CN112343019A - 一种农田沟道蓄水及排水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农田沟道蓄水及排水控制系统，包括沟道、沟道水位计、田块、地下水位计、土壤墒情测定仪、自动控制闸门、智能控制系统；本发明可实现农田排水沟控制排水及蓄水全过程实时监控与管理；控制方式灵活，全自动、半自动与手动相结合，保证了系统的可靠性、灵活性；本系统具有时效性强、效率高、信息量大和精度高等特点，直观性强，操作方便，价格低廉，易于推广。

Description

一种农田沟道蓄水及排水控制系统

技术领域

本发明涉及一种农田沟道蓄水及排水控制系统，属于农田水利技术领域。

背景技术

适度排水是农田涝渍治理区普遍遵从的理念。控制排水对排水进行控制，可以根据作物对水分的要求排水，实现增加作物对水分的利用，提高降雨利用率，调控地表、地下水资源，改善生态环境。目前，国内外控制排水技术主要应用田间，本发明是对农田排水沟水位和地下水位进行控制，包括干沟、支沟、农沟和毛沟，实现适度排水和对农田水资源的调控及改善生态环境。本发明对排水区缓解农田水资源短缺、改善农田生态环境、调控水资源的时空分布具有重要意义。

排水区域治理一般都要综合考虑涝渍、干旱及生态环境，本发明是实现区域农田综合治理的有效途径。

发明内容

本发明是对排水沟进行控制，而不仅仅对田间排水进行控制。

排水沟水位控制是通过控制建筑物或设施实现的，不同时期沟水位的控制是不一样的，如汛期要满足排涝的要求，非汛期应考虑水资源调控的需要。控制水位的确定应综合考虑满足排涝期排涝要求、蓄水期蓄水要求及排水沟所在区域农作物对排涝防渍及盐碱化的要求，同时还应考虑改善生态环境的要求，制定水位控制运用规则。根据制定的水位控制运用规则，通过计算机控制系统实现水位的自动控制。

控制建筑物一般为水闸，也可以根据排水沟的控制断面尺寸选取适宜的控制设施，如对控制断面较小的排水沟可以选取简易闸门。

农田排水区地下水位的控制是根据种植的作物排水指标，通过排水系统的规格标准实现的，即排水系统的沟深、沟距及断面尺寸应保证发生某频率的降水农田地下水位在规定的时间排至规定的深度，排水沟水位的控制也应保证发生同样频率的降水农田地下水位在规定的时间排至规定的深度。

不同地区、不同作物、同一作物不同生长阶段排水指标是不一样的，区域农作物排水指标应根据试验研究成果综合确定。安徽省淮北地区主要种植小麦、大豆、玉米、水稻，综合分析得出：旱作物地面允许排水时间为1天，排水期地下水位在3天降至地表以下0.4-0.5m；水稻在晒田期地下水位应排至地表以下0.3-0.4m。

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种农田沟道蓄水及排水控制系统，具体技术方案如下：

一种农田沟道蓄水及排水控制系统，包括沟道、沟道水位计、田块、地下水位计、土壤墒情测定仪、自动控制闸门、智能控制系统；

所述沟道水位计安装在沟道处，沟道水位计用来测量沟道内的水位；

所述地下水位计安装在田块处，地下水位计用来测量田块处的地下水位；

所述土壤墒情测定仪安装在田块处，所述土壤墒情测定仪用来测量田块处的土壤墒情；

所述自动控制闸门用来控制沟道的排水；

所述智能控制系统结合收集到的沟水位、地下水埋深等数据，结合作物种类和生育阶段等信息，判断是否达到闸门开启条件，并通过自动控制闸门开启与关闭来控制排水沟的水位。

作为上述技术方案的改进，所述土壤墒情测定仪为土壤水分测定仪，所述土壤水分测定仪用来测量田块处的土壤水分。

作为上述技术方案的改进，所述沟道水位计和地下水位计以2-4小时的时间间隔定时监测、记录、储存并同时传送至智能控制系统。

作为上述技术方案的改进，所述沟道水位计对沟道水位数据进行采集并通过无线传输给智能控制系统，智能控制系统对沟道水位数据的动态数据进行保存和分析处理，根据预设的沟道水位、土壤水分上限通过自动控制闸门来控制排水沟的水位。

作为上述技术方案的改进，所述地下水位计对田块内的地下水位数据进行采集并通过无线传输给智能控制系统，智能控制系统对地下水位数据的动态数据进行保存和分析处理，根据田间种植作物类别、生育阶段设定的适宜地下水埋深范围综合研判自动控制闸门的启闭状态。

作为上述技术方案的改进，所述智能控制系统对接收的沟道水位计和地下水位计传输过来的数据，根据最不利原则决定自动控制闸门的启闭状态；

当沟道水位计监测结果判定自动控制闸门应为开启状态，而根据地下水位计监测结果分析判定自动控制闸门为闭合状态，则应开启自动控制闸门；

当沟道水位计监测结果判定自动控制闸门应为闭合状态，而根据地下水位计监测结果分析判定自动控制闸门应为开启状态，则应开启自动控制闸门。

本发明的有益效果：

(1)对排水沟进行自动化智能控制，实施适度排水可以利用排水沟进行水资源的拦蓄，控制排水沟的水位可以抑制农田地下水位的下降，增加了作物对地下水的利用，从而提高当地降水的利用率、调节水资源时空分配。

(2)排水沟实施控制排水、蓄水，调节农田水资源的时空分布，使区域旱涝兼治得以有效实施，进一步优化了农田灌排工程技术。

(3)控制排水、蓄水，实现农田水资源的合理调节和促进农业综合节水，合理开发和保护水资源，有效推动农田水资源的优化配置和水环境的改善。

附图说明

图1为本发明所述农田沟道蓄水及排水控制系统的平面布置图；

图2为本发明所述农田沟道蓄水及排水控制系统的立体布置图；

图3为本发明所述农田沟道蓄水及排水控制系统的运行流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，所述农田沟道蓄水及排水控制系统，包括沟道1、沟道水位计2、田块4、地下水位计5、土壤墒情测定仪6、自动控制闸门7(图中3为自动控制闸门7的阀门)，智能控制系统8。

所述沟道水位计2安装在沟道1处，沟道水位计2用来测量沟道1内部的水位。

所述地下水位计5安装在田块4处，地下水位计5用来测量田块4处的地下水位。

所述土壤墒情测定仪6安装在田块4处，所述土壤墒情测定仪6用来测量田块4处的土壤墒情。

所述智能控制系统8结合收集到的沟水位、地下水埋深等数据，结合作物种类和生育阶段等信息，判断是否达到闸门开启条件，并通过自动控制闸门7开启与关闭来控制排水沟的水位。

进一步地，所述土壤墒情测定仪6为土壤水分测定仪，所述土壤水分测定仪用来测量田块处的土壤水分。

所述自动控制闸门7用来控制沟道1的排水。

所述智能控制系统8通过信息研判决定自动控制闸门7的开度。

所述沟道水位计2、地下水位计5和土壤墒情测定仪6，均具有数据采集和无线传输的功能。

为了真实反映沟道水位和地下水埋深及其动态过程，沟道水位计2和地下水位计5，以2～4小时的时间间隔定时监测、记录、储存并同时传送至智能控制系统8。根据实际需要，可以增加或减少监测次数。

沟道水位计2具有数据采集和无线传输的功能，智能控制系统8可对动态数据进行保存和分析处理，根据设定的沟道水位上限判定自动控制闸门7的启闭状态。

地下水位计5具有数据采集和无线传输的功能，智能控制系统8可对动态数据进行保存和分析处理，根据田间种植作物类别设定的适宜地下水埋深范围，判定自动控制闸门7的启闭状态。

根据沟道水位计2和地下水位计5的监测结果，分别判定了控制闸3的状态，综合分析两者结果，根据最不利原则决定自动控制闸门7的启闭状态。当根据沟道水位计2监测结果判定自动控制闸门7应为开启状态，而根据地下水位计5监测结果分析判定自动控制闸门7应为闭合状态，则应开启自动控制闸门7；如果根据沟道水位计2监测结果判定自动控制闸门7应为闭合状态，而根据地下水位计5监测结果分析判定自动控制闸门7应为开启状态，则应开启自动控制闸门7。

本系统的主要功能

自动调控地下和沟道水位。根据要求自动调节、控制地下水位和沟道水位，使之保证作物生长对水分的需求。

实现数据的量测、采集与处理完全自动化。主要包括沟道水位、地下水水位等。

本系统可用于地表水与地下水转换规律、作物对地下水利用率、作物适宜地下水位、作物适宜土壤含水率等领域的定量研究。

本系统的运行规则

当沟道水位计2的水位达到或高于设定的沟道水位时，自动控制闸门7开启；低于设定的沟道水位时，自动控制闸门7关闭。

地下水位计2的水位，旱作物田间地下水位埋深大于1m，则关闭自动控制闸门7，直至地下水埋深升至0.5m。

沟道水位和地下水位埋深同时监测，进行数据分析，同一时段，按照最不利原则决定自动控制闸门7的启闭状态。

本系统可实现农田排水沟控制排水及蓄水全过程实时监控与管理；控制方式灵活，全自动、半自动与手动相结合，保证了系统的可靠性、灵活性；本系统具有时效性强、效率高、信息量大和精度高等特点，直观性强，操作方便，价格低廉，易于推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：包括沟道、沟道水位计、田块、地下水位计、土壤墒情测定仪、自动控制闸门、智能控制系统；

所述沟道水位计安装在沟道处，沟道水位计用来测量沟道内的水位；

所述地下水位计安装在田块处，地下水位计用来测量田块处的地下水位；

所述土壤墒情测定仪安装在田块处，所述土壤墒情测定仪用来测量田块处的土壤墒情；

所述自动控制闸门用来控制沟道的排水；

所述智能控制系统发出指令并通过自动控制闸门开启与关闭来控制排水沟的水位。

2.根据权利要求1所述的一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：所述土壤墒情测定仪为土壤水分测定仪，所述土壤水分测定仪用来测量田块处的土壤水分。

3.根据权利要求1所述的一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：所述沟道水位计和地下水位计以2-4小时的时间间隔定时监测、记录、储存并同时传送至智能控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：所述沟道水位计对沟道水位数据进行采集并通过无线传输给智能控制系统，智能控制系统对沟道水位数据的动态数据进行保存和分析处理，根据预设的沟道水位、土壤水分上限通过自动控制闸门来控制排水沟的水位。

5.根据权利要求1所述的一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：所述地下水位计对田块处的地下水位数据进行采集并通过无线传输给智能控制系统，智能控制系统对地下水位数据的动态数据进行保存和分析处理，根据田间种植作物类别设定的适宜地下水埋深范围决定自动控制闸门启闭状态。

6.根据权利要求5所述的一种农田沟道蓄水及排水控制系统，其特征在于：所述智能控制系统对接收的沟道水位计和地下水位计传输过来的数据，根据最不利原则决定自动控制闸门的启闭状态；

当沟道水位计监测结果判定自动控制闸门应为开启状态，而根据地下水位计监测结果分析判定自动控制闸门为闭合状态，则应开启自动控制闸门；

当沟道水位计监测结果判定自动控制闸门应为闭合状态，而根据地下水位计监测结果分析判定自动控制闸门应为开启状态，则应开启自动控制闸门。

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