CN114568266B - 一种沙漠地区智能节水灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沙漠地区智能节水灌溉系统，其保温水箱出水口通过第一输水管道与风冷模块进水口连通，输水泵固定安装在第一输水管道上，风冷模块出水口通过第二输水管道与田间灌溉管网连通，田间灌溉管网通过第三输水管道与保温水箱进水口连通，所述田间灌溉管网包括灌溉进水主管、灌溉出水主管和若干条灌溉支管，灌溉进水主管进水端与第二输水管道出水端连通，灌溉出水主管出水端与第三输水管道进水端连通，任一灌溉支管进水口连接在灌溉进水主管上，灌溉支管出水口连接在灌溉出水主管上，每一条灌溉支管在竖直方向上S形布置且最低点恰好对准待灌溉植株根部。把空气中水汽提取成液态水对植物进行灌溉，解决沙漠植物灌溉缺水的问题。

Description

一种沙漠地区智能节水灌溉系统

技术领域：

本发明属于沙漠灌溉技术领域，具体涉及一种沙漠地区智能节水灌溉系统。

背景技术：

中国是一个中度缺水的国家，人均占有量为2240立方米，分布呈东南多西北少，特别是西北的沙漠地区，水资源更是匮乏，导致大片地区不能进行农业生产，土地荒漠化严重。在沙漠地区，传统的灌溉方式最常用的方式是进行节水灌溉(如滴灌等)，都是使用地表水或者地下水，也有少部分是从空气中取水用于灌溉，但其是将空气中的水冷凝后存储，然后再输送到待灌溉的区域，只能小面积使用，无法根据待灌溉植株根部的状况调整冷凝过程，智能化程度比较低。

发明内容：

本发明的目的在于寻求一种沙漠地区智能节水灌溉系统，通过制冷将空气中的水分冷凝成液滴，液滴顺着S形灌溉支管直接低落在待灌溉植株根部。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，包括保温水箱、第一输水管道、输水泵、风冷模块、第二输水管道、田间灌溉管网和第三输水管道；保温水箱出水口通过第一输水管道与风冷模块进水口连通，输水泵固定安装在第一输水管道上，风冷模块出水口通过第二输水管道与田间灌溉管网连通，风冷模块用于对保温水箱输入的水进行降温，田间灌溉管网通过第三输水管道与保温水箱进水口连通，所述田间灌溉管网包括灌溉进水主管、灌溉出水主管和若干条灌溉支管，灌溉进水主管进水端与第二输水管道出水端连通，灌溉出水主管出水端与第三输水管道进水端连通，任一灌溉支管进水口连接在灌溉进水主管上，灌溉支管出水口连接在灌溉出水主管上，每一条灌溉支管在竖直方向上S形布置且最低点恰好对准待灌溉植株根部。

作为一种实现方式，沿灌溉支管铺设方向等间距设置若干根支架，相邻两支架将灌溉支管顶起形成峰顶，两峰顶之间的灌溉支管向下弯曲形成峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离。

作为另一种实现方式，沿着灌溉支管铺设方向架设适当高度的架子，在竖直方向上灌溉支管“S”形前进吊挂在架子上，“S”形的灌溉支管最顶部为峰顶，最底部为峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离。

具体地，所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括空压机和电磁阀，空压机和电磁阀通过管道连接在田间灌溉管网前端的第二输水管道。

在电磁阀至风冷模块之间的第二输水管道上依次设置第三阀门、空气阀和单向阀，所述第三阀门用于风冷模块检修，所述空气阀用于排掉风冷模块至保温水箱部分中的空气。

所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括太阳能发电模块，太阳能发电模块用于给智能节水灌溉系统提供电能。

具体地，保温水箱包括水箱本体，保温棉层和锡箔纸层，在水箱本体外包覆保温棉层，在保温棉层外侧包覆锡箔纸层。

优选地，保温棉层厚为10mm。

优选地，保温水箱的储水量是整个智能节水灌溉系统管网储水的1.5-2倍。

具体地，过滤器固定安装在输水泵前端的第一输水管道上。

具体地，所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括补水管道，补水管道用于给保温水箱补充水分，补水管道连接在过滤器前端的第一输水管道上，或直接连接在保温水箱，在补水管道上设置补水阀。

具体地，所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括排水管道，排水管道用于排净风冷模块中的水分，排水管道连接在输水泵后端的第一输水管道上，或直接连接在风冷模块上，在排水管道上设置排水阀。

具体地，在第一输水管道上设置第一阀门、第二阀门，第一阀门设置在保温水箱和过滤器之间，第二阀门设置在输水泵和风冷模块之间。

具体地，所述灌溉支管为Φ16mmPE盲管，盲管壁厚0.8-1mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：不使用地表水和地下水而是从空气中提取水用于沙漠地区大面积的农业生产；结合沙漠地区的光照和温差等气候条件，通过自动冷凝装置，把空气中水汽提取成液态水对植物进行灌溉，解决沙漠植物灌溉缺水的问题，同时提供一种土地因缺水导致的沙漠化的解决方案，也可以用于沙漠治理；将冷凝中使用的冷凝管与田间灌溉中的灌溉管合二为一，实现就地冷凝，冷凝后直接灌溉，不但扩大了冷凝的范围，实现大范围浇灌，而且减少了管道的使用，降低灌溉成本。

附图说明

图1为本发明涉及的沙漠地区智能节水灌溉系统结构示意图。

图2为发明涉及的保温水箱结构示意图。

图3为本发明涉及的一种灌溉支管结构示意图。

图4为本发明涉及的另一种灌溉支管结构示意图。

具体实施方式：

以下通过实施例并结合附图对本发明进行进一步说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，包括保温水箱1、第一输水管道2、输水泵3、风冷模块4、第二输水管道5、田间灌溉管网和第三输水管道6；

保温水箱1出水口通过第一输水管道2与风冷模块4进水口连通，输水泵3固定安装在第一输水管道2上，风冷模块4出水口通过第二输水管道5与田间灌溉管网连通，风冷模块4用于对保温水箱1输入的水进行降温，田间灌溉管网通过第三输水管道6与保温水箱1进水口连通，所述田间灌溉管网包括灌溉进水主管7、灌溉出水主管23和若干条灌溉支管8，灌溉进水主管7进水端与第二输水管道5出水端连通，灌溉出水主管23出水端与第三输水管道6进水端连通，任一灌溉支管8进水口连接在灌溉进水主管7上，灌溉支管8出水口连接在灌溉出水主管23上，每一条灌溉支管8在竖直方向上S形布置且最低点恰好对准待灌溉植株根部。风冷模块4用于对保温水箱1输入的水进行降温，温度降低的水依次通过田间灌溉管网输水到田间，由于田间灌溉管网中水温低于环境温度，在灌溉支管8表面凝结液滴，液滴顺着灌溉支管8落在待灌溉植株根部。

本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括太阳能发电模块(图中未画出)，太阳能发电模块用于给智能节水灌溉系统提供电能。

如图2所示，具体地，保温水箱1包括水箱本体101，保温棉层102和锡箔纸层103，在水箱本体101外包覆保温棉层102，在保温棉层102外侧包覆锡箔纸层103。优选地，保温棉层102厚为10mm。为了保证系统的稳定运行，保温水箱1的储水量是整个智能节水灌溉系统管网储水的1.5-2倍。

具体地，过滤器9固定安装在输水泵3前端的第一输水管道2上，用于过滤保温水箱1出水，避免水质杂质堵塞管道，保障风冷模块4的安全运行。

具体地，本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括补水管道10，补水管道10用于给保温水箱1补充水分，补水管道10连接在过滤器9前端的第一输水管道2上，或直接连接在保温水箱1，在补水管道10上设置补水阀11。

具体地，本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括排水管道12，排水管道12用于排净风冷模块4中的水分，排水管道12连接在输水泵3后端的第一输水管道2上，或直接连接在风冷模块4上，在排水管道12上设置排水阀13。在冬季等系统不使用时打开排水阀13把水排除管道保护管网系统。

具体地，在第一输水管道2上设置第一阀门14、第二阀门15，第一阀门14设置在保温水箱1和过滤器9之间，第二阀门15设置在输水泵3和风冷模块4之间。清洗过滤器时将第一阀门14关闭，防止系统的水流失。当给系统补水时，将第二阀门15关闭，保证水依次从补水管道10、第一输水管道2输送到保温水箱1。

具体地，本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括空压机16和电磁阀17，空压机16和电磁阀17通过管道连接在田间灌溉管网前端的第二输水管道5。所述空压机16和电磁阀17为连动工作，作用是在系统不工作时，空压机16工作，把田间管网的水吹入保温水箱1，避免系统中的水在田间管网里吸收大量太阳辐射，水温过高，浪费大量电能给系统循环水降温。

在电磁阀17至风冷模块之间的第二输水管道5上依次设置第三阀门18、空气阀19和单向阀20，所述第三阀门18用于风冷模块4检修，检修时将第三阀门18关闭避免田间灌溉管网中水的流失，所述空气阀19用于排掉风冷模块至保温水箱1部分中的空气，保护风冷模块4和输水泵3，所述单向阀20，用于系统中的水循环的单向循环，同时在空压机16和电磁阀17工作时，避免气流反向到风冷模块4内。

本实施例涉及的灌溉支管8为Φ16mmPE盲管，盲管壁厚0.8-1mm，太厚影响热传递，太薄容易破裂漏水。

如图3所示，作为一种实现方式，沿灌溉支管8铺设方向等间距设置若干根支架21，相邻两支架21将灌溉支管8顶起形成峰顶，两峰顶之间的灌溉支管8向下弯曲形成峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离。

如图4所示，作为另一种实现方式，沿着灌溉支管8铺设方向架设适当高度的架子22，在竖直方向上灌溉支管8“S”形前进吊挂在架子22上，“S”形的灌溉支管8最顶部为峰顶，最底部为峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离。

本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括土壤湿度传感器(图中未画出)，土壤湿度传感器用于检测植株根部土壤的湿度，土壤湿度传感器与风冷模块4连接，将检测的湿度数据发送给风冷模块4，所述的风冷模块控制整个系统的运行，可以采用土壤湿度传感给风冷模块信号自动工作，也可以手动启动系统，设置工作时间，来实现手动灌溉。

本实施例涉及的一种沙漠地区智能节水灌溉系统具体使用方法：当田间需要灌溉时，输水泵开始工作，把保温水箱里的水送入风冷模块，风冷模块迅速对谁进行制冷，如将温度降至5-10℃，然后低温的水顺着管道进入田间灌溉管网，水进入灌溉支管8，灌溉支管8内水温远远低于环境温度，管壁表面与空气之间将会发生热量交换，管壁周围空气的温度逐渐降低，空气中水蒸气的饱和压力就会降低，并且越靠近管壁，温度越低，空气中水蒸气因冷却作用渐渐趋于饱和，继而在就会在管壁结露析出小水滴，随着时间的增加，小水滴越来越多，汇聚到灌溉支管最低处后滴到植物根部，完成灌溉，最后灌溉支管内水依次经过灌溉主管、第三输水管道进入保温水箱，如此循环。过程中可以根据灌溉需要的水量来设置设备运行的时间，同时可以根据市外温度的高低，调节风冷模块降低水温的温度，如果需快速冷凝出水，就把出水的温度调低，加速冷凝。当灌溉结束后，电磁阀打开，空压机开始工作，将田间灌溉管道内的水吹至保温水箱，避免田间盲管内的水吸收大量热在降温过程中浪费电能。

Claims (6)

1.一种沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，包括保温水箱、第一输水管道、输水泵、风冷模块、第二输水管道、田间灌溉管网和第三输水管道；保温水箱出水口通过第一输水管道与风冷模块进水口连通，输水泵固定安装在第一输水管道上，风冷模块出水口通过第二输水管道与田间灌溉管网连通，风冷模块用于对保温水箱输入的水进行降温，田间灌溉管网通过第三输水管道与保温水箱进水口连通，所述田间灌溉管网包括灌溉进水主管、灌溉出水主管和若干条灌溉支管，灌溉进水主管进水端与第二输水管道出水端连通，灌溉出水主管出水端与第三输水管道进水端连通，任一灌溉支管进水口连接在灌溉进水主管上，灌溉支管出水口连接在灌溉出水主管上，每一条灌溉支管在竖直方向上S形布置且最低点恰好对准待灌溉植株根部；

所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括空压机和电磁阀，空压机和电磁阀通过管道连接在田间灌溉管网前端的第二输水管道；

沿灌溉支管铺设方向等间距设置若干根支架，相邻两支架将灌溉支管顶起形成峰顶，两峰顶之间的灌溉支管向下弯曲形成峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离；

或沿着灌溉支管铺设方向架设适当高度的架子，在竖直方向上灌溉支管 “S”形前进吊挂在架子上，“S”形的灌溉支管最顶部为峰顶，最底部为峰谷，峰谷恰好对准待灌溉植株根部，相邻两峰谷之间的距离等于相邻两植株的距离；

所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括补水管道，补水管道用于给保温水箱补充水分，补水管道连接在过滤器前端的第一输水管道上，或直接连接在保温水箱，在补水管道上设置补水阀；所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括排水管道，排水管道用于排净风冷模块中的水分，排水管道连接在输水泵后端的第一输水管道上，或直接连接在风冷模块上，在排水管道上设置排水阀。

2.根据权利要求1所述的沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，在电磁阀至风冷模块之间的第二输水管道上依次设置第三阀门、空气阀和单向阀，所述第三阀门用于风冷模块检修，所述空气阀用于排掉风冷模块至保温水箱部分中的空气。

3.根据权利要求2所述的沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，所述沙漠地区智能节水灌溉系统，还包括太阳能发电模块，太阳能发电模块用于给智能节水灌溉系统提供电能。

4.根据权利要求1所述的沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，保温水箱包括水箱本体，保温棉层和锡箔纸层，在水箱本体外包覆保温棉层，在保温棉层外侧包覆锡箔纸层。

5.根据权利要求4所述的沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，保温棉层厚为10mm；保温水箱的储水量是整个智能节水灌溉系统管网储水的1.5-2倍；所述灌溉支管为Φ16mmPE盲管，盲管壁厚0.8-1mm。

6.根据权利要求5所述的沙漠地区智能节水灌溉系统，其特征在于，过滤器固定安装在输水泵前端的第一输水管道上；在第一输水管道上设置第一阀门、第二阀门，第一阀门设置在保温水箱和过滤器之间，第二阀门设置在输水泵和风冷模块之间。

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