CN208242495U - 一种太阳能远程自动抽水灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于农业灌溉设备领域，具体公开了一种太阳能远程自动抽水灌溉装置,包括太阳能电池板组件、蓄电池、逆变器、远程控制器、集水装置和抽水装置，所述远程控制器包括单片机、无线通信模块、移动设备和自动控制器，所述单片机通过无线通信模块与移动设备连接，所述自动控制器与单片机电性连接；所述集水装置是通过U形蓄水池将滤水斗和集水箱连接而成，所述集水箱外接一补水管道，所述抽水装置包括抽水泵、水锤泵、远端蓄水池，所述太阳能电池板组件、蓄电池、逆变器、自动控制器和抽水泵依次电性连接。该装置充分利用太阳能源和雨水资源，并全程远程控制，智能高效，达到提高自动化作业效率的目的。

Description

一种太阳能远程自动抽水灌溉装置

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉设备领域，特别是一种太阳能远程自动抽水灌溉装置。

背景技术

我国大部分地区冬春寒冷少雨，夏季多雨，年降水量集中在汛期几个月。 华北、东北、西北和西南地区雨季降水量占全年降水量50％-60％，在 7、8 月往往发生伏旱，雨水是水资源综合利用中的一种有效水源，开发利用好雨水具有良好的节水效能和环境生态效益，而在雨季是做好蓄水对于旱地农业尤为重要，发展旱地农业和搞好农业关系到我国社会主义经济建设高速发展的全局性问题，只有农业得到了发展，国民经济的其他部门才具备最基本的发展条件。

我国大面积农田灌溉将消耗我国大量电力资源，在许多电能无法到达的领域，对农业作物的水资源利用只能靠自然条件的供给，农作物的生长环境只能听天由命，这对作物的生长自然是不利的。其次，在对农作物的灌溉控制上，大部分只能靠人工经验，没有具体参数供参考，因此对水资源的利用存在很大浪费。另外，大面积农场作物灌溉，对农田的环境条件了解需要人工巡查，需要很大的人力。太阳能电池发电与火力、水力、柴油发电比较具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得、不受地域限制等，而且如今太阳能在建筑、温室、冶炼、发电、照明等诸多方面已得到了广泛的应用，特别是我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源，这为我国太阳能利用的发展提供了极佳的自然条件。目前，农田灌溉是增强对干旱的预防能力，满足作物对水分的需求，保证作物稳产、高产的重要措施；在现有能源日趋紧张的情况下，农村用电很难得到保证，特别是在边远地区、缺电地区，常常出现抽水难的问题；在上述地区，目前还是普遍使用柴油机作为动力进行抽水，太阳能全自动灌溉装置不需要电力，高效利用太阳能将为我国节省大量的电力资源。

目前，在自动灌溉过程中也有一些远程农业灌溉装置，但有些技术方案的连接方式复杂，而且不能自动监控完成自动储水，不能保证随时能够自动灌溉。而当前亟待解决目前的灌溉形式依赖电网，不适合应用到偏远地区且偏远山区水资源缺乏，灌溉的储水未能实现自动上水，且需要人工巡查耗费大量人力物力等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，充分利用太阳能源和雨水资源，并全程远程控制，智能高效，达到提高自动化作业效率的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，包括太阳能电池板组件、蓄电池组、逆变器、远程控制器、集水装置和抽水装置，所述远程控制器包括单片机、无线通信模块、移动设备和自动控制器，所述单片机通过无线通信模块与移动设备连接，所述自动控制器与单片机电性连接；所述集水装置是通过U形蓄水池将滤水斗和集水箱连接而成，所述集水箱外接一补水管道，所述抽水装置包括抽水泵、水锤泵、远端蓄水池，所述抽水泵的进水端通过压力管与集水箱连接，所述抽水泵的出水端与水锤泵的进水管相连，所述水锤泵的出水端通过扬水管连接远端蓄水池，所述远端蓄水池底部连接有输水管道，所述输水管道连接设置在土壤上方的若干喷管，并在土壤内设置温湿度传感器，所述温湿度传感器与单片机电性连接；所述太阳能电池板组件、蓄电池组、逆变器、自动控制器和抽水泵依次电性连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述滤水斗内壁设有一具有倾斜角度的滤网，所述滤水斗设有第一弃流口且位于所述滤网的倾斜角度最低位置的上方，所述倾斜角度为8°-30°。这是集水装置的第一道过滤，初期雨水的过滤，较大杂质从第一弃流口清除掉，达到初期雨水净化作用。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述U形蓄水池是左右两侧具有高度差的U形管，所述U形管的高端连接滤水斗，其低端与集水箱连接。

进一步地，所述U形蓄水池的底部设有第二弃流口。

设置高度差U形蓄水池，为了对雨水进一步地净化，雨水从U形蓄水池高一端进入，在雨水溢出U形蓄水池上方时部分泥沙颗粒就会沉淀在U形管底部。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述集水箱外设有一感应水位计，所述感应水位计与单片机电性连接。集水箱内还应设置有溢流管，当集水箱的水位不断上升，溢流管会将多余的水导流至别处，与感应水位计起到双重保障的作用。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述远端蓄水池内壁设置有水位传感器，所述水位传感器与单片机电性连接。所述远端蓄水池内还应设置有溢流管，当远端蓄水池的水位不断上升，溢流管会将多余的水导流至别处，与水位传感器起到双重保障的作用。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述单片机选用AT89S52型单片机或STC89C52型单片机，均为低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash存储器，1000次擦写周期、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒，属于高性能微型计算机。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，在与集水箱连接的所述抽水泵的进水端处设置进水单向阀，所述抽水泵与水锤泵之间的进水管上安装第一流量控制阀，所述水锤泵与远端蓄水池之间的扬水管上装有第二流量控制阀，所述单向阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀均与所述远程控制器的自动控制器电性连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述太阳能电池板组件设有若干组，分别布置在灌溉区的东西南北四个方向上，每个方向至少布置一组以上。上述多方位进行光照产生光伏作用，提供运行整个装置的动力能源。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本新型利用太阳能电池组件的光伏效应产生电能，为整个装置提供电能，并随时为蓄电池组进行充电，当弱光或夜间没有光伏效应的作用下，蓄电池组可以持续为整个装置供电，保证了能量来源的清洁高效持续，使得整个装置随时运作，无需电网供电。本新型集水装置结构简单，雨水通过滤水斗、U形蓄水池，经过二次净化的雨水满足农田灌溉的用水标准，雨水的收集再利用，达到解决水资源缺乏的问题。

2、本新型采用逆变器将蓄电池提供的直流电转换成抽水泵所需的交流电，抽水泵和水锤泵组合，抽水泵提供源源不断的动力水源，动力水源提供水流冲力，水流经过水锤泵，水流的动能即转换成压力能，水沿扬水管进入远端蓄水池，抽水装置中设置了进水单向阀、流量控制阀、水位传感器、温湿度传感器等自动控制元件，实时监控农作物所需水分，随时进行灌溉，不需人员值守，能大大节省人力。

3、本新型远程控制器中的无线通信模块为无线数传电台，移动设备与单片机通过无线数传电台实现远程通信，整个装置实现远程监控，利用移动设备网络的控制平台进行控制和管理，减少了人力成本的开支，提高了工作效率，自动控制器控制整个装置控制元件的启闭，根据作物的需水量，实现无人值守的自动灌溉，自动化程度高，操作管理简单、维修方便等优点，可解决边远山区、缺电地区农田灌溉用水问题。

附图说明

图1是本实用新型一种太阳能远程自动抽水灌溉装置的结构示意图；

图2是本实用新型中远程控制器的结构示意图；

其中1-太阳能电池板组件、2-蓄电池组、3-逆变器、4-远程控制器、41-单片机、42-无线通信模块、43-移动设备、44-自动控制器、5-抽水泵、51-进水单向阀、52-压力管、6-水锤泵、60-进水管、61-第一流量控制阀、62-第二流量控制阀、7-扬水管、8-集水装置、81-滤水斗、810-第一弃流口、811-滤网、82-U形蓄水池、83-第二弃流口、84-感应水位计、85-集水箱、86-补水管道、9-远端蓄水池、90-水位传感器、10-输水管道、11-喷管、12-温湿度传感器、13-土壤。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中所有附图中相同的标号代表相同或类似的部件，说明书中的附图为简化形式，仅供理解本实用新型的具体结构。

如图1、图2所示，本实用新型一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，包括太阳能电池板组件1、蓄电池组2、逆变器3、远程控制器4、集水装置8和抽水装置，所述远程控制器4包括单片机41、无线通信模块42、移动设备43和自动控制器44，所述单片机41通过无线通信模块42与移动设备43连接，所述自动控制器44与单片机41电性连接；所述集水装置8是通过U形蓄水池82将滤水斗81和集水箱85连接而成，所述集水箱85外接一补水管道86，所述抽水装置包括抽水泵5、水锤泵6、远端蓄水池9，所述抽水泵5的进水端通过压力管52与集水箱85连接，所述抽水泵5的出水端与水锤泵6的进水管60相连，所述水锤泵6的出水端通过扬水管7连接远端蓄水池9，所述远端蓄水池9底部连接有输水管道10，所述输水管道10连接设置在土壤上方的若干喷管11，并在土壤13内设置温湿度传感器12，所述温湿度传感器12与单片机41电性连接；所述太阳能电池板组件1、蓄电池组2、逆变器3、自动控制器44和抽水泵5依次电性连接。

上述过程中，移动设备为PC机等控制和管理的网络平台，无线通信模块为无线数传电台。

本新型的实施方式之一，所述滤水斗81内壁设有一具有倾斜角度的滤网811，所述滤水斗81设有第一弃流口810且位于所述滤网811的倾斜角度最低位置的上方，所述倾斜角度为8°-30°，倾斜角度优选15°，滤网811采用不锈钢材质。通过集水装置8的第一道过滤，初期雨水的过滤，较大杂质从第一弃流口810清除掉，达到初期雨水净化作用。

本新型的实施方式之一，所述U形蓄水池82是左右两侧具有高度差的U形管，所述U形管的高端连接滤水斗81，其低端与集水箱85连接。

进一步地，所述U形蓄水池82的底部设有第二弃流口83。

设置高度差U形蓄水池82，为了对雨水进一步地净化，雨水从U形蓄水池82高一端进入，在雨水溢出U形蓄水池82上方时部分泥沙颗粒就会沉淀在U形管底部。

本新型的另一实施方式，所述集水箱85外设有一感应水位计84，所述感应水位计84与单片机41电性连接。集水箱85内还应设置有溢流管，当集水箱85的水位不断上升，溢流管会将多余的水导流至别处，与感应水位计起到双重保障的作用。

本新型的另一实施方式，所述远端蓄水池9内壁设置有水位传感器90，所述水位传感器90与单片机41电性连接。所述远端蓄水池9内还应设置有溢流管，当远端蓄水池9的水位不断上升，溢流管会将多余的水导流至别处，与水位传感器起到双重保障的作用。

本新型的实施方式之一，所述单片机41选用AT89S52型单片机或STC89C52型单片机，均为低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash存储器，1000次擦写周期、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒，属于高性能微型计算机。

本实用新型的优选实施方式，在与集水箱85连接的所述抽水泵5的进水端处设置进水单向阀51，所述抽水泵5与水锤泵6之间的进水管60上安装第一流量控制阀61，所述水锤泵6与远端蓄水池9之间的扬水管7上装有第二流量控制阀62，所述进水单向阀51、第一流量控制阀61、第二流量控制阀62均与所述远程控制器4的自动控制器44电性连接。其中进水单向阀51、第一流量控制阀61、第二流量控制阀62均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

本实用新型的优选实施方式，所述太阳能电池板组件1设有若干组，分别布置在灌溉区的东西南北四个方向上，每个方向至少布置一组以上。上述多方位进行光照产生光伏作用，提供运行整个装置的动力能源。

本新型的工作原理：

利用太阳能电池板组件1将太阳能转化成电能，并对蓄电池组 2 进行充电，再通过逆变器3把蓄电池组2内的直流电转换成抽水泵5所需的交流电，并通过远程控制器4控制抽水泵5的启闭。当平时集水箱内雨水不能保证时，集水箱85补水管道86接入外部水源保证充足水供远端用水，通过远程控制器4开启抽水装置进行抽水，当远端蓄水池9水位没达到水位传感器90的上水位时，单片机41接收到信号，传输至自动控制器44，抽水泵5通电抽水，动力水源进入水锤泵，水锤泵6再将流进其内部的水流进行增压后经扬水管7输送到远端蓄水池9，实现抽水功能；当远端蓄水池9水位达到水位传感器90的上水位时，单片机41传输水位传感器90发出的信号由自动控制器44进行控制，抽水泵5停止通电，没有动力水源进入水锤泵6，抽水工作停止。在平时从太阳能电池板获得的电能蓄积在蓄电池组2中，当需要抽水灌溉农田时，土壤内的温湿度传感器向单片机发送信号，单片机进行数据对比分析，然后再通过无线通信模块42与移动设备43远程通信，由移动设备43根据预先设定的软件自动发出完成自动控制，输水管道连接的若干喷管对农田进行灌溉工作，通过网络的控制平台进行控制和管理，全程做到合理灌溉、自动上水、全自动、不用人工。

Claims (9)

1.一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，包括太阳能电池板组件、蓄电池组、逆变器、远程控制器、集水装置和抽水装置，其特征在于：所述远程控制器包括单片机、无线通信模块、移动设备和自动控制器，所述单片机通过无线通信模块与移动设备连接，所述自动控制器与单片机电性连接；所述集水装置是通过U形蓄水池将滤水斗和集水箱连接而成，所述集水箱外接一补水管道，所述抽水装置包括抽水泵、水锤泵、远端蓄水池，所述抽水泵的进水端通过压力管与集水箱连接，所述抽水泵的出水端与水锤泵的进水管相连，所述水锤泵的出水端通过扬水管连接远端蓄水池，所述远端蓄水池底部连接有输水管道，所述输水管道连接设置在土壤上方的若干喷管，并在土壤内设置温湿度传感器，所述温湿度传感器与单片机电性连接；所述太阳能电池板组件、蓄电池组、逆变器、自动控制器和抽水泵依次电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述滤水斗内壁设有一具有倾斜角度的滤网，所述滤水斗设有第一弃流口且位于所述滤网的倾斜角度最低位置的上方，所述倾斜角度为8°-30°。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述U形蓄水池是左右两侧具有高度差的U形管，所述U形管的高端连接滤水斗，其低端与集水箱连接。

4.根据权利要求1或3所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述U形蓄水池的底部设有第二弃流口。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述集水箱外设有一感应水位计，所述感应水位计与单片机电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述远端蓄水池内壁设置有水位传感器，所述水位传感器与单片机电性连接。

7.根据权利要求1或5或6所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述单片机选用AT89S52型单片机或STC89C52型单片机。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：在与集水箱连接的所述抽水泵的进水端处设置进水单向阀，所述抽水泵与水锤泵之间的进水管上安装第一流量控制阀，所述水锤泵与远端蓄水池之间的扬水管上装有第二流量控制阀，所述单向阀、第一流量控制阀、第二流量控制阀均与所述远程控制器的自动控制器电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能远程自动抽水灌溉装置，其特征在于：所述太阳能电池板组件设有若干组，分别布置在灌溉区的东西南北四个方向上，每个方向至少布置一组以上。