CN111742680B - 一种管情控制智能灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述管情控制智能灌溉方法，其电动阀开度控制装置接收所述管情检测传感器传来的管内流体信息后，根据预设流体信息驱动电动阀的阀芯旋转到合适的阀门开度，精准控制水带软管内的水量、压力和流速，实现精准水肥灌溉，且能避免因压力差异而致使的脱管或爆管、水锤现象、水肥浪费和水肥腐蚀管壁等问题，方便建立区块链农业管理系统，使得全国范围内的智能农业管理成为可能。且所述管情检测传感器的传感元件通过探头保护结构伸入到水带软管内；结构简单且可靠，安装方便，在有效获取管内流体信息的基础上，保护传感元件不受撞击破坏，极大地降低了智能灌溉系统的检测成本，方便大面积的推广应用。

Description

一种管情控制智能灌溉方法

技术领域

本发明涉及智能灌溉阀门技术领域，特别是一种管情控制智能灌溉方法。

背景技术

水资源紧缺已经成为全球性的问题，节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求，也是全球经济社会的需求。水资源很可能为继石油资源后人类面临的又一紧缺资源，这是我们不能回避的现实。我国作为贫水国家之一，加之人口众多，又正值经济建设发展时期，对水资源的需求日益增多。由于农业用水占据了我国总用水量中的70％，且农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，缺水与灌溉面积增加之间的矛盾日益激化。为了缓解水资源紧缺，实现作物高产稳产，需要在自动灌溉系统中合理地推广自动化智能控制。

现有的自动化农业灌溉机械，特别是灌溉阀门的自动控制采用了电磁阀控制，但是电磁阀需要存在一定的憋压才能启动，且为开关量控制，仅能实现阀体的开闭，灌溉时，特别是滴灌作业时，对管道压力的控制依赖人为经验，随意性大，在整个灌溉过程没有科学的数据支撑，若灌溉区域存在坡度，则不同坡度处的出水桩出水压力不同，极易出现管道破裂或爆管的现象，将会导致灌溉用水、施肥随意，水肥利用率低，资源严重浪费(水肥利用率只有40％左右)，而长久随意的管控，更滋生了土壤结构破坏、环境污染等农业种植问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种管情控制智能灌溉方法，能够根据管内流体信息实时控制水带软管内的水压及流量，有利于实现精准水肥一体化灌溉。

本发明技术方案如下：

一种管情控制智能灌溉阀，包括电动阀、电动阀开度控制装置和管情反馈系统，所述管情反馈系统包括设于水带软管的管情检测装置，所述管情检测装置包括固定于水带软管上的传感器容置座和通过所述传感器容置座伸入到水带软管内的管情检测传感器；所述电动阀开度控制装置接收所述管情检测传感器传来的管内流体信息后，根据预设流体信息综合调整所述电动阀的阀门开度。

作为优选，所述管情检测传感器包括流体压力远传表和/或智能流速探头和/或温度传感器和/或水肥浓度传感器，对应的所述管内流体信息包括管内流体压力信息和/或管内流体流速信息和/或管内流体温度信息和/或管内流体水肥浓度信息；所述预设流体信息包括流体压力信息和/或预设流体流速信息和/或预设流体温度信息和/或预设流体水肥浓度信息。

作为优选，所述传感器容置座包括相互螺接的下容置壳体和上容置壳体，所述下容置壳体包括穿管结构和探头保护结构，所述探头保护结构穿过水带软管的侧壁插入所述水带软管内部，所述管情检测传感器的感测元件置于所述探头保护结构的滤腔内，所述穿管结构包括下凸起和密封部，所述下凸起位于所述水带软管内部，并连接所述探头保护结构，所述密封部卡接并密封所述水带软管侧壁上的检测孔。

作为优选，所述探头保护结构包括圆柱形壳体，所述滤腔由所述圆柱形壳体侧壁设置的网状滤网或长条形滤网形成。

作为优选，所述密封部包括上凸起以及设于所述下凸起和上凸起之间的密封凹槽，所述密封凹槽卡接并密封所述水带软管侧壁上的检测孔；所述密封凹槽通过粘接剂密封所述检测孔。

作为优选，所述密封部包括设于所述下凸起上方的密封管外螺纹和与所述密封管外螺纹相匹配的密封螺母，所述水带软管的侧壁卡接于所述下凸起与所述密封螺母之间并密封所述检测孔。

作为优选，所述密封部包括设于所述下凸起上方的密封管外螺纹和设于所述上容置壳体下方的密封管内螺纹，所述水带软管的侧壁卡接于所述下凸起与所述上容置壳体之间并通过密封管外螺纹和密封管内螺纹相互旋接密封所述检测孔。

作为优选，所述上容置壳体的上部设有管内流体信息传送装置，所述管内流体信息传送装置包括有线传输装置或无线传输装置。

一种管情控制智能灌溉系统，使用上述管情控制智能灌溉阀进行灌溉，其中所述电动阀包括水肥混合电动阀和等压灌溉电动阀，所述水肥混合电动阀为四通电动阀，包括连接灌溉用水的第一通道、连接高浓度肥水的第二通道、输出通道和输入通道；所述等压灌溉电动阀均为三通电动阀，包括两个输水通道和一个出水通道；所述输出通道通过等压管道串接各个等压灌溉电动阀的输水通道，所述等压管道的输出端通过循环管道连接所述输入通道。

一种管情控制智能灌溉方法，使用上述管情控制智能灌溉系统，包括如下步骤：

步骤一，初始状态时，各个等压灌溉电动阀的出水通道均关闭，输水通道均打开到最大，水肥混合电动阀的第一通道、第二通道和输出通道均打开到一半位置，输入通道关闭，然后根据各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息调整所述第一通道和第二通道的开度比例，当各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息均等于预设流体水肥浓度信息，或各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息与预设流体水肥浓度信息的最大差值不超过预设流体水肥浓度信息的5％时，确定此时的第一通道和第二通道开度比例，然后缓慢开启各个等压灌溉电动阀的出水通道；

步骤二，各个等压灌溉电动阀的出水通道缓慢开启时，各个等压灌溉电动阀的出水通道相连的水带软管内的流体压力远传表和/或智能流速探头实时向电动阀开度控制装置反馈管内压力信息和/或管内流速信息，并通过该管内压力信息和/或管内流速信息，与预设压力信息和/或预设流速信息进行比对，根据步骤一确定的第一通道和第二通道开度比例，调整出水通道的阀门开度，使各个等压灌溉电动阀的出水通道相连的水带软管内的压力和流量保持均衡；

步骤三，当所述水肥混合电动阀的第一通道相连水带软管处的流体压力远传表和/或智能流速探头检测到水锤现象时，立刻将各个等压灌溉电动阀的出水通道和输水通道开度调到最大，以防止出现爆管现像；

步骤四，当灌溉结束时，先将所述水肥混合电动阀的第二通道关闭，同时打开输入通道，冲洗各个管道内的混合水肥。以避免水肥腐蚀管壁和电动阀，同时也能避免水肥的浪费。

本发明相对于现有技术优势在于：

1、本发明所述管情控制智能灌溉方法，其电动阀开度控制装置接收所述管情检测传感器传来的管内流体信息后，根据预设流体信息综合调整所述电动阀的阀门开度，实现水带软管的管情反馈控制，能够有效驱动电动阀的阀芯旋转到合适的阀门开度，能够精准控制水带软管内的水量、压力和流速，实现精准水肥灌溉，且能避免因压力差异而致使的脱管或爆管等问题，方便建立区块链农业管理系统，使得全国范围内的智能农业管理成为可能。

2、本发明所述管情控制智能灌溉方法，所述管情检测传感器的传感元件通过探头保护结构伸入到水带软管内；在有效获取水带软管内的流体信息的基础上，还能够保护传感元件不受水带软管内的流体及杂质的撞击破坏。

3、通过穿管结构如下凸起和密封部将所述探头保护结构及传感元件穿过水带软管的侧壁插入其内部，结构简单且可靠，安装方便，极大地降低了智能灌溉系统的检测成本，方便大面积的推广应用。

4、本发明所述管情控制智能灌溉方法，不仅能能通过所述管情检测传感器检测的管内流体信息实现开度大小控制的闭环反馈，还能极大地避免水锤现象和水肥浪费，同时能够避免水肥腐蚀管壁和电动阀。

附图说明

图1是本发明管情控制智能灌溉阀一种实施方式的管情检测装置示意图；

图2是本发明管情控制智能灌溉阀另一种实施方式的管情检测装置示意图；

图3是本发明管情控制智能灌溉方法的布局简图。

附图标记列示如下：1-电动阀；11-水肥混合电动阀，111-第一通道，112-第二通道，113-输出通道，114-输入通道，12-等压灌溉电动阀,121-出水通道，122-输水通道，2-水带软管，21-循环管道；3-管情检测装置，31-传感器容置座，311-下容置壳体，3111-穿管结构，31111-下凸起，31112-密封部，31113-上凸起，31114-密封凹槽，31115-密封管外螺纹，31116-密封螺母，3112-探头保护结构，312-上容置壳体，313-穿线孔，32-管情检测传感器，321-流体压力远传表和/或智能流速探头，322-水肥浓度传感器，323-管内流体信息传送装置，3231-有线传输装置，3232-无线传输装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

实施例1

管情控制智能灌溉阀，如图1和图3所示，包括电动阀1、电动阀开度控制装置和管情反馈系统，所述管情反馈系统包括设于水带软管2的管情检测装置3，所述管情检测装置3包括固定于水带软管2上的传感器容置座31和通过所述传感器容置座31伸入到水带软管2内的管情检测传感器32；所述电动阀开度控制装置接收所述管情检测传感器32传来的管内流体信息后，根据预设流体信息综合调整所述电动阀1的阀门开度，进而实现水带软管2与电动阀1之间的管情反馈控制，驱动电动阀1的阀芯旋转到合适的阀门开度大小，不仅能精准控制水带软管2内的水量、压力和流速，实现精准水肥灌溉，还能避免因压力差异而致使的水带软管2脱管或爆管等问题，方便建立区块链农业管理系统，使得全国范围内的智能农业管理成为可能。

作为优选，所述管情检测传感器32包括流体压力远传表和/或智能流速探头321和/或温度传感器和/或水肥浓度传感器322，对应的所述管内流体信息包括管内流体压力信息和/或管内流体流速信息和/或管内流体温度信息和/或管内流体水肥浓度信息；所述预设流体信息包括流体压力信息和/或预设流体流速信息和/或预设流体温度信息和/或预设流体水肥浓度信息。所述预设流体信息根据农田种植作物种类和当地土壤基本情况等进行设定。

实施例2

与上述实施例不同地是，如图1所示，所述传感器容置座31包括相互螺接的下容置壳体311和上容置壳体312，所述下容置壳体311包括穿管结构3111和探头保护结构3112，所述探头保护结构3112穿过水带软管2的侧壁插入所述水带软管2内部，所述管情检测传感器32的感测元件置于所述探头保护结构3112的滤腔内，所述穿管结构3111包括下凸起31111和密封部31112，所述下凸起31111位于所述水带软管2内部，并连接所述探头保护结构3112，所述密封部31112卡接并密封所述水带软管2侧壁上的检测孔。

作为优选，所述探头保护结构3112包括圆柱形壳体，所述滤腔由所述圆柱形壳体侧壁设置的网状滤网或长条形滤网形成。

作为优选，所述密封部31112包括上凸起31113以及设于所述下凸起31111和上凸起31113之间的密封凹槽31114，所述密封凹槽31114卡接并密封所述水带软管2侧壁上的检测孔。

作为优选，所述密封凹槽31114通过粘接剂密封所述检测孔。所述上容置壳体312的上部设有管内流体信息传送装置323，管内流体信息通过无线传输装置3232传送给所述电动阀开度控制装置。

实施例3

与上述实施例不同地是，如图2所示，所述密封部31112包括设于所述下凸起31111上方的密封管外螺纹31115和与所述密封管外螺纹51115相匹配的密封螺母31116，所述水带软管2的侧壁卡接于所述下凸起31111与所述密封螺母31116之间并密封所述检测孔。

作为优选，所述密封部31112包括设于所述下凸起31111上方的密封管外螺纹31115和设于所述上容置壳体312下方的密封管内螺纹，所述水带软管2的侧壁卡接于所述下凸起31111与所述上容置壳体312之间并通过密封管外螺纹31115和密封管内螺纹相互旋接密封所述检测孔。

作为优选，所述上容置壳体312的上方设有穿线孔313，供有线传输装置3231将管内流体信息传送给所述电动阀开度控制装置，所述线传输装置3231通过密封胶密封到所述上容置壳体312内，且所述穿线孔313亦通过密封胶密封。

实施例4

一种管情控制智能灌溉系统使用上述管情控制智能灌溉阀进行灌溉，如图3所示，其中所述电动阀1包括水肥混合电动阀11和等压灌溉电动阀12，所述水肥混合电动阀为11四通电动阀，包括连接灌溉用水的第一通道111、连接高浓度肥水的第二通道112、输出通道113和输入通道114；所述等压灌溉电动阀12均为三通电动阀，包括两个输水通道122和一个出水通道121；所述输出通道113通过水带软管2组成的等压管道串接各个等压灌溉电动阀12的输水通道112，所述等压管道的输出端通过循环管道21连接所述输入通道114，以实现水肥均衡混合及水肥的充分利用。

实施例5

一种管情控制智能灌溉方法，使用上述管情控制智能灌溉系统进行农田灌溉，包括如下步骤，

步骤一，初始状态时，各个等压灌溉电动阀12的出水通道121均关闭，输水通道122均打开到最大，水肥混合电动阀11的第一通道111、第二通道112和输出通道113均打开到一半位置，输入通道114关闭，然后根据各个等压灌溉电动阀12的输水通道122处的管内流体水肥浓度信息调整所述第一通道111和第二通道112的开度比例，当各个等压灌溉电动阀12处的管内流体水肥浓度信息均等于预设流体水肥浓度信息，或各个等压灌溉电动阀12处的管内流体水肥浓度信息与预设流体水肥浓度信息的最大差值不超过预设流体水肥浓度信息的5％时，确定并存储此时的第一通道111和第二通道112开度比例，然后缓慢开启各个等压灌溉电动阀12的出水通道121；

步骤二，各个等压灌溉电动阀12的出水通道121缓慢开启时，各个等压灌溉电动阀12的出水通道121相连的水带软管内的流体压力远传表和/或智能流速探头321实时向电动阀开度控制装置反馈管内压力信息和/或管内流速信息，并通过该管内压力信息和/或管内流速信息，与预设压力信息和/或预设流速信息进行比对，根据步骤一确定的第一通道111和第二通道112开度比例，调整出水通道121的阀门开度，使各个等压灌溉电动阀12的出水通道121相连的水带软管2内的压力和流量保持均衡；

步骤三，当所述水肥混合电动阀11的第一通道111相连水带软管2处的流体压力远传表和/或智能流速探头检测到水锤现象时，立刻将各个等压灌溉电动阀12的出水通道121和输水通道122开度调到最大，以防止出现爆管现像；

步骤四，当灌溉结束时，先将所述水肥混合电动阀11的第二通道112关闭，同时打开输入通道114，使用第一通道111流出的灌溉水冲洗各个管道内的混合水肥。以避免水肥腐蚀管壁和电动阀，同时也能避免水肥的浪费。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种管情控制智能灌溉方法，其特征在于，使用管情控制智能灌溉系统进行灌溉，所述管情控制智能灌溉系统包括管情控制智能灌溉阀，所述管情控制智能灌溉阀包括电动阀、电动阀开度控制装置和管情反馈系统，所述管情反馈系统包括设于水带软管的管情检测装置，所述管情检测装置包括固定于水带软管上的传感器容置座和通过所述传感器容置座伸入到水带软管内的管情检测传感器；所述电动阀开度控制装置接收所述管情检测传感器传来的管内流体信息后，根据预设流体信息综合调整所述电动阀的阀门开度；所述管情检测传感器包括流体压力远传表和/或智能流速探头和/或温度传感器和/或水肥浓度传感器，对应的所述管内流体信息包括管内流体压力信息和/或管内流体流速信息和/或管内流体温度信息和/或管内流体水肥浓度信息；所述预设流体信息包括预设流体压力信息和/或预设流体流速信息和/或预设流体温度信息和/或预设流体水肥浓度信息；

所述电动阀包括水肥混合电动阀和等压灌溉电动阀，所述水肥混合电动阀为四通电动阀，包括连接灌溉用水的第一通道、连接高浓度肥水的第二通道、输出通道和输入通道；所述等压灌溉电动阀均为三通电动阀，包括两个输水通道和一个出水通道；所述输出通道通过等压管道串接各个等压灌溉电动阀的输水通道，所述等压管道的输出端通过循环管道连接所述输入通道；

包括如下步骤：

步骤一，初始状态时，各个等压灌溉电动阀的出水通道均关闭，输水通道均打开到最大，水肥混合电动阀的第一通道、第二通道和输出通道均打开到一半位置，输入通道关闭，然后根据各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息调整所述第一通道和第二通道的开度比例，当各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息均等于预设流体水肥浓度信息，或各个等压灌溉电动阀处的管内流体水肥浓度信息与预设流体水肥浓度信息的最大差值不超过预设流体水肥浓度信息的5％时，确定此时的第一通道和第二通道开度比例，然后缓慢开启各个等压灌溉电动阀的出水通道；

步骤二，各个等压灌溉电动阀的出水通道缓慢开启时，各个等压灌溉电动阀的出水通道相连的水带软管内的流体压力远传表和/或智能流速探头实时向电动阀开度控制装置反馈管内流体压力信息和/或管内流体流速信息，并通过该管内流体压力信息和/或管内流体流速信息，与预设流体压力信息和/或预设流体流速信息进行比对，根据步骤一确定的第一通道和第二通道开度比例，调整出水通道的阀门开度，使各个等压灌溉电动阀的出水通道相连的水带软管内的压力和流量保持均衡；

步骤三，当所述水肥混合电动阀的第一通道相连水带软管处的流体压力远传表和/或智能流速探头检测到水锤现象时，立刻将各个等压灌溉电动阀的出水通道和输水通道开度调到最大，以防止出现爆管现像；

步骤四，当灌溉结束时，先将所述水肥混合电动阀的第二通道关闭，同时打开输入通道，冲洗各个管道内的混合水肥，以避免水肥腐蚀管壁和电动阀，同时也能避免水肥的浪费。

2.根据权利要求1所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述传感器容置座包括相互螺接的下容置壳体和上容置壳体，所述下容置壳体包括穿管结构和探头保护结构，所述探头保护结构穿过水带软管的侧壁插入所述水带软管内部，所述管情检测传感器置于所述探头保护结构的滤腔内，所述穿管结构包括下凸起和密封部，所述下凸起位于所述水带软管内部，并连接所述探头保护结构，所述密封部卡接并密封所述水带软管侧壁上的检测孔。

3.根据权利要求2所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述探头保护结构包括圆柱形壳体，所述滤腔由所述圆柱形壳体侧壁设置的网状滤网或长条形滤网形成。

4.根据权利要求2所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述密封部包括上凸起以及设于所述下凸起和上凸起之间的密封凹槽，所述密封凹槽卡接并密封所述水带软管侧壁上的检测孔；所述密封凹槽通过粘接剂密封所述检测孔。

5.根据权利要求2所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述密封部包括设于所述下凸起上方的密封管外螺纹和与所述密封管外螺纹相匹配的密封螺母，所述水带软管的侧壁卡接于所述下凸起与所述密封螺母之间并密封所述检测孔。

6.根据权利要求2所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述密封部包括设于所述下凸起上方的密封管外螺纹和设于所述上容置壳体下方的密封管内螺纹，所述水带软管的侧壁卡接于所述下凸起与所述上容置壳体之间并通过密封管外螺纹和密封管内螺纹相互旋接密封所述检测孔。

7.根据权利要求3-6之一所述管情控制智能灌溉方法，其特征在于，所述上容置壳体的上部设有管内流体信息传送装置，所述管内流体信息传送装置包括有线传输装置或无线传输装置。

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