CN207519343U - 一种坡面植被智能环保浇灌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于岩土边坡生态护坡技术领域，公开了一种坡面植被智能环保浇灌系统，设置有对检测数据进行运算和处理的智能监控仪，与智能监控仪连接实现水分及养分供应的供水控制器；滴灌及喷灌装置通过供水控制器实现智能节水浇灌；与供水控制器连接的水位传感器及低压水泵获得并利用周边水资源；设置有为整个系统提供电能供应的清洁蓄电池组。该坡面植被智能环保浇灌系统根据边坡植被基材墒情(温湿度、水分、盐分及PH值)进行自动浇灌水，确保植物健康生长，提高生态护坡植物成活率。独特设计的水源、电源保障系统，能充分利用地表水及地下水资源、风能和太阳能，在相当长一段时间能确保水源和电源供应。

Description

一种坡面植被智能环保浇灌系统

技术领域

本实用新型属于岩土边坡生态护坡技术领域，尤其涉及一种坡面植被智能环保浇灌系统。

背景技术

我国近十多年来，能源开发、交通设施建设涉及大量的边坡开挖与支护，相应的边坡绿化技术进入了发展高潮，生态护坡已成为环境保护热门专业。生态护坡就是通过工程措施使边坡既稳定又达到绿化及水土保持的效果，坡面植被的方式就是在开挖后的边坡上种植草木，使其与周边天然植被环境协调。然而，在边坡绿化的初期，植物生长需要的水分和养分都靠人工补给，常规的做法是人工定期施水施肥，既浪费人力物力又浪费水源。在智能灌溉技术方面，国内从上世纪90年代开始，有关学者从系统原理上进行了大量设计与研究，先后研发出了各种自动灌溉与施肥系统，但多在温室或城镇周边应用，这些系统一般在有水源和电源条件下使用，而且系统复杂、成本高，难于在野外山区推广应用。21世纪初也先后出现了边坡防护领域灌溉的工程措施及自动化节水浇灌技术，但智能化程度及适应环境的能力不完善，因此，智能灌溉设备及技术尚未得到很好的应用。岩土工程的人工边坡多分布在山区，要实现边坡植被快速再生和后期维护，面临气候环境是否适宜问题，如何解决水源和电源问题、控制系统在野外长期工作的可靠性问题以及成本问题等是面临的难题。

综上所述，现有技术存在的问题是：①未针对岩石或土质边坡生态护坡的客土介质特征，而以常规边坡护坡的植被绿化为对象，利用现有的滴灌技术实现简单的节水控制浇灌，但对陡高岩质边坡、特殊植被基材、植被多样化的针对性不强；②注重护坡浇灌的工程措施，而对植被基质材料性质、植被多样化及气候环境变化特点针对性不强；③未充分考虑缺水无电条件下的山区环境，未实现真正的无人值守；④系统、软件及综合诊断技术不完善，智能化程度低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种坡面植被智能环保浇灌系统。

本实用新型是这样实现的，通过实时监测坡面植被基材的温湿度、水分盐分含量、酸碱度(PH值)，由智能监控仪运算处理后形成执行指令给供水控制器，由供水控制器指挥电磁阀、水泵工作，实现对坡面植被的浇灌，同时，智能监控仪实时监测坡面基材的墒情并反馈给供水控制器，调整和校核浇灌量及浇灌时间，形成闭环控制。

进一步，所述智能监控仪通过数据线与基材温湿度传感器、水分传感器、盐分及PH值传感器、远程传输器连接，对坡面基材状态进行采集、运算和处理，它还通过数据线与蓄水池水位传感器、集水井水位传感器、钻孔水位传感器连接，对储水状态进行监测，并定时发送给管理者。

进一步，所述智能监控仪设置定时与分序功能，内置专家经验软件库。其特征为：根据所在地区及季节情况确定系统的工作时间，根据储水量、电能量及浇灌量合理分序启动直流电磁阀和电动机；根据植物品种、基层材料、环境条件及浇灌范围智能确定浇灌方式、浇灌量及浇灌时间，且能人工远程修改参数。

进一步，所述供水控制器一端通过数据线与智能监控仪连接，接收智能监控仪的指令并执行指令，另一端通过数据线分别与集水井潜水泵、钻孔潜水泵、供水潜水泵及喷洒电磁阀和滴灌电磁阀连接，其特征在于实现节水浇灌。

进一步，所述集水井、钻孔、蓄水池通过水管与潜水泵连接，通过数据线与蓄水池水位传感器、集水井水位传感器、钻孔水位传感器连接，其特征在于：钻孔和集水井中的水通过水管和潜水泵输送至蓄水池，蓄水池中的水通过智能监控仪和供水控制器给喷头和滴灌管连接。

进一步，所述滴灌管通过水管与滴灌电磁阀相连，通过其上面的毛细孔给植被基材滴灌。所述喷头通过水管与喷洒电磁阀连接，通过边坡表面上的固定装置给边坡植被进行定向或旋转喷洒。

进一步，所述蓄电池组一端通过电源线给供水控制器和智能监控仪供电，另一端通过充电转换器与风光能转换器和电网电源相连，为蓄电池组提供充电的清洁能源。

进一步，所述远程传输器通过数据线与智能监控仪连接，通过蜂窝移动网络与管理者的电脑或手机相连，其特征在于远程传输系统工作状态及水源电源报警信息。

进一步，所述一种坡面植被智能环保浇灌系统的智能监控仪、蓄电池组、供水控制器、远程传输器、喷洒电磁阀、滴灌电磁阀置于机房中；充电转换器、风光能转换器及电网电源置于机房外部屋顶，蓄水池和净水池置于机房底部地下。

本实用新型的优点及积极效果为：该坡面植被智能环保浇灌系统岩根据坡面植被墒情对植被基材及植被进行自动浇灌。

1、通过对植被基材中温湿度、水分、盐分含量及PH值的状态及变化情况实时监测和综合识别，由智能识别系统发出指令进行节水灌溉，提高生态护坡植被成活率80％以上。

2、独特设计的水源保障系统，充分利用地表水和地下水资源，节约水资源100％，而且不需铺设长距离供水管道，大大节约工程投资。

3、供电系统以太阳能和风能为主，辅助电网电源，所有动力及电子设备采用24V直流供电，不仅解决了山区电源问题，而且充分利用清洁能源，节约能源50％以上。

4、系统设置定时与分序功能，根据所在地区及季节情况确定系统的工作时间(如每天检索所有传感器8～24次远程可调，每次浇灌时长0.5～2h远程可调)；根据储水量、电能量及浇灌量合理分序启动电动设备；智能监控仪中还内置专家经验软件库，根据植物品种、基层材料、环境条件及浇灌范围智能确定浇灌方式、浇灌量及浇灌时间，且能人工远程修改参数；因此，本发明智能化程度高，真正实现无人值守。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的岩土边坡绿化智能浇灌系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的岩土边坡绿化智能浇灌系统在边坡上的布置示意图；

图中：1、智能监控仪；2、蓄电池组；3、供水控制器；4、温湿度传感器；5、水分传感器；6、盐分及PH值传感器；7、净水池水位传感器；8、集水井水位传感器；9、钻孔水位传感器；10、远程传输器；11、充电转换器；12、风光能转换器；13、电网电源；14、集水井潜水泵；15、钻孔潜水泵；16、供水潜水泵；17、喷洒电磁阀；18、喷洒头；19、滴灌电磁阀；20、滴灌管；21、施肥电磁阀；22、钻孔；23、集水井；24、蓄水池；25、过虑器；26、净水池；27、养分添加桶。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图1、附图2对本实用新型的结构作详细的描述。

作为本实用新型的优选实施例，所述智能监控仪1的信号输入端连接有温湿度传感器4、水分传感器5、盐分及PH值传感器6、蓄水池水位传感器7、集水井水位传感器8、钻孔水位传感器9；所述智能监控仪1的信号输出端连接有远程传输器10。

作为本实用新型的优选实施例，供水控制器3的输出端分别与集水井潜水泵14、钻孔潜水泵15、供水潜水泵16、喷洒电磁阀17、滴灌电磁阀19、施肥电磁阀21电连接；供水潜水泵16的出水口通过喷洒电磁阀17与喷洒头18相连通，供水潜水泵16的出水口还通过滴灌电磁阀19与滴灌管20相连通；

所述蓄水池24通过过滤器25与净水池26连接；所述钻孔22、集水井23布置在边坡坡脚，通过水管与蓄水池相连；所述施肥电磁阀一端与供水控制器电连接，另一端通过管道与养分添加桶连接。

作为本实用新型的优选实施例，所述蓄电池组2的电源输入端连接有充电转换器11，所述充电转换器11的供电端连接有风光能转换器12和电网电源13。

本实用新型的工作原理：

1、智能监控系统

由连接在智能监控仪1上的温湿度传感器4(UPA-20系列)、水分传感器5(UPA-20系列)、盐分及PH值传感器6(UPA-20系列)共同对坡面植被基层材料的墒情进行实时监测，通过设定在智能监控仪1内的软件及专家诊断库综合决策，形成浇灌执行命令并发送给供水控制器3；由连接在智能监控仪1上的蓄水池水位传感器7、集水井水位传感器8(CYW13液位变送器系列)、钻孔水位传感器9(CYW13液位变送器系列)对蓄水池24、集水井23和钻孔22中水位的监控，随时了解各部位水量储备状态，支撑灌浆命令的执行。通过软件的综合运算形成执行指令的同时，还通过远程传输器10发送给管理者备案和参考，必要时远程调整有关参数，达到精准浇灌目的。

2、供水供养系统

3、主要构件有供水控制器3、集水井23、钻孔22、蓄水池24、集水井潜水泵14(如CSP24120)、钻孔潜水泵15(如CSP24120)、供水潜水泵16(如CSP24120)、喷洒电磁阀17(如CSP1090)、喷洒头18、滴灌电磁阀19(如CSP1090)、滴灌管20、施肥电磁阀21(如CSP1090)以及连接它们的水管数据线。其中集水井潜水泵14、钻孔潜水泵15、供水潜水泵16、喷洒电磁阀17、滴灌电磁阀19通过线路与供水控制器3电连接。其中集水井22、钻孔21、蓄水池23通过水管与潜水泵和供水控制器3连接，钻孔21和集水井22中的水通过水管和潜水泵输送至蓄水池24，蓄水池24通过过虑器与净水池26相连，净水池26中的水通过供水控制器3给喷洒头18和滴灌管20供水。其中滴灌管20埋设于坡面植被基材中，通过供水潜水泵16和滴灌电磁阀19实现滴灌。喷洒头18置于边坡需要位置，通过供水潜水泵16和喷洒电磁阀17在边坡表面进行定向或旋转喷洒。其中施肥电磁阀21通过电缆与供水控制器3电连接，通过管道与养分添加桶27连接，将养分添加桶27中的养料倒入净水池中。

供水供养系统的功能是在智能监控仪的指令下，定时分序浇灌。如当在一定时间范围内检索植被基层材料缺水缺肥需要浇灌时，首先依次对空气温度、净水池中水量、蓄电池中的电量进行检索，条件具备后再决定浇灌方式及灌浆时间及时长，当其中的条件之一不满足时，通过远程传输器及时向管理者报警请求支援。当蓄水池中的水量不足时，优先将集水井中的水抽至蓄水池，当集水井中水量仍然不满足时，从钻孔中抽取地下水供给蓄水池。若在1日内不能完全满足水量需求，则自动实施浇灌至水量用完为止，以此往复。其次，在浇灌完成后程序自动对植被基材墒情进行定时检索并评价灌溉效果，通过远程传输器10发送给管理者。如此循环实现生态护坡的长期智能浇灌。

4、电源系统

整套装置的工作电压统一为直流24V，包括所有的潜水泵和电磁阀。风光能转换器12(国内多家企业有风力和光伏小型发电系统，如青岛风之翼风力发电机有限公司系列产品)及电网电源13通过充电转换器11给蓄电池组2充电。其中的充电转换器11与智能监控仪相连，智能监控仪中设置有电源程序，实时监控电源储量。通常情况下，风光能转换器12始终保持给蓄电池组2充电，在浇灌过程中当电压降低至总量的60％时，自动切换为电网电源13充电。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，所述坡面植被智能环保浇灌系统设置有对检测数据进行运算和处理的智能监控仪；

与智能监控仪电连接，实现水量供应的供水控制器；

分别与智能监控仪和供水控制器电连接，为智能监控仪以及供水控制器提供电源供应的风光能转换器及蓄电池组。

2.如权利要求1所述坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，所述智能监控仪的信号输入端连接有基材墒情传感器、水位传感器；所述智能监控仪的信号输出端连接有远程传输器。

3.如权利要求1所述坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，所述蓄电池组的电源输入端连接有充电转换器，所述充电转换器的供电端连接有风、光能转换器和电网电源。

4.如权利要求1所述坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，供水控制器的信号输出端分别连接有集水井潜水泵、钻孔潜水泵、供水潜水泵；供水潜水泵的出水口通过喷洒电磁阀与喷洒头相连通，供水潜水泵的出水口还通过滴灌电磁阀与滴灌管相连通；所述喷洒电磁阀和滴灌电磁阀的信号控制端分别与供水控制器电连接。

5.如权利要求1所述坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，设置于边坡坡脚的集水井收集地表雨水并储存，设置于边坡坡脚的钻孔利用地下水，通过潜水泵和水管将地表水和地下水运送至坡顶的蓄水池中；

其中，净水池水位传感器、集水井水位传感器、钻孔水位传感器与智能监控仪电连接。

6.如权利要求1所述坡面植被智能环保浇灌系统，其特征在于，施肥电磁阀与供水控制器电连接，施肥电磁阀通过管道与养分添加桶连接。