CN117546762A - 一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实施方法，包括：土体含水量监测模块、智能管理控制模块和滴灌模块；其中，土体含水量监测模块用于监测植绿陡坡的土体含水量；智能管理控制模块用于接收土体含水量监测模块的监测数据，并基于监测数据向滴灌模块传输控制信号；滴灌模块用于基于传输控制信号对植绿陡坡土体进行精准实施节水灌溉。本发明以边坡土体实际含水量为控制参数，智能自动地对膨胀土植绿陡坡精准实施节水滴灌，满足了膨胀土植绿陡坡土体含水量实现控“干”的要求，减少了边坡土体含水量的变化幅度，有效降低了膨胀土干湿循环效应对边坡土体的劣化效应，有利于提高膨胀土边坡的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及膨胀土边坡技术领域，特别涉及一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实施方法。
背景技术
膨胀土是我国分布广泛的一类特殊土，主要由亲水性强的黏土矿物成分蒙脱石和伊利石组成，它对水分的敏感性特别强；在干湿交替频繁的大气环境中，膨胀土边坡土体中水分变化显著，土体经历了反复的干湿循环，引起强度衰减、裂缝产生、联结力减弱等工程性能的劣化，膨胀土边坡出现失稳破坏；在工程界，膨胀土素有“逢堑必垮，无堤不塌”之说。由此可见，土体中水分变化引发的膨胀土边坡失稳现象是该地区频发的工程灾害，而解决这类问题的技术关键在于如何减少膨胀土边坡土体含水量的变化(即减弱土体的“干湿循环效应”)。
自然气候环境中，太阳辐射、大气降雨、蒸发/蒸腾等因素对膨胀土边坡土体含水量的影响是不可避免的，但降低上述因素的影响程度是可以利用相关技术手段来实现的。相关研究表明，膨胀土陡坡(坡度45-60°)加速了雨水表面径流，减少降雨入渗，可防止边坡土体吸水膨胀、强度锐减，从而控制膨胀土边坡土体含水量不致过高、维持边坡稳定性(控“湿”)；另一方面，植物根系在边坡土体中起到“加筋”作用，有利于提高边坡稳定性，同时植被覆盖减少了太阳对坡面土体的直接辐射，降低蒸发作用对土体含水量变化的影响，因此提倡在膨胀土陡坡上种植根系横向发育较好而纵向发育较差的绿色植被。然而，上述2个技术手段在控制膨胀土边坡土体含水量不过高(控“湿”)方面起到很好的效果，但在实施过程中经常遇到以下2个难题：(1)降雨时，大部分雨水以坡面地表径流的方式流出边坡，入渗到边坡土体的雨水较少，土体含水量有所增加但波动幅度不大，起到了较好的“控湿”效果；但是在非降雨时段，太阳辐射和环境温度会引起土中水分的蒸发散失，边坡土体含水量逐渐减小，如果在该过程中土体水分持续得不到补给，土体含水量递减到一定值时，土体表面会干缩开裂，引起膨胀土强度衰减，这种土体“过干”的现象不利于维持膨胀土边坡的稳定性。(2)绿色植被的生长、发育离不开一定湿度的土壤环境，“过干”的土壤让植被不能吸收生长过程所必需的水分和营养，从而影响到其根系的正常发育甚至导致其凋零枯萎。因此，膨胀土植绿陡坡在成功解决控“湿”问题的同时，还需要控制膨胀土体中含水量不致太低：即采用一定的技术手段在非降雨时段能给过“干”的土体补给水分(即解决控“干”问题)，使膨胀土边坡表层土体含水量控制在一个有利于边坡稳定和植被生长的范围内变化。
现有技术中，滴灌利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉，它是干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95％；因此，滴灌技术在农田灌溉和植被养护方面得到广泛应用，但是该技术应用于膨胀土陡坡的植被养护尚存在以下2个困难：(1)滴灌技术一般采用定时定量方式实现自动化控制对植被进行灌溉养护，未能与边坡土体的实际含水量进行直接联系，难以满足膨胀土植绿陡坡土体含水量实现控“干”的要求；(2)膨胀土植绿陡坡的土体含水量需要控制在一个有利于边坡稳定和植被生长的范围内变化，即该含水量变化幅度既能满足边坡土体表面不发生干缩开裂又要满足植被生长的湿度环境要求，因此，如何实现对陡坡全范围内的土体含水量进行精确监控是一项必不可少的工作。综上所述，急需一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实现方法来解决上述问题。
发明内容
针对膨胀土植绿陡坡在实施土体含水量控“干”过程中的不足，本发明提供一种用于膨胀土陡坡绿化的智能化滴灌系统及实施方法，采用边坡土体含水量全方位实时精确监控的方式实现滴灌系统的智能自动化控制，可有效地把土体含水量控制在一个有利于边坡稳定和植被生长的范围，满足膨胀土植绿陡坡土体含水量实现控“干”要求，具有精准实施节水灌溉、全面监控土壤湿度、智能自动控制管理、有效控制土体水分等优势。
本发明提供的一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，包括：土体含水量监测模块、智能管理控制模块和滴灌模块；
其中，所述土体含水量监测模块用于监测植绿陡坡的土体含水量；
所述智能管理控制模块与所述土体含水量监测模块连接，所述智能管理控制模块用于接收所述土体含水量监测模块的监测数据，并基于所述监测数据向所述滴灌模块传输控制信号；
所述滴灌模块与智能管理控制模块连接，所述滴灌模块用于基于所述传输控制信号对植绿陡坡土体实施灌溉。
可选地，所述土体含水量监测模块包括若干组土壤湿度传感器组，所述土壤湿度传感器组用于实时监测植绿陡坡的土体含水量变化。
可选地，若干组所述土壤湿度传感器组的以米字型布置于陡坡面的监测点处；
其中，设置所述土壤湿度传感器组的间距范围为1.5m～3.0m。
可选地，一组土壤湿度传感器组包括TR1传感器和TR2传感器；
其中，所述TR1传感器设置于陡坡地表垂直向下的5cm处，所述TR1传感器用于监测土壤表层含水量；
所述TR2传感器设置于陡坡地表垂直向下的10cm～15cm处,所述TR2传感器用于监测土壤植被层含水量。
可选地，所述智能管理控制模块包括：实时监测单元、预警与报警单元、滴灌方案优化单元、养护计划管理单元、远程监控与控制单元；
其中，所述实时监测单元用于基于数据传输电缆接收土壤湿度传感器组的数据并实时监测陡坡水分变化情况；
所述预警与报警单元用于基于土体含水量阈值判断所述陡坡水分变化情况，发送预警或报警信息；
所述滴灌方案优化单元用于根据植绿陡坡特征和灌溉要求，自动生成滴灌方案；其中，所述植绿陡坡特征包括：陡坡坡度和土性参数；
所述养护计划管理单元用于基于所述滴灌方案提供最佳养护策略；
所述远程监控与控制单元用于基于所述最佳养护策略向滴灌模块发出控制信号。
可选地，所述滴灌模块包括：蓄水池、抽水泵、控水阀、供水管、若干毛管和若干滴头；
其中，所述蓄水池用于提供灌溉用水；
所述抽水泵一端固定安装于蓄水池的内壁，另一端与所述供水管连接，所述抽水泵用于为蓄水池里的灌溉用水提供动力输送至供水管；
所述控水阀安装于所述供水管上，所述控水阀用于控制供水管内的水流；
所述供水管的一端与所述抽水泵连接，另一端与若干所述毛管垂直连接，所述供水管用于将灌溉用水输送至所述毛管；
所述毛管用于将灌溉用水加压后均匀地输送至滴头；
若干所述滴头与所述毛管连接，所述滴头用于将加压后的灌溉用水均匀滴入陡坡植被层的植物根区土壤中。
可选地，若干所述毛管以1.5m～2.5m的间距平行并排布设；
其中，所述毛管的埋设深度为：2cm～5cm。
可选地，若干所述滴头以20cm～50cm的间距设置在所述毛管上；所述滴头的流量为2～8L/h，工作压力为100～350kPa。
用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统实施方法，包括以下步骤：
获取膨胀土植绿陡坡土层的湿度环境要求；设定土体含水量的高阈值和低阈值；
基于所述土壤湿度传感器组监测得到植绿陡坡的土体含水量；
将监测的所述植绿陡坡的土体含水量传输至所述智能管理控制模块，当所述植绿陡坡的土体含水量达到所述低阈值时，所述智能管理控制模块开启所述控水阀，所述抽水泵将灌溉用水从所述蓄水池中抽出，并依次输送至供水管、毛管和滴头；当所述植绿陡坡的土体含水量达到所述高阈值时，所述智能管理控制模块关闭所述控水阀，所述抽水泵停止抽水。
本发明具有如下技术效果：
本发明以边坡土体实际含水量为控制参数，智能自动地对膨胀土植绿陡坡精准实施节水滴灌，满足了膨胀土植绿陡坡土体含水量实现控“干”的要求，减少了边坡土体含水量的变化幅度，有效降低了膨胀土干湿循环效应对边坡土体的劣化效应，有利于提高膨胀土边坡的稳定性。
本发明实现了对膨胀土植绿陡坡全方位多层次土体含水量的精确监控反馈，使边坡土体含水量变化幅度既能满足边坡土体表面不发生干缩开裂又要满足植被生长的湿度环境要求，在保证边坡土体整体稳定性的基础上，实施了“绿色生态护坡”新技术，有利于促进工程与环境的和谐发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统的整体示意图；
图2为本发明实施例中的滴灌模块组成结构示意图；
图3为本发明实施例中的土壤湿度传感器组布设示意图；
图4为本发明实施例中一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实施方法的控制流程图；
图5为本发明实施例中一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统及实施方法的实施效果图；
附图标记：1、蓄水池；2、抽水泵；3、控水阀；4、供水管；5、毛管；6、滴头；7、土壤湿度传感器组；8、数据传输电缆；9、智能管理控制模块。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，包括滴灌模块、土体含水量监测模块和智能管理控制模块9。
滴灌模块包括蓄水池1、抽水泵2、控水阀3、供水管4、毛管5和滴头6，如图2所示；蓄水池1内壁固定连接有抽水泵2，抽水泵2连接由控水阀3控制的供水管4，供水管4与若干条毛管5相互垂直连接，毛管5设置若干个滴头6。蓄水池1用来提供滴灌系统的灌溉用水，根据实际工程需要设置不同的储水量，带有水位自动检测和自动上水控制等装置；抽水泵2固定安装于蓄水池1的内壁，用来提供输水动力将蓄水池1里的灌溉用水以一定的压力输送到供水管4；抽水泵2连接由控水阀3控制的供水管4；控水阀3用来控制供水管4内水流，包括抽水泵2的启停、管内输水流量和压力等，一般采用电动阀门；供水管4与若干条毛管5相互垂直连接，每条毛管5上设置若干个滴头6；供水管4用来将灌溉用加压水均匀地输送至毛管5，一般采用管径30～50mm的PE材质粗管，为防止毛管5上的滴头6堵塞，在供水管4输入端安装过滤装置对水中的杂质、矿物质进行沉淀处理；毛管5用来将灌溉用加压水均匀地输送至滴头6，采用若干毛管5平行并排方式进行布设，管间距L为1.5～2.5m，如图2所示，为减少蒸发量和地表径流，毛管5埋设于陡坡的植被层土体中，根据植物根系深度，其埋深H为2～5cm，毛管5采用管径4～6mm的PE材质细管，其上按间距d＝20～50cm等距离布置若干个滴头6；滴头6用来将灌溉用加压水均匀而又缓慢地滴入陡坡植被层的植物根区土壤中，采用PP材质压力补偿式滴头，滴头6的间距，间距d＝20～50cm，根据植物株距可任意调整，滴头流量q为2～8L/h，工作压力为100～350kPa。
土体含水量监测模块包括若干个土壤湿度传感器组7，土壤湿度传感器组7埋设于陡坡不同平面位置和土层深度，用来实时监测膨胀土植绿陡坡的土体含水量变化，一般采用TDR探针测量表层或深层土壤的体积含水量，测量范围为0～0.70m3/m3，测量精度为±0.01m3/m3，工作温度为-40～60℃；为了对陡坡土体的含水量进行全面实时监测，在陡坡面上以坡面中心为基准点向外呈放射性状布置若干组土壤湿度传感器组(形如“米”字)，可根据实际工况在放射状路径上选择不同间距D＝1.5～3.0m，如图3所示；同时，为了兼顾满足边坡土体表面不发生干缩开裂又要满足植被生长的湿度环境要求，在每个陡坡平面监测点处按不同埋设深度h布置1组2个土壤湿度传感器组TR1和TR2，其中：TR1(埋深h1＝5cm)用于监测土壤表层含水量，TR2(埋深h2＝10～15cm，根据植物根系的发育情况确定)用于监测土壤植被层含水量，如图3所示；所有的土壤湿度传感器组7通过数据传输电缆8与智能管理控制模块9相连接。
智能管理控制模块9用来实时监测膨胀土植绿陡坡的土体含水量变化和智能控制滴灌模块的运行管理，通过数据传输电缆8分别连接滴灌模块中控水阀3和土体含水量监测模块中土壤湿度传感器组7；包括实时监测单元、预警与报警单元、滴灌方案优化单元、养护计划管理单元、远程监控与控制单元；该系统基于设定的土体含水量阈值，能够实时监测陡坡水分变化情况，及时发送预警或报警信息，根据植绿陡坡特征和灌溉要求，自动生成滴灌方案，优化水分调控效果，提供最佳的养护策略。其中，植绿陡坡特征包括：陡坡坡度和土性参数。
如图4所示，本发明根据膨胀土植绿陡坡土层的湿度环境要求，确定边坡土体含水量变化范围，并通过智能管理控制模块9设定土体含水量的低、高阈值(M1、M2，且M1≤M2)和土壤湿度传感器组的监测参数；土壤湿度传感器组7对边坡各处土体的体积含水量进行实时监测并将数据传输至智能管理控制模块9进行分析反馈，当某个土体含水量达到设定的低阈值(M1)时，智能管理控制模块9开启控水阀3，通过抽水泵2从蓄水池1中抽水并依次输送至供水管4、毛管5、滴头6对边坡土体进行精准滴灌，当某个土体含水量达到设定的高阈值(M2)时，智能管理控制模块9关闭控水阀3，抽水泵2停止抽水滴灌。在整个过程中，智能管理控制模块9对陡坡土体中含水量进行实时采集、分析和反馈，根据需求适时调整监测频率，优化滴灌效果。
作为本实施例的优选方案，结合以下具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
南宁地区某膨胀土植绿陡坡，坡度为46°，植物根系发育深度6～10cm，为了减少工程量，仅选取面积S＝25m2(5m×5m)的斜坡作为本发明的实施试验场地。
蓄水池安装在坡顶平缓处，采用2.0m×2.0m×1.5m的不锈钢水箱，可装约6.0m3的水量，此次仅作为实施试验，因此采用人工上水方式对蓄水池内的灌溉用水量进行补给(若长期试验，可采用自动上水方式)；在其内部安装一台抽水泵，参数如下：功率2.2kw，扬程40m，最大流量8m3/h，电压为220V/50Hz，口径25mm；供水管和毛管均选用PE材质塑料管，其管径和壁厚分别为30mm、1.87mm和5mm、1.29mm；供水管一端连接于抽水泵，另一端与3条平行并排的毛管(管间距L＝1.5m)相互垂直连接，根据植物根系深度(6～10cm)，将毛管埋设于陡坡的植被层土体中，其埋深H为5cm；每条毛管上按间距d＝40cm等距离布置12个PP塑料材质压力补偿式滴头，滴头流量q为2～8L/h，工作压力为100～350kPa。
土壤湿度传感器组选用美国METER公司的TEROS11传感器，基于时域反射原理测试土体的体积含水量，工作参数如下：测量范围为0～0.70m3/m3，测量精度为±0.01m3/m3，工作温度为-40～60℃；在陡坡坡面上呈“米”字型布设，以中心点为基准呈放射状按间距3.0m设置陡坡平面监测点一共布设9组湿度传感器，在每个陡坡平面监测点处按不同埋设深度h布置1组2个土壤湿度传感器组TR1和TR2，其中：TR1(埋深h1＝5cm)用于监测土壤表层含水量，TR2(埋深h2＝12cm)用于监测土壤植被层含水量，一共布置了18个传感器(TR1和TR2分别为9个)，编号分别为TR1-①～⑨和TR2-①～⑨；所有的土壤湿度传感器组通过数据传输电缆与智能管理控制模块9相连接；试验开始前，对所有的土壤湿度传感器组进行标定，经标定后测试试样体积含水率的最大绝对误差约为±0.01m3/m3。
智能管理控制模块9通过数据传输电缆8分别连接滴灌模块中控水阀和土体含水量监测模块中土壤湿度传感器组；根据边坡特征和植被情况，输入膨胀土边坡信息、土壤湿度传感器组信息；设置土体含水量阈值(M1＝0.250m3/m3，M2＝0.350m3/m3)；设置土体含水量采集频率，滴灌系统未开启时，采集频率为1次/小时，滴灌系统开启后，采集频率为1次/10分钟(其目的是为了更精确地根据土体含水量变化启停滴灌系统)。
当所有设备安装完毕后，选择一个非降雨时段进行本发明的实施试验，过程如下：本发明开始运行，土壤湿度传感器组(TR1-①～⑨和TR2-①～⑨)开始采集膨胀土陡坡的土体含水量数据通过数据传输电缆传输到智能管理控制系统，各监测点反馈的边坡土体初始含水量θ值(m3/m3)见表1。
表1
土体含水量监控模块每小时采集1次边坡土体含水量数据并传输到智能管理控制系统进行分析反馈；随着边坡土体中水分的蒸发散失，各测点反馈的边坡土体含水量θ值不断减小，当某个传感器TR1-⑤实时监测到的含水量θ值减少到0.250m3/m3(等于设定的含水量低阈值M1)，智能管理控制系统启动控水阀，抽水泵将蓄水池中的灌溉水依次输送经过供水管、毛管和滴头，对膨胀土陡坡土体实施精准滴灌，边坡土体含水量采集频率自动调整为1次/10分钟；滴灌系统启动时各监测点反馈的边坡土体含水量θ值(m3/m3)见表2。
表2
| 编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ |
| TR1 | 0.250 | 0.253 | 0.254 | 0.251 | 0.250 | 0.252 | 0.250 | 0.251 | 0.252 |
| TR2 | 0.262 | 0.265 | 0.264 | 0.254 | 0.262 | 0.248 | 0.252 | 0.254 | 0.263 |
滴灌过程中，土体含水量监控模块每10分钟采集1次边坡土体含水量数据并传输到智能管理控制系统进行分析反馈；随着边坡土体中水分的入渗浸润，各测点反馈的土体含水量θ值不断增大，当某个传感器TR1-④监测的含水量θ值增大到0.350m3/m3(等于设定的含水量高阈值M2)，智能管理控制系统关闭控水阀，停止滴灌，边坡土体含水量采集频率自动调整为1次/小时；滴灌系统关闭时各监测点反馈的边坡土体含水量θ值(m3/m3)见表3。
表3
| 编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ |
| TR1 | 0.345 | 0.339 | 0.350 | 0.350 | 0.342 | 0.348 | 0.343 | 0.341 | 0.342 |
| TR2 | 0.338 | 0.337 | 0.346 | 0.350 | 0.341 | 0.343 | 0.342 | 0.334 | 0.343 |
上述即为一次完整的滴灌系统启动、关闭过程(边坡土体也经历了一次干湿循环过程)；随后，土体含水量监控模块每小时采集1次边坡土体含水量数据并传输到智能管理控制系统进行分析反馈，当某一个传感器监测到的土体含水量值低于设定阈值M1时，启动滴灌系统，……。
本次实施例试验一共进行了3次完整的滴灌系统启动、关闭过程，膨胀土植绿陡坡土体也经历了3次完整的干湿循环。在试验过程中，土体含水量监控模块采集到的含水量数据较多，为了有效评价本发明的实施效果，仅选择部分关键的土体含水量数据(滴灌系统启动、关闭瞬间各监测点的土体含水量，即各监测点土体干湿循环过程中的最大、最小含水量)进行分析，其统计结果如图5所示；其中，含水量变化次数N与滴灌系统运行状况的对应关系：0-边坡土体初始状态；1-第1次启动滴灌系统；2-第1次关闭滴灌系统；3-第2次启动滴灌系统；4-第2次关闭滴灌系统；5-第3次启动滴灌系统；6-第3次关闭滴灌系统。由图5可知，膨胀土植绿陡坡土体含水量均在设定的含水量阈值M1、M2之间变化，表明本发明实现了膨胀土植绿陡坡土体含水量实现控“干”的要求，减少了边坡土体含水量的变化幅度，有效降低了膨胀土干湿循环效应对边坡土体的劣化效应，有利于提高膨胀土边坡的稳定性，具有很好的实施效果。
本发明的工作原理：滴灌模块用来对植绿陡坡土体精准实施节水灌溉，土体含水量监测模块用来对植绿陡坡的土体含水量全面实施精确监测，智能管理控制模块9用来对上述2个模块的运行状况进行控制管理，实现膨胀土植绿陡坡的土体含水量实时监测和自动化精准滴灌。具体来说，根据膨胀土植绿陡坡土层的湿度环境要求，确定边坡土体含水量变化范围，并通过智能管理控制模块9设定土体含水量的高、低阈值和土壤湿度传感器组的监测参数；土壤湿度传感器组7对边坡各处土体的体积含水量进行实时监测并将数据传输至智能管理控制模块9进行分析反馈，当某个土体含水量达到设定的低阈值时，智能管理控制模块9开启控水阀，通过抽水泵从蓄水池1中抽水并依次输送至供水管4、毛管5、滴头6对边坡土体进行精准滴灌，当某个土体含水量达到设定的高阈值时，智能管理控制模块9关闭控水阀3，抽水泵2停止抽水滴灌。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，包括：土体含水量监测模块、智能管理控制模块(9)和滴灌模块；
其中，所述土体含水量监测模块用于监测植绿陡坡的土体含水量；
所述智能管理控制模块(9)与所述土体含水量监测模块连接，所述智能管理控制模块用于接收所述土体含水量监测模块的监测数据，并基于所述监测数据向所述滴灌模块传输控制信号；
所述滴灌模块与智能管理控制模块(9)连接，所述滴灌模块用于基于所述传输控制信号对植绿陡坡实施灌溉。
2.根据权利要求1所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，所述土体含水量监测模块包括若干组土壤湿度传感器组(7)，所述土壤湿度传感器组(7)用于实时监测植绿陡坡的土体含水量变化。
3.根据权利要求2所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，若干所述土壤湿度传感器组(7)以米字型布置于陡坡面的监测点处；
其中，设置所述土壤湿度传感器组(7)的间距范围为1.5m～3.0m。
4.根据权利要求3所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，所述土壤湿度传感器组(7)包括TR1传感器和TR2传感器；
其中，所述TR1传感器设置于陡坡地表垂直向下的5cm处，所述TR1传感器用于监测土壤表层含水量；
所述TR2传感器设置于陡坡地表垂直向下的10cm～15cm处,所述TR2传感器用于监测土壤植被层含水量。
5.根据权利要求3所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，所述智能管理控制模块(9)包括：实时监测单元、报警单元、滴灌方案优化单元、养护计划管理单元、远程监控与控制单元；
其中，所述实时监测单元用于基于数据传输电缆(8)接收土壤湿度传感器组(7)的数据并实时监测陡坡水分变化情况；
所述报警单元用于基于土体含水量阈值判断所述陡坡水分变化情况，发送报警信息；
所述滴灌方案优化单元用于根据植绿陡坡特征和灌溉要求，自动生成滴灌方案；其中，所述植绿陡坡特征包括：陡坡坡度和土性参数；
所述养护计划管理单元用于基于所述滴灌方案提供最佳养护策略；
所述远程监控与控制单元用于基于所述最佳养护策略向滴灌模块发出控制信号。
6.根据权利要求5所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，所述滴灌模块包括：蓄水池(1)、抽水泵(2)、控水阀(3)、供水管(4)、若干毛管(5)和若干滴头(6)；
其中，所述蓄水池(1)用于提供灌溉用水；
所述抽水泵(2)一端固定安装于蓄水池(1)的内壁，另一端与所述供水管(4)连接，所述抽水泵(2)用于为蓄水池(1)里的灌溉用水提供动力输送至供水管(4)；
所述控水阀(3)安装于所述供水管(4)上，所述控水阀(3)用于控制供水管(4)内的水流；
所述供水管(4)的一端与所述抽水泵(2)连接，另一端与若干所述毛管(5)垂直连接，所述供水管(4)用于将灌溉用水输送至所述毛管(5)；
所述毛管(5)用于将灌溉用水加压后均匀地输送至滴头(6)；
若干所述滴头(6)与所述毛管(5)连接，所述滴头(6)用于将加压后的灌溉用水均匀滴入陡坡植被层的植物根区土壤中。
7.根据权利要求6所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，若干所述毛管(5)以1.5m～2.5m的间距平行并排布设；
其中，所述毛管(5)的埋设深度为：2cm～5cm。
8.根据权利要求6所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统，其特征在于，若干所述滴头(6)以20cm～50cm的间距设置在所述毛管(5)上；所述滴头(6)的流量为2～8L/h，工作压力为100～350kPa。
9.根据权利要求8所述的用于膨胀土植绿陡坡的智能化滴灌系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取膨胀土植绿陡坡土层的湿度环境要求；设定土体含水量的高阈值和低阈值；
基于所述土壤湿度传感器组(7)监测得到植绿陡坡的土体含水量；
将监测的所述植绿陡坡的土体含水量传输至所述智能管理控制模块(9)，当所述植绿陡坡的土体含水量达到所述低阈值时，所述智能管理控制模块(9)开启所述控水阀(3)，所述抽水泵(2)将灌溉用水从所述蓄水池(1)中抽出，并依次输送至供水管(4)、毛管(5)和滴头(6)；当所述植绿陡坡的土体含水量达到所述高阈值时，所述智能管理控制模块(9)关闭所述控水阀(3)，所述抽水泵(2)停止抽水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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