CN114991097A

CN114991097A - 一种高标准农田水利灌溉系统

Info

Publication number: CN114991097A
Application number: CN202210712300.7A
Authority: CN
Inventors: 李章杰; 吕磊; 王攀
Original assignee: Xiangyang Water Conservancy And Hydropower Engineering Group Co ltd
Current assignee: Xiangyang Water Conservancy And Hydropower Engineering Group Co ltd
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2042-06-22
Also published as: CN114991097B

Abstract

本申请涉及一种高标准农田水利灌溉系统，属于灌溉系统领域，其技术方案要点，包括：农田以及设于上农田上的监测系统、控制系统、灌溉系统以及集水系统，所述监测系统对农作物的生长情况以及农田的含水量进行监测，所述控制系统对监测系统采集的信息进行分后确定灌溉量与灌溉时间，并控制灌溉系统对农田进行灌溉，所述集水系统对淤积于农田上的以及渗入农田内的水进行回收再利用，本申请在使用时，根据农田上每个区域的农作物需求，控制相应区域的灌溉系统进行灌溉，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

Description

一种高标准农田水利灌溉系统

技术领域

本申请涉及灌溉系统领域，尤其是涉及一种高标准农田水利灌溉系统。

背景技术

农田水利是以农业增产为目的的水利工程措施，即通过兴建和运用各种水利工程措施，调节、改善农田水分状况和地区水利条件，提高抵御天灾的能力，促进生态环境的良性循环，使之有利于农作物的生产。

现有的灌溉系统，基本上都是将水从蓄水池中抽入灌溉渠道后，农户根据个人经验来判断灌溉量，将灌溉渠道中的水引入到农田中，对整块农田进行大面积无差别灌溉。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：根据个人经验对农田进行大面积无差别灌溉，不仅不利于农作物的生长，而且造成了大量水资源的浪费。

发明内容

为了改善根据个人经验对农田进行大面积无差别灌溉的问题，本申请提供一种高标准农田水利灌溉系统，本申请在使用时，根据农田上每个区域的农作物需求，控制相应区域的灌溉系统进行灌溉，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

本申请提供的采用如下的技术方案：

一种高标准农田水利灌溉系统，包括：农田以及设于上农田上的监测系统、控制系统、灌溉系统以及集水系统，所述监测系统对农作物的生长情况以及农田的含水量进行监测，所述控制系统对监测系统采集的信息进行分后确定灌溉量与灌溉时间，并控制灌溉系统对农田进行灌溉，所述集水系统对淤积于农田上的以及渗入农田内的水进行回收再利用。

通过采用上述技术方案，根据监测系统采集的信息，控制系统控制相应区域的灌溉系统对农田进行灌溉，当农田上有多余的水时，集水系统对多余的水进行回收再利用，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

本申请进一步设置：所述灌溉系统包括间隔设于农田上的多个支架，每个所述支架上均连接有导轨，所述导轨上滑动连接有的喷头，所述支架上设有用于驱动喷头滑动的驱动机构，所述农田上靠近导轨端部处设有集水箱与排水泵，所述集水箱、排水泵、喷头依次连通。

通过采用上述技术方案，根据监测系统采集的信息，驱动机构启动并控制相应区域的喷头沿导轨往复滑动，在排水泵的作用下，集水箱内的水从喷头处喷出对农田进行灌溉，分区域对农田进行灌溉，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源，喷头沿导轨往复滑动，覆盖范围大，灌溉效果好。

本申请进一步设置：所述驱动机构包括动力组件与调节组件，所述动力组件包括转动连接于导轨上的丝杆，所述丝杆穿过喷头且与喷头螺纹连接，所述丝杆端部滑动连接有从动锥齿轮，所述调节组件用于调节从动锥齿轮的位置，所述支架上转动连接有转杆，所述转杆上连接有多个主动锥齿轮，每个所述主动锥齿轮分别与每个从动锥齿轮相啮合，所述支架上设有伺服电机，所述伺服电机的输出轴与转杆端部相连接。

通过采用上述技术方案，启动伺服电机，伺服电机驱动转杆转动，转杆带动主动锥齿轮转动，调节组件控制相应丝杆上的从动锥齿轮沿丝杆滑动并与相应的主动锥齿轮啮合，进而带动相应的丝杆转动，进而带动相应的喷头滑动对农田进行灌溉，一个伺服电机即可驱动所有喷头滑动，结构简单，节能环保。

本申请进一步设置：所述调节组件包括连接于丝杆上位于从动锥齿轮一侧的第一电磁铁，所述丝杆上位于从动锥齿轮另一侧连接有第二电磁铁，所述从动锥齿轮与第一电磁铁相抵接时，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，所述从动锥齿轮与第二电磁铁相抵接时，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮相分离。

通过采用上述技术方案，根据检测系统采集的信息，对于需要灌溉的区域，相应丝杆上的第一电磁铁通电，从动锥齿轮与第一电磁铁抵接在一起并与主动锥齿轮相啮合，进而带动喷头滑动对农田进行灌溉，对于不需要灌溉的区域，相应丝杆上的第二电磁铁通电，从动锥齿轮与第二电磁铁抵接在一起，从动锥齿轮与主动锥齿轮相分离，不进行灌溉，结构简单，调节便捷，节能环保。

本申请进一步设置：所述集水系统包括地上收集机构与地下收集机构，所述地上收集机构包括连接于支架上的第一集水管，所述第一集水管上设有第一阀门，所述第一集水管上设有第一集水孔，所述第一集水孔上连接有第一滤网，所述农田上设有抽水泵，所述第一集水管、抽水泵、集水箱依次连通。

通过采用上述技术方案，当农田上部分区域有多余的水时，打开相应区域上的第一阀门，启动抽水泵，多余的水依次穿过第一滤网、第一集水管、抽水泵后进入集水箱中，一方面，集水箱中的水可以再次利用，节能环保，另一方面，降低了农作物被淹死的可能性，有利于农作物的生长，第一滤网的设置，降低了第一集水管被堵塞的可能性。

本申请进一步设置：所述第一集水管上位于第一集水孔处滑动连接有防尘帽，所述防尘帽周侧连接有浮力块。

通过采用上述技术方案，当农田上存在积水时，在浮力块的作用下，防尘帽上浮，便于抽水，当农田上无积水时，防尘帽在自身的重力作用下，抵接于第一集水孔处，降低了第一滤网被堵塞的可能性，便于抽水的正常进行。

本申请进一步设置：所述地下收集机构包括设于农田内的第二集水管，所述第二集水管上设有第二阀门，所述第二集水管上设有第二集水孔，所述第二集水孔上连接有第二滤网，所述第二集水管、抽水泵、集水箱依次连通。

通过采用上述技术方案，当农田内的含水量过高时，抽水泵启动，地下水依次穿过第二滤网、第二集水管、抽水泵后进入集水箱中，一方面，集水箱中的水可以再次利用，节能环保，另一方面，降低了农作物被淹死的可能性，有利于农作物的生长，第二滤网的设置，降低了第二集水管被堵塞的可能性。

本申请进一步设置：所述集水箱顶部连接有滤板。

通过采用上述技术方案，对树枝，树叶等杂质起到阻挡作用，降低了第一集水管与第二集水管被堵塞的可能性，确保了排水与抽水的正常进行。

本申请进一步设置：所述集水箱内连接有遮阳板。

通过采用上述技术方案，一方面，对阳光起到遮挡作用，降低了集水箱内的温度，另一方面，减少了集水箱内的水与外界的接触面积，从而降低了集水箱内水的蒸发速度，便于水的储存。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、根据监测系统采集的信息，控制系统控制灌溉系统对相应的区域进行灌溉，当监测系统监测到农田上以及农田内存在多余的水时，集水系统对水进行收集，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

2、通过防尘帽与浮力块的设置，自动升降，节能环保，降低了第一滤网被堵塞的可能性，确保了抽水的正常进行。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的图1中A处的放大图；

图3是本申请实施例的集水箱整体结构剖视图。

附图标记说明：

1、农田；21、支架；22、导轨；23、喷头；24、集水箱；25、排水泵；26、滤板；27、遮阳板；31、丝杆；32、从动锥齿轮；33、转杆；34、主动锥齿轮；35、伺服电机；36、第一电磁铁；37、第二电磁铁；41、第一集水管；42、第一阀门；43、第一集水孔；44、第一滤网；45、抽水泵；46、防尘帽；47、浮力块；51、第二集水管；52、第二阀门；53、第二集水孔；54、第二滤网；61、底座；62、排水管；63、第三阀门；64、湿度感应器；65、伸缩杆。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本实施例：一种高标准农田水利灌溉系统，参照图1、图2和图3，包括：农田1以及设于上农田1上的监测系统、控制系统、灌溉系统以及集水系统，监测系统无人机与湿度感应器64，一方面，通过无人机的监测结合农作物参数遥感反演模型，在冠层及植株尺度内精准监测农作物生长信息实时生成监测图，另一方面，将湿度感应器64埋于农田1内，实时监测土壤的含水量。

控制系统对监测系统采集的信息进行分后确定农田1各区域的灌溉量与灌溉时间，并控制灌溉系统对农田1进行分区域灌溉，集水系统对淤积于农田1上的以及渗入农田1内的水进行回收再利用，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

其中，灌溉系统包括间隔设于农田1上的多个支架21，各支架21之间相互平行，每个支架21顶部沿支架21延伸方向均焊接有导轨22，导轨22上滑动连接有底座61，底座61上固定连接有喷头23，喷头23为摇臂喷头，360°无死角对农田1进行灌溉，支架21上设有用于驱动喷头23滑动的驱动机构，农田1上靠近导轨22端部处放置有集水箱24与排水泵25，集水箱24、排水泵25、喷头23之间通过排水管62依次连通，排水管62上安装有第三阀门63。

其中，驱动机构包括动力组件与调节组件，动力组件包括转动连接于导轨22上的丝杆31，丝杆31的延伸方向与导轨22的延伸方向相同，丝杆31穿过底座61且与底座61螺纹连接，丝杆31靠近集水箱24的一端沿丝杆31延伸方向滑动连接有从动锥齿轮32，调节组件用于调节从动锥齿轮32的位置。

此外，支架21上靠近丝杆31端部转动连接有转杆33，转杆33的延伸方向与导轨22的延伸方向相垂直，转杆33上焊接有多个主动锥齿轮34，主动锥齿轮34与从动锥齿轮32的数量相同，每个主动锥齿轮34分别与每个从动锥齿轮32相啮合，支架21上安装有伺服电机35，伺服电机35的输出轴与转杆33端部固定连接。

其中，调节组件包括固定连接于丝杆31上位于从动锥齿轮32一侧的第一电磁铁36，丝杆31上位于从动锥齿轮32另一侧固定连接有第二电磁铁37，第一电磁铁36与第二电磁铁37均自带无线电源，当从动锥齿轮32与第一电磁铁36相抵接时，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34相啮合，当从动锥齿轮32与第二电磁铁37相抵接时，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34相分离。

需要说明的是，集水箱24顶部呈敞口设置，集水箱24顶部可拆连接有滤板26，集水箱24内焊接有交错排布的遮阳板27，阴雨天气时，集水箱24收集雨水用于灌溉，节能环保，滤板26的设置，对树枝，树叶等杂质起到阻挡作用，降低了第一集水管41与第二集水管51被堵塞的可能性，确保了排水与抽水的正常进行，遮阳板27的设置，一方面，对阳光起到遮挡作用，降低了集水箱24内的温度，另一方面，减少了集水箱24内的水与外界的接触面积，从而降低了集水箱24内水的蒸发速度，便于水的储存。

控制系统对监测系统采集的信息进行分析后，伺服电机35启动，伺服电机35驱动转杆33转动，转杆33带动主动锥齿轮34转动，对于需要灌溉的区域，打开第三阀门63，在控制系统的控制下，第一电磁铁36通电，从动锥齿轮32沿丝杆31滑动直至抵紧于第一电磁铁36上，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34啮合，主动锥齿轮34带动从动锥齿轮32转动，从动锥齿轮32带动丝杆31转动，丝杆31带动底座61沿导轨22往复滑动，在排水泵25的作用下，集水箱24内的水依次穿过排水泵25、排水管62后从喷头23喷出，全方位的对农田1进行灌溉。

对于不需要灌溉的区域，第二电磁铁37通电，从动锥齿轮32沿丝杆31滑动直至抵紧于第二电磁铁37上，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34分离，在主动锥齿轮34、从动锥齿轮32、第一电磁铁36、第二电磁铁37的协同作用下，一个伺服电机35即实现了对农田1的分区域灌溉，结构简单，节能环保。

其中，集水系统包括地上收集机构与地下收集机构，地上收集机构包括连接于支架21底部的第一集水管41，第一集水管41的延伸方向与支架21的延伸方向相同，第一集水管41上安装有第一阀门42，第一集水管41上开设有多个第一集水孔43，第一集水孔43位于第一集水管41的顶部，多个第一集水孔43沿第一集水管41的延伸方向依次排布，第一集水孔43上安装有第一滤网44，农田1上位于集水箱24一侧安装有抽水泵45，第一集水管41、抽水泵45、集水箱24依次连通。

阴雨天气时，如果农田1上存在大量积水，此时，打开第一阀门42，启动抽水泵45，积水依次穿过第一滤网44、第一集水管41、抽水泵45后进入集水箱24中，一方面，积水储存在集水箱24中可以再次利用，节能环保，另一方面，降低了农作物被淹死的可能性，有利于农作物的生长，第一滤网44的设置，降低了第一集水管41被堵塞的可能性，确保了抽水的正常进行。

需要说明的是，第一集水管41上位于第一集水孔43处竖直滑动连接有防尘帽46，防尘帽46与第一集水管41之间通过伸缩杆65相连接，防尘帽46周侧固定连接有浮力块47。

这样设置的好处在于，农田1上无积水时，在防尘帽46自身的重力作用下，防尘帽46抵接于第一集水管41上，将第一集水孔43盖住，降低了树叶，泥土等杂质将第一集水孔43堵塞的可能性，确保了抽水的正常进行，农田1上存在积水时，在浮力块47的作用下，防尘帽46上浮与第一集水孔43相分离，确保了抽水的正常进行。

其中，地下收集机构包括铺设于农田1内的多个第二集水管51，多个第二集水管51之间相互平行，第二集水管51上位于地上的部分安装有第二阀门52，第二集水管51上开设有多个第二集水孔53，多个第二集水孔53沿第二集水管51的延伸方向依次排布，第二集水孔53上安装有第二滤网54，第二集水管51、抽水泵45、集水箱24依次连通。

当湿度感应器64感应到土壤含水量超标时，启动抽水泵45，地下水依次穿过第二滤网54、第二集水管51、抽水泵45后进入集水箱24中，一方面，集水箱24中的水可以再次利用，节能环保，另一方面，降低了农作物被淹死的可能性，有利于农作物的生长，第二滤网54的设置，降低了第二集水管51被堵塞的可能性，确保了排水的正常进行。

本申请实施例一种高标准农田水利灌溉系统的实施原理为：监测系统监测农作物的生长情况与土壤的含水量，控制系统对监测系统采集的信息进行分析后确定农田1上每个区域的灌溉时间与灌溉量，对于需要灌溉的区域，在第一电磁铁36的作用下，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34啮合，喷头23沿导轨22往复滑动对农田1进行灌溉，对于不需要灌溉的区域，从动锥齿轮32与主动锥齿轮34分离，不仅有利于农作物的生长，而且节约水资源。

当农田1上存在积水时，启动抽水泵45，积水穿过第一集水管41后进入集水箱24中，当湿度感应器64感应到农田1内的含水量超标时，积水穿过第二集水管51后进入集水箱24中，便于再次利用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于，包括：农田（1）以及设于上农田（1）上的监测系统、控制系统、灌溉系统以及集水系统，所述监测系统对农作物的生长情况以及农田（1）的含水量进行监测，所述控制系统对监测系统采集的信息进行分后确定灌溉量与灌溉时间，并控制灌溉系统对农田（1）进行灌溉，所述集水系统对淤积于农田（1）上的以及渗入农田（1）内的水进行回收再利用。

2.根据权利要求1所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述灌溉系统包括间隔设于农田（1）上的多个支架（21），每个所述支架（21）上均连接有导轨（22），所述导轨（22）上滑动连接有的喷头（23），所述支架（21）上设有用于驱动喷头（23）滑动的驱动机构，所述农田（1）上靠近导轨（22）端部处设有集水箱（24）与排水泵（25），所述集水箱（24）、排水泵（25）、喷头（23）依次连通。

3.根据权利要求2所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述驱动机构包括动力组件与调节组件，所述动力组件包括转动连接于导轨（22）上的丝杆（31），所述丝杆（31）穿过喷头（23）且与喷头（23）螺纹连接，所述丝杆（31）端部滑动连接有从动锥齿轮（32），所述调节组件用于调节从动锥齿轮（32）的位置，所述支架（21）上转动连接有转杆（33），所述转杆（33）上连接有多个主动锥齿轮（34），每个所述主动锥齿轮（34）分别与每个从动锥齿轮（32）相啮合，所述支架（21）上设有伺服电机（35），所述伺服电机（35）的输出轴与转杆（33）端部相连接。

4.根据权利要求3所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述调节组件包括连接于丝杆（31）上位于从动锥齿轮（32）一侧的第一电磁铁（36），所述丝杆（31）上位于从动锥齿轮（32）另一侧连接有第二电磁铁（37），所述从动锥齿轮（32）与第一电磁铁（36）相抵接时，所述从动锥齿轮（32）与主动锥齿轮（34）相啮合，所述从动锥齿轮（32）与第二电磁铁（37）相抵接时，所述从动锥齿轮（32）与主动锥齿轮（34）相分离。

5.根据权利要求2所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述集水系统包括地上收集机构与地下收集机构，所述地上收集机构包括连接于支架（21）上的第一集水管（41），所述第一集水管（41）上设有第一阀门（42），所述第一集水管（41）上设有第一集水孔（43），所述第一集水孔（43）上连接有第一滤网（44），所述农田（1）上设有抽水泵（45），所述第一集水管（41）、抽水泵（45）、集水箱（24）依次连通。

6.根据权利要求5所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述第一集水管（41）上位于第一集水孔（43）处滑动连接有防尘帽（46），所述防尘帽（46）周侧连接有浮力块（47）。

7.根据权利要求5所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述地下收集机构包括设于农田（1）内的第二集水管（51），所述第二集水管（51）上设有第二阀门（52），所述第二集水管（51）上设有第二集水孔（53），所述第二集水孔（53）上连接有第二滤网（54），所述第二集水管（51）、抽水泵（45）、集水箱（24）依次连通。

8.根据权利要求2所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述集水箱（24）顶部连接有滤板（26）。

9.根据权利要求2所述的一种高标准农田水利灌溉系统，其特征在于：所述集水箱（24）内连接有遮阳板（27）。