CN211020394U

CN211020394U - 一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统

Info

Publication number: CN211020394U
Application number: CN201921848296.7U
Authority: CN
Inventors: 王俊; 陈凤; 张华�
Original assignee: JIANGSU WATER CONSERVANCY SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: JIANGSU WATER CONSERVANCY SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-10-30

Abstract

本实用新型公开了一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，包括有试验田、灌溉装置、土壤水分传感器和分水器，所述试验田和所述分水器之间通过水管连通，所述水管上还设置有压力传感器和水流控制阀，所述水管的进水端上设置有进水流量计和进水控制阀，所述水管的排水端上设置有排水流量计和排水控制阀，同时还包括服务器电脑，服务器电脑连接有水分监测设备。该系统可实现农田灌溉试验的耕层或剖面土壤水分自动监测、地下水补给量的自动监测及自动灌溉等，并对数据自动采集、处理与存储，同时可实现农田排水试验的地下水位无级自动控制与调节，自动补排水并计量。

Description

一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种农田灌溉排水控制装置，特别涉及一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统。

背景技术

灌溉是为农田补充作物所需水分的技术措施。为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。灌溉，即用水浇地。灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据作物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉。其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。

传统的灌溉大多是人工进行灌溉，对土壤中水分含量不能准确把握，无法准确科学的灌溉量，导致土壤水分过多或不足，影响农田农作物的生长发育，同时农田地下水位无法实现自动控制与调节，对于补排水量没有精确、科学的控制和记录，不能满足现代化科学种植的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题，实现灌溉排水控制一体化的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，包括试验田、灌溉装置、水分监测设备和服务器电脑，所述试验田通过多根水管与灌溉装置连通，所述灌溉装置与水分监测设备电性连接，所述水分监测设备与服务器电脑电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述试验田的内部固定设有多个水分传感器，多个所述水分传感器与水分监测设备电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述灌溉装置包括分水器，所述分水器的一侧固定设有进水口，所述分水器的另一侧固定设有多个排水口，所述进水口通过水管与外界水源连通，多个所述排水口均通过多根水管与试验田连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述进水口上分别固定设有进水控制电磁阀和进水流量计，多个所述排水口上均固定设有排水控制电磁阀和排水流量计。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述水分监测设备上分别固定设有计数芯片和中央处理器，所述计数芯片通过中央处理器与服务器电脑电性连接，多个所述水分传感器与计数芯片电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述试验田内壁一侧的顶部固定设有液位开关，所述试验田一侧的两端均开设有排水口，两个所述排水口均固定连通设有排水管，所述试验田顶端的两侧均固定设有固定座，两个所述固定座一侧的顶部均固定设有框板，两个所述框板内壁的两侧与移动板两侧的顶部滑动连接，所述移动板一侧的顶部与电动伸缩杆的伸缩端固定连接，且电动伸缩杆固定设置在框板内壁的一侧，所述移动板的底端固定设有管塞，所述电动伸缩杆通过液位开关与外接电源电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述服务器电脑分别与对应的进水控制电磁阀和排水控制电磁阀电性连接，所述进水流量计和多个排水流量计均与计数芯片电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统其使用方法为：

S1：首先多个所述水分传感器监测试验田内部土壤水分含量，多个所述水分传感器将土壤水分监测结果传递至水分监测设备；

S2：所述水分监测设备将结果传递至服务器电脑，所述服务器电脑使进水控制电磁阀和排水控制电磁阀开启；

S3：所述进水控制电磁阀开启，使得外界水源进入到分水器的内部，所述进水流量计监测即时进水流量，并将进水流量数据传递至计数芯片进行储存，所述排水控制电磁阀开启，使得所述分水器内部的水流入试验田的内部，多个所述排水流量计记录多个排水口的排水流量，并将排水流量传递至计数芯片进行储存；

S4：多个所述水分传感器监测试验田内部土壤水分含量，当所述试验田内部土壤水分含量达到额定阙值时，所述水分监测设备将信息传递至服务器电脑，使得进水控制电磁阀和排水控制电磁阀关闭，停止灌溉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，本实用新型通过布设的多个水分传感器，用以监测试验田的实时土壤水分含量，并上传至水分监测设备进行记录，实现农田灌溉试验的耕层或剖面土壤水分自动监测、地下水补给量的自动监测，并对数据自动采集、处理与存储；

2.本实用新型一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，本实用新型通过服务器电脑控制进水控制电磁阀和排水控制电磁阀，实现自动自动补排水并计量，达到科学灌溉的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的水分监测设备结构示意图；

图3为本实用新型的模块结构示意图；

图4为本实用新型的排水结构示意图；

图5为为本实用新型实施例平面布置示意图。

图中：1、试验田；2、灌溉装置；3、水分监测设备；4、服务器电脑；5、水管；6、进水控制电磁阀；7、进水流量计；8、排水流量计；9、排水控制电磁阀；10、水分传感器；11、计数芯片；12、中央处理器；13、分水器；14、固定座；15、液位开关；16、框板；17、电动伸缩杆；18、框板；19、管塞；20、排水管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供了一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统的技术方案：

根据图1所示，一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，包括试验田1、灌溉装置2、水分监测设备3和服务器电脑4，试验田1通过多根水管5与灌溉装置2连通，多根水管5将灌溉装置2内部的水导向试验田1的内部，灌溉装置2与水分监测设备3电性连接，水分监测设备3与服务器电脑4电性连接，向服务器电脑4传递试验田1突然水分数据，试验田1的内部固定设有多个水分传感器10，多个水分传感器10用于对试验田1土壤湿度进行监测，多个水分传感器10与水分监测设备3电性连接。

其中，灌溉装置2包括分水器13，分水器13用于将外接水源储存和合理分配，分水器13的一侧固定设有进水口，分水器13的另一侧固定设有多个排水口，进水口通过水管5与外界水源连通，多个排水口均通过多根水管5与试验田1连通，进水口上分别固定设有进水控制电磁阀6和进水流量计7，设有的进水控制电磁阀6和进水流量计7便于控制分水器13的进水状态和记录进水流量数值，多个排水口上均固定设有排水控制电磁阀9和排水流量计8，排水控制电磁阀9和排水流量计8用于控制分水器13的排水状态和记录排水流量数值，用以进行科学灌溉排水工作。

根据图2结合图3参照所示，水分监测设备3上分别固定设有计数芯片11和中央处理器12，设有的计数芯片11便于对实验数据进行记录，设有的中央处理器12便于实验数据信息的传递，计数芯片11通过中央处理器12与服务器电脑4电性连接，多个水分传感器10与计数芯片11电性连接。

其中，服务器电脑4分别与对应的进水控制电磁阀6和排水控制电磁阀9电性连接，进水流量计7和多个排水流量计8均与计数芯片11电性连接。

根据图4所示，试验田1内壁一侧的顶部固定设有液位开关15，试验田1一侧的两端均开设有排水口，两个排水口均固定连通设有排水管20，排水管20的位置与固定座14的位置相对，试验田1顶端的两侧均固定设有固定座14，两个固定座14一侧的顶部均固定设有框板16，两个框板16内壁的两侧与移动板18两侧的顶部滑动连接，移动板18一侧的顶部与电动伸缩杆17的伸缩端固定连接，且电动伸缩杆17固定设置在框板16内壁的一侧，移动板18的底端固定设有管塞19，电动伸缩杆17通过液位开关15与外接电源电性连接，当水位达到预定的高度的时候，电动伸缩杆17带动管塞19从排水管20的内部移出，达到排水的效果。

具体使用时，本实用新型一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，首先多个型号为FT-F485的水分传感器10监测试验田1内部土壤水分含量，多个水分传感器10将土壤水分监测结果传递至水分监测设备3，水分监测设备3将结果传递至服务器电脑4，服务器电脑4使进水控制电磁阀6和排水控制电磁阀9开启，进水控制电磁阀6开启，使得外界水源进入到分水器13的内部，进水流量计7监测即时进水流量，并将进水流量数据传递至型号为CD4024BE的计数芯片11进行储存，排水控制电磁阀9开启，使得分水器13内部的水流入试验田1的内部，多个排水流量计8记录多个排水口的排水流量，并将排水流量传递至计数芯片11进行储存，多个水分传感器10监测试验田1内部土壤水分含量，当试验田1内部土壤水分含量达到额定阙值时，水分监测设备3通过型号为X-200的中央处理器12将信息传递至服务器电脑4，使得进水控制电磁阀6和排水控制电磁阀9关闭，停止灌溉。

具体使用时，水分含量的额定阙值计算方法如下所示：

其中作物需水测算系统主要指作物需水量的测算即Q_作＝(h_限-h)×Z，其中Q_作为作物需水量，h_限为作物阶段限值，Z为农田中作物面积。h＝h₁+P-S-αE₀，其中h₁和h为时段始末水田蓄水深；P为降雨量；S为田间渗漏量；αE₀为水田蒸发量，E₀为水面蒸发量，α为水稻各生育期需水系数；h＝h₁+P-E，其中h₁和h为土壤含水量；P为降雨量；E为陆面蒸发量。

其中动物需水测算系统主要指动物需水量的测算即Q_动＝βV_沟塘-P+S+E₀，其中Q_动为动物需水量，βV_沟塘为时段内动物(鱼、虾、蟹等)需要的换水量，V_沟塘为养殖沟塘容积，β为动物(鱼、虾、蟹等)不同时期需要换水的系数，取值范围0～1；S为田间渗漏量；E₀为水面蒸发量。

其中需水耦合系统为主要指对综合需水量Q_综的测算。

其中h_作为作物阶段蓄水深；h_动动物(鱼、虾、蟹的)阶段蓄水深；Q_综为农田综合需水量。

其中作物、动物的阶段需水量Q_作、Q_动根据天气预报数据、测算系统的模型和基础数据库的参数计算得出，遵循作物适宜蓄水深度、适宜土壤含水量和动物换水频率、适宜水深的调控规则；阶段控制指标h_作上、h_作中、h_作下由作物种类、生育阶段确定，h_动上、h_动中、h_动下由动物类型、生长阶段确定，以及不同动物水质指标，同时可设置指标的预警范围。

具体实施例如下所示：

实施例1预测一周时段每亩地作物需水量

如在江苏骆马湖以南地区，水稻品种为早稻，生育阶段为分蘖，在6月上旬，其中h_作上取50mm，h_作中取35mm，h_作下取10mm，水稻分蘖期需水系数α取1.08，E₀取经验值6mm/d，也可根据经验公式带入温度、风速等参数计算。预测一周时段内降雨量P为5mm，田间渗漏量S取2mm/d，实测田面水深h₁为17mm，根据模型h＝h₁+P-S-αE₀＝17+5-2×7-1.08×6＝0.52mm<h_作下，每亩地需灌溉水量

实施例2预测一周时段每亩地动物需水量

如在江苏骆马湖以南地区，水稻品种为早稻，养殖河虾，时间为6月上旬，其中稻田养殖沟总长150m，深度0.80m，宽度0.80m，稻田养殖塘长×宽×深为1.0×1.0×0.80m，其中动物水深限值以稻田底部高程为基准，h_动上取250mm，h_动中取50mm，h_动下取10mm，根据养殖要求河虾每周需换一次水即β为1.0。预测一周时段内降雨量P为5mm，田间渗漏量S取2mm/d，E₀取经验值6mm/d，也可根据经验公式带入温度、风速等参数计算。实测田面水深h₁为17mm>h_动下养殖要求范围内，维持当前水深，每亩地需水量

实施例3预测一周时段每亩地综合需水量

如在江苏骆马湖以南地区，水稻品种为早稻，养殖河虾，6月上旬处于作物、动物共生阶段，水稻品种为早稻，生育阶段为分蘖，在6月上旬，其中h_作上取50mm，h_作中取35mm，h_作下取10mm，水稻分蘖期需水系数α取1.08。稻田养殖沟总长150m，深度0.80m，宽度0.80m，稻田养殖塘长×宽×深为1.0×1.0×0.80m，其中动物水深限值以稻田底部高程为基准，h_动上取250mm，h_动中取50mm，h_动下取10mm，根据养殖要求河虾每周需换一次水即β为1.0。预测一周时段内降雨量P为5mm，田间渗漏量S取2mm/d，E₀取经验值6mm/d，也可根据经验公式带入温度、风速等参数计算。根据实施例1和实施例2测算，实测田面水深h₁为17mm>h_动下养殖要求范围内，同时h_作下＜h₁＜h_作上，Q_动(550m³)＞Q_作上(330m³)，因此取Q_综＝Q_动＝550m³。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，包括试验田（1）、灌溉装置（2）、水分监测设备（3）和服务器电脑（4），其特征在于，所述试验田（1）通过多根水管（5）与灌溉装置（2）连通，所述灌溉装置（2）与水分监测设备（3）电性连接，所述水分监测设备（3）与服务器电脑（4）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：所述试验田（1）的内部固定设有多个水分传感器（10），多个所述水分传感器（10）与水分监测设备（3）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：所述灌溉装置（2）包括分水器（13），所述分水器（13）的一侧固定设有进水口，所述分水器（13）的另一侧固定设有多个排水口，所述进水口通过水管（5）与外界水源连通，多个所述排水口均通过多根水管（5）与试验田（1）连通。

4.根据权利要求3所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：所述进水口上分别固定设有进水控制电磁阀（6）和进水流量计（7），多个所述排水口上均固定设有排水控制电磁阀（9）和排水流量计（8）。

5.根据权利要求2所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：所述水分监测设备（3）上分别固定设有计数芯片（11）和中央处理器（12），所述计数芯片（11）通过中央处理器（12）与服务器电脑（4）电性连接，多个所述水分传感器（10）与计数芯片（11）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：所述试验田（1）内壁一侧的顶部固定设有液位开关（15），所述试验田（1）一侧的两端均开设有排水口，两个所述排水口均固定连通设有排水管（20），所述试验田（1）顶端的两侧均固定设有固定座（14），两个所述固定座（14）一侧的顶部均固定设有框板（16），两个所述框板（16）内壁的两侧与移动板（18）两侧的顶部滑动连接，所述移动板（18）一侧的顶部与电动伸缩杆（17）的伸缩端固定连接，且电动伸缩杆（17）固定设置在框板（16）内壁的一侧，所述移动板（18）的底端固定设有管塞（19），所述电动伸缩杆（17）通过液位开关（15）与外接电源电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：服务器电脑（4）分别与对应的进水控制电磁阀（6）和排水控制电磁阀（9）电性连接，进水流量计（7）和多个排水流量计（8）均与计数芯片（11）电性连接。

8.根据权利要求3所述的一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统，其特征在于：一种农田灌溉排水控制装置及其控制系统其使用方法为：

S1：首先多个水分传感器（10）监测试验田（1）内部土壤水分含量，多个水分传感器（10）将土壤水分监测结果传递至水分监测设备（3）；

S2：水分监测设备（3）将结果传递至服务器电脑（4），服务器电脑（4）使进水控制电磁阀（6）和排水控制电磁阀（9）开启；

S3：进水控制电磁阀（6）开启，使得外界水源进入到分水器（13）的内部，进水流量计（7）监测即时进水流量，并将进水流量数据传递至计数芯片（11）进行储存，排水控制电磁阀（9）开启，使得分水器（13）内部的水流入试验田（1）的内部，多个排水流量计（8）记录多个排水口的排水流量，并将排水流量传递至计数芯片（11）进行储存；

S4：多个水分传感器（10）监测试验田（1）内部土壤水分含量，当试验田（1）内部土壤水分含量达到额定阙值时，水分监测设备（3）将信息传递至服务器电脑（4），使得进水控制电磁阀（6）和排水控制电磁阀（9）关闭，停止灌溉。