CN111656939A - 一种水利灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水利灌溉装置，输水水泵与灌溉水泵均固定连接在安装板上端，输水水泵的出水端连接有输水管道，输水管道末端固定连接在药液混合罐顶端，两组药液混合罐分别固定连接在安装板顶部两端，两组液体混合罐的底部均固定连接有出水管，且出水管的末端均固定连接在计量泵上，计量泵的出水端固定连接有加药管，加药管另一端固定连接有三通混合管，三通混合管一端固定连接有送水管，送水管另一端与灌溉水泵的出水端相连接，三通混合管另一端固定连接有静态混合器，静态混合器另一端固定连接有灌溉水管。本发明具有能够在灌溉时以最佳浓度比例加入营养料，提高灌溉效果的优点，其主要用于农作物灌溉。

Description

一种水利灌溉装置

技术领域

本发明涉及农业水利技术领域，具体的说是一种水利灌溉装置。

背景技术

水利灌溉是在农作物需要补充水分时进行水分补充的一种技术措施，为力提高农作物的生长，提高农作物的生产产量，在进行农作物灌溉后都需要在农作物区域撒落营养料，目前市场上的水利灌溉装置功能较为单一，只能为植物灌溉水分，不能加入植物生长所需要的养分，并且现有技术中，营养料撒落不均匀，并且营养料的播撒费时费力，不能以最佳浓度比例进行播撒，从而造成营养料的浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的是提供一种能够在灌溉时以最佳浓度比例加入营养料，提高灌溉效果的水利灌溉装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种水利灌溉装置，包括安装板、输水水泵、灌溉水泵、药液混合罐、计量泵、静态混合器，所述输水水泵与灌溉水泵均固定连接在所述安装板上端，所述输水泵用于药液混合罐内输送水分，所述灌溉水泵用于灌溉水体的输送，所述输水水泵与所述灌溉水泵的进水端均与外部水源相连接，所述输水水泵的出水端通过三通管分别连接有输水管道，所述输水管道末端固定连接在所述药液混合罐顶端，所述药液混合罐设置有两组，所述药液混合罐均用于营养料的溶解混合，在使用时两组所述药液混合罐分别用于工作使用和备用使用，两组所述药液混合罐分别固定连接在所述安装板顶部两端，每组所述输水管道上依次固定连接有一号电磁阀与一号流量计，用于控制输水管道的流通以及输水管道的流量，两组所述液体混合罐的底部均固定连接有出水管，且所述出水管的末端均固定连接在所述计量泵上，所述出水管上固定连接有二号电磁阀，所述计量泵的出水端固定连接有加药管，所述加药管上固定连接有二号流量计，所述加药管另一端固定连接有三通混合管，所述三通混合管一端固定连接有送水管，所述送水管另一端与所述灌溉水泵的出水端相连接，所述送水管上依次固定连接有三号电磁阀与三号流量计，所述三通混合管另一端固定连接有所述静态混合器，所述静态混合器用于在灌溉水中混合药业，所述静态混合器另一端固定连接有灌溉水管。

其中一组所述药液混合罐的外侧壁上固定连接有控制装置，所述控制装置包括有控制机箱、PC机、PLC控制器，所述PC机与PLC控制器均固定安装在所述控制机箱内，所述一号流量计、二号流量计、三号流量计均通过数据线与所述PC机相连接，所述PC机通过数据线与所述PLC控制器相连接，用于执行指令的下发，所述PLC控制器通过数据线分别与输水水泵、灌溉水泵、计量泵、一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀相连接，用于接收执行指令后进行相关指令的操作。

所述控制装置还包括有显示装置和操作装置，所述显示装置和操作装置均通过数据线与所述PC机相连接，所述显示装置为液晶显示屏，用于显示管道流量、运行时间、液位高度等信息，所述操作装置为按键式操作界面，用于相关设定和控制操作。

所述药液混合罐包括混合罐体、搅拌电机、搅拌桨，所述混合罐体上端开设有投放营养料的投放口，所述投放口上铰链连接有密封盖，所述搅拌电机固定连接在混合罐体顶端，所述搅拌电机的转动轴上固定连接有所述搅拌桨，所述搅拌桨设置在所述混合罐体内，所述搅拌电机通过数据线连接有PLC控制器，用于控制搅拌电机的启动和关闭。

所述药液混合罐内固定连接有液位传感器，所述液位传感器通过数据线连接有PC机，用于实时发送液位情况。

所述出水管上固定连接有滤水器，用于药液的过滤，防止后续水灌溉系统中灌溉喷头堵塞。

所述安装板底部固定连接有车轴，所述车轴两端固定连接有移动车轮，所述移动车轮上固定连接于刹车装置，用于安装板的位置移动和固定。

本发明的有益效果：本装置通过一号流量计计算药液混合罐内加入的自来水，从而便于以一定比例加入营养料进行溶解混合，制成设定浓度的营养液，然后通过二号流量计，获取灌溉水泵输出灌溉水的流量，计量泵根据灌溉水流量以一定比例，将药液混合罐内的营养液输送至三通混合管，使营养液与灌溉水按一定比例混合，从而同时实现灌溉与施肥的目的，并且灌溉水中的营养浓度始终相同，提高了灌溉效果。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为本发明俯视结构示意图；

图4为本发明后视结构示意图；

图5为本发明左视结构示意图；

图6为本发明控制系统结构示意图。

图7为本发明控制系统基于神经网络的离线训练的示意图。

图8为本发明控制系统基于神经网络的控制模块的示意图。

图9为本发明控制系统基于神经网络的灌溉情况判断识别的示意图。

图中：1安装板、2输水水泵、3灌溉水泵、4药液混合罐、5计量泵、6静态混合器、7输水管道、8一号电磁阀、9一号流量计、10出水管、11二号电磁阀、12加药管、13二号流量计、14三通混合管、15送水管、16三号电磁阀、17三号流量计、18灌溉水管、19控制机箱、20移动车轮、21PC机、22PLC控制器、23显示装置、24操作装置。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例一

请参阅图1-6，一种水利灌溉装置，包括安装板1、输水水泵2、灌溉水泵3、药液混合罐4、计量泵5、静态混合器6，输水水泵2与灌溉水泵3均固定连接在安装板1上端，输水泵用于药液混合罐4内输送水分，灌溉水泵3用于灌溉水体的输送，输水水泵2与灌溉水泵3的进水端均与外部水源相连接，输水水泵2的出水端通过三通管分别连接有输水管道7，输水管道7末端固定连接在药液混合罐4顶端，药液混合罐4设置有两组，药液混合罐4均用于营养料的溶解混合，在使用时两组药液混合罐4分别用于工作使用和备用使用，两组药液混合罐4分别固定连接在安装板1顶部两端，每组输水管道7上依次固定连接有一号电磁阀8与一号流量计9，用于控制输水管道7的流通以及输水管道7的流量，两组液体混合罐的底部均固定连接有出水管10，且出水管10的末端均固定连接在计量泵5上，出水管10上固定连接有二号电磁阀11，计量泵5的出水端固定连接有加药管12，加药管12上固定连接有二号流量计13，加药管12另一端固定连接有三通混合管14，三通混合管14一端固定连接有送水管15，送水管15另一端与灌溉水泵3的出水端相连接，送水管15上依次固定连接有三号电磁阀16与三号流量计17，三通混合管14另一端固定连接有静态混合器6，静态混合器6用于在灌溉水中混合药业，静态混合器6另一端固定连接有灌溉水管18。

实施例二

本发明中，其中一组药液混合罐4的外侧壁上固定连接有控制装置，控制装置包括有控制机箱19、PC机21、PLC控制器22，PC机21与PLC控制器22均固定安装在控制机箱19内，一号流量计9、二号流量计13、三号流量计17均通过数据线与PC机21相连接，PC机21通过数据线与PLC控制器22相连接，用于执行指令的下发，PLC控制器22通过数据线分别与输水水泵2、灌溉水泵3、计量泵5、一号电磁阀8、二号电磁阀11、三号电磁阀16相连接，用于接收执行指令后进行相关指令的操作。

控制装置还包括有显示装置23和操作装置24，显示装置23和操作装置24均通过数据线与PC机21相连接，显示装置23为液晶显示屏，用于显示管道流量、运行时间、液位高度等信息，操作装置24为按键式操作界面，用于相关设定和控制操作。

药液混合罐4包括混合罐体、搅拌电机、搅拌桨，混合罐体上端开设有投放营养料的投放口，投放口上铰链连接有密封盖，搅拌电机固定连接在混合罐体顶端，搅拌电机的转动轴上固定连接有搅拌桨，搅拌桨设置在混合罐体内，搅拌电机通过数据线连接有PLC控制器22，用于控制搅拌电机的启动和关闭。

药液混合罐4内固定连接有液位传感器，液位传感器通过数据线连接有PC机21，用于实时发送液位情况。

出水管10上固定连接有滤水器，用于药液的过滤，防止后续水灌溉系统中灌溉喷头堵塞。

安装板1底部固定连接有车轴，车轴两端固定连接有移动车轮20，移动车轮20上固定连接于刹车装置，用于安装板1的位置移动和固定。

实施例三

本发明的工作原理是：使用时，将其中一组输水管道7上的一号电磁阀8关闭，然后通过输水水泵2将自来水输入到另一组的药液混合罐4中，输入完成后，根据一号流量计9计算得出药液混合罐4内自来水的容积，然后投入计算好的营养料，之后通过搅拌电机带动搅拌桨进行搅拌混合，混合完成后，启动灌溉水泵3，灌溉水泵3将灌溉水输送至三通混合管14，灌溉水在经过送水管15时，三号流量计17用于检测灌溉水的流量，计量泵5根据灌溉水流量以一定比例，将药液混合罐4内的药液输送至三通混合管14，使药液与灌溉水按一定比例混合，药液和灌溉水一同进入静态混合管内进行充分混合，最后将混合后的灌溉水输送至灌溉系统。

实施例四

本装置通过一号流量计9计算药液混合罐4内加入的自来水，从而便于以一定比例加入营养料进行溶解混合，制成设定浓度的营养液，然后通过二号流量计13，获取灌溉水泵3输出灌溉水的流量，计量泵5根据灌溉水流量以一定比例，将药液混合罐4内的营养液输送至三通混合管14，使营养液与灌溉水按一定比例混合，从而同时实现灌溉与施肥的目的，并且灌溉水中的营养浓度始终相同，提高了灌溉效果。

实施例五

本装置通过在药液混合罐4内设置加热装置以及温度传感器，加热装置以及温度传感器均与PLC控制器相连。温度传感器用于检测药液混合罐4内的药液的温度，加热装置用于为药液混合罐4内的药液提供加热，针对性地给药液进行加热处理，可以将药液控制在农作物最适宜的吸收温度，有利于农作物吸收。

实施例六

本装置的操作装置还设置有操作装置，通信模块可以为有线或无线，通过通信模块可以实现远程操纵，通过操作装置可以将操作装置与远端的其他的移动控制终端(例如手机)相连。即实现远程将控制指令传递至操作装置，从而明显能够提高灌溉装置的控制便利性。

实施七

结合农作物的种植情况，设置各类传感器用于采集当前灌溉田地水分信息、土壤的营养成分信息、农作物附近空气的温湿度信息和灌溉管道的流量信息。

针对现有的灌溉装置的控制系统不能够有效地进行智能化的自动灌溉，、且现有的控制系统工作效率低、控制灌溉量的精确度低的技术问题。本发明还提出一种基于神经网络的灌溉装置的智能控制方法，即采取使灌溉装置的控制系统包括：获取待灌溉的农作物种植地的当前种植信息；基于所述当前种植信息，利用离线训练得到的第1至第N等级农作物种植地的灌溉子神经网络，在线识别所述当前农作物种植地在设定的第1至第N+1等级中的当前农作物种植地的灌溉等级；N为自然数。获取待灌溉的农作物种植地的当前种植信息，包括：获取待灌溉的农作物种植地的农作物的营养信息、水分信息、温湿度信息、流量信息等传感器的检测数据。

其中，包括离线样本训练模块，用于离线训练得到第1至第N等级农作物种植地的灌溉子神经网络，包括：基于设定的子网络结构、设定的学习速率、设定的惯性系数和设定的加权系数，确定第1至第N子神经网络；基于收集的第1至第N待灌溉的农作物种植地的信息样本集分别对所述第1至第N子神经网络进行训练，得到满足设定的BP神经网络训练目标的第1至第N等级农作物种植地的灌溉子神经网络。

其中，包括实时检测模块，用于实时检测待灌溉的农作物种植地的当前种植信息，并将上述检测获得的信息参数发送至神经网络判断识别模块。

其中，包括神经网络判断识别模块，用于基于当前农作物种植地的种植信息利用离线训练得到的第1至第N等级农作物种植地的灌溉子神经网络，在线实时判断识别当前农作物种植地在设定的第1至第N+1路面等级中的当前农作物种植地的灌溉等级。并根据当前农作物种植地的灌溉等级对应的神经网络的灌溉信息进行灌溉控制，向农作物输送混合的药液。

本发明以离线训练学习和在线检测的方式，利用BP神经网络学习算法将农作物种植地的灌溉情况进行合理划分，并完善农作物种植地的灌溉信息的等级关系，设置合理的网络节点数，以解决农作物种植地的灌溉信息的等级的准确高效预测问题，能够实现高效、准确的农作物种植地的灌溉等级预测。例如：利用神经网络多子网络的离线训练和在线顺序识别的方法，实现四种灌溉等级的输出。如N＝3时，通过三种农作物种植地的灌溉等级识别，得到三种子神经网络，再加上在线检测识别和判断，针对每种农作物种植地的灌溉等级识别速度都很快，因此提升了灌溉的效率和灌溉的合理性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种水利灌溉装置，其特征在于：包括安装板(1)、输水水泵(2)、灌溉水泵(3)以及药液混合罐(4)。

2.根据权利要求1所述的一种水利灌溉装置，其特征在于：还包括计量泵(5)、静态混合器(6)，所述输水水泵(2)与灌溉水泵(3)均固定连接在所述安装板(1)上端，所述输水泵用于药液混合罐(4)内输送水分，所述灌溉水泵(3)用于灌溉水体的输送，所述输水水泵(2)与所述灌溉水泵(3)的进水端均与外部水源相连接，所述输水水泵(2)的出水端通过三通管分别连接有输水管道(7)，所述输水管道(7)末端固定连接在所述药液混合罐(4)顶端，所述药液混合罐(4)设置有两组，所述药液混合罐(4)均用于营养料的溶解混合，在使用时两组所述药液混合罐(4)分别用于工作使用和备用使用，两组所述药液混合罐(4)分别固定连接在所述安装板(1)顶部两端，每组所述输水管道(7)上依次固定连接有一号电磁阀(8)与一号流量计(9)，用于控制输水管道(7)的流通以及输水管道(7)的流量，两组所述药液混合罐的底部均固定连接有出水管(10)，且所述出水管(10)的末端均固定连接在所述计量泵(5)上，所述出水管(10)上固定连接有二号电磁阀(11)，所述计量泵(5)的出水端固定连接有加药管(12)，所述加药管(12)上固定连接有二号流量计(13)，所述加药管(12)另一端固定连接有三通混合管(14)，所述三通混合管(14)一端固定连接有送水管(15)，所述送水管(15)另一端与所述灌溉水泵(3)的出水端相连接，所述送水管(15)上依次固定连接有三号电磁阀(16)与三号流量计(17)，所述三通混合管(14)另一端固定连接有所述静态混合器(6)，所述静态混合器(6)用于在灌溉水中混合药业，所述静态混合器(6)另一端固定连接有灌溉水管(18)；

其中一组所述药液混合罐(4)的外侧壁上固定连接有控制装置，所述控制装置包括有控制机箱(19)、PC机(21)、PLC控制器(22)，所述PC机(21)与PLC控制器(22)均固定安装在所述控制机箱(19)内，所述一号流量计(9)、二号流量计(13)、三号流量计(17)均通过数据线与所述PC机(21)相连接，所述PC机(21)通过数据线与所述PLC控制器(22)相连接，用于执行指令的下发，所述PLC控制器(22)通过数据线分别与输水水泵(2)、灌溉水泵(3)、计量泵(5)、一号电磁阀(8)、二号电磁阀(11)、三号电磁阀(16)相连接，用于接收执行指令后进行相关指令的操作；

所述控制装置还包括有显示装置(23)和操作装置(24)，所述显示装置(23)和操作装置(24)均通过数据线与所述PC机(21)相连接，所述显示装置(23)为液晶显示屏，用于显示管道流量、运行时间、液位高度等信息，所述操作装置(24)为按键式操作界面，用于相关设定和控制操作；

所述药液混合罐(4)包括混合罐体、搅拌电机、搅拌桨，所述混合罐体上端开设有投放营养料的投放口，所述投放口上铰链连接有密封盖，所述搅拌电机固定连接在混合罐体顶端，所述搅拌电机的转动轴上固定连接有所述搅拌桨，所述搅拌桨设置在所述混合罐体内，所述搅拌电机通过数据线连接有PLC控制器(22)，用于控制搅拌电机的启动和关闭；所述药液混合罐(4)内固定连接有液位传感器，所述液位传感器通过数据线连接有PC机(21)，用于实时发送液位情况；所述出水管(10)上固定连接有滤水器，用于药液的过滤，防止后续水灌溉系统中灌溉喷头堵塞。

3.根据权利要求2所述的一种水利灌溉装置，其特征在于：所述安装板(1)底部固定连接有车轴，所述车轴两端固定连接有移动车轮(20)，所述移动车轮(20)上固定连接于刹车装置，用于安装板(1)的位置移动和固定；在药液混合罐(4)内设置加热装置以及温度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种水利灌溉装置，其特征在于：还设置有各类传感器用于采集当前灌溉田地水分信息、土壤的营养成分信息、农作物附近空气的温湿度信息和灌溉管道的流量信息。

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