CN109601346A - 灌溉系统 - Google Patents

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韩晶
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Abstract

本发明实施例提供一种灌溉系统，该系统包括：控制器，用于根据预设灌水定额以及日均耗水量确定灌溉周期，并以下列公式进行计算：灌溉周期＝灌水定额/日均耗水量，以所述灌水定额为单次灌水量，并根据所述灌水定额以及计算得到的所述灌溉周期发送灌溉任务；以及灌溉装置，根据所述控制器发送的灌溉任务执行相应灌溉动作，其中，所述灌水定额为根据预存的土壤信息和植被信息预设的灌水量的允许最大量，所述土壤信息包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息包括植被种类信息和/或植被日需水量信息；所述灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间。可以实现节约用水、节省劳力、提升效益。

Description

灌溉系统
技术领域
本发明涉及节水灌溉技术，具体地涉及一种灌溉系统。
背景技术
西北地区及类似地区的地表干燥少雨，水分蒸发性强，地表发育程度较低，土质疏松，植被稀少，降水下渗严重，如植物在此种土质中生长，需要增强涵养水源能力，因面积广阔，人工消耗量大，效率低下等现象给绿化实施、维护增加了难度。由于植被种类不同、所在土壤不同，对灌溉的要求亦不同，因此，如何针对不同植被、不同土壤，在灌溉作业过程中提高节水性的问题亟待解决。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种灌溉系统，该系统通过预设灌水定额以及根据预设灌水定额以及日均耗水量确定灌溉周期制定灌溉任务。其中，该灌水定额为根据预存的土壤信息和植被信息预设的灌水量的允许最大量，所述土壤信息包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息包括植被种类信息和/或植被日需水量信息；所述灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间。通过将灌溉周期最大化，以提高灌溉作业的节水性。可以实现节省劳力、对地形和土质适应性强、有效做到水土保持、管理方便，更能够提高灌溉效率，提高工作效率，提升效益。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种灌溉系统，该系统包括：
控制器，用于根据预设灌水定额以及日均耗水量确定灌溉周期，并以下列公式进行计算：灌溉周期＝灌水定额/日均耗水量，以所述灌水定额为单次灌水量，并根据所述灌水定额以及计算得到的所述灌溉周期发送灌溉任务；以及
灌溉装置，根据所述控制器发送的灌溉任务执行相应灌溉动作，
其中，所述灌水定额为根据预存的土壤信息和植被信息预设的灌水量的允许最大量，所述土壤信息包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息包括植被种类信息和/或植被日需水量信息；
所述灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间。
可选的，该系统还包括光伏子系统，该光伏子系统包括：
太阳能电池阵列；
扬水逆变器，用于将所述太阳能电池阵列提供的直流电转换为适用于水泵的交流电；以及
水泵，接收所述扬水逆变器提供的所述交流电，并为所述灌溉装置泵送灌溉用水。
可选的，该系统还包括：
土壤水分传感器，用于实时监测土壤含水量并发送至所述控制器；
所述控制器还用于将所述土壤含水量与预设值进行比较，在所述土壤含水量小于所述预设值的情况下发送低水量报告。
可选的，所述控制器还用于提取所述发送低水量报告的日期，在所述低水量报告的日期在本次灌溉周期内的情况下，向所述灌溉装置发送灌溉任务。
可选的，所述控制器还用于获取预定时间内的气象信息，根据所述气象信息中获取到的预测降雨量调整下个灌溉周期的所述灌水定额。
可选的，该系统还包括：
雨量传感器，用于将监测到的实际降雨量发送至控制器；
所述控制器根据所述实际降雨量修正所述预测降雨量，以校正下个灌溉周期的所述灌水定额。
可选的，该系统还包括：
移动终端，用于作为便携式控制器或备份控制器。
可选的，该系统还包括：
通信装置，用于为系统内各部件通信提供通信条件，并在传输的数据上添加时间戳。
可选的，所述控制器还用于根据预存的土壤信息和植被信息、预设灌水定额、接收到的监测数据以及所述数据上的时间戳制作相应图表并存储。
通过上述技术方案，该系统通过控制器根据预设的预设灌水定额以及预存的日均耗水量确定灌溉周期。其中，所述灌水定额为根据预存的土壤信息和植被信息预设的灌水量的允许最大量，所述土壤信息包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息包括植被种类信息和/或植被日需水量信息；所述灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间。该控制器在根据灌水定额及灌溉周期向灌溉装置发送灌溉任务，灌溉装置以该灌水定额为灌水量执行相应灌溉动作，可以最大限度的延长灌溉周期，提高灌溉作业的节水性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种灌溉系统的基本结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种灌溉系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的光伏子系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的光伏子系统的工作原理图；
图5是本发明实施例提供的灌溉装置分布示意图。
附图标记说明
10 太阳能电池阵列 11 扬水逆变器
12 水泵 13 控制器
14 蓄电池组 15 家用电器
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”、“远、近”是指参考附图的方向，因此，使用方向用语是用来说明并非来限制本发明。
图1示出了本发明实施例提供的一种灌溉系统的基本结构示意图，如图1所示，该系统可以包括控制器和灌溉装置，其中，该控制器可以根据预设的灌水定额以及日均耗水量确定灌溉周期，并将该灌水定额设定为单次灌水量。控制器根据灌水定额和灌溉周期制定灌溉任务并发送至灌溉装置。该灌溉装置根据控制器发送的灌溉任务执行相应的灌溉动作。具体地，在计算灌溉周期前，还需将本灌溉地区的土壤信息及植被信息预存至控制器。该土壤信息可以包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息可以包括植被种类信息和/或植被日需水量信息。由于土壤的质地不同，导致土壤持水量不相同，具体如表1所示。
表1
土壤质地 容重(g/cm3) 土壤持水量(重量％)
紧砂土 1.45-1.60 16-22
砂壤土 1.36-1.54 22-30
轻壤土 1.40-0.52 22-28
中壤土 1.40-1.55 22-28
重壤土 1.38-1.54 22-28
轻粘土 1.35-1.44 28-32
中粘土 1.30-1.45 25-35
重粘土 1.32-1.40 30-35
同样的，根据植被种类的不同，各种类的植被日均耗水量并不相同。例如，草坪的日均耗水量如表2所示。
表2
在计算灌溉周期前，根据预存的土壤信息和植被信息预设灌水定额，且该灌水定额为灌水量的允许最大量。该控制器可以在获取到预存的土壤信息和植被信息以及预设的灌水定额后计算灌水周期，且计算得到的灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间，具体地，通过以下公式进行计算：
灌溉周期＝灌水定额/日均耗水量
图2示出了本发明实施例提供的灌溉系统的结构示意图，如图2所示，该系统还可以包括光伏子系统。图3示出了本发明实施例提供的光伏子系统的结构示意图，如图3所示，该光伏子系统可以包括：太阳能电池阵列10、扬水逆变器11以及水泵12。该扬水逆变器11将太阳能电池阵列10提供的直流电转换为适用于水泵12的交流电，该水泵12接收扬水逆变器11提供的交流电为灌溉装置泵送灌溉用水。
图4示出了本发明实施例的光伏子系统的工作原理图该光伏子系统还可以包括蓄电池组14，太阳能电池阵列10可以为该蓄电池组14充电，在太阳能电池阵列10输出电能较小或无法输出电能时(如傍晚或夜晚)，该蓄电池组14可以继续为水泵12供电，进而灌溉装置可以进行夜间灌溉作业，可以在不利用其他电源的情况下，延长灌溉系统灌溉的灌溉时间。该太阳能电池阵列10提供的电流还可以转为家用电，为其他电器(例如，家用电器15)进行供电，可以利用清洁能源代替其他电源，提高了系统的环保性能。
如图2所示，该系统还可以包括土壤水分传感器，将土壤水分传感器设置在灌溉地区，可以实时监测土壤含水量并将检测到的土壤含水量信息发送至所述控制器13。在完成一轮灌溉后，控制器13将接收到的土壤含水量与预设值进行比较，在土壤含水量小于预设值的情况下，控制器13判断该地区为低水量地区并发送低水量报告，并提取该低水量报告中的日期时间，在低水量报告的日期在本次灌溉周期内的情况下，向所述灌溉装置发送灌溉任务，避免因该地区低水量影响植被生长。
该控制器13还可以通过互联网获取设定时间内(一周内)的气象信息，可以通过获取该气象信息中的降水量信息调整下个灌溉周期的灌水定额。例如，该气象信息中提供的降水量信息为未来一周内有两天出现中雨。则预设该两天的降雨量为50mm(25mm+25mm)，并根据该预设的降雨量调整下个灌溉周期的灌水定额。降水量信息如表3所示，控制器13根据气象信息预测雨量等级信息，设定相应规定量的最大值为预测降雨量。例如，预测雨量等级为小于，控制器13设定预测降雨量为10mm，预测雨量等级为大雨，控制器13设定预测降雨量为50mm。
表3
小雨 1d(或24h)降雨量小于10mm者
中雨 1d(或24h)降雨量10～25mm者
大雨 1d(或24h)降雨量25～50mm者
暴雨 1d(或24h)降雨量50～100mm者
该系统还可以包括雨量传感器，用于监测实际降雨量，并将该实际降雨量发送至控制器13。该控制器13根据该实际降雨量修正气象信息中预测的降雨量信息，进而校正根据预测的降雨量信息调整的下个灌溉周期的灌水定额。例如，雨量传感器监测到的上述两天的实际降雨量为42mm，控制器13将实际降雨量(42mm)更新该预测的降雨量(50mm)，并根据更新后的实际降雨量校正下个周期的灌水定额。其中，该雨量传感器可以包括有线雨量传感器和无线雨量传感器。
图5示出了发明实施例提供的灌溉装置分布示意图，如图5所示，可以根据灌溉地区种植的植被类型，设置相应的灌溉喷头，例如，所需灌溉地区为草坪的情况下，可以通过设置地埋式散射喷头进行相应灌溉，所需灌溉地区种植植被为灌木类或乔木类植被时，可以通过设置树根灌水器及地埋式喷头进行相应灌溉。具体灌溉喷头的设置可已依据用户需求设定。
如图2所示，该系统还可以包括通信装置，为系统内各部件通信提供通信条件。该通信装置可以分别与土壤水分传感器和雨量传感器连接，用于将土壤水分传感器和雨量传感器的检测信息分别发送至控制器13，并在发送的检测数据上添加时间戳。该控制器13还可以根据预存的土壤信息和植被信息、设定时间内的预设灌水定额以及该设定时间内土壤水分传感器和雨量传感器发送的监测数据为数据参数，根据数据长的时间戳为时间参数制作相应的图表并存储。方便后期对该段时间内灌溉数据的分析。
在实施例中，该系统还可以包括土壤电导率传感器和土壤酸碱度计，分别对土壤的电导率和PH值进行检测并发送至控制器13。控制器13将接收到的土壤电导率和土壤酸碱度分别与相应标准值进行比较，并输出相应土壤检测信息。工作人员可以根据控制器13输出的土壤检测信息判断该灌溉地区是否需要施加肥料或调整施加的肥料。
该灌溉系统具有充分利用清洁能源、节约用水、节省劳力、对地形和土质适应性强、有效做到水土保持、管理方便、报表数据直观等优点。成本上，社会效益上具有明显的优势；结合现代物联网等技术，适合大面积的集约化管理；结合先进的国际节水灌溉技术，更能够提高灌溉效率，提高工作效率，提升效益。
从经济效益分析：根据实际资料，利用管道输水喷灌灌溉减少了漫灌输水过程中的渗漏与蒸发损失，管道系统水的有效利用系数在90％以上，比漫灌输水节水40％左右。
减少肥水投入：喷灌的肥水管理方式是把水(和肥料)经过一定处理，通过管道直接输送到作物根部，精确施肥浇水。经测算在一般的管理条件下，该项技术比常规肥水管理方式节省水肥50％以上，从根本上降低了生产成本。
减少劳动力投入：喷灌系统是一种半自动乃至全自动的肥水管理系统，使用该系统能节省浇水、施肥等工作的劳动力投入70％以上。
但在前期设备购买与安装步骤有着较高的投入,但在投入正式生产之后,由于其能有效的减少肥料施用以及降低用水量可以给使用单位节约大量的成本，提高使用者的经济收益。
在水资源匮乏的地区，不能直接利用地下水资源，水价较高地区都可通过该灌溉系统进行灌溉，可降低漫灌式浇灌方式，在保证植被正常生长的情况下大量节约用水；在监测点采用太阳能清洁能源方式提供电量，可减少地下铺设电缆的线损以及后期维护费用，降低造价，节约成本，同时降低腐蚀以及外力破坏等原因造成损失的风险；可结合海绵式设计进行统一性，全方位生态模式管理。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (9)

1.一种灌溉系统，其特征在于，该系统包括：
控制器，用于根据预设灌水定额以及日均耗水量确定灌溉周期，并以下列公式进行计算：灌溉周期＝灌水定额/日均耗水量，以所述灌水定额为单次灌水量，并根据所述灌水定额以及计算得到的所述灌溉周期发送灌溉任务；以及
灌溉装置，根据所述控制器发送的灌溉任务执行相应灌溉动作；
其中，所述灌水定额为根据预存的土壤信息和植被信息预设的灌水量的允许最大量，所述土壤信息包括土壤质地信息和/或土壤持水量信息，所述植被信息包括植被种类信息和/或植被日需水量信息；
所述灌溉周期为植被在耗水最旺时期允许的最大灌水间隔时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括光伏子系统，该光伏子系统包括：
太阳能电池阵列；
扬水逆变器，用于将所述太阳能电池阵列提供的直流电转换为适用于水泵的交流电；以及
水泵，接收所述扬水逆变器提供的所述交流电，并为所述灌溉装置泵送灌溉用水。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
土壤水分传感器，用于实时监测土壤含水量并发送至所述控制器；
所述控制器还用于将所述土壤含水量与预设值进行比较，在所述土壤含水量小于所述预设值的情况下发送低水量报告。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于提取所述发送低水量报告的日期，在所述低水量报告的日期在本次灌溉周期内的情况下，向所述灌溉装置发送灌溉任务。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于获取预定时间内的气象信息，根据所述气象信息中获取到的预测降雨量调整下个灌溉周期的所述灌水定额。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
雨量传感器，用于将监测到的实际降雨量发送至控制器；
所述控制器根据所述实际降雨量修正所述预测降雨量，以校正下个灌溉周期的所述灌水定额。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
移动终端，用于作为便携式控制器或备份控制器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
通信装置，用于为系统内各部件通信提供通信条件，并在传输的数据上添加时间戳。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据预存的土壤信息和植被信息、预设灌水定额、接收到的监测数据以及所述数据上的时间戳制作相应图表并存储。
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