央自动控制器和水泵均与插线板连接。
图3为绿色智能化无蓄电地下灌溉系统的一个实施例
本实施例涉及绿色智能化无蓄电地下灌溉系统。绿色智能化无蓄电地下灌溉系统主要由中央自动化控制器、电磁阀控制器、传感器控制器、电磁阀、流量计、土壤温湿度传感器和地下灌溉装置组成。
通过手机或电脑端设置土壤湿度上下限，数据上传至网络端，网络端将数据传输给中央自动控制器；打开水源开关，土壤温湿度传感器实时监测土壤湿度，将数据传输给传感器控制器，传感器控制器将数据无线传输给中央自动控制器；中央自动控制器根据网络端传输的土壤湿度上下限与土壤实时湿度数据进行对比判断，当土壤实时湿度达到设置的土壤湿度下限时，中央自动控制器将命令无线传输给电磁阀控制器，电磁阀控制器执行命令，开启电磁阀，当土壤温湿度传感器反馈的土壤湿度达到灌水上限时，中央自动控制器无线传输命令给电磁阀控制器，电磁阀控制器执行命令，关闭电磁阀，停止灌水。
中央自动控制器、传感器控制器和电磁阀控制器顶端皆装有太阳能板，内部配有小型蓄电池或可充电干电池，采用光能供电。
地下渗灌装置采用间歇式渗灌管道，根据作物根系分布将管道埋于地下10cm及其以下更深的土壤里，将水分直接输送到作物根部，大幅减少了蒸发损失水分，也不存在阳光、紫外线以及认为对管道的损伤破坏，更不用时常更换管道。一次铺设多年使用，大幅节省管道，延长管道使用寿命。

Claims (5)

1.一种绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：包括风能发电装置(1)、太阳能发电装置(2)、中央自动控制箱(3)、储水罐(4)、水泵(6)、吸水管(5)、干管(7)、支管(8)、电磁阀(9)、流量计(10)、电磁阀控制器(12)、地下渗灌管(13)、土壤温湿度传感器(14)、传感器控制器(16)，所述水泵通过吸水管道(5)与储水罐(4)连通，干管(7)分别与水泵(6)和多根支管(8)相连，支管(8)前端安装电磁阀(9)、流量计(10)，然后与地下渗灌管(13)通过旁通阀连接，所述风能发电装置(1)和光能发电装置(2)和水泵(6)分别与中央自动化控制箱(3)连接，所述传感器控制器(16)与土壤温湿度传感器(14)连接，采集土壤温湿度传感器(14)数据向中央自动控制箱(3)无线传输，所述电磁阀控制器(13)分别与电磁阀(9)和流量计(10)连接，采集流量计(10)信息，控制电磁阀(9)开关，所述地下渗灌管(13)采用出水与不出水间隔式渗灌管道。
2.根据权利要求1所述的绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：所述中央自动控制箱(3)包括中央自动控制器、电源控制器、稳压器、泵控制器和插线板，所述电源控制器分别与风能发电装置(1)、太阳能发电装置(2)和稳压器相连，所述稳压器一端与电源控制器连接，另一端与插线板连接，所述插线板分别与中央自动控制器、泵控制器、水泵(6)连接，所述泵控制器，一端与插线板连接，另一端与水泵(6)连接。
3.根据权利要求2所述的绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：风能和太阳能通过稳压器直接给水泵供电，不需要通过蓄电池逆变后供电，避免蓄电池高温故障等现象。所述稳压器，可以将120V—300V的电压稳定为220V。
4.根据权利要求1所述的绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：土壤温湿度传感器(14)实时监测土壤温湿度，将数据传输至传感器控制器(16)，传感器控制器(16)将数据无线传输给中央自动控制器，中央自动控制器根据设置的土壤湿度上下限做出判断，将命令无线传输给泵控制器和电磁阀控制器(12)，泵控制器和电磁阀控制器(12)执行命令，打开电磁阀(9)，开始灌水，当土壤温湿度传感器(16)反馈的土壤湿度达到土壤湿度上限时，中央自动控制器将命令无线传输给泵控制器和电磁阀控制器(12)，泵控制器和电磁阀控制器(12)执行命令，关闭电磁阀(9)，停止灌水。
5.根据权利要求1所述的绿色智能化无蓄电地下灌溉系统，其特征在于：地下渗灌装置采用出水与不出水间隔式渗灌管道，出水管道和不出水管道在同一管道上，分布埋于地下10cm或更深的土壤。
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