CN114680026A - 一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，包括矩形箱，矩形箱放置在机井的井口上方，矩形箱内依次设有蓄电池、电导率测量器、单片机、微型水泵，微型水泵的进出水端分别设有进水管、出水管，进水管的外端部向下延伸至机井内，出水管的外端部延伸至矩形箱的右侧；机井右侧的农田中设有矩形套筒，矩形套筒的上方设有升降板，升降板通过升降组件与矩形套筒连接，升降板的顶面一侧设有L形管，L形管的顶端部安装有旋转喷头，L形管通过连接水管与出水管连接。本发明可实时根据农田湿度情况，对农田进行自动灌溉作业，并同步进行水质监测作业，避免地下水影响农作物生长。
Description
技术领域
本发明涉及地下水灌溉技术领域，尤其涉及一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置。
背景技术
在我国的缺水地区，人们的日常用水以及农业灌溉主要使用地下水，而随着社会经济的迅速发展，地下水的开采量严重超标，导致地下水资源锐减，同时由于工农业的发展，地下水水质情况大受影响，超量开采与水质污染在一定程度上成了制约当地经济发展的一大因素。
对农田进行灌溉时存在以下缺点：1、当地下水发生污染时，缺乏水质监测，无法及时发现进行预防，再对农田进行灌溉时，会导致农作物减产，甚至发生死亡；2、农田灌溉时，旋转喷头的高度多为固定安装，无法对其高度进行调节，导致其灌溉范围受限。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的地下水缺乏水质监测影响农田灌溉效果和旋转喷头高度调节不便的缺点，而提出的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置。
为了解决现有技术存在的地下水缺乏水质监测影响农田灌溉效果和旋转喷头高度调节不便的问题，本发明采用了如下技术方案：
一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，包括矩形箱，所述矩形箱水平横向放置在机井的井口上方，所述矩形箱内由左向右依次设有蓄电池、电导率测量器、单片机、微型水泵，所述微型水泵的进出水端分别设有进水管、出水管，所述进水管的外端部贯穿矩形箱的底壁并向下延伸至机井内，所述出水管的外端部贯穿矩形箱的右侧壁并延伸至矩形箱的右侧；
所述机井右侧的农田中设有矩形套筒，所述矩形套筒的上方设有升降板，所述升降板通过升降组件与矩形套筒连接，所述升降板的顶面一侧设有L形管，所述L形管的顶端部安装有旋转喷头，所述旋转喷头的顶部设有若干分支喷管，所述L形管的左端部通过连接水管与出水管的外端部连接。
优选地，所述机井内设有电导率传感器，所述电导率传感器的信号输出端通过有线的方式与电导率测量器的信号接收端电性连接，所述电导率测量器的信号输出端通过有线的方式与单片机电性连接。
优选地，位于机井、矩形套筒之间设有湿度传感器，所述湿度传感器的湿度检测端部插设在农田中，所述湿度传感器的信号输出端通过有线的方式与单片机电性连接。
优选地，所述矩形箱的底面两侧设有一对L形板，所述矩形套筒的底部套设有矩形环，所述矩形环的四个拐角处均设有T形长销，每根所述T形长销的底端部均插设在农田中。
优选地，所述升降组件包括固定块、矩形滑板，所述矩形套筒的顶端口内设有固定块，所述固定块的顶面两侧开设有一对矩形滑孔，所述升降板的底面两侧设有一对矩形滑板，每块所述矩形滑板的底端部均滑动贯穿对应的矩形滑孔并延伸至矩形套筒内。
优选地，其中一块所述矩形滑板的里侧面开设有若干齿条牙槽，所述固定块的中部开设有偏心圆槽，所述偏心圆槽与其中一个矩形滑孔连通，所述偏心圆槽的内部设有齿轮，所述齿轮与齿条牙槽啮合连接。
优选地，所述矩形套筒的背面顶部安装有伺服电机，所述伺服电机的电机轴前端部依次贯穿矩形套筒、固定块并延伸至偏心圆槽内，所述伺服电机的电机轴前端部与齿轮同心固接。
优选地，所述L形管的中部设有半圆卡环，所述半圆卡环的前后两侧插设有一对微型螺栓，每根所述微型螺栓均与升降板螺纹锁紧。
优选地，所述连接水管的两端部设有一对两通接头，一对所述两通接头分别与L形管的左端部、出水管的外端部连接。
优选地，所述蓄电池的供电端依次与电导率测量器、单片机、微型水泵、伺服电机的电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在本发明中，通过湿度传感器和电导率传感器的配合使用，可根据农田湿度情况进行判断是否进行灌溉作业，并根据机井内水质监测情况判断是否可以启动水泵进行作业，从而避免对农田进行灌溉时，发生农作物减产的现象；
2、在本发明中，通过发神经组件的配合使用，带动升降板及旋转喷头缓慢升高，增大旋转喷头的灌溉范围，方便了对旋转喷头的高度进行调节，可根据实际情况改变灌溉面积；
综上所述，本发明解决了地下水缺乏水质监测影响农田灌溉效果和旋转喷头高度调节不便的问题，且整体结构设计紧凑，可实时根据农田湿度情况，对农田进行自动灌溉作业，并同步进行水质监测作业，避免地下水影响农作物生长。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的主视剖面图；
图3为本发明的图2中A处放大图；
图4为本发明的升降组件结构示意图；
图5为本发明的升降组件结构示意图；
图中序号：1、矩形箱；11、机井；12、L形板；13、单片机；14、电导率测量器；15、电导率传感器；16、蓄电池；17、微型水泵；18、进水管；19、出水管；110、湿度传感器；2、矩形套筒；21、矩形环；22、固定块；23、矩形滑板；24、齿条牙槽；25、伺服电机；26、齿轮；27、升降板；28、L形管；29、旋转喷头；210、连接水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：为方便地下水水质监测和提高农田灌溉效果的目的，本实施例提供了一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，参见图1-5，具体的，包括矩形箱1，矩形箱1水平横向放置在机井11的井口上方，矩形箱1的底面两侧设有一对对称设置的L形板12，L形板12起到支撑的作用，矩形箱1内由左向右依次设有蓄电池16、电导率测量器14、单片机13、微型水泵17，蓄电池16的型号为US 250HC，蓄电池16的供电端依次与电导率测量器14、单片机13、微型水泵17、伺服电机25的电性连接，蓄电池16起到供电的作用，微型水泵17的型号为MP-20RZM，微型水泵17的进出水端分别设有贯通连接的进水管18、出水管19，进水管18的外端部贯穿矩形箱1的底壁并向下延伸至机井11内，出水管19的外端部贯穿矩形箱1的右侧壁并延伸至矩形箱1的右侧；
机井11右侧的农田中设有竖向放置的矩形套筒2，矩形套筒2的底部套设有矩形环21，矩形环21的四个拐角处均设有T形长销，每根T形长销的底端部均插设在农田中，通过T形长销方便把矩形套筒2固定在农田中，矩形套筒2的上方设有升降板27，升降板27通过升降组件与矩形套筒2连接，升降板27的顶面一侧设有L形管28，L形管28的中部设有半圆卡环，半圆卡环的前后两侧插设有一对微型螺栓，每根微型螺栓的底端部均与升降板27螺纹锁紧，通过微型螺栓方便对L形管28进行拆卸更换；
L形管28的顶端部安装有转动连接的旋转喷头29，旋转喷头29的型号为ZY-2，旋转喷头29的顶部设有若干圆形排列的分支喷管，L形管28的左端部通过连接水管210与出水管19的外端部连接，连接水管210的两端部设有一对两通接头，一对两通接头分别与L形管28的左端部、出水管19的外端部连接，且连接水管210具有伸缩性，当升降板27进行升降时，L形管28与出水管19之间距离发生改变，会带动连接水管210进行拉伸。
在具体实施过程中，如图2所示，机井11内设有电导率传感器15，电导率传感器15的型号为Y521-A，电导率传感器15的信号输出端通过有线的方式与电导率测量器14的信号接收端电性连接，电导率测量器14的型号为SIN-TDS210，电导率测量器14的信号输出端通过有线的方式与单片机13电性连接，单片机13的型号为ATMEGA48PA-AU，单片机13控制电导率测量器14启动，通过电导率传感器15对机井11内水质进行检测，并把水质信号传输至单片机13，单片机13根据水中情况控制微型水泵17进行启停，电导率传感器15对水质进行监测，并设置水质阈值，当水质不符合阈值标准时，即便土壤缺水也及时停止灌溉作业，防止不符合标准的水影响农作物生长；
位于机井11、矩形套筒2之间设有湿度传感器110，湿度传感器110的型号为SHT31-DIS-B2.5KS，湿度传感器110的湿度检测端部插设在农田中，湿度传感器110的信号输出端通过有线的方式与单片机13电性连接，通过湿度传感器110对农田中土壤的湿度进行检测，当土壤湿度低于湿度传感器110阈值时，湿度传感器110把湿度信号传输至单片机13，湿度传感器110对土壤湿度信息进行采集，并将采集到的数据信号传送到单片机13中，由单片机13进行数据的处理，并设置土壤湿度阈值，当湿度低于阈值时，启动灌溉作业，当湿度达到阈值时，停止灌溉作业。
实施例二：在实施例一中，还存在升降板无法进行升降调节，导致旋转喷头的灌溉范围受限的问题，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：
在具体实施过程中，如图4和图5所示，升降组件包括固定块22、矩形滑板23，矩形套筒2的顶端口内设有固定块22，固定块22的顶面两侧开设有一对矩形滑孔，升降板27的底面两侧设有一对竖向固接的矩形滑板23，每块矩形滑板23的底端部均滑动贯穿对应的矩形滑孔并延伸至矩形套筒2内；其中一块矩形滑板23的里侧面开设有若干等距分布的齿条牙槽24，固定块22的中部开设有偏心圆槽，偏心圆槽与其中一个矩形滑孔连通，偏心圆槽的内部设有齿轮26，齿轮26与齿条牙槽24啮合连接；
矩形套筒2的背面顶部安装有伺服电机25，伺服电机25的型号为VM7-L06A-1R015-D1，伺服电机25的电机轴前端部依次贯穿矩形套筒2、固定块22并延伸至偏心圆槽内，且伺服电机25的电机轴前端部与齿轮26同心固接；伺服电机25的电机轴带动齿轮26同步转动，齿轮26与齿条牙槽24的啮合作用，带动矩形滑板23沿着矩形滑孔向上滑动，进而带动升降板27及旋转喷头29缓慢升高，增大旋转喷头29的灌溉范围。
实施例三：具体的，本发明的工作原理及操作方法如下：
步骤一，通过湿度传感器110对农田中土壤的湿度进行检测，当土壤湿度低于湿度传感器110阈值时，湿度传感器110把湿度信号传输至单片机13；
步骤二，单片机13控制电导率测量器14启动，通过电导率传感器15对机井11内水质进行检测，并把水质信号传输至单片机13；
步骤三，当水质达到电导率传感器15阈值标准时，单片机13控制微型水泵17启动，机井11内的井水经由进水管18进入至微型水泵17，并经由出水管19排至连接水管210内，再通过L形管28把井水输送至旋转喷头29内，再通过若干分支喷管对农田进行灌溉作业；
步骤四，启动伺服电机25，伺服电机25的电机轴带动齿轮26同步转动，齿轮26与齿条牙槽24的啮合作用，带动矩形滑板23沿着矩形滑孔向上滑动，进而带动升降板27及旋转喷头29缓慢升高，增大旋转喷头29的灌溉范围；
步骤五，当水质达不到电导率传感器15阈值标准时，单片机13控制微型水泵17停止作业，不对农田进行灌溉作业。
本发明解决了地下水缺乏水质监测影响农田灌溉效果和旋转喷头高度调节不便的问题，且整体结构设计紧凑，可实时根据农田湿度情况，对农田进行自动灌溉作业，并同步进行水质监测作业，避免地下水影响农作物生长。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，包括矩形箱(1)，其特征在于：所述矩形箱(1)水平横向放置在机井(11)的井口上方，所述矩形箱(1)内由左向右依次设有蓄电池(16)、电导率测量器(14)、单片机(13)、微型水泵(17)，所述微型水泵(17)的进出水端分别设有进水管(18)、出水管(19)，所述进水管(18)的外端部贯穿矩形箱(1)的底壁并向下延伸至机井(11)内，所述出水管(19)的外端部贯穿矩形箱(1)的右侧壁并延伸至矩形箱(1)的右侧；
所述机井(11)右侧的农田中设有矩形套筒(2)，所述矩形套筒(2)的上方设有升降板(27)，所述升降板(27)通过升降组件与矩形套筒(2)连接，所述升降板(27)的顶面一侧设有L形管(28)，所述L形管(28)的顶端部安装有旋转喷头(29)，所述旋转喷头(29)的顶部设有若干分支喷管，所述L形管(28)的左端部通过连接水管(210)与出水管(19)的外端部连接。
2.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述机井(11)内设有电导率传感器(15)，所述电导率传感器(15)的信号输出端通过有线的方式与电导率测量器(14)的信号接收端电性连接，所述电导率测量器(14)的信号输出端通过有线的方式与单片机(13)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：位于机井(11)、矩形套筒(2)之间设有湿度传感器(110)，所述湿度传感器(110)的湿度检测端部插设在农田中，所述湿度传感器(110)的信号输出端通过有线的方式与单片机(13)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述矩形箱(1)的底面两侧设有一对L形板(12)，所述矩形套筒(2)的底部套设有矩形环(21)，所述矩形环(21)的四个拐角处均设有T形长销，每根所述T形长销的底端部均插设在农田中。
5.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述升降组件包括固定块(22)、矩形滑板(23)，所述矩形套筒(2)的顶端口内设有固定块(22)，所述固定块(22)的顶面两侧开设有一对矩形滑孔，所述升降板(27)的底面两侧设有一对矩形滑板(23)，每块所述矩形滑板(23)的底端部均滑动贯穿对应的矩形滑孔并延伸至矩形套筒(2)内。
6.根据权利要求5所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：其中一块所述矩形滑板(23)的里侧面开设有若干齿条牙槽(24)，所述固定块(22)的中部开设有偏心圆槽，所述偏心圆槽与其中一个矩形滑孔连通，所述偏心圆槽的内部设有齿轮(26)，所述齿轮(26)与齿条牙槽(24)啮合连接。
7.根据权利要求6所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述矩形套筒(2)的背面顶部安装有伺服电机(25)，所述伺服电机(25)的电机轴前端部依次贯穿矩形套筒(2)、固定块(22)并延伸至偏心圆槽内，所述伺服电机(25)的电机轴前端部与齿轮(26)同心固接。
8.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述L形管(28)的中部设有半圆卡环，所述半圆卡环的前后两侧插设有一对微型螺栓，每根所述微型螺栓均与升降板(27)螺纹锁紧。
9.根据权利要求1所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述连接水管(210)的两端部设有一对两通接头，一对所述两通接头分别与L形管(28)的左端部、出水管(19)的外端部连接。
10.根据权利要求7所述的一种地下水质监测与农田灌溉一体化双控装置，其特征在于：所述蓄电池(16)的供电端依次与电导率测量器(14)、单片机(13)、微型水泵(17)、伺服电机(25)的电性连接。
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