自動灌溉裝置制造方法
【專利摘要】一種自動灌溉裝置，包括控制裝置和實現(xiàn)灌溉的灌溉裝置，所述控制裝置包括控制器、時間模塊、傳感器、繼電器和顯示模塊以及報警裝置，溫度傳感器包括多個空氣溫度傳感器和多個土壤溫度傳感器，土壤溫度傳感器插入淺根植被土壤根系深度，空氣溫度傳感器置于采光均勻、離地面一段距離的遮陽裝置下方；空氣溫度傳感器和土壤溫度傳感器連接在控制器的輸入端，控制器通過空氣溫度和土壤溫度數(shù)據(jù)來確定土壤的濕度。繼電器、顯示裝置和報警裝置連接在控制器的輸出端，繼電器輸出端與灌溉裝置控制線路連接。該裝置適用范圍廣，大大提高灌溉效率，減輕管理人員的負擔(dān)。
【專利說明】自動灌溉裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種自動灌溉裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國的水資源缺乏已是不爭的事實，在國民經(jīng)濟發(fā)展的各個方面農(nóng)田灌溉用水占 到國民經(jīng)濟用水的70%以上。隨著國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水矛盾和生活用水與 農(nóng)業(yè)用水的矛盾日益加劇，發(fā)展的趨勢已經(jīng)要求農(nóng)業(yè)用水必須減少，以提高工業(yè)和生活以 及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的用水比例。另一方面，農(nóng)田灌溉用水的效率很低，全國綜合灌溉水的利用 系數(shù)不到〇. 5,與發(fā)達國家相比，節(jié)水的潛力很大。
[0003] 在植物灌水過程中，傳統(tǒng)的方法大多由人為控制放進土壤的流量和時間，即使噴 灌或者滴灌系統(tǒng)，放水時間也是人為控制的，因此進入土壤的水量不是多于計劃灌水量就 是少于計劃灌水量。采用自動控制灌溉以后，灌溉流量、灌水時間完全可以根據(jù)作物的需 要，土壤條件、生育階段等指標(biāo)合理計算準(zhǔn)確控制，減少了由于控制方法和計劃結(jié)果無法有 效落實而帶來的水量浪費。而要做到自動控制灌溉最關(guān)鍵的就是測量土壤的含水量。
[0004] 目前，土壤水分測量方法層出不窮，如烘干法、張力計法、中子法或射線法、介電常 數(shù)法或電磁波法、傳感器法、電阻法或粒狀列陣法、電容法、光電法、熱擴散法等，但是各種 方法都有其自身的適用范圍和缺點，對于一般的農(nóng)田、園林等地方都難以推廣開來。烘干法 簡單直觀，結(jié)果可靠，但是采樣困難，破壞土壤，在田間留下的取樣孔，會切斷作物的某些 根并影響土壤水分運動，不能定點連續(xù)觀測；張力計法、中子法、時域反射儀TDR和頻域反 射儀FDR的測量并不準(zhǔn)確，且設(shè)備昂貴，一次性投入大，特別是對人存在潛在的輻射危害， 因此并不能廣泛應(yīng)用。 實用新型內(nèi)容
[0005] 針對上述情況，本實用新型公開了一種自動灌溉裝置，可以有條件地運用到田地 中去，該裝置不僅可以充分利用水資源，有助于植物生長，還可以節(jié)省人力，提高灌溉效率。
[0006] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種自動灌溉裝置，包括控制 裝置和實現(xiàn)灌溉的灌溉裝置，所述控制裝置包括控制器、時間模塊、傳感器、繼電器和顯示 模塊以及報警裝置，時間模塊以芯片DS1302做實時時鐘，溫度傳感器包括多個空氣溫度傳 感器和多個土壤溫度傳感器，土壤溫度傳感器插入淺根植被土壤根系深度，空氣溫度傳感 器置于采光均勻、離地面一段距離的遮陽裝置下方；空氣溫度傳感器和土壤溫度傳感器連 接在控制器的輸入端，控制器通過空氣溫度和土壤溫度數(shù)據(jù)來確定土壤的濕度。繼電器、顯 示裝置和報警裝置連接在控制器的輸出端，繼電器輸出端與灌溉裝置控制線路連接；顯示 裝置包括一用于顯示空氣溫度、土壤溫度、圖形、表格等多種形式動態(tài)等數(shù)據(jù)的顯示屏；報 警裝置包括語音提示裝置和用于系統(tǒng)故障的檢測裝置，當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如水管破裂 等，立即停止水泵運行，并發(fā)出報警語音。
[0007] 所述的灌溉裝置由抽水裝置、管網(wǎng)和噴頭組成。抽水裝置包括動力設(shè)備、水泵、過 濾器、施肥器、控制閥、水表、壓力表以及控制設(shè)備。該裝置是從水源取水，并對水進行加壓、 水質(zhì)處理、肥料注入等。
[0008] 管網(wǎng)是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的草坪種植區(qū)域，它由不同管徑的管道組 成，分干管、支管、毛管，通過各種相應(yīng)的管件、閥門將各級管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)。
[0009] 噴頭用于將水分散成水滴，將水滴均勻地噴灑在草坪種植區(qū)域。
[0010] 本實用新型的有益效果是：（1)適用于不同地區(qū)的園林及農(nóng)業(yè)的灌溉需要，在這 些地區(qū)可實現(xiàn)及時灌溉和按需灌溉，大大提高灌溉效率，減輕管理人員的負擔(dān)；（2)與傳統(tǒng) 的灌溉系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)不僅可以節(jié)水提高水的利用率，同時設(shè)備造價較低更加經(jīng)濟合理； (3)智能自動化控制灌溉能夠提高灌溉管理水平，改變?nèi)藶椴僮鞯碾S意性，同時智能控制灌 溉能夠減少灌溉用工，降低管理成本，顯著提高效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型工作流程圖；
[0012] 圖2是灌溉裝置的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0013] 圖3是本實用新型的電路原理圖；
[0014] 圖4是噴頭組合形式的示意圖。
[0015] 圖中，1-抽水裝置、2-管網(wǎng)、3-噴頭、4-報警裝置、5-繼電器、6-顯示模塊、7-控制 器、8-空氣溫度傳感器、9- 土壤溫度傳感器、10-檢測裝置。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017] 參見圖1、圖2中，一種自動灌溉裝置，包括控制裝置和實現(xiàn)灌溉的灌溉裝置，所述 控制裝置包括控制器7、時間模塊、傳感器、繼電器5和顯示模塊6以及報警裝置4,時間模 塊以芯片DS1302做實時時鐘，溫度傳感器包括多個空氣溫度傳感器8和多個土壤溫度傳感 器9，土壤溫度傳感器9插入淺根植被土壤根系深度，空氣溫度傳感器8置于采光均勻、離地 面一段距離的遮陽裝置下方；空氣溫度傳感器8和土壤溫度傳感器9連接在控制器7的輸 入端，控制器7通過空氣溫度和土壤溫度數(shù)據(jù)來確定土壤的濕度，決定是否灌溉以及灌溉 的時間。繼電器5、顯示裝置和報警裝置4連接在控制器7的輸出端，繼電器5輸出端與灌 溉裝置控制線路連接；顯示裝置包括一用于顯示空氣溫度、土壤溫度、圖形、表格等多種形 式動態(tài)等數(shù)據(jù)的顯示屏；報警裝置4包括語音提示裝置和用于系統(tǒng)故障的檢測裝置10,當(dāng) 灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如水管破裂等，立即停止水泵運行，并發(fā)出報警語音。
[0018] 其中，在空氣溫度傳感器8和土壤溫度傳感器9檢測信號時，由于空氣和土壤的比 熱容是不同的，空氣的比熱容大于干的土壤。在相同的太陽輻射下，空氣溫度波動振幅小于 干土壤，但是當(dāng)干土壤含水量達到一定程度時，其比熱容會大于空氣，溫度波動幅度小于空 氣。通過控制器7根據(jù)兩者的溫度日較差來分析土壤濕度，從而來發(fā)出是否需要灌溉的信 號。
[0019] 圖2中，一個完整的噴灌裝置抽水裝置1、管網(wǎng)2和噴頭3組成。
[0020] 抽水裝置1 :其作用是從水源取水，并對水進行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng) 控制。一般包括動力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表以及控制設(shè) 備，如自動灌溉控制器7、衡壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件 及用戶要求有所增減。如在利用城市供水系統(tǒng)作為水源的情況下，往往不需要加壓水泵。
[0021] 管網(wǎng)2 :其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的草坪種植區(qū)域。由不同管徑 的管道組成，分干管、支管、毛管等，通過各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級管道連接成完 整的管網(wǎng)2系統(tǒng)?，F(xiàn)代灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)2多采用施工方便、水力學(xué)性能良好且不會銹蝕的 塑料管道，如PVC管、PE管等。同時，應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)2中安裝必要的安全裝置，如進排 氣閥、限壓閥、泄水閥等。
[0022] 噴頭3 :噴頭3用于將水分散成水滴，比較均勻地噴灑在草坪種植區(qū)域。
[0023] 圖4,噴灑方式和噴頭3組合：
[0024] a)噴灑方式：有全園噴灑和扇形噴灑兩種。生產(chǎn)中全員噴灑是主要的，扇形噴灑 在特殊的場合適用：田園邊角、坡度較大、風(fēng)力較大、單噴頭3機組。
[0025] b)噴頭3選型：選擇噴頭3時，除需考慮其本身的性能，如噴頭3的工作壓力、流 量、射程、組合噴灌強度、噴灑扇形角度可否調(diào)節(jié)之外，還必須同時考慮諸如土壤的允許噴 灌強度、地塊大小形狀、草坪品種、水源條件、用戶要求等因素。目前，草坪噴灌系統(tǒng)一般均 采用埋藏升降式草坪噴頭3。
[0026] c)噴頭3組合形式：噴灌時是多噴頭3同時工作，組合原則是不留空白，并有較高 的均勻度，常用的噴頭3組合四種形式：正方形布置、正三角形布置、矩形布置和等腰三角 形布置。
[0027] 圖3為本實用新型的電路原理圖，其中，Μ為水泵，J為繼電器5, B為報警裝置4， LED為顯示裝置，1C為控制器7, RT1為空氣溫度傳感器8, RT2為土壤溫度傳感器9, RT3為 檢測裝置10。
[0028] 該裝置可達到以下功效：
[0029] 數(shù)據(jù)采集功能：可自動采集、處理溫度數(shù)據(jù)。
[0030] 灌溉控制功能：具有自動灌溉、手動灌溉兩種模式，用戶可根據(jù)需要靈活選用灌溉 模式；可以對現(xiàn)場的溫、濕度限值進行設(shè)置和修改；可通過控制器7或后臺監(jiān)控系統(tǒng)完成灌 溉起始時間、停止時間、噴灌時間等參數(shù)設(shè)置。
[0031] 顯示功能：后臺監(jiān)控系統(tǒng)可配大屏幕顯示器，圖形、表格等多種形式動態(tài)顯示整個 灌溉區(qū)運行情況，準(zhǔn)確、直觀、明了。
[0032] 報警功能：當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如水管破裂等，立即停止水泵運行，并報警。
[0033] 數(shù)據(jù)處理功能：后臺機可完成用戶提出的統(tǒng)計、貯存、查詢等各種數(shù)據(jù)處理功能， 并可打印用戶要求的報表。
[0034] 圖1、圖2、圖4中，本實用新型工作時，1號DS18B20 土壤溫度傳感器9分多個按不 同地點探入淺根植被的根系深處測出土壤的溫度，2號DS18B20空氣溫度傳感器8分多個按 不同采光點置于空氣中測得當(dāng)時的氣溫，然后將測得的數(shù)據(jù)傳入單片機進行分析處理。通 過控制系統(tǒng)內(nèi)的編程以及與各個器件之間的連接，使得1號溫度傳感器和2號溫度傳感器 測出的數(shù)據(jù)傳入控制器7,然后控制器7對這些數(shù)據(jù)進行分析判斷，找出每個傳感器24h內(nèi) 的最高溫度與最低溫度值，然后分別對其求差得出土溫日較差①和氣溫日較差②，再求出 (①-②）的值，當(dāng)這個值> 1.5°C (根據(jù)不同地區(qū)、時段的溫度而定）時就開始輸出一個 信號，使噴灌系統(tǒng)的開關(guān)打開，開始灌溉，灌溉的時間也由單片機確定，可以查到相關(guān)的公 式最后得出結(jié)果t = 2. 83h，因此控制器7每次控制水泵開關(guān)打開的時間皆為2. 83h，這樣 可保證濕度上限在85% -95%之間，誤差不大。同時1號傳感器和2號傳感器測出的溫度 值也會實時地在顯示屏上顯示，以便我們查看，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題如溫度超限、水管破裂、水 泵缺水、噴頭3堵塞等問題時將信號反饋回控制器7,控制器7發(fā)出報警信號，顯示裝置顯示 提醒圖案，報警裝置4發(fā)出報警語音，灌溉停止，等待管理人員的維修。對于大型的農(nóng)田或 園林，可以將測得的數(shù)據(jù)通過USB接口芯片傳入計算機，進行人工查看和分析。
[0035] 以上僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的技術(shù)特征并不局限于此。任 何以本實用新型為基礎(chǔ)，為實現(xiàn)基本相同的技術(shù)效果，所作出地簡單變化、等同替換或者修 飾等，皆涵蓋于本實用新型的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動灌溉裝置，包括控制裝置和實現(xiàn)灌溉的灌溉裝置，所述控制裝置包括控制 器、時間模塊、傳感器、繼電器和顯示模塊以及報警裝置，時間模塊以芯片DS1302做實時時 鐘，其特征在于：溫度傳感器包括多個空氣溫度傳感器和多個土壤溫度傳感器，土壤溫度傳 感器插入淺根植被土壤根系深度，空氣溫度傳感器置于采光均勻、離地面一段距離的遮陽 裝置下方；空氣溫度傳感器和土壤溫度傳感器連接在控制器的輸入端，控制器通過空氣溫 度和土壤溫度數(shù)據(jù)來確定土壤的濕度；繼電器、顯示裝置和報警裝置連接在控制器的輸出 端，繼電器輸出端與灌溉裝置控制線路連接；顯示裝置包括一用于顯示空氣溫度、土壤溫 度、圖形、表格多種形式動態(tài)等數(shù)據(jù)的顯示屏；報警裝置包括語音提示裝置和用于系統(tǒng)故障 的檢測裝置，當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，停止水泵運行，并發(fā)出報警語音。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動灌溉裝置，其特征在于：所述的灌溉裝置由抽水裝置、管 網(wǎng)和噴頭組成；抽水裝置包括動力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、控制閥、水表、壓力表以及控 制設(shè)備；該裝置是從水源取水，并對水進行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動灌溉裝置，其特征在于：管網(wǎng)是將壓力水輸送并分配到 所需灌溉的草坪種植區(qū)域，它由不同管徑的管道組成，分干管、支管、毛管，通過各種相應(yīng)的 管件、閥門將各級管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)。
【文檔編號】A01G25/02GK203872705SQ201420264504
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李喬, 馬國鋒, 徐偉, 賀勇軍, 潘成柯 申請人:李喬, 馬國鋒, 徐偉, 賀勇軍, 潘成柯