CN108719007A - 基于远程监控的水利自动灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于远程监控的水利自动灌溉系统，包括：蓄水池；过滤装置；管道系统；滴头，连接至管道系统；水泵装置，用于泵送过滤装置中的水体至管道系统；阀门系统，用于控制管道系统中水体的流向；监测装置，用于监测管道系统中水体的流速信息；控制装置，用于控制水泵装置输出的水体的压力；终端系统，连接控制装置、监测装置和阀门系统；终端系统包括：信号接收器，接收监测装置的水体流速信息；中央处理器，处理信号接收器接收的信号；人工操作台，用于控制中央处理器；监测装置接收并传输信号至终端系统，终端系统处理信号，控制阀门系统导向水体流向，终端系统还控制水泵装置输出不同压力水体。该水利灌溉系统能够实现灌溉和自动清理阻塞物。

Description

基于远程监控的水利自动灌溉系统

技术领域

本发明涉及水利技术领域，具体涉及基于远程监控的水利自动灌溉系统。

背景技术

随着经济社会的发展，当前世界上多数国家出现人口增长过快，可利用水资源不足的情况，城镇供水紧张，能源短缺，生态环境恶化等重大问题，人类对能源、水源等资源的需求越来越大，在江河湖泊等区域修建水利工程成为当期人们解决能源、水资源问题的一大举措，其中，通过修建水利灌溉系统，一方面有效提高水资源的利用率，另一方面可以有效的提高的作物的产量，在降低水资源的使用量的同时，大大丰富了各类作物的产值，提高农民的综合收入。现有技术中，人们通过滴管技术实现水体的高效利用，但是该技术在使用过程中会出现滴头阻塞等情况出现，从而使得部分作物无法及时得到灌溉，人们通过改善水质来缓解上述问题，但是在水体输送过程中，不可避免的会有杂质混入，最终在滴头出阻塞滴头，使得滴头无法出水，如何实现在灌溉过程中滴头的有效疏通是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通过远程终端系统监控水利灌溉系统的控制装置、监测装置和阀门系统，实时监测水体流速信息，进而实现高效灌溉、自动清理阻塞物的基于远程监控的水利自动灌溉系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：基于远程监控的水利自动灌溉系统，包括：蓄水池，用于集中供水；过滤装置，用于过滤蓄水池中水体的杂质；管道系统，用于输送过滤装置中的水体至作物根部；滴头，连接至管道系统；水泵装置，用于泵送过滤装置中的水体至管道系统；阀门系统，用于控制管道系统的流通与闭合；监测装置，用于监测管道系统中水体的流速信息；控制装置，用于控制水泵装置输出的水体压力；终端系统，连接控制装置、监测装置和阀门系统；终端系统包括：信号接收器，接收监测装置的水体流速信息；中央处理器，处理信号接收器接收的信号；人工操作台，用于控制中央处理器；监测装置接收并传输信号至终端系统，终端系统处理信号，控制阀门系统导向水体流向，终端系统还控制水泵装置输出不同压力水体。

进一步地，管道系统包括：干管，用于远距离输送水体；支管，用于近距离调配水体；毛管，用于直接输送所水体至作物根部。

进一步地，阀门系统包括：一级阀门，用于控制干管流通与闭合；二级阀门，用于控制干管与支管之间的流通与闭合；三级阀门，用于控制支管与毛管之间的流通与闭合。

进一步地，水泵装置能输出具有第一预设值压力的水体和第二预设值压力的水体，第一预设值压力能实现滴头出水，第二预设值压力能实现滴头闭合。

进一步地，滴头围绕一中心轴线形成，包括：连接部，用于连接至管道系统；滴口，用于输出水体至作物根部并具有弹性力；调节部，并用于调节滴口的流通与闭合。

进一步地，调节部形成有第一止挡件和第二止挡件，第一止挡件形成有第一弹性力，第二止挡件形成有第二弹性力，第二弹性力大于第一弹性力。

进一步地，第一止挡件能沿中心轴线方向运动，并能复位，第二止挡件能沿中心轴线方向运动，并能复位。

进一步地，第一止挡件和第二止挡件在垂直与第一中心轴线方向至少部分重合，并能形成有覆盖调节部在垂直于中心轴线上方向形成的一个圆面。

进一步地，第一止挡件和第二止挡件形成的整体具有：第一状态，第一止挡件和第二止挡件形成的整体能阻止水体通过滴口；第二状态，水体能冲破第一止挡件和第二止挡件形成的整体并告诉通过滴口。

进一步地，毛管形成有围绕作物根部的管网。

本发明的有益之处在于：能够提供一种高效率的水利灌溉系统，同时针对灌溉系统中的滴头的局部阻塞问题，能够通过调整系统本身以及滴头的止挡件结构实现滴头的自动清理，有效排除滴头处的阻塞物，实现灌溉系统持续、高效的运行，避免了因为系统局部阻塞而导致部分作物灌溉不充分的问题。

附图说明

图1所示为本发明的基于远程监控的水利自动灌溉系统的模块结构图；

图2所示为图1中的水利灌溉装置的结构示意图；

图3所示为图2水利灌溉系统中的滴头的具体结构示意图；

图4所示为本发明的第二实施例的管网结构示意图。

具体实施方式

图1至图2中所示的水利灌溉系统100，可以用于干旱地区或少雨地区的作物进行灌溉，并且能够自动清理阻塞物，防止灌溉阻塞，保证灌溉效果，另一方面，可以极大的节约养分的浪费，增加养分的利用率，同时能够准确的将养分供给至作物根部，避免给周边的非作物供给养肥，从而减少了非作物的生长，减少除草压力。

本发明的基于远程监控的水利自动灌溉系统100包括蓄水池10、过滤装置11，水泵装置12、管道系统13、监测装置14、控制装置15、阀门系统16和终端系统17。蓄水池10用于集中供水，调配营养液至蓄水池10可实现对作物的集中供肥；过滤装置11用于过滤蓄水池10中流入的水体中的颗粒物及其他杂物，水泵装置12用于将过滤装置11过滤完之后的水体泵送至管道系统13内，从而对作物进行灌溉；管道系统13是连接水泵装置12并输出水体至作物的枢纽，具体的，管道系统13包括干管131、支管132和毛管133，干管131用于远距离输出水体至种植作物的目标区域，支管132用于将水体输送至目标田或目标地中，毛管133直接铺设至作物根部，毛管133位于作物根部位置安装有滴头18，用于将支管132中的水体直接滴送至作物根部；监测装置14包括传感器141和信号传输器142，传感器141布置在支管132与毛管133的接口处，可以有效探测毛管133内由于滴头18堵塞而造成的局部水体流速加快的情况，传感器141连接信号传输器142，信号传输器142可以将传感器141的信号传输至终端系统17；控制装置15用于控制水泵装置控制器151的启动及档位；阀门系统16用于控制管道系统13中各级管道之间水体的流通，具体包括控制干管131水流的一级阀门161、控制干管131与支管132之间水流的二级阀门162和控制支管132与毛管133之间水流的三级阀门163；终端系统17包括人工操作台171、中央处理器172和信号接收器173，人工操作台171连接中央处理器172，中央处理器172连接第一信号接收器173、阀门系统16和控制装置15，信号接收器173接收来自信号传输器142传输过来的信号，并将接收来的信号传输至中央处理器172，由中央处理器172集中处理信息；阀门系统16用于控制各管道之间的水体的流通与闭合，可供用户控制管道系统13中水体的流向。

如图3所示，本实施例中的滴头18包括连接部181和调节部182，连接部181为围绕一中心轴线101形成的圆柱体，用于连接至管道，可以通过螺纹连接、卡扣连接等方式，在此不作限制，只要能实现将滴头18固定连接至管道并能够有效出水且不溢水即可。调节部182为围绕上述中心轴线101形成的圆锥，其内侧形成有偏向连接部181的第一止挡件182a、第二止挡件182b和用于出水的滴口182c，其中第一止挡件182a为分布在圆周上的扇面，第一止挡件182a为弹性件，其形成有偏向靠近调节部182所在方向的第一弹性力，在靠近滴口182c所在方向上，第一止挡件182a与垂直中心轴线101所在平面形成有5°至10°的夹角，当第一止挡件182a被水体冲击至滴口182c所在方向上，在未施加其他外力的情况下，第一止挡件182a能够自动复位至上述位置；第二止挡件182b为分布在圆周上靠近滴口182c所在方向的扇面，第一止挡件182a和第二止挡件182b在垂直与中心轴线101所在平面上的投影至少部分重合，且至少能够完全覆盖一个上述调节部182在垂直与中心轴线101上的一个圆面，第二止挡件182b为弹性件，其形成有偏向靠近调节部182所在方向的第二弹性力，其二弹性力大于第一弹性力，在靠近滴口182c所在方向上，第二止挡件182b与垂直中心轴线101所在平面形成有5°至10°的夹角，当第一止挡件182a被水体冲击至滴口182c所在方向上，第二止挡件182b能够止挡第一止挡件182a继续偏向滴口182c所在方向，此时，第一止挡件182a和第二止挡件182b形成的整体至少覆盖了调节部182在垂直与中心轴线101上的一个圆面，水体无法达到滴口182c，滴头18暂时失效，当管道内的水体进一步加压时，水体冲破第一止挡件182a和第二止挡件182b形成的整体覆盖的圆面，第一止挡件182a和第二止挡件182b同时偏向中心轴线101偏向滴口182c所在方向，高压水体从滴口182c迅速喷出；滴口182c为一个具有弹性力的圆口，当前述高压水体从滴口182c喷出时，滴口182c由于水体的挤压和弹性力的作用，会瞬间扩张，此时如果滴口182c处存在阻塞物，会被一并挤出，从而实现了阻塞物的有效清理。

本系统中，水泵装置12通过水泵装置控制器151可调节输出不同压力的水流，包括能实现正常灌溉的第一预设值和能够压迫第一止挡件182a和第二止挡件182b的第二预设值。

具体的，当滴头18被颗粒物或其他障碍物阻塞时，通过滴头18的水流速度将减少，当颗粒物或者其他障碍物完全阻塞滴头18时，此时通过其他滴头18的水流速度将加快，毛管133内的水流速度将高于正常值，此时传感器141将捕捉这一信息，并通过信号传输器142和信号接收器173将该信息传输至中央处理器172，中央处理器172根据该流速值传递信号至人工操作台171，此时用户可以根据该信息实地查看是否出现滴头18阻塞情况。

如果仅出现个别滴头18阻塞情况，可进行人工处理，清理或更换滴头18，如果滴头18阻塞情况较多，则可以控制中央处理器172发出信号启动清理阻塞物程序：发出信号至水泵装置控制器151，控制水泵装置12将输出水压增加至第一级，此时能够实现整个系统正常滴灌，中央处理器172发出信号至阀门系统16，打开一级阀门161，仅打开需要清理阻塞物的支管132的二级阀门162，并关闭其他二级阀门162，针对需要清理阻塞物的支管132以下的毛管133，仅打开需要清理阻塞物的毛管133的三级阀门163，并关闭其他毛管133的三级阀门163，继续将水压增加至第二级，此时管道中的水压高出第一预设值，滴头18的第一止挡件182a被水体压迫至第二止挡件182b，滴头18不再出水，继续将水压增加至第三级，此时管道中的水压达到第二预设值，继续注水，管道中的水压将超过第二预设值，达到滴头18中第二止挡件182b能够承受压力的极限值后，水流冲破第一止挡件182a和第二止挡件182b，管道内的水体瞬间通过滴口182c喷出。

此时阻塞在滴口182c出的阻塞物由于上述高压水体的瞬时挤压，又由于滴口182c处具有弹性力，阻塞物被挤出滴口182c，整个滴头18恢复通常，此时关停水泵装置12和一级阀门161，第一止挡件182a和第二止挡件182b通过自身的弹性力复位，此时在此启动系统，并调节水泵装置12水压至第一预设值，从而进行正常滴灌。

以上结构通过改变管道系统23的水体压力实现滴头18处水体压力的集中升高，由于部分滴头18被堵塞，如果仅升高管道内的水体压力，水体会从未被堵塞的滴头18迅速流出，本实施例通过水体压力本身冲击滴头18处的第一止挡件182a和第二止挡件182b至止挡位置，使得所有滴头18被暂时封闭，继续升高水压会使得水体冲破第一止挡件182a和第二止挡件182b形成的止挡面，所有滴头18瞬间冲出高压水体，由于滴口182c处具有弹性力，水体在冲出滴口182c处时会迫使滴口182c扩张，从而将滴口182c处的阻塞物一并冲出，最终实现滴头18的有效疏通。

如图4所示的第二实施例的水利灌溉系统，其与第一实施例具有相同的括蓄水池、过滤装置，水泵装置、监测装置、控制装置、阀门系统和终端系统，以下仅介绍其与第一实施例不同的管道系统23。在本实施例中，管道系统23位于作物根部形成了围绕根部的多个滴头28，由于作物根系具有向水性，水体作用于部分土壤会影响根系的发展，致使作物生长出现畸形，且不利于的作物的均衡生长。

本实施例采用围绕作物根系的多个滴头28，可以实现作物根系的均衡发展。具体的，管道系统23位于作物根部的毛管形成有圆形管网231，每个管网231套设置作物根部，并围绕根部安装多个滴头28，本实施例中，优选安装四个滴头28，可以理解的是，滴头28数可以根据作为对水的需求均匀布置，可以是两个个、三个或者多个，在此不做限制，只要能实现作物根部均匀湿润即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于远程监控的水利自动灌溉系统，包括：

蓄水池，用于集中供水；

过滤装置，用于过滤蓄水池中水体的杂质；

管道系统，用于输送所述过滤装置中的水体至作物根部；

滴头，连接至所述管道系统；

水泵装置，用于泵送过滤装置中的所述水体至所述管道系统；

阀门系统，用于控制所述管道系统中所述水体的流向；

监测装置，用于监测所述管道系统中所述水体的流速信息；

控制装置，用于控制所述水泵装置输出的所述水体的压力；

终端系统，连接所述控制装置、监测装置和阀门系统；

其特征在于：

所述终端系统包括：

信号接收器，接收所述监测装置的水体流速信息；

中央处理器，处理所述信号接收器接收的信号；

人工操作台，用于控制所述中央处理器；

所述监测装置接收并传输信号至所述终端系统，所述终端系统处理所述信号，控制所述阀门系统导向所述水体流向，所述终端系统还控制所述水泵装置输出不同压力水体。

2.根据权利要求1所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述管道系统包括：

干管，用于远距离输送所述水体；

支管，用于近距离调配所述水体；

毛管，用于直接输送所述水体至作物根部。

3.根据权利要求2所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述阀门系统包括：

一级阀门，用于控制所述干管的流通与闭合；

二级阀门，用于控制所述干管与所述支管之间的流通与闭合；

三级阀门，用于控制所述支管与所述毛管之间的流通与闭合。

4.根据权利要求1所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述水泵装置能输出具有第一预设值压力的水体和第二预设值压力的水体，所述第一预设值压力能实现所述滴头出水，所述第二预设值压力能实现所述滴头闭合。

5.根据权利要求1所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述滴头围绕中心轴线形成，包括：

连接部，用于连接至所述管道系统；

滴口，用于输出所述水体至所述作物根部并具有弹性力；

调节部，用于调节所述滴口的流通与闭合。

6.根据权利要求5所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述调节部形成有第一止挡件和第二止挡件，所述第一止挡件形成有第一弹性力，所述第二止挡件形成有第二弹性力，所述第二弹性力大于所述第一弹性力。

7.根据权利要求5所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述第一止挡件能沿所述中心轴线方向运动，并能复位，所述第二止挡件能沿所述中心轴线方向运动，并能复位。

8.根据权利要求6所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述第一止挡件和所述第二止挡件在垂直与所述第一中心轴线方向至少部分重合，并能形成有覆盖所述调节部在垂直于所述中心轴线上方向形成的一个圆面。

9.根据权利要求7所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述第一止挡件和所述第二止挡件形成的整体具有：

第一状态，所述第一止挡件和所述第二止挡件形成的整体能阻止所述水体通过所述滴口；

第二状态，所述水体能冲破所述第一止挡件和所述第二止挡件形成的整体并告诉通过所述滴口。

10.根据权利要求2所述的水利灌溉系统，其特征在于：所述毛管形成有围绕所述作物根部的管网。