CN113080034A - 一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业水利工程的技术领域，具体为一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，包括：动力驱动装置、无线控制器、数据传输装置、太阳能板和蓄电池、摄像头、水位传感器、拍门，所述拍门安装于水渠末端的单向阀，拍门的中间设有从上到下的圆形穿孔，动力驱动装置设置在拍门下方，无线控制器与动力驱动装置相连，水位传感器通过数据传输装置实时传输数据至无线控制器和外接的PC端，所述太阳能板和蓄电池安装在装置顶部，摄像头设置在拍门的上方。本发明实现农田灌溉用水量量水设施与互联网的结合，解决了偏远无电力到达的山区田间作物灌溉进水口阀门需要人工启闭费时费工问题，同时减少务农人员的成本，促进我国农业的可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及农业水利工程的技术领域，具体涉及一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置。
背景技术
在我国现阶段的农业领域中，农田水利工程灌溉用水比例占现有水资源使用配比的75%，耗水量大的农作物灌溉水资源利用效率低，造成的水资源浪费情况严重。水稻田等农田进水口没有控制装置，不合理的灌溉技术不仅仅会造成水资源的大幅度浪费，而且还极有可能影响农作物的生长。故农田水利工程用水的合理规划对节约水资源尤为重要。农田灌溉水有效利用系数是衡量灌溉水利用程度的一个重要指标，是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理水平的一项综合指标，也是《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和最严格水资源管理“三条红线”控制目标的一项主要指标。合理真实的农田灌溉水有效利用系数可以为灌区的农业节水工作提供科学的数据支撑。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，集分水、配水、量测水、启闭调控水于一体，可准确量测净灌溉用水量，通过观测水位变化远距离精准控制进水口的拍门启闭，可满足复杂条件下农田渠道对应的田间作物的灌溉量水要求，有效减少水资源的浪费。解决了偏远山区农田灌溉定量控制问题，解决了在无交流电状态下拍门装置的无线控制，以及在复杂地形下的田间作物净灌溉用水量的测量，其具体技术方案如下：
一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，包括：动力驱动装置、无线控制器、数据传输装置、太阳能板和蓄电池、摄像头、水位传感器、拍门，所述拍门安装于水渠末端的单向阀，拍门的中间设有从上到下的圆形穿孔，动力驱动装置设置在拍门下方，无线控制器与动力驱动装置相连，水位传感器通过数据传输装置实时传输数据至无线控制器和外接的PC端，所述太阳能板和蓄电池安装在装置顶部，用于提供电能，所述摄像头设置在拍门的上方。
进一步的，所述动力驱动装置采用液压双向强升强降设备，所述液压双向强升强降设备的前置法兰盘油缸埋在拍门下方，前置法兰盘油缸的活塞杆与所述圆形穿孔相连接，且两者共同运动。
进一步的，所述无线控制器驱动外部继电器，与手机端或PC端交互指令数据。
进一步的，所述数据传输装置连接水位传感器、无线控制器、摄像头和PC端，用于相互间的实时数据传输。
进一步的， 所述摄像头监测拍门运行过程，捕捉监控区域内所有画面并传输储存到PC端。
进一步的，所述水位传感器实时自动记录水位，将水位信号传送到无线控制器，无线控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向无线控制器发出“开”和“关”的指令，将水位数据传输到PC端，将数据储存并与特定数据进行对比分析。
进一步的，所述拍门控制渠道进水口的过流流量，由动力驱动装置带动升降。
本发明的优点：
（1）本装置可适用于平原地带复杂条件下及山区丘陵地区的田间作物净灌溉用水量量测；
（2）本装置供电来源于太阳能板及蓄电池，可在无电力到达的复杂地区驱动各仪器正常运行；
（3）本装置采用省时省力的无线控制，简便地设计出可远程控制的拍门装置，实现自动升降控制农田的灌溉进水，不受时间地点条件的限制，配合水位传感器，根据水位高低变化来控制启动；
（4）本装置选用的动力驱动装置为低故障高效率的液压自动开关装置，可根据无线控制器的信号及时作出反应，实现拍门的自动升降，受外界因素影响小，安全可靠；
（5）本装置加入摄像头可随时随地查看拍门的运行状况来做出改变，管理人员可通过摄像头观测，判断田间的作物的种类是否发生变化；
本发明装置结构简单，便于安装，进水可控，实用性强，实现农田灌溉用水量量水设施与互联网的结合，解决了偏远无电力到达的山区灌溉进水口阀门需要人工启闭费时费工问题，能够高效解决水资源短缺和农业灌溉之间的冲突，同时减少务农人员的成本，促进我国农业的可持续发展。
附图说明
图1是本发明的灌溉用水量测装置示意图；
图2是本发明的灌溉用水量测装置剖面图；
图3是本发明的灌溉用水量测装置侧视图；
图4是本发明的灌溉用水量测装置正面图；
图5是本发明的灌溉用水量测装置俯视图；
图6是本发明的液压双向强升强降设备示意图；
图7是本发明的无线控制器示意图；
图中，1拍门，2水位传感器，3摄像头，4太阳能板和蓄电池，5数据传输装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，通过量测田间作物在正常生长的净灌溉用水量，再通过渠首的量测设施测算灌区内的毛灌溉用水量，从而推算出农田灌溉水有效利用系数，以此测算科学合理的灌溉进水。
具体的，如图1-5所示，一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，包括：动力驱动装置、无线控制器、数据传输装置5、太阳能板和蓄电池4、摄像头3、水位传感器2、拍门1。
所述动力驱动装置：采用液压双向强升强降设备，如图6所示，该设备的前置法兰盘油缸埋在水渠拍门1下方，拍门1的中间有从上到下圆形穿孔，前置法兰盘油缸的活塞杆便与所述形穿孔相连接两者共同运动。使用者通过手机无线控制电机，使其带动油泵，再通过手机控制电机，调整油泵的升降手柄来控制活塞杆升降，起到控制活塞杆移动拍门的目的。电机使用的电源来自上方的太阳能及蓄电池4。
无线控制器：驱动外部继电器，与动力驱动装置相连，支持短信控制、自动联动控制和定时、延时控制；支持手动、手机、遥控多功能操作，不限距离，用手机发送短信即可控制拍门1启闭，而且可以设置短信指令为6位数密码+指令，有效杜绝垃圾短信，可通过短信查询设备状态，控制输出闭合、断开和脉冲等多种信号，设备收到控制命令，执行动作后将反馈执行命令。同时提供PC设置软件，如图7所示，可分享多人同时控制，具有断电报警功能，当设备出现状况时，手机可通过短信或电话方式收到提醒，及时检修。
数据传输装置5：连接水位传感器2、无线控制器、摄像头3和PC端，用于相互间的实时数据传输。
太阳能板和蓄电池4：设置在装置的顶部，能在无220V交流电状态下实现拍门1的远程控制开启与关闭，供电通过太阳能板将光能转化为电能，再储存到蓄电池中，为动力驱动装置、数据传输装置5、摄像头3、水位传感器2、无线控制器提供电能。
摄像头3：监测拍门1运行过程，方便管理人员及时地了解把握拍门1运行的进度和状况，而不用亲自到现场也能对拍门1启闭进行控制；捕捉监控区域内所有画面并传输储存到电脑中，便于对农田灌溉用水的观察与分析实验成果。便于及时观测到拍门1运行出错，并第一时间赶到现场进行抢修，减少损失。
水位传感器2：实时自动记录水位，将水位信号传送到无线控制器，无线控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向无线控制器发出“开”和“关”的指令，保证拍门1启闭以使过流达到设定水位，同时可以将水位传输到PC端，将数据储存并与特定数据进行对比分析，以了解田间作物种植情况。
拍门1：安装于水渠末端的单向阀，控制渠道进水口的过流流量，无需人力操作，由动力驱动装置带动升降，实现自动控制，拍门1相对于传统闸门更具节能性，例如开关门无需人工施加外力，且结构简单、维护方便、使用寿命长。
本发明装置的工作原理：水位传感器2实时记录进水口水位变化，并通过数据传输装置5传输实时数据回到无线控制器，无线控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向无线控制器发出“开”和“关”的指令，无线控制器根据指令驱动动力驱动装置，动力驱动装置带动拍门“升”和“降”，保证拍门1启闭以使过流达到设定水位，同时将水位数据传输到PC端，将数据储存并根据渠首的量测设施测算灌区内的毛灌溉用水量，计算该灌区农田灌溉水有效利用系数，即可得出农业灌溉对水资源的利用率，以此测算科学合理的灌溉进水，使田间作物恰到好处的得到灌溉。
Claims (7)
1.一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，包括：动力驱动装置、无线控制器、数据传输装置（5）、太阳能板和蓄电池（4）、摄像头（3）、水位传感器（2）、拍门（1），其特征在于，所述拍门（1）安装于水渠末端的单向阀，拍门（1）的中间设有从上到下的圆形穿孔，动力驱动装置设置在拍门（1）下方，无线控制器与动力驱动装置相连，水位传感器（2）通过数据传输装置（5）实时传输数据至无线控制器和外接的PC端，所述太阳能板和蓄电池（4）安装在装置顶部，用于提供电能，所述摄像头（3）设置在拍门的上方。
2.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于，所述动力驱动装置采用液压双向强升强降设备，所述液压双向强升强降设备的前置法兰盘油缸埋在拍门（1）下方，前置法兰盘油缸的活塞杆与所述圆形穿孔相连接，且两者共同运动。
3.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于，所述无线控制器驱动外部继电器，与手机端或PC端交互指令数据。
4.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于，所述数据传输装置（5）连接水位传感器（2）、无线控制器、摄像头和PC端，用于相互间的实时数据传输。
5.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于， 所述摄像头（3）监测拍门运行过程，捕捉监控区域内所有画面并传输储存到PC端。
6.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于，所述水位传感器（2）实时自动记录水位，将水位信号传送到无线控制器，无线控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向无线控制器发出“开”和“关”的指令，将水位数据传输到PC端，将数据储存并与特定数据进行对比分析。
7.如权利要求1所述的一种进水可控的田间作物灌溉用水量测系统智能装置，其特征在于，所述拍门（1）控制渠道进水口的过流流量，由动力驱动装置带动升降。
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