CN110032151A - 滴灌测控系统及滴灌测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及农业高效节水灌溉技术领域，提供一种滴灌测控系统及滴灌测控方法。滴灌测控系统包括井电双控控制单元和与井电双控控制单元无线连接的支管灌溉监测单元，支管灌溉监测单元包括支管压力表、滴速测量装置和支管球阀；支管压力表安装于待测滴灌支管，用于测量支管水压；滴速测量装置与待测滴灌支管的滴孔相连接，用于测量待测滴灌支管的滴灌频率和滴孔流速；支管球阀安装于待测滴灌支管的进水口；井电双控控制单元根据支管水压、滴灌频率和滴孔流速控制所述支管球阀的阀门开度。本发明实施例提供的滴灌测控系统及滴灌测控方法，可以有效解决现有规模化农田滴灌系统中滴灌支管易破裂、爆管且无法有效及时监测、控制的问题。

Description

滴灌测控系统及滴灌测控方法

技术领域

本发明实施例涉及农业高效节水灌溉技术领域，尤其涉及一种滴灌测控系统及滴灌测控方法。

背景技术

滴灌是一种精密的灌溉方法，利用滴灌管道系统，通过放置在作物根部处的滴灌带(或滴灌管)将水直接输送到田间：滴灌带上有很多很小的孔口或滴头做出水口，从出水口溢出的水缓慢湿润作物根际土壤。随着农业灌溉设施技术的发展，节水、节肥、省时、省工、节能的滴灌技术日益受到人们的重视。滴灌管是一种带有滴头的塑料管，滴头上设有迷宫流道，塑料管中的水经迷宫流道减压节流后由与迷宫流道连通、设置在塑料管上的滴孔流出，直接滴灌在作物的根部；滴灌管在滴灌过程中需保持压力、流量的基本恒定。试验数据表明，当管路水压增大时，流量会随之加大，若出现管路水压突然增高，有可能导致滴灌管出现爆管现象，造成漏水事故。

我国滴灌技术己呈现出规模化、集约化的发展趋势，在以一个区域优势作物为对象，进行大规模区域化滴灌技术推广上取得了一系列显著成绩。然而，规模化农田滴灌系统作为一个复杂而庞大的整体，出现故障不易排查，巡视检查又耗时耗工，一旦出现灌水器堵塞、滴灌管破裂、爆管等情况，需经长时间灌溉，并待作物或农田地表有所反映才能察觉。而此时滴灌系统的性能己出现较为明显的下降，这不仅会导致作物产量和品质的降低，浪费大量水资源，更会影响滴灌系统运行效果和安全性，导致滴灌系统报废。

发明内容

本发明实施例提供一种滴灌测控系统及滴灌测控方法，用以解决现有规模化农田滴灌系统中滴灌支管易破裂、爆管且无法有效及时监测、控制的问题。

本发明实施例提供一种滴灌测控系统，包括井电双控控制单元和与所述井电双控控制单元无线连接的支管灌溉监测单元，所述支管灌溉监测单元包括支管压力表、滴速测量装置和支管球阀；

所述支管压力表安装于待测滴灌支管，用于测量支管水压；所述滴速测量装置与所述待测滴灌支管的滴孔相连接，用于测量所述待测滴灌支管的滴灌频率和滴孔流速；所述支管球阀安装于所述待测滴灌支管的进水口；所述井电双控控制单元根据所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速控制所述支管球阀的阀门开度。

本发明实施例提供一种滴灌测控方法，包括如下步骤：

获取待测滴灌支管的支管水压、滴灌频率和滴孔流速，并将所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速通过无线连接的方式发送至井电双控控制单元；

所述井电双控控制单元根据所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速，并通过无线连接的方式控制支管球阀的阀门开度；

其中，所述支管球阀安装于所述待测滴灌支管的进水口。

本发明实施例提供的滴灌测控系统及滴灌测控系统方法，通过在待测滴灌支管安装支管灌溉监测单元，可以非常方便地对相应的滴灌支管进行耐压测试和出水量测试，从而对待测滴灌支管进行现场检测，有效保证农田所铺设的滴灌管路的质量，实现不同流量需求下对于不同种类的滴灌管最大承压爆管测试、用于不同的农作物时滴灌流量测试以及相同条件下不同种类滴灌管的性能对比测试。支管压力表能够实时监测待测滴灌支管的压力状况，滴速测量装置可以用来承接测量滴灌支管某个滴孔滴水的频率及一定时间的滴水量，从而实时监测待测滴灌支管的滴灌频率和滴孔流速；井电双控控制单元能够通过支管压力表和滴速测量装置获取实时的支管水压、滴灌频率和滴孔流速数据，并根据这些实时数据控制安装于待测滴灌支管进水口的支管球阀的阀门开度，防止滴灌支管内水压过高，有效防止滴灌系统在实际使用时发生大量不可控的爆管现象，减少并及时发现堵塞、爆管、滴灌不均匀等问题，保证滴灌系统安全可靠运行，进一步提升节水效果。井电双控控制单元与支管压力表、滴速测量装置和支管球阀均为无线连接，支管压力表、滴速测量装置和支管球阀可以在铺设的滴灌支管任意节点两端布置，便于支管灌溉监测单元的安装和拓展，可以直接在当下运行状况和实际外界条件作用下，进行滴灌支管任意节点或者分段的测试工作，安装测试过程灵活快捷，且自动化程度高，布置完成后通过井电双控控制单元就可以进行监测、测试，进一步降低了其在规模化农田滴灌系统的推广应用成本。本发明实施例提供的滴灌测控系统及滴灌测控方法，可以有效解决现有规模化农田滴灌系统中滴灌支管易破裂、爆管且无法有效及时监测、控制的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例滴灌测控系统的结构示意图；

图中：1、井电双控控制单元；2、滴灌总管；3、待测滴灌支管；4、支管压力表；5、滴速测量装置；6、支管球阀；7、总管压力表；8、总供水球阀；9、尾部球阀；10、蓄水池；11、潜水泵；12、水位传感器；13、水质监测装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的滴灌测控系统，包括井电双控控制单元1和与井电双控控制单元1无线连接的支管灌溉监测单元，支管灌溉监测单元包括支管压力表4、滴速测量装置5和支管球阀6。支管压力表4安装于待测滴灌支管3，用于测量支管水压；滴速测量装置5与待测滴灌支管3的滴孔相连接，用于测量待测滴灌支管3的滴灌频率和滴孔流速；支管球阀6安装于待测滴灌支管3的进水口；井电双控控制单元1根据支管水压、滴灌频率和滴孔流速控制支管球阀6的阀门开度。

本发明实施例提供的滴灌测控系统，通过在待测滴灌支管3安装支管灌溉监测单元，可以非常方便地对相应的待测滴灌支管3进行耐压测试和出水量测试，从而对待测滴灌支管3进行现场检测，有效保证农田所铺设的滴灌管路的质量，实现不同流量需求下对于不同种类的滴灌管最大承压爆管测试、用于不同的农作物时滴灌流量测试以及相同条件下不同种类滴灌管的性能对比测试。支管压力表4能够实时监测待测滴灌支管3的压力状况，滴速测量装置5用来承接测量待测滴灌支管3某个滴孔滴水的频率及一定时间的滴水量，从而实时监测待测滴灌支管3的滴灌频率和滴孔流速；井电双控控制单元1能够通过支管压力表4和滴速测量装置5获取实时的支管水压、滴灌频率和滴孔流速数据，并根据这些实时数据控制安装于待测滴灌支管3进水口的支管球阀6的阀门开度，防止待测滴灌支管3内水压过高，有效防止滴灌系统在实际使用时发生大量不可控的爆管现象，减少并及时发现堵塞、爆管、滴灌不均匀等问题，保证滴灌系统安全可靠运行，进一步提升节水效果。井电双控控制单元1与支管压力表4、滴速测量装置5和支管球阀6均为无线连接，支管压力表4、滴速测量装置5和支管球阀6可以在铺设的滴灌支管任意节点两端布置，便于支管灌溉监测单元的安装和拓展，可以直接在当下运行状况和实际外界条件作用下，进行滴灌支管任意节点或者分段的测试工作，安装测试过程灵活快捷，且自动化程度高，布置完成后通过井电双控控制单元1就可以进行监测、测试，进一步降低了其在规模化农田滴灌系统的推广应用成本。

本发明另一实施例提供的滴灌测控系统，支管灌溉监测单元还可以包括水质监测装置13。水质监测装置13安装于待测滴灌支管3，包括用于监测水的物理杂质含量的传感器和水PH值传感器，用于监测待测滴灌支管3中灌溉水的物理杂质含量和PH值，并通过无线连接的方式将数据发送给井电双控控制单元1；井电双控控制单元1在进行包括支管球阀6阀门开度的控制时，除了根据支管水压、滴灌频率和滴孔流速等参数，还可以包括滴灌水物理杂质含量和PH值等参数。滴灌水物理杂质含量和PH值参数可以用来评测本次滴灌测试的有效性，若滴灌测试阶段结束后显示滴灌水物理杂质含量过高或者灌溉水PH值超过滴灌带容许范围，本次测试的滴灌带质量结果不具有有效性；在正常测试中，当检测到滴灌水物理杂质含量偏高或者水PH不合理时关闭支管球阀6，检查灌溉水过滤设施是否正常工作、水源水质是否正常；若灌溉水物理杂质或水PH数据较正常值有微小变动时可适当减小支管球阀6开度，以减小对测试的影响。

现有的滴灌管道系统一般在系统前端都会安装过滤器，没有考虑灌溉水的水质对于管道的影响。本发明实施例滴灌测控系统将水质因素考虑在内，有两方面原因：一是一般过滤器单纯是物理过滤器，主要过滤灌溉水源中的细砂和石子，并没有监测水源酸碱度；滴灌带材质一般为LDPE聚乙烯材料或PE再生料，在使用过程中因当地水质酸碱度或者水溶肥后酸碱度影响的因素需要考虑在内，管壁被缓慢腐蚀薄弱后承压能力下降易爆管，滴灌带出水口有可能因长期慢性腐蚀造成出水口外扩，导致灌溉不均；二是过滤装置有可能效果差或者输水主管道年久失修、质量不过关，导致内壁锈蚀、剥落，并使灌溉水源被污染、滴灌出口被堵塞。因此本发明实施例滴灌测控系统将滴灌带入口处水质监测情况纳入考虑范围内。

本发明实施例提供的滴灌测控系统，支管灌溉监测单元与井电双控控制单元1的无线连接方式可以是GPRS、3G、4G、5G、数传电台以及无线自组织网络中的任一种。

本发明另一实施例提供的滴灌测控系统，还可以包括与井电双控控制单元1连接的总管灌溉监测单元，总管灌溉监测单元包括总管压力表7和总供水球阀8；总管压力表7安装于滴灌总管2，用于测量总管水压；总供水球阀8安装于滴灌总管2的进水口。井电双控控制单元1与总管灌溉监测单元可以是无线连接的方式，也可以是有线连接。如果本发明实施例的滴灌测控系统是对已有的滴灌系统进行改进，无需对总管灌溉监测单元进行改动，而只需加装支管灌溉监测单元，并在井电双控控制单元1加装相应的模块，方便对现有滴灌系统的升级改造。井电双控控制单元1通过总管压力表7获取总管水压，并根据总管水压控制总供水球阀8的开合角。总管灌溉监测单元还可以包括尾部球阀9，尾部球阀9安装于滴灌总管2的回水口，井电双控控制单元1根据总管水压控制总供水球阀8和尾部球阀9的开合角，更好地完成滴灌总管2内的水量和压力控制。

本发明另一实施例提供的滴灌测控系统，还可以包括蓄水池10和与井电双控控制单元1连接的供水监测单元。供水监测单元可以包括潜水泵11和水位传感器12；潜水泵11位于蓄水池10的底部，与滴灌总管2相连接；水位传感器12安装于蓄水池10内，用于向井电双控控制单元1提供蓄水池10的水位信息。蓄水池10与供水监测单元的连接可以是无线连接的方式，也可以是有线连接。水位传感器12能够获取蓄水池10的水位信息，并将水位信息发送至井电双控控制单元1；井电双控控制单元1能够根据水位信息控制潜水泵11的运行。

本发明实施例还提供一种滴灌测控方法，包括如下步骤：获取待测滴灌支管3的支管水压、滴灌频率和滴孔流速，并将支管水压、滴灌频率和滴孔流速通过无线连接的方式发送至井电双控控制单元1；井电双控控制单元1根据支管水压、滴灌频率和滴孔流速，并通过无线连接的方式控制支管球阀6的阀门开度；其中，支管球阀6安装于待测滴灌支管3的进水口。

本发明实施例提供的滴灌测控方法，可以非常方便地对相应的待测滴灌支管3进行耐压测试和出水量测试，从而对待测滴灌支管3进行现场检测，有效保证农田所铺设的滴灌管路的质量；井电双控控制单元1能够获取实时的支管水压、滴灌频率和滴孔流速数据，并根据这些实时数据控制安装于待测滴灌支管3进水口的支管球阀6的阀门开度，减少并及时发现堵塞、爆管等问题，保证滴灌系统安全可靠运行，进一步提升节水效果。

本发明实施例提供的滴灌测控方法，可以在待测滴灌支管3安装支管压力表4，支管压力表4与井电双控控制单元1无线连接，以监测并向井电双控控制单元1发送支管水压；可以在待测滴灌支管3的滴孔处安装滴速测量装置5，滴速测量装置5井电双控控制单元1无线连接，以监测并向井电双控控制单元1发送滴灌频率和滴孔流速数据。

本发明另一实施例提供的滴灌测控方法，在获取支管水压、滴灌频率和滴孔流速后，还可以包括如下步骤：获取待测滴灌支管3中灌溉水的物理杂质含量和PH值，将物理杂质含量和PH值通过无线连接的方式发送井电双控控制单元1；以使井电双控控制单元1根据支管水压、滴灌频率、滴孔流速以及物理杂质含量和PH值，并通过无线连接的方式控制支管球阀6的阀门开度。可以在待测滴灌支管3中安装水质监测装置13，水质监测装置13与井电双控控制单元1无线连接，以监测并向井电双控控制单元1发送待测滴灌支管3中灌溉水的物理杂质含量和PH值。

本发明另一实施例提供的滴灌测控方法，还可以包括如下步骤：获取总管水压，并将总管水压发送至井电双控控制单元1；井电双控控制单元1根据总管水压控制总供水球阀8和尾部球阀9的开度；其中，总供水球阀8安装于滴灌总管2的进水口，尾部球阀9安装于滴灌总管2的回水口。可以在滴灌总管2中安装总管压力表7，总管压力表7与井电双控控制单元1相连接，以监测并向井电双控控制单元1发送总管水压。

本发明另一实施例提供的滴灌测控方法，还可以包括如下步骤：获取蓄水池10中的水位信息，并将水位信息发送至井电双控控制单元1；井电双控控制单元1根据水位信息控制潜水泵11的运行；其中，潜水泵11安装于蓄水池10底部。可以在蓄水池10中安装水位传感器12，水位传感器12与井电双控控制单元1相连接，以监测并向井电双控控制单元1发送水位信息。

本发明提供的滴灌测控系统及滴灌测控方法，通过在待测滴灌支管3安装支管灌溉监测单元，可以非常方便地对相应的待测滴灌支管3进行耐压测试和出水量测试，从而对待测滴灌支管3进行现场检测，有效保证农田所铺设的滴灌管路的质量，实现不同流量需求下对于不同种类的滴灌管最大承压爆管测试、用于不同的农作物时滴灌流量测试以及相同条件下不同种类滴灌管的性能对比测试。支管压力表4能够实时监测待测滴灌支管3的压力状况，滴速测量装置5可以用来承接测量待测滴灌支管3某个滴孔滴水的频率及一定时间的滴水量，从而实时监测待测滴灌支管3的滴灌频率和滴孔流速；井电双控控制单元1能够通过支管压力表4和滴速测量装置5获取实时的支管水压、滴灌频率和滴孔流速数据，并根据这些实时数据控制安装于待测滴灌支管3进水口的支管球阀6的阀门开度，防止滴灌支管内水压过高，有效防止滴灌系统在实际使用时发生大量不可控的爆管现象，减少并及时发现堵塞、爆管、滴灌不均匀等问题，保证滴灌系统安全可靠运行，进一步提升节水效果。井电双控控制单元1与支管压力表4、滴速测量装置5和支管球阀6均为无线连接，支管压力表4、滴速测量装置5和支管球阀6可以在铺设的滴灌支管任意节点两端布置，便于支管灌溉监测单元的安装和拓展，可以直接在当下运行状况和实际外界条件作用下，进行滴灌支管任意节点或者分段的测试工作，安装测试过程灵活快捷，且自动化程度高，布置完成后通过井电双控控制单元1就可以进行监测、测试，进一步降低了其在规模化农田滴灌系统的推广应用成本。本发明实施例提供的滴灌测控系统及滴灌测控方法，可以有效解决现有规模化农田滴灌系统中滴灌支管易破裂、爆管且无法有效及时监测、控制的问题。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种滴灌测控系统，其特征在于，包括井电双控控制单元和与所述井电双控控制单元无线连接的支管灌溉监测单元，所述支管灌溉监测单元包括支管压力表、滴速测量装置和支管球阀；

所述支管压力表安装于待测滴灌支管，用于测量支管水压；所述滴速测量装置与所述待测滴灌支管的滴孔相连接，用于测量所述待测滴灌支管的滴灌频率和滴孔流速；所述支管球阀安装于所述待测滴灌支管的进水口；所述井电双控控制单元根据所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速控制所述支管球阀的阀门开度。

2.根据权利要求1所述的滴灌测控系统，其特征在于，所述支管灌溉监测单元还包括水质监测装置，所述水质监测装置安装于所述待测滴灌支管，用于监测所述待测滴灌支管中灌溉水的物理杂质含量和PH值。

3.根据权利要求1所述的滴灌测控系统，其特征在于，所述无线连接的方式为GPRS、3G、4G、5G、数传电台以及无线自组织网络中的任一种。

4.根据权利要求1所述的滴灌测控系统，其特征在于，还包括与所述井电双控控制单元连接的总管灌溉监测单元，所述总管灌溉监测单元包括总管压力表和总供水球阀；

所述总管压力表安装于滴灌总管，用于测量总管水压；所述总供水球阀安装于所述滴灌总管的进水口。

5.根据权利要求4所述的滴灌测控系统，其特征在于，所述总管灌溉监测单元还包括尾部球阀，所述尾部球阀安装于所述滴灌总管的回水口。

6.根据权利要求1所述的滴灌测控系统，其特征在于，还包括蓄水池和与所述井电双控控制单元连接的供水监测单元，所述供水监测单元包括潜水泵和水位传感器；所述潜水泵位于所述蓄水池底部，与所述滴灌总管相连接；所述水位传感器安装于所述蓄水池内，用于向所述井电双控控制单元提供所述蓄水池的水位信息。

7.一种滴灌测控方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取待测滴灌支管的支管水压、滴灌频率和滴孔流速，并将所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速通过无线连接的方式发送至井电双控控制单元；

所述井电双控控制单元根据所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速，并通过无线连接的方式控制支管球阀的阀门开度；

其中，所述支管球阀安装于所述待测滴灌支管的进水口。

8.根据权利要求7所述的滴灌测控方法，其特征在于，在获取所述支管水压、所述滴灌频率和所述滴孔流速后，还包括如下步骤：

获取所述待测滴灌支管中灌溉水的物理杂质含量和PH值，将所述物理杂质含量和所述PH值通过无线连接的方式发送所述井电双控控制单元；

以使所述井电双控控制单元根据所述支管水压、所述滴灌频率、所述滴孔流速以及所述物理杂质含量和所述PH值，并通过无线连接的方式控制所述支管球阀的阀门开度。

9.根据权利要求7所述的滴灌测控方法，其特征在于，还包括如下步骤：

获取总管水压，并将所述总管水压发送至所述井电双控控制单元；

所述井电双控控制单元根据所述总管水压控制总供水球阀和尾部球阀的开度；

其中，所述总供水球阀安装于滴灌总管的进水口，所述尾部球阀安装于所述滴灌总管的回水口。

10.根据权利要求7所述的滴灌测控方法，其特征在于，还包括如下步骤：

获取蓄水池中的水位信息，并将所述水位信息发送至所述井电双控控制单元；

所述井电双控控制单元根据所述水位信息控制潜水泵的运行；

其中，所述潜水泵安装于所述蓄水池底部。