CN109122229A - 一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业灌溉领域，特别涉及一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法，包括供给水渠、防淹水渠和多个分隔装置，所有分隔装置沿一直线顺序间隔分布在预灌溉区域内，并且将预灌溉区域分隔成多个用水单元，供给水渠和防淹水渠均开设在预灌溉区域的周边，并且二者分别通过供给单元和防淹单元与所有分隔装置内相连通，所有分隔装置中至少有一个分隔装置外设有小流量灌溉装置，每个分隔装置的两侧分别设有一个启闭装置，在降雨量过大季节时，所有启闭装置均处于开启状态，本发明能够根据不同季节的降雨量，对用水单元内进行充分的排水或灌溉，从而确保农作物可以被精准灌溉以及防止农作物被强雨量淹没。

Description

一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉领域，特别涉及一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法。

背景技术

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药用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉。其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。为地补充作物所需水分的技术措施。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。

灌区作物所需的灌溉用水量，以万m³计，可分一个时段的及整个生育期的灌溉用水量。前者常按月、旬划分时段统计，可得灌溉用水过程，即按作物的灌溉制度；在各时段内作物的灌水定额乘以种植面积即得各时段的净灌溉用水量，其和就是整个生育期的净灌溉用水量；现有的灌溉方式和系统设备往往无法准确适应不同种类的农作物的灌溉，并且根据种植的所在地不同，气候也会大有差异，在降雨量过大季节时，灌溉系统如若无法给灌溉区域排放雨水则会导致农作物被淹没。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，包括供给水渠、防淹水渠和多个分隔装置，所有分隔装置沿一直线顺序间隔分布在预灌溉区域内，并且将该预灌溉区域分隔成多个用以种植不同农作物的用水单元，供给水渠和防淹水渠均开设在预灌溉区域的周边，并且二者分别通过供给单元和防淹单元与所有分隔装置内相连通，所有分隔装置中至少有一个分隔装置外设有小流量灌溉装置，并且该小流量灌溉装置铺设在与该分隔装置对应的用水单元内，每个分隔装置的两侧分别设有一个启闭装置，在降雨量过大季节时，所有启闭装置均处于开启状态。

进一步地，所有所述分隔装置的结构均相同，分隔装置包括长条形结构的分隔板，分隔板的长边一侧打入预灌溉区域内的地表下，并且打入深度至少为10dm，分隔板位于地面上的上半段为中空结构，并且该上半段内设有挡板，该挡板将分隔板内分隔成两个独立的引流腔，分隔板上半段的外两侧分别开设有若干沿之长边方向等间隔分布的排水口，所有引流腔均通过各自位置的所有排水口与外部相连通，所有启闭装置分别设于一个引流腔内，并且用以将各自的引流腔内的所有排水口打开或关闭。

进一步地，所述排水口的底壁与预灌溉区域内的地表齐平，每个排水口内均安装有滤网。

进一步地，所有所述启闭装置均包括伺服电机和启闭板，每个启闭板的下半段始终呈竖直位于各自的引流腔内，每个启闭板的上半段均由内而外贯穿至分隔板的上方，每个启闭板均能够竖直活动的设于各自的引流腔内，每个启闭板的外侧均铰接有启闭杆，启闭杆上对称套设有两个齿轮，每个启闭板的外侧均开设有与各自位置的所有齿轮相啮合的齿槽，每个伺服电机分别设置在一个启闭杆的一端，并且与之对应的启闭杆传动连接。

进一步地，所述分隔板的上半段和启闭板均为不锈钢材质铸成。

进一步地，所述供给单元包括供给总管路和供给泵，供给泵架设于供给水渠的下游端，供给总管路架设于预灌溉区域的周边，供给泵的输出端与供给总管路连通，供给总管路通过多个供给支管分别与所有引流腔的中段内一一对应式连通，每个供给支管上均设有一个流量阀。

进一步地，所有所述引流腔内的腔底均开设有一个防淹孔，防淹孔位于引流腔内的中段，防淹孔内安装有排水管路，排水管路上安装有启闭阀，防淹单元包括防淹总管路和抽水泵，抽水泵架设于防淹水渠的上游端，防淹总管路架设于预灌溉区域的周边，防淹总管路通过多个防淹支管分别与所有排水管路一一对应式连通。

进一步地，所述小流量灌溉装置包括灌溉软管，灌溉软管迂回式铺设在用水单元内，灌溉软管的两端分别通过一个控制阀与之对应的分隔板内的一个引流腔的两端相连通，灌溉软管的外侧开设有多个沿之输送方向间隔分布的灌溉细孔。

一种基于农作物耗水量的精准灌溉方法，包括以下步骤：

步骤一、降雨量过小季节时，由供给水渠通过多个分隔板对各个用水单元内实现不同程度的用水量和不同时间段的灌溉目的，具体灌溉步骤如下：

1、对于灌溉水量需求不是过小的用水单元内的所有启闭装置均处于打开状态，供给水渠内的水源则通过多个流量阀分别定量的汇入一个引流腔内，这些水源会由各自的引流腔内的排水口流入用水单元内，此时一个用水单元内相对的两个引流腔内的水源会开始绕用水单元的周程实现快速灌溉；

2、对于灌溉水量需求十分小的用水单元内的所有启闭装置仍旧处于闭合状态，并且此时小流量灌溉装置开始工作，并且通过其中迂回铺设的灌溉软管实现对该用水单元内的极小水量的灌溉目的；

步骤二、降雨量过大季节时，所有启闭装置处于打开状态，供给水渠停止供水工作，每个用水单元内的雨水达到饱和状态时，会通过各自位置的排水口自动汇入各自的引流腔内，最后通过防淹单元将这些雨水汇入防淹水渠内，以此达到对农作物的防淹保护目的。

有益效果：本发明的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统及其灌溉方法，灌溉农作物主要根据其种类特性以及成长周期进行定量和定时灌溉，雨量过小季节时，由供给水渠通过多个分隔板的两个引流腔对各个用水单元内实现不同程度的用水量和不同时间段的灌溉目的，降雨量过大季节时，所有启闭装置处于打开状态，供给水渠停止供水工作，每个用水单元内的雨水达到饱和状态时，会通过各自位置的排水口自动汇入各自的引流腔内，后通过防淹单元将这些雨水汇入防淹水渠内，以此达到对农作物的防淹保护目的，本发明能够根据不同季节的降雨量，对用水单元内进行充分的排水或灌溉，从而确保农作物可以被精准灌溉以及防止农作物被强雨量淹没。

附图说明

图1为本发明的平面示意图一；

图2为本发明的立体结构示意图一；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为本发明的局部放大图一；

图5为本发明的平面示意图二；

图6为本发明的局部立体结构示意图一；

图7为图6中A处的放大图；

图8为本发明的局部立体结构示意图二；

图9为图8中B处的放大图；

图10为本发明的局部放大图二；

附图标记说明：供给水渠1，供给单元1a，供给总管路1a1，供给泵1a2，供给支管1a3，流量阀1a4。

防淹水渠2，排水管路2a，启闭阀2b，防淹单元2c，防淹总管路2c1，抽水泵2c2，防淹支管2c3。

分隔装置3，分隔板3a，挡板3b，引流腔3c，排水口3c1，滤网3c2。

启闭装置4，伺服电机4a，启闭板4b，启闭杆4c，齿轮4d。

小流量灌溉装置5，灌溉软管5a，控制阀5b，灌溉细孔5c。

用水单元6。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图10所示的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，包括供给水渠1、防淹水渠2和多个分隔装置3，所有分隔装置3沿一直线顺序间隔分布在预灌溉区域内，并且将该预灌溉区域分隔成多个用以种植不同农作物的用水单元6，供给水渠1和防淹水渠2均开设在预灌溉区域的周边，并且二者分别通过供给单元1a和防淹单元2c与所有分隔装置3内相连通，所有分隔装置3中至少有一个分隔装置3外设有小流量灌溉装置5，并且该小流量灌溉装置5铺设在与该分隔装置3对应的用水单元6内，每个分隔装置3的两侧分别设有一个启闭装置4，在降雨量过大季节时，所有启闭装置4均处于开启状态。

所有所述分隔装置3的结构均相同，分隔装置3包括长条形结构的分隔板3a，分隔板3a的长边一侧打入预灌溉区域内的地表下，并且打入深度至少为10dm，分隔板3a位于地面上的上半段为中空结构，并且该上半段内设有挡板3b，该挡板3b将分隔板3a内分隔成两个独立的引流腔3c，分隔板3a上半段的外两侧分别开设有若干沿之长边方向等间隔分布的排水口3c1，所有引流腔3c均通过各自位置的所有排水口3c1与外部相连通，所有启闭装置4分别设于一个引流腔3c内，并且用以将各自的引流腔3c内的所有排水口3c1打开或关闭；所有分隔板3a的下半段打入地表下，会使得相邻的两个分隔板3a内的用水单元6——则种植农作物区域内的水源集中在该用水单元6内，使得这些水源充分的在该用水单元6内流淌，进而起到灌溉目的；相邻的两个分隔板3a之间的用水单元6的灌溉水源途经主要是源于这两个分隔板3a相对的一个引流腔3c内；供给水渠1内的水源会充分注入引流腔3c内，由启闭装置4的打开，该水源通过排水口3c1外流，进一步接触用水单元6的土壤和种植物；进一步说明，也就是一个分隔板3a内的两个引流腔3c对应的乃是两个用水单元6的供水，

所述排水口3c1的底壁与预灌溉区域内的地表齐平，每个排水口3c1内均安装有滤网3c2；排水口3c1用于将引流腔3c内的水源排出至用水单元6的土壤；当降雨量过大时，供给水渠1停止供给，此时启闭装置4全部打开，根据降雨时间，持续打开，此时用水单元6内积留的降雨会通过排水口3c1流入引流腔3c内，排水口3c1的底高度壁会使得用水单元6内的雨水充分流淌，不会被阻隔在外；滤网3c2会使得雨水进入引流腔3c内的时候，不会使得大块泥土和碎石进入，防止引流腔3c内发生堵塞，进而导致后续清理不便。

所有所述启闭装置4均包括伺服电机4a和启闭板4b，每个启闭板4b的下半段始终呈竖直位于各自的引流腔3c内，每个启闭板4b的上半段均由内而外贯穿至分隔板3a的上方，每个启闭板4b均能够竖直活动的设于各自的引流腔3c内，每个启闭板4b的外侧均铰接有启闭杆4c，启闭杆4c上对称套设有两个齿轮4d，每个启闭板4b的外侧均开设有与各自位置的所有齿轮4d相啮合的齿槽，每个伺服电机4a分别设置在一个启闭杆4c的一端，并且与之对应的启闭杆4c传动连接；降雨量小的季节时，伺服电机4a工作，促使启闭杆4c转动，从而带动齿轮4d转动并啮合启闭板4b上的齿槽，促使启闭板4b下半段竖直向上活动，进而将与之对应的排水口3c1处于打开状态，随即水源得以从排水口3c1得到释放，释放中以此构成灌溉目的。

所述分隔板3a的上半段和启闭板4b均为不锈钢材质铸成；不锈钢材质耐腐蚀，进而增加分隔板3a和启闭板4b的使用寿命，同时也不会发生生锈，杜绝灌溉水源被污染的问题。

所述供给单元1a包括供给总管路1a1和供给泵1a2，供给泵1a2架设于供给水渠1的下游端，供给总管路1a1架设于预灌溉区域的周边，供给泵1a2的输出端与供给总管路1a1连通，供给总管路1a1通过多个供给支管1a3分别与所有引流腔3c的中段内一一对应式连通，每个供给支管1a3上均设有一个流量阀1a4；灌区作物所需的灌溉用水量。以万m3计。可分一个时段的及整个生育期的灌溉用水量。前者常按月、旬划分时段统计，可得灌溉用水过程，即按作物的灌溉制度；在各时段内作物的灌水定额乘以种植面积即得各时段的净灌溉用水量，其和就是整个生育期的净灌溉用水量；在降雨量小的季节时，根据对应的农作物的用水规律，通过人工操作外部，进行供水灌溉，具体步骤为：供给泵1a2将供给水渠1内的灌溉水源调取，并且通过供给总管和多个供给支管1a3分别注入至每一个引流腔3c内，每个流量阀1a4的释放水量均不同，主要用以适应与之对应的用水单元6内的农作物，将事先设定的水量通过流量阀1a4注入引流腔3c内实现精准灌溉，从而不会导致多灌溉或少灌溉的问题，该方式用于针对用水量区别不是过大，同时由人工针对用水单元6内的土壤干湿程度进行准确判定；供给支管1a3与引流腔3c的中段连通，促使水源可以由引流腔3c的中部向两端分流，进而达到完整的灌溉；所有流量阀1a4使得所有用水单元6可以处于不同时间段进行不同程度的灌溉目的。

所有所述引流腔3c内的腔底均开设有一个防淹孔，防淹孔位于引流腔3c内的中段，防淹孔内安装有排水管路2a，排水管路2a上安装有启闭阀2b，防淹单元2c包括防淹总管路2c1和抽水泵2c2，抽水泵2c2架设于防淹水渠2的上游端，防淹总管路2c1架设于预灌溉区域的周边，防淹总管路2c1通过多个防淹支管2c3分别与所有排水管路2a一一对应式连通；灌区作物所需的灌溉用水量。以万m³计。可分一个时段的及整个生育期的灌溉用水量。前者常按月、旬划分时段统计，可得灌溉用水过程，即按作物的灌溉制度；在各时段内作物的灌水定额乘以种植面积即得各时段的净灌溉用水量，其和就是整个生育期的净灌溉用水量；在降雨量小的季节时，根据对应的农作物的用水规律，通过人工操作外部，进行供水灌溉，具体步骤为：供给泵1a2将供给水渠1内的灌溉水源调取，并且通过供给总管和多个供给支管1a3分别注入至每一个引流腔3c内，每个流量阀1a4的释放水量均不同，主要用以适应与之对应的用水单元6内的农作物，将事先设定的水量通过流量阀1a4注入引流腔3c内实现精准灌溉，从而不会导致多灌溉或少灌溉的问题，该方式用于针对用水量区别不是过大，同时由人工针对用水单元6内的土壤干湿程度进行准确判定；供给支管1a3与引流腔3c的中段连通，促使水源可以由引流腔3c的中部向两端分流，进而达到完整的灌溉；所有流量阀1a4使得所有用水单元6可以处于不同时间段进行不同程度的灌溉目的。

所述小流量灌溉装置5包括灌溉软管5a，灌溉软管5a迂回式铺设在用水单元6内，灌溉软管5a的两端分别通过一个控制阀5b与之对应的分隔板3a内的一个引流腔3c的两端相连通，灌溉软管5a的外侧开设有多个沿之输送方向间隔分布的灌溉细孔5c；农作物中，根据不同的作物，灌溉的水量也有区别，有些区别不是过大，但有些植物需要的水量乃是非常少，所以通过排水口3c1的排放会容易导致灌溉过多，进一步导致灌溉精度无法深化的得到控制，那么这种情况下，对应该农作物的引流腔3c内的启闭装置4处于关闭状态，两个控制阀5b打开，此时该引流腔3c内的水源会流入至灌溉软管5a内，该过程中，水源经过灌溉细孔5c时会得到极小部分的释放，进而达到对用水单元6内的灌溉目的，并且注明：灌溉软管5a的其中一端乃是由上至下贯穿至与之对应的引流腔3c内，所以不会导致回流。

一种基于农作物耗水量的精准灌溉方法，包括以下步骤：

步骤一、降雨量过小季节时，由供给水渠1通过多个分隔板3a对各个用水单元6内实现不同程度的用水量和不同时间段的灌溉目的，具体灌溉步骤如下：

1、对于灌溉水量需求不是过小的用水单元6内的所有启闭装置4均处于打开状态，供给水渠1内的水源则通过多个流量阀1a4分别定量的汇入一个引流腔3c内，这些水源会由各自的引流腔3c内的排水口3c1流入用水单元6内，此时一个用水单元6内相对的两个引流腔3c内的水源会开始绕用水单元6的周程实现快速灌溉；

2、对于灌溉水量需求十分小的用水单元6内的所有启闭装置4仍旧处于闭合状态，并且此时小流量灌溉装置5开始工作，并且通过其中迂回铺设的灌溉软管5a实现对该用水单元6内的极小水量的灌溉目的；

步骤二、降雨量过大季节时，所有启闭装置4处于打开状态，供给水渠1停止供水工作，每个用水单元6内的雨水达到饱和状态时，会通过各自位置的排水口3c1自动汇入各自的引流腔3c内，最后通过防淹单元2c将这些雨水汇入防淹水渠2内，以此达到对农作物的防淹保护目的。

工作原理：灌溉农作物主要根据其种类特性以及成长周期进行定量和定时灌溉，雨量过小季节时，由供给水渠1通过多个分隔板3a的两个引流腔3c对各个用水单元6内实现不同程度的用水量和不同时间段的灌溉目的，降雨量过大季节时，所有启闭装置4处于打开状态，供给水渠1停止供水工作，每个用水单元6内的雨水达到饱和状态时，会通过各自位置的排水口3c1自动汇入各自的引流腔3c内，后通过防淹单元2c将这些雨水汇入防淹水渠2内，以此达到对农作物的防淹保护目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：包括供给水渠(1)、防淹水渠(2)和多个分隔装置(3)，所有分隔装置(3)沿一直线顺序间隔分布在预灌溉区域内，并且将该预灌溉区域分隔成多个用以种植不同农作物的用水单元(6)，供给水渠(1)和防淹水渠(2)均开设在预灌溉区域的周边，并且二者分别通过供给单元(1a)和防淹单元(2c)与所有分隔装置(3)内相连通，所有分隔装置(3)中至少有一个分隔装置(3)外设有小流量灌溉装置(5)，并且该小流量灌溉装置(5)铺设在与该分隔装置(3)对应的用水单元(6)内，每个分隔装置(3)的两侧分别设有一个启闭装置(4)，在降雨量过大季节时，所有启闭装置(4)均处于开启状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所有所述分隔装置(3)的结构均相同，分隔装置(3)包括长条形结构的分隔板(3a)，分隔板(3a)的长边一侧打入预灌溉区域内的地表下，并且打入深度至少为10dm，分隔板(3a)位于地面上的上半段为中空结构，并且该上半段内设有挡板(3b)，该挡板(3b)将分隔板(3a)内分隔成两个独立的引流腔(3c)，分隔板(3a)上半段的外两侧分别开设有若干沿之长边方向等间隔分布的排水口(3c1)，所有引流腔(3c)均通过各自位置的所有排水口(3c1)与外部相连通，所有启闭装置(4)分别设于一个引流腔(3c)内，并且用以将各自的引流腔(3c)内的所有排水口(3c1)打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所述排水口(3c1)的底壁与预灌溉区域内的地表齐平，每个排水口(3c1)内均安装有滤网(3c2)。

4.根据权利要求3所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所有所述启闭装置(4)均包括伺服电机(4a)和启闭板(4b)，每个启闭板(4b)的下半段始终呈竖直位于各自的引流腔(3c)内，每个启闭板(4b)的上半段均由内而外贯穿至分隔板(3a)的上方，每个启闭板(4b)均能够竖直活动的设于各自的引流腔(3c)内，每个启闭板(4b)的外侧均铰接有启闭杆(4c)，启闭杆(4c)上对称套设有两个齿轮(4d)，每个启闭板(4b)的外侧均开设有与各自位置的所有齿轮(4d)相啮合的齿槽，每个伺服电机(4a)分别设置在一个启闭杆(4c)的一端，并且与之对应的启闭杆(4c)传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所述分隔板(3a)的上半段和启闭板(4b)均为不锈钢材质铸成。

6.根据权利要求2所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所述供给单元(1a)包括供给总管路(1a1)和供给泵(1a2)，供给泵(1a2)架设于供给水渠(1)的下游端，供给总管路(1a1)架设于预灌溉区域的周边，供给泵(1a2)的输出端与供给总管路(1a1)连通，供给总管路(1a1)通过多个供给支管(1a3)分别与所有引流腔(3c)的中段内一一对应式连通，每个供给支管(1a3)上均设有一个流量阀(1a4)。

7.根据权利要求2所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所有所述引流腔(3c)内的腔底均开设有一个防淹孔，防淹孔位于引流腔(3c)内的中段，防淹孔内安装有排水管路(2a)，排水管路(2a)上安装有启闭阀(2b)，防淹单元(2c)包括防淹总管路(2c1)和抽水泵(2c2)，抽水泵(2c2)架设于防淹水渠(2)的上游端，防淹总管路(2c1)架设于预灌溉区域的周边，防淹总管路(2c1)通过多个防淹支管(2c3)分别与所有排水管路(2a)一一对应式连通。

8.根据权利要求2所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：所述小流量灌溉装置(5)包括灌溉软管(5a)，灌溉软管(5a)迂回式铺设在用水单元(6)内，灌溉软管(5a)的两端分别通过一个控制阀(5b)与之对应的分隔板(3a)内的一个引流腔(3c)的两端相连通，灌溉软管(5a)的外侧开设有多个沿之输送方向间隔分布的灌溉细孔(5c)。

9.一种基于农作物耗水量的精准灌溉方法，包括权利要求1～9项中任一项所述的一种基于农作物耗水量的精准灌溉系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、降雨量过小季节时，由供给水渠(1)通过多个分隔板(3a)对各个用水单元(6)内实现不同程度的用水量和不同时间段的灌溉目的，具体灌溉步骤如下：

(1)、对于灌溉水量需求不是过小的用水单元(6)内的所有启闭装置(4)均处于打开状态，供给水渠(1)内的水源则通过多个流量阀(1a4)分别定量的汇入一个引流腔(3c)内，这些水源会由各自的引流腔(3c)内的排水口(3c1)流入用水单元(6)内，此时一个用水单元(6)内相对的两个引流腔(3c)内的水源会开始绕用水单元(6)的周程实现快速灌溉；

(2)、对于灌溉水量需求十分小的用水单元(6)内的所有启闭装置(4)仍旧处于闭合状态，并且此时小流量灌溉装置(5)开始工作，并且通过其中迂回铺设的灌溉软管(5a)实现对该用水单元(6)内的极小水量的灌溉目的；

步骤二、降雨量过大季节时，所有启闭装置(4)处于打开状态，供给水渠(1)停止供水工作，每个用水单元(6)内的雨水达到饱和状态时，会通过各自位置的排水口(3c1)自动汇入各自的引流腔(3c)内，最后通过防淹单元(2c)将这些雨水汇入防淹水渠(2)内，以此达到对农作物的防淹保护目的。