CN114946621B

CN114946621B - 一种便携式根灌控制系统

Info

Publication number: CN114946621B
Application number: CN202210741216.8A
Authority: CN
Inventors: 雷亚飞; 董富胜; 牛红杰; 姜万录; 刘帅; 杜宇涵; 魏子贺; 王浩臣
Original assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Current assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2042-06-28
Also published as: CN114946621A

Abstract

本申请提供一种便携式根灌控制系统，包括：安装架、注水管、泵体、传感单元以及控制单元；注水管安装在安装架上；注水管一端设有入水口，另一端具有与入水口连通的出水口；泵体输出端与入水口连接，泵体输入端安装有用于连通灌溉源的连接管，连接管内安装有电磁阀；传感单元包括湿度传感器、第一传感器和第二传感器；湿度传感器用于检测土壤的湿度值；第一传感器用于检测入水口的第一压强值p ₁，第二传感器用于检测出水口的第二压强值p ₂；控制单元配置用于根据湿度值、第一压强值p ₁和第二压强值p ₂，确定第一时间；控制电磁阀导通第一时间。通过上述结构，提高了灌溉位置及灌溉量的精准度，有利于节约灌溉资源，提高灌溉效率。

Description

一种便携式根灌控制系统

技术领域

本公开一般涉及灌溉控制系统技术领域，具体涉及一种便携式根灌控制系统。

背景技术

随着生态化林业的不断发展，为了积极响应国家号召，改善祖国的生态环境问题，需要在全国范围内大面积植树造林，对于我国干旱地区(沙漠，山区等)水资源相对匮乏的地方，如何给新植树苗浇水日益成为一个难以攻克的问题；

由于这些干旱地区水资源相对匮乏，植树后若直接使用漫灌或者滴灌等传统灌溉方式灌溉新植树苗，这样会极大程度地造成水资源的浪费，同时难以对新植树苗进行定量施水。而且大多山区地形较为复杂，对于这些地区而言，传统的灌溉方式不便对新植树苗进行精准灌溉。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可解决上述技术问题的一种便携式根灌控制系统。

本申请提供一种便携式根灌控制系统，包括：

安装架；

注水管，所述注水管安装在所述安装架上；所述注水管一端设有入水口，另一端用于插入至土壤内且具有与所述入水口连通的出水口；

泵体，所述泵体输出端与所述入水口连接，所述泵体输入端安装有用于连通灌溉源的连接管，所述连接管内安装有电磁阀；

传感单元，所述传感单元包括安装在所述注水管上的湿度传感器以及安装在所述注水管内的第一传感器和第二传感器；所述湿度传感器用于检测土壤的湿度值；所述第一传感器用于检测当所述注水管与所述灌溉源导通时所述入水口的第一压强值p₁，所述第二传感器用于检测当所述注水管与所述灌溉源导通时所述出水口的第二压强值p₂；

控制单元，所述控制单元配置用于：根据所述湿度值、第一压强值p₁和第二压强值p₂，确定第一时间；控制所述电磁阀导通所述第一时间。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制单元输出端连接有指示灯；所述控制单元具体配置用于：

判断所述湿度值大于第一设定阈值时，控制所述指示灯闪烁绿灯；判断所述湿度值小于第一设定阈值时，控制所述指示灯闪烁红灯；

响应于外部开启信号，控制所述电磁阀导通，导通所述第一时间后控制所述电磁阀截止；

所述第一时间根据以下步骤确定：

从湿度灌溉量表中查询与所述湿度值对应的设定灌溉量Q；所述湿度灌溉量表中存储有若干设定灌溉量及对应的湿度值范围；

根据所述第一压强值p₁和第二压强值p₂，计算所述注水管内灌溉源的流速v；

根据公式(一)计算所述导通时间：

其中，S为所述注水管的横截面积。

根据本申请实施例提供的技术方案，根据公式(二)计算所述流速v：

其中，c为所述注水管的谢才系数；ρ为灌溉源密度；r为所述注水管的水力半径；g为重力加速度；l为所述注水管的长度，p为所述注水管2两端的压差。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述便携式根灌控制系统还包括储水装置，所述储水装置内设有用于存储所述灌溉源的储水腔，所述储水腔与所述连接管连通；所述储水装置为可穿戴结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述注水管上套设有钻头外管，所述钻头外管与所述注水管同轴可转动连接；

所述安装架上安装有用于驱动所述钻头外管沿其轴线转动的驱动装置；

所述湿度传感器安装在所述钻头外管相对靠近所述出水口一端的外侧壁上。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述钻头外管的外壁沿第一方向设有若干组对射的激光发射传感器和激光接收传感器；所述第一方向为所述钻头外管的轴线方向；所述控制单元用于接收各个所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……mⁿ；1至n分别为从钻头外管的底端指向顶端的激光接收传感器的序号；

根据所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……mⁿ确定钻入深度h；所述控制单元还配置用于：将所述第一时间t调整为t₁；t₁＝t*h/h₀，h₀为设定的标准钻入深度。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述安装架上且远离所述出水口一端安装有手柄；所述安装架与所述手柄之间安装有位置调节机构，所述位置调节机构用于调节所述手柄在平行于所述注水管轴线方向上的的位置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述安装架远离所述出水口一端设有安装面；所述位置调节机构包括：

固定杆，所述固定杆沿第一方向固定安装在所述安装面上；所述固定杆侧壁上沿所述第一方向排列设有若干安装槽，所述安装槽内设有卡块，所述卡块与所述安装槽间安装有弹簧；

套管，所述套管套设于所述固定杆上，所述套管远离所述固定杆一端与所述手柄固定连接；所述套管上对应所述卡块设有卡接孔，所述卡接孔可与任意一个所述卡接块卡接配合，以调整所述套管的位置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵体输出端与所述入水口间安装有软管。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述便携式根灌控制系统还包括帽体，所述帽体上安装有太阳能贴片，所述太阳能贴片用于向所述电磁阀、泵体以及所述控制单元供电。

本申请的有益效果在于：使用时，技术人员可手持安装架，将注水管自由端插入至土壤内的目标幼苗的根部，在泵体的带动下，可使灌溉源经过所述连接管、注水管将灌溉源注入至目标幼苗的根部，实现精准的根灌，上述结构实现了灌溉设备的小型化，便于灌溉操作，提高了灌溉位置的精准度，减少了灌溉源的浪费；同时通过湿度传感器检测幼苗根部的湿度值，第一传感器测量入水口的第一压强值p₁、第二传感器测量出水口的第二压强值p₂，并通过控制单元根据湿度值、第一压强值p₁、第二压强值p₂计算该幼苗需要灌溉时间，即第一时间；进而控制所述电磁阀导通第一时间，使得该系统可向该幼苗输出对应量的灌溉源。该控制模式下提高了灌溉量的精准度，进一步减少了灌溉源的浪费，同时也提高了灌溉的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请提供的一种便携式根灌控制系统结构示意图；

图2为图1所示钻头外管5的安装结构示意图；

图3为图1所示固定杆71的安装结构示意图；

图4为图1所示套管75的结构示意图。

图5为本申请中帽体13的结构示意图；

图6为将图5中伞状结构14更换为平板结构15的结构示意图；

图中标号：

1、安装架；2、注水管；21、入水口；22、出水口；3、泵体；31、连接管；32、电磁阀；4、储水装置；5、钻头外管；6、手柄；71、固定杆；72、安装槽；73、卡块；74、弹簧；75、套管；76、卡接孔；8、软管；9、驱动电机；10、第一同步带轮；11、第二同步带轮；12、同步带；13、帽体；14、伞状结构；15、平板结构；100、基板；200、凹型箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1为本申请提供的一种便携式根灌控制系统的结构示意图，包括：

安装架1；

注水管2，所述注水管2安装在所述安装架1上；所述注水管2一端设有入水口21，另一端用于插入至土壤内且具有与所述入水口21连通的出水口22；

泵体3，所述泵体3输出端与所述入水口21连接，所述泵体3输入端安装有用于连通灌溉源的连接管31，所述连接管31内安装有电磁阀32；

传感单元，所述传感单元包括安装在所述注水管2上的湿度传感器以及安装在所述注水管2内的第一传感器和第二传感器；所述湿度传感器用于检测所述土壤的湿度值；所述第一传感器用于检测当所述注水管2与所述灌溉源导通时所述入水口21的第一压强值p₁，所述第二传感器用于检测当所述注水管2与所述灌溉源导通时所述出水口22的第二压强值p₂；

控制单元，所述控制单元配置用于：根据所述湿度值、第一压强值p₁和第二压强值p₂，确定第一时间；控制所述电磁阀32导通所述第一时间。

在一些实施例中，所述灌溉源为水源，所述泵体3为小型水泵。

可选的，所述第一传感器安装在所述注水管2内且靠近所述入水口21一端，所述第二传感器安装在所述注水管2内且靠近所述出水口22一端。

可选的，所述控制单元的输入端与所述湿度传感器连接，所述控制单元的输出端与所述电磁阀32连接。所述控制单元的输出端还与所述泵体3连接，以实现电磁阀32与泵体3的同步控制，便于根灌操作。

可选的，所述便携式根灌控制系统还包括电源模块，所述电源模块用于向所述泵体3、控制单元、电磁阀32供电。所述电源模块为直流电源，例如小型锂电瓶。

可选的，所述泵体3输出端与所述入水口21间安装有软管8，以便于调节注水管2的位置。

工作原理：使用时，技术人员可手持安装架1，将注水管2自由端(即出水口22一端)插入至土壤内的目标幼苗的根部，在泵体3的带动下，可使灌溉源经过所述连接管31、注水管2将灌溉源注入至目标幼苗的根部，实现精准的根灌，上述结构实现了灌溉设备的小型化，便于灌溉操作，提高了灌溉位置的精准度，减少了灌溉源的浪费；

通过湿度传感器检测幼苗根部的湿度值，第一传感器测量入水口21的第一压强值p₁、第二传感器测量出水口21的第二压强值p₂，并通过控制单元根据湿度值、第一压强值p₁、第二压强值p₂计算该幼苗需要灌溉时间，控制所述电磁阀导通第一时间，使得该系统可向该幼苗输出对应量的灌溉源。该控制模式下提高了灌溉量的精准度，进一步减少了灌溉源的浪费，同时也提高了灌溉的效率。

在一些实施例中，所述控制单元输出端连接有指示灯；所述控制单元具体配置用于：

响应于外部开启信号，控制所述电磁阀32导通，导通所述第一时间后控制所述电磁阀32截止；

需要进一步说明的是，所述第一设定阈值为设定值，例如可根据不同种类幼苗的所适应土壤的最佳湿度值设置。

可选的，所述指示灯固定安装在所述安装架1上；

可选的，所述安装架1上安装有与所述控制单元输入端连接的开关控制模块，所述开关控制模块上设有开启按键，按动所述开启按键时，所述开关控制模块向所述控制单元发送开启信号。

工作原理：当湿度值大于第一设定阈值时，说明该土壤环境湿度值较高，此时控制单元控制所述指示灯闪烁绿灯，以提示技术人员无需进行根灌补水操作；当湿度值小于第一设定阈值时，说明该土壤环境湿度值较低，此时控制单元控制所述指示灯闪烁红灯，以提示技术人员需要进行根灌补水操作。

当指示灯闪烁红灯时，技术人员可按动所述开启按键，控制单元通过响应于所述开启信号，控制所述电磁阀32导通，控制泵体3工作，此时在泵体3的作用下，将灌溉源由所述连接管31、注水管2注入至幼苗根部，并导通于所述第一时间后控制所述电磁阀32截止，完成该幼苗的根灌操作。

在一些实施例中，所述开关控制模块还设有模式切换按键，导通按键和截止按键。当按动模式切换按键时，所述开关控制模块向所述控制单元发送模式切换信号，此时所述控制单元切换为手动控制模式；

该手动控制模式下，当技术人员按动导通按键时，所述开关控制模块向所述控制单元发送导通信号，所述控制单元控制所述电磁阀32导通；当技术人员按动截止按键时，所述开关控制模块向所述控制电源发送截止信号，所述控制单元控制所述电磁阀32截止。

当需要切换为自动控制模式时，可通过再次按动模式切换按键；进而按动开启按键时，控制单元自动控制所述电磁阀32导通，并导通于所述第一时间后自动控制所述电磁阀32截止。

通过设置所述开关控制模块，使得可切换手动控制模式和自动控制模式，实现了不同应用场景下的控制策略，便于技术人员根据实际情况进行根灌操作，提高了该系统的环境适应性。

在一些实施例中，所述第一时间根据以下步骤确定：

s1：从湿度灌溉量表中查询与所述湿度值对应的设定灌溉量Q；所述湿度灌溉量表中存储有若干设定灌溉量及对应的湿度值范围；

例如：所述湿度灌溉量表中存储有五个湿度值范围，每个湿度值范围对应设有一个设定灌溉量；步骤s1通过判断所述湿度值落入的湿度值范围，进而得到与其对应的设定灌溉量Q。

s2：根据所述第一压强值p₁和第二压强值p₂，计算所述注水管2内灌溉源的流速v；

s3：根据公式(一)计算所述导通时间：

其中，S为所述注水管2的横截面积。

通过判断湿度值所处湿度值范围，即可得到该湿度值范围对应的设定灌溉量Q，根据第一压强值p₁和第二压强值p₂使得可计算出注水管2内灌溉源的流速v，进而通过上述公式(一)求出需要灌溉的时间，即第一时间；所述控制单元控制所述电磁阀32导通第一时间后，控制所述电磁阀32截止，完成该幼苗的根灌。

在一些实施例中，根据公式(二)计算所述流速v：

其中，c为所述注水管2的谢才系数；ρ为灌溉源密度；r为所述注水管2的水力半径；g为重力加速度；l为所述注水管2的长度，p为所述注水管2两端的压差。

可选的，所述注水管2的谢才系数C根据公式(三)计算得到：

其中，n为所述注水管2的粗糙系数。

可选的，所述注水管2的水力半径r根据公式(四)计算得到：

其中，D为所述注水管2的内径。

实施例2

在实施例1的基础上，一些实施例中，所述便携式根灌控制系统还包括储水装置4，所述储水装置4内设有用于存储所述灌溉源的储水腔，所述储水腔与所述连接管31连通；所述储水装置4为可穿戴结构。

在一些实施例中，所述储水装置4为储水背心，所述储水背心为柔性材质，且其面料为防水面料。使得在对幼苗根灌前后可将储水背心折叠，便于携带。

可选的，所述电源模块安装在所述储水背心上或安装架1上。

可选的，所述储水背心两侧设有透明防水布条，以便工作人员在实际工作过程中随时清晰地观察背心内水位变化情况。

可选的，所述储水背心肩部设有与所述储水腔连通的注水口，以便其实现最大注水量以及对其实现随时注水。

可选的，所述储水背心下摆处设有与所述储水腔连通的输出口，所述输出口与所述连接管31固定连通，当灌溉作业结束后，储水背心剩余的少量水可通过所述注水口或连接管31、注水管2排出。具体的，所述连接管31为软管。

可选的，所述储水背心贴近背部的一侧设有穴位按摩的凸起，以缓解工作人员在长时间工作过程中的身体疲劳。

实施例3

在实施例1的基础上，一些实施例中，所述注水管2上套设有钻头外管5，所述钻头外管5与所述注水管2同轴可转动连接；

所述安装架1上安装有用于驱动所述钻头外管5沿其轴线转动的驱动装置。

所述湿度传感器安装在所述钻头外管5相对靠近所述出水口22一端的外侧壁上。

可选的，所述钻头外管5外侧壁上设有用于安装所述湿度传感器的第一安装槽，以避免湿度传感器在跟随所述钻头外管5旋转过程中，直接与硬质土壤颗粒干涉而损坏。

可选的，所述钻头外管5靠近所述入水口21一端侧壁内部设有安装腔体，所述安装腔体与所述第一安装槽连通，所述安装腔体内设有与所述湿度传感器连接的供电单元。

可选的，所述湿度传感器与所述控制单元可采用以下连接方式：

1、通过无线连接，所述控制单元输入端连接有无线接收模块，所述湿度传感器连接有无线发射模块，以实现湿度传感器与所述控制单元无线连接。优选的，所述无线发射模块安装在所述安装腔体内，所述安装腔体上设有与外部连通且用于其无线发射端伸出的发射孔；

2、通过导电滑环连接，所述导电滑环设置在所述钻头外管5靠近所述入水口21一端，所述导电滑环具有转子和定子，所述钻头外管5与所述转子固定连接，所述控制单元的输入端与所述定子接线端连接；所述安装腔体上内设有连接器且安装腔体侧壁上设有接线孔，所述连接器一端与所述湿度传感器连接，另一端穿过所述接线孔与所述转子上的转子接线端连接。

在一些实施例中，所述钻头外管5外侧壁上设有螺旋齿，当所述驱动装置驱动所述钻头外管5沿其轴线转动时，所述螺旋齿可螺旋伸入至土壤内，当驱动所述驱动装置反向转动所述钻头外管5时，可确保顺利地将所述钻头外管5拔出土壤，有利于提高工作效率。

可选的，所述钻头外管5远离所述入水口21一端为斜头结构，避免土壤阻塞所述钻头外管5，便于顺利进行根灌工作。

可选的，所述钻头外管5与所述注水管2间通过滚珠轴承转动连接。

在一些实施例中，所述钻头外管5的外壁沿第一方向设有若干组对射的激光发射传感器和激光接收传感器；所述第一方向为所述钻头外管5的轴线方向；所述控制单元用于接收各个所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……mⁿ；1至n分别为从钻头外管5的底端指向顶端的激光接收传感器的序号；根据所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……，mⁿ确定钻入深度h；所述控制单元还配置用于：将所述第一时间t调整为t₁；t₁＝t*h/h₀，h₀为设定的标准钻入深度。

具体的，所述标准钻入深度h₀可根据实际需求进行设置，例如h₀＝0.3m。

在一些实施例中，所述对射的激光发射传感器和激光接收传感器的安装位置可以为：

1、所述钻头外管5外壁上沿所述第一方向排列设置有若干安装槽，每个安装槽内沿所述第一方向上的两端分别对应安装有所述激光发射器和激光接收器；同时，

2、所述螺旋齿包括若干个首尾相接的螺旋齿单元，相邻两个螺旋齿单元中相互靠近的两个侧壁上分别安装有第一卡槽和第二卡槽；所述第一卡槽、第二卡槽沿所述第一方向排列设置。

在一些实施例中，所述钻入深度h根据以下步骤确定：

确定所接收到的激光接收传感器的信号m¹，m²，……，mⁿ中对应激光接收传感器的序号最大值N；

从钻入深度表中查询与所述最大值N对应的钻入深度h；所述钻入深度表中存储有若干钻入深度及对应的序号最大值N；

为了进一步说明本申请的原理，以某次测量过程为例；其中，钻入深度表如表1所示；

本次测量过程中，所述控制单元共接收到了m¹、m²两个信号，两个信号所对应的激光接收传感器的序号分别为1、2；因此也就确定了序号最大值N＝2；进而通过从钻入深度表中查询与2对应的钻入深度为0.4m；

序号最大值N	钻入深度(m)
		1	0.2
2	0.4
		3	0.6
4	0.8
		5	1.0

表1

在一些实施例中，所述驱动装置包括：

驱动电机9，所述驱动电机9沿平行于所述注水管2轴线方向安装在所述安装架1上；

第一同步带轮10，所述第一同步带轮10安装于所述驱动电机9的输出端；

第二同步带轮11，所述第二同步带轮11固定安装在所述钻头外管5上；

同步带12，所述同步带12安装在所述第一同步带轮10、第二同步带轮11之间。

可选的，所述电源模块与所述驱动电机9连接，用于向所述驱动电机9供电。

可选的，所述安装架1包括基板100以及安装在所述基板100上的凹型箱200，所述基板100上设有安装所述注水管2的安装孔，所述驱动电机9通过电机连接件固定安装在所述凹型箱200内。

可选的，所述驱动电机9为行星减速驱动电机；所述第一同步轮10、第二同步轮11为高硬度碳钢齿轮；

可选的，所述第一同步带轮10与所述驱动电机9的输出端之间设有联轴器。

通过行星减速电机9驱动第一同步带轮10转动，进而通过同步带12驱动钻头外管5上的第二同步带轮11转动，实现钻头外管5的转动，当钻头外管5触碰到坚硬物时，同步带12可通过皮带打滑对所述驱动电机9起到有效的保护作用。

实施例4

在实施例1的基础上，一些实施例中，所述安装架1上且远离所述出水口22一端安装有手柄6。通过设置手柄6，使得可便于手持安装架1进行根灌作业。

在一些实施例中，所述安装架1与所述手柄6之间安装有位置调节机构，所述位置调节机构用于调节所述手柄6在平行于所述注水管2轴线方向上的位置。

通过设置位置调节结构，使得可调节所述手柄6的升降位置，使得可适用于不同身高的技术人员进行手持根灌作业。

在一些实施例中，所述安装架1远离所述出水口22一端设有安装面，所述位置调节机构包括：

固定杆71，所述固定杆71沿第一方向固定安装在所述安装面上；所述固定杆71侧壁上沿所述第一方向排列设有若干安装槽72，所述安装槽72内设有卡块73，所述卡块73与所述安装槽72间安装有弹簧74；

套管75，所述套管75套设于所述固定杆71上，所述套管75远离所述固定杆71一端与所述手柄6固定连接；所述套管75上对应所述卡块73设有卡接孔76，所述卡接孔76可与任意一个所述卡块73卡接配合，以调整所述套管75的位置。

在一些实施例中，所述固定杆71设有四个，每个固定杆71上对应设有一个套管75，相邻两个所述套管75间安装有一个所述手柄6；

可选的，所述手柄6具有握持部，所述握持部为椭圆形结构，便于工作人员更好地进行握紧。

可选的，所述安装槽72设有五个，所述卡块73对应设有五个；

可选的，所述手柄6一侧设有用于控制所述驱动装置动作的驱动开关；可选的，所述手柄6另一侧安装有所述开关控制模块。

工作原理：使用时可将所述卡块73按压进入所述安装槽72内，调节所述套管75的升降位置，调节完成后松开所述卡块73，在弹簧74的弹力作用下，所述卡块73可伸出所述卡接孔76，实现套管75与固定杆71的固定。上述结构可便于工作人员根据自身身高自由地调节套管75的高度，从而更加便于工作人员进行工作。

实施例5

在实施例1的基础上，一些实施例中，所述便携式根灌控制系统，还包括帽体13，所述帽体13上安装有太阳能贴片，所述太阳能贴片用于向所述电磁阀32、泵体3以及所述控制单元供电。

可选的，所述帽体13顶部安装有太阳能挡板，所述太阳能贴片安装在所述太阳能挡板上，所述太阳能挡板为伞状结构14或平板结构15；所述太阳能贴片与所述电源模块连接，使得不仅可以保证工作人员在工作过程中有效地遮挡阳光，还可为所述电源模块储存一部分电能，提高电源模块的实际续航能力。

同时，所述太阳能贴片、电源模块还可以用于向传感单元以及驱动装置供电。

可选的，所述帽体13采用轻便透气材质制成，重量轻便，可缓解工作人员在长时间工作过程中造成的身体疲劳；

可选的，所述帽体13前端安装有照明灯照明模块和电风扇散热模块，以便工作人员在傍晚夜间以及夏天等炎热天气情况下更好地进行工作；

可选的，所述帽体13前端安装有摄像头模块，可实现设备与远程监控系统进行连接，随时对新植树苗灌溉情况及成活情况进行统计和管理。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种便携式根灌控制系统，其特征在于，包括：

安装架（1）；

注水管（2），所述注水管（2）安装在所述安装架（1）上；所述注水管（2）一端设有入水口（21），另一端用于插入至土壤内且具有与所述入水口（21）连通的出水口（22）；

泵体（3），所述泵体（3）输出端与所述入水口（21）连接，所述泵体（3）输入端安装有用于连通灌溉源的连接管（31），所述连接管（31）内安装有电磁阀（32）；

传感单元，所述传感单元包括安装在所述注水管（2）上的湿度传感器以及安装在所述注水管（2）内的第一传感器和第二传感器；所述湿度传感器用于检测土壤的湿度值；所述第一传感器用于检测当所述注水管（2）与所述灌溉源导通时所述入水口（21）的第一压强值p ₁，所述第二传感器用于检测当所述注水管（2）与所述灌溉源导通时所述出水口（22）的第二压强值p ₂；

控制单元，所述控制单元配置用于：根据所述湿度值、第一压强值p ₁和第二压强值p ₂，确定第一时间；控制所述电磁阀（32）导通所述第一时间。

所述控制单元输出端连接有指示灯；所述控制单元具体配置用于：

响应于外部开启信号，控制所述电磁阀导通，导通所述第一时间后控制所述电磁阀（32）截止；

所述第一时间根据以下步骤确定：

根据所述第一压强值p ₁和第二压强值p ₂，计算所述注水管（2）内灌溉源的流速v；

根据公式（一）计算得到所述第一时间：

（一）；

其中，S为所述注水管（2）的横截面积；

所述注水管（2）上套设有钻头外管（5），所述钻头外管（5）与所述注水管（2）同轴可转动连接；

所述安装架（1）上安装有用于驱动所述钻头外管（5）沿其轴线转动的驱动装置；

所述湿度传感器安装在所述钻头外管（5）相对靠近所述出水口（22）一端的外侧壁上。

所述钻头外管（5）的外壁沿第一方向设有若干组对射的激光发射传感器和激光接收传感器；所述第一方向为所述钻头外管（5）的轴线方向；所述控制单元用于接收各个所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……mⁿ；1至n分别为从钻头外管（5）的底端指向顶端的激光接收传感器的序号；根据所述激光接收传感器的信号m¹，m²，……mⁿ确定钻入深度h；所述控制单元还配置用于：将所述第一时间t调整为t₁；t₁=t*h/h₀，h₀为设定的标准钻入深度。

2.根据权利要求1所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，根据公式（二）计算所述流速v：

（二）；

其中，c为所述注水管（2）的谢才系数；ρ为灌溉源密度；r为所述注水管（2）的水力半径；g为重力加速度；l为所述注水管（2）的长度，p为所述注水管（2）两端的压差。

3.根据权利要求1所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，还包括储水装置（4），所述储水装置（4）内设有用于存储所述灌溉源的储水腔，所述储水腔与所述连接管（31）连通；所述储水装置（4）为可穿戴结构。

4.根据权利要求1所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，所述安装架（1）上且远离所述出水口（22）一端安装有手柄（6）；

所述安装架（1）与所述手柄（6）之间安装有位置调节机构，所述位置调节机构用于调节所述手柄（6）在平行于所述注水管（2）轴线方向上的位置。

5.根据权利要求4所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，所述安装架（1）远离所述出水口（22）一端设有安装面，所述位置调节机构包括：

固定杆（71），所述固定杆（71）沿第一方向固定安装在所述安装面上；所述固定杆（71）侧壁上沿所述第一方向排列设有若干安装槽（72），所述安装槽（72）内设有卡块（73），所述卡块（73）与所述安装槽（72）间安装有弹簧（74）；

套管（75），所述套管（75）套设于所述固定杆（71）上，所述套管（75）远离所述固定杆（71）一端与所述手柄（6）固定连接；所述套管（75）上对应所述卡块（73）设有卡接孔（76），所述卡接孔（76）可与任意一个所述卡块（73）卡接配合，以调整所述套管（75）的位置。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，所述泵体（3）输出端与所述入水口（21）间安装有软管（8）。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的便携式根灌控制系统，其特征在于，还包括帽体（13），所述帽体（13）上安装有太阳能贴片，所述太阳能贴片用于向所述电磁阀（32）、泵体（3）以及所述控制单元供电。