CN112673935B - 生态农业节水灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业灌溉技术领域，具体为生态农业节水灌溉系统，包括供水系统、分水装置、中间供水单元和滴灌插管，水箱的内部设有隔板，隔板的中部连接有排水管，排水管中部安装有电磁阀，电磁阀的底部连接有位于水箱下方的灌溉插管，灌溉插管的外侧开设有排水孔，水箱的底部安装有位于灌溉插管外侧的内支撑网，内支撑网的外侧套接有滤棉网，滤棉网的外侧设有外支撑网，外支撑网的外侧包裹有防护网，水箱的内壁上安装有水位检测器。本发明通过水箱和插入地面的灌溉插管，使电磁阀可以定期打开通道将水流通过灌溉插管浸入地面，进行地下灌溉，有效的降低了灌溉水在地表的蒸发浪费，提高了装置的合理性和可行性。

Description

生态农业节水灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体为生态农业节水灌溉系统。

背景技术

传统农业灌溉主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业，农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌。目前农业灌溉已逐渐向统一的喷灌方式发展。滴灌技术是通过滴灌带或滴灌管向土壤缓慢地滴水，是直接向土壤供应水分、肥料或其他化学剂等的一种灌溉系统。它没有喷水或者沟渠流水，只让水慢慢滴出，并在重力和毛细管的作用下渗透至土壤。滴入作物根部附近的水，使作物主要根区的土壤经常保持最优含水状况。这是一种先进的灌溉方法。传统滴灌方式，灌溉水由上至下浸入土壤被植物根部所吸收，相对于普通灌溉能明显降低水分蒸发，节约水资源，但这种方式仍然存在滴灌精度不高和不均匀等因素，例如部分灌溉水在未浸入土壤前被风吹日晒所蒸发，依然导致水源的浪费。目前液体的滴灌追肥设备均缺乏可设置滴灌时长的功能，主要通过人工手段将滴灌装置从土壤中拔出来实现滴灌的终止，增加了操作环节和人工成本，增加了滴灌孔隙被土壤沙土堵塞的可能性，也影响了滴灌装置的使用寿命。在滴灌系统中采用精量控制的方式能够达到节水灌溉的目的，是生态农业的持续发展农业的根本出路。节水灌溉已不仅仅是技术问题，而是直接关系到农业发展的根本是实现水资源的可持续利用战略和实现从粗放到集约经营战略的具体体现。

将控制系统应用于系统滴灌式农业灌溉时，首先应当考虑各滴灌插头的供电问题，由于滴灌喷头数量很多，独立供电需要独立电源数量大，成本高，装配工作量大，潮湿环境导致耗电量高的问题。

公开号为CN 204272667 U的一种自动控制滴灌时长的滴灌装置，记载了一种包括储液瓶、上部分滴灌管、下部分滴灌管、计时器及流量控制阀门的具有控制功能的滴灌装置；该装置中储液瓶的开口与上部分滴灌管通过螺纹密封固定连接；在上、下部分滴灌管之间设置有由计时器、流量控制阀门组合连接构成的滴灌时长自动控制组件，通过计时器的倒计时功能自动关闭流量控制阀门。从而，该装置期望达到精量化滴灌控制功能，然而该方案仅仅是一个滴灌插头装置，并非整个系统，由于数量庞大，该装置结构需要有控制部分，较为复杂，导致成本高，无法有效实施和推广应用。

发明内容

（一）发明目的

针对传统滴灌系统或装置无法实现精量化控制的问题，以及部分采用控制功能的滴灌装置或系统中，不具有实际应用价值的问题，本发明提出生态农业节水灌溉系统，以达到精量控制为手段的节水灌溉目的。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生态农业节水灌溉系统，包括供水系统和分水装置，还包括中间供水单元和滴灌插管，其中，供水系统输出部分的排水总管被分水装置均分为多根排水支管，每根排水支管分别连通于对应的中间供水单元，所述中间供水单元包括水箱部分和缓存水囊部分，两部分分别被固定在相应支架上且通过过渡管相互连通作为一体（控制水箱部分的高度能够改变中间供水单元进水速度和进水量，改变缓存水囊部分能够改变滴灌速度和滴灌水量）；所述的水箱部分包括有水箱，水箱的内部设有隔板，隔板的中部连接有排水管，排水管中部安装有电磁阀，电磁阀的底部通过所述过渡管连接有位于水箱下方的缓存水囊，缓存水囊上分布有多根滴灌管，各滴灌管分别连接灌溉插管，灌溉插管的外侧开设有排水孔，位于灌溉插管外侧的内支撑网，内支撑网的外侧套接有滤棉网，滤棉网的外侧设有外支撑网，外支撑网的外侧包裹有防护网，水箱的内壁上安装有水位检测器，水位检测器的上方连接有支撑块，支撑块的内侧放置有滤网，水箱顶部的两侧分别设有加料箱和加水口，所述的排水支管连通于该加水口内。

所述的灌溉插管包括在座体的下方固定有灌溉插管，灌溉插管的外侧沿轴向均匀分布有多个凹槽，排水孔分布于各轴向的凹槽内，位于灌溉插管外侧套固支撑网，支撑网与灌溉插管之间紧密套装，但支撑网在多个沿轴向凹槽的对应位置有网孔，座体的上方有指柄，滴灌管通过指柄内腔与灌溉插管内腔连通。

所述水箱的顶端连接有弹簧，所述弹簧的上方连接有驱害装饰，所述驱害装饰的顶部安装有音响，所述水箱的正面安装有控制器。

所述排水孔倾斜向上设置，且排水孔等距均匀分布在灌溉插管上。

所述内支撑网的顶部连接有安装板，所述内支撑网和外支撑网分别安装在安装板上，且滤棉网填充在内支撑网和外支撑网之间。

所述防护网为不锈钢丝网，且内支撑网和外支撑网为不锈钢网筒。

所述滤网上铺设有滤布，且滤网为盘状结构。

将水箱顶部设置为锥顶，其内侧匹配套装有锥形浮体或者浮球，当水位升高到达一定高度后，锥形浮体或者浮球向上漂浮封堵上端的进气孔。

在锥形浮体或者浮球中部固定有导向杆，该导向杆匹配插入所述锥顶顶部中心孔内。

还包括置于地垄两端的支柱和位于两端支柱上横拉的牵引绳，所述水箱被置于端部立柱上侧，所述缓存水囊被置于牵引绳中部自然下坠后低于水箱出水口高度。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.本发明通过水箱和插入地面的灌溉插管，使电磁阀可以定期打开通道将水流通过灌溉插管浸入地面，进行地下灌溉，有效的降低了灌溉水在地表的蒸发浪费，提高了装置的合理性和可行性。

2.本发明通过在灌溉插管的外侧设置滤棉网、防护网和内、外支撑网，使灌溉插管的防堵、防害和防护能力均得到了有效的提升，保证了灌溉插管在地下免于常规损坏的风险，从而提高了装置的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明系统整体示意图。

图2是本发明水箱部分的剖视示意图。

图3是灌溉插管的剖面结构示意图。

图4是图2中A处放大示意图。

图5是本发明水箱部分的正面示意图。

图6是锥顶自动封孔结构示意图。

附图标记：

1、水箱；2、隔板；3、排水管；4、电磁阀；5、灌溉插管；6、排水孔；7、内支撑网；8、滤棉网；9、外支撑网；10、防护网；11、水位检测器；12、支撑块；13、滤网；14、加料箱；15、加水口；16、弹簧；17、驱害装饰；18、音响；19、控制器；20、缓存水囊；21、过渡管；22、座体；23、指柄；24、蓄水罐；25、水泵；26、提水管；27、排水总管；28、分流器；29、排水支管；30、滴灌管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：如图1-3所示，本发明提出的生态农业节水灌溉系统，包括供水系统、分水装置、中间供水单元和滴灌插管，供水系统输出部分的排水总管27被分水装置均分为多根排水支管29，每根排水支管29分别连通于对应的中间供水单元，所述中间供水单元包括水箱部分和缓存水囊部分，两部分分别被固定在相应支架上且通过过渡管21相互连通作为一体（控制水箱部分的高度能够改变中间供水单元进水速度和进水量，改变缓存水囊部分能够改变滴灌速度和滴灌水量）；所述的水箱部分包括有水箱1，水箱1的内部设有隔板2，隔板2的中部连接有排水管3，排水管3中部安装有电磁阀4，电磁阀4的底部通过所述过渡管21连接有位于水箱1下方的缓存水囊20，缓存水囊20上分布有多根滴灌管30，各滴灌管30分别连接灌溉插管5，灌溉插管5的外侧开设有排水孔6，位于灌溉插管5外侧的内支撑网7，内支撑网7的外侧套接有滤棉网8，滤棉网8的外侧设有外支撑网9，外支撑网9的外侧包裹有防护网10，水箱1的内壁上安装有水位检测器11，水位检测器11的上方连接有支撑块12，支撑块12的内侧放置有滤网13，水箱1顶部的两侧分别设有加料箱14和加水口15，所述的排水支管29连通于该加水口内。

所述的灌溉插管5如图3所示，在座体22的下方固定有灌溉插管5，灌溉插管5的外侧沿轴向均匀分布有多个凹槽，排水孔6分布于各轴向的凹槽内，位于灌溉插管5外侧套固支撑网7，支撑网与灌溉插管5之间紧密套装，但支撑网在多个沿轴向凹槽的对应位置有网孔，座体22的上方有指柄23，滴灌管30通过指柄23内腔与灌溉插管5内腔连通。

为了解决现有装置存在灌溉水浪费的问题，我们通过水箱1和插入地面的灌溉插管5，使电磁阀4可以定期打开通道将水流通过灌溉插管5浸入地面，进行地下灌溉，有效的降低了灌溉水在地表的蒸发浪费。

另一方面通过在灌溉插管5的外侧设置滤棉网8、防护网10和内、外支撑网9，使灌溉插管5的防堵、防害和防护能力均得到了有效的提升，保证了灌溉插管5在地下免于常规损坏的风险。

进一步的，水箱1的顶端连接有弹簧16，弹簧16的上方连接有驱害装饰17，驱害装饰17的顶部安装有音响18，水箱1的正面安装有控制器19，通过弹簧16可以使得驱害装饰17来回摆动，营造驱扰状态，同时音响18配合驱害装饰17进行声音驱扰，防止了鸟类等其他生物对部分需要保护的树木进行破坏，提高了装置的功能性，也便于在果林等种植条件下使用，提高了装置的实用性。

如图2所示，排水孔6倾斜向上设置，且排水孔6等距均匀分布在灌溉插管5上，向上开设的排水孔6可以将使得灌溉水向上溢出，防止灌溉水越过植物根部再往下过多的浸入，保证了灌溉水的利用率，以此达到节水灌溉的目的。

进一步的，内支撑网7的顶部连接有安装板，安装板固定于座体22下方。内支撑网7和外支撑网9分别安装在安装板上，且滤棉网8填充在内支撑网7和外支撑网9之间，组装时先装配内支撑网7，将滤棉网8套在内支撑网7的外侧后再安装外支撑网9，最后再将防护网10连接在防护网10的外侧，可以与安装板一体式拆卸下来，便于后续维护。

进一步的，防护网10为不锈钢丝网，且内支撑网7和外支撑网9为不锈钢网筒，不锈钢丝网可以防止绝大对数的地下物种通过，避免了防护网10内部结构搜到破坏，同时不锈钢网筒起到了支护的作用，防止灌溉插管5外侧的结构受力变形，从而提高了装置的可靠性。

进一步的，滤网13上铺设有滤布，且滤网13为盘状结构，通过加装滤布使得滤网13的过滤效果更好，防止加料箱14和加水口15进入的杂质进入到水箱1的下方对灌溉插管5造成堵塞，提高了装置的可靠性和可行性。

本实施例的工作原理及使用流程：首先将灌溉插管5连带外侧的防护结构插入植物根部旁边的底面，然后将加水口15上连接灌溉水管，向加料箱14的内部添加化肥料，每隔一段时间后，电磁阀4打开使灌溉水通过排水管3流入到灌溉插管5的内部，再通过排水孔6、内支撑网7、滤棉网8、外支撑网9和防护网10向外溢出，进行灌溉，即可。

实施例2：实施例1方案中的中间供水单元的水箱1被注水后，为保持其顺利向下流动，其上端需要有透气孔，然而透气孔的存在导致了该中间供水单元的水箱1内水位可能出现溢出问题，即供水系统持续供水过程中会带来源源不断的供水从透气孔溢出。针对该问题，本实施例在实施例1水箱的基础上进行改进，将水箱1顶部设置为锥顶31，其内侧匹配套装有锥形浮体33或者浮球，当水位升高到达一定高度后，锥形浮体33或者浮球向上漂浮封堵上端的进气孔32。为确保锥形浮体33或者浮球始终平稳向上移动，在锥形浮体33或者浮球中部固定有导向杆35，该导向杆匹配插入所述锥顶31顶部中心孔34内。 该结构设计后，能够实现动态补水功能，当水箱内水位下降后，锥形浮体33或者浮球自动下落，打开进气孔32，否则封闭进气孔以防止多余供水溢出。

实施例3：实施例1方案中的中间供水单元的水箱1被注水后，为保持其顺利向下流动，其上端需要有透气孔，然而透气孔的存在导致了该中间供水单元的水箱1内水位可能出现溢出问题，本实施采取解决该技术问题的方式不同于实施例2，在本实施例中，需要在水箱内设置液位传感器，水箱的进水口或进水管上安装进水电磁阀，并被控制器控制启闭，当水箱内水位较高时，自动控制供水切断。该功能除了实现如实施例2相应功能外，还能够控制供水量，针对部分中间供水单元的整体供水控制，用于确保不同中间供水单元供水分配比例和供水时机。

实施例4：实施例1方案中的中间供水单元的水箱1被注水后，为保持其顺利向下流动，其上端需要有透气孔，然而透气孔的存在导致了该中间供水单元的水箱1内水位可能出现溢出问题，本实施采取解决该技术问题的方式不同于实施例2和实施例3，在本实施例中，总管被支架固定为一定高度，在中间供水单元与总管之间设置能够调节高端的结构，通过调节实现各中间供水单元位于相同高度，从而仅需要对某一个中间供水单元的水位监控即可确定总管供水与截止的时机。

实施例5：以上各实施例分别在应用时，土壤的松软程度可能不同，土壤吸水饱和程度不同，导致多个支管的同时下水速度不同，容易造成部分适度过大而部分适度不足的问题。针对该问题，本实施在水箱或者缓存水囊的一侧设置有加料口及封盖，人工通过注射器刺入加料口封盖注射有色液，根据有色液流动速度判断各支管的下水速度，每个支管上还安装有滚压式调节开关，适当控制以防止部分管路因溢流等因素造成水资源浪费而其余支管水量水压不足的问题。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。例如，以上各实施例在实施时，由于在中间供水单元采用了控制器和相应的信号线与电源线，所以需要考虑布线问题，可以通过供水总管沿管外壁向各供水支管排布进而连接各中间供水单元的相应电气元件部分和检测部分。通过信号线和电源线的布置，还可以在供水总管终端将各信号线汇总于处理器后发送至后台监控系统进行实时监控和灌溉信息记录，达到对生态农业滴灌实时监控管理的功能。另外，还可以在某一支管上安装湿度传感器，并通过数据线连接至中间供水单元的数据线，此时可以控制电磁阀4的启闭来改变局部供水情况。各部分信号线与电源线分布有对应的和备用的接头，以便于多种使用模式的选择使用。

Claims (8)

1.一种生态农业节水灌溉系统，包括供水系统和分水装置，其特征在于，还包括中间供水单元和滴灌插管，其中，供水系统输出部分的排水总管(27)被分水装置均分为多根排水支管(29)，每根排水支管(29)分别连通于对应的中间供水单元，所述中间供水单元包括水箱部分和缓存水囊部分，两部分分别被固定在相应支架上且通过过渡管(21)相互连通作为一体；所述的水箱部分包括有水箱(1)，水箱(1)的内部设有隔板(2)，隔板(2)的中部连接有排水管(3)，排水管(3)中部安装有电磁阀(4)，电磁阀(4)的底部通过所述过渡管(21)连接有位于水箱(1)下方的缓存水囊(20)，缓存水囊(20)上分布有多根滴灌管(30)，各滴灌管(30)分别连接灌溉插管(5)，所述的灌溉插管(5)包括在座体(22)的下方固定的灌溉插管(5)，灌溉插管(5)的外侧沿轴向均匀分布有多个凹槽，灌溉插管(5)的外侧开设有排水孔(6)，排水孔(6)倾斜向上设置，排水孔(6) 等距均匀分布于各轴向的凹槽内，位于灌溉插管(5)外侧套固内支撑网(7)，内支撑网与灌溉插管(5)之间紧密套装，但内支撑网在多个沿轴向凹槽的对应位置有网孔，座体(22)的上方有指柄(23)，滴灌管(30)通过指柄(23)内腔与灌溉插管(5)内腔连通，内支撑网(7)的外侧套接有滤棉网(8)，滤棉网(8)的外侧设有外支撑网(9)，外支撑网(9)的外侧包裹有防护网(10)，水箱(1)的内壁上安装有水位检测器(11)，水位检测器(11)的上方连接有支撑块(12)，支撑块(12)的内侧放置有滤网(13)，水箱(1)顶部的两侧分别设有加料箱(14)和加水口(15)，所述的排水支管(29)连通于该加水口内。

2.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，所述水箱(1)的顶端连接有弹簧(16)，所述弹簧(16)的上方连接有驱害装饰(17)，所述驱害装饰(17)的顶部安装有音响(18)，所述水箱(1)的正面安装有控制器(19)。

3.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，所述内支撑网(7)的顶部连接有安装板，所述内支撑网(7)和外支撑网(9)分别安装在安装板上，且滤棉网(8)填充在内支撑网(7)和外支撑网(9)之间。

4.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，所述防护网(10)为不锈钢丝网，且内支撑网(7)和外支撑网(9)为不锈钢网筒。

5.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，所述滤网(13)上铺设有滤布，且滤网(13)为盘状结构。

6.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，将水箱(1)顶部设置为锥顶(31)，其内侧匹配套装有锥形浮体(33)或者浮球，当水位升高到达一定高度后，锥形浮体(33)或者浮球向上漂浮封堵上端的进气孔(32)。

7.根据权利要求6所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，在锥形浮体(33)或者浮球中部固定有导向杆(35)，该导向杆匹配插入所述锥顶(31)顶部中心孔(34)内。

8.根据权利要求1所述的生态农业节水灌溉系统，其特征在于，还包括置于地垄两端的支柱和位于两端支柱上横拉的牵引绳，所述水箱(1)被置于端部立柱上侧，所述缓存水囊被置于牵引绳中部自然下坠后低于水箱出水口高度。

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