本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)所需的田間線路的組成、布線與故障檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路，目前我國(guó)節(jié)水灌溉大多采用手動(dòng)方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。而自動(dòng)化節(jié)水灌溉系統(tǒng)前期多引進(jìn)國(guó)外技術(shù)與產(chǎn)品，近期才出現(xiàn)了適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)與產(chǎn)品，但依然存在許多問題。國(guó)外灌溉自動(dòng)化以有線網(wǎng)絡(luò)（為田間灌溉設(shè)備提供控制信號(hào)和供電）技術(shù)為基礎(chǔ)，因?yàn)橛芯€網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、電源供給充沛和田間機(jī)械耕作無障礙的優(yōu)點(diǎn)。而我國(guó)的農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)方案目前大多采無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（包括：無線射頻通信或基于因特網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)）解決田間數(shù)據(jù)傳輸與控制。主要因?yàn)橛芯€網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)需要開挖專門的電纜管溝工程成本高昂、線路維修維護(hù)困難（需要將種植地塊掘開進(jìn)行維修）、成本大。特別是已經(jīng)采用手動(dòng)方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)很難再次進(jìn)行田間挖掘布線工作，只能采用無線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行自動(dòng)化改造。但采用無線網(wǎng)絡(luò)由于設(shè)備供電與天線等問題，會(huì)在田間增加設(shè)置太陽能板或天線等遠(yuǎn)高于地面的設(shè)施，不可避免的造成了不同程度的田間機(jī)械耕作障礙，致使中耕、噴藥等機(jī)械化操作十分困難。并且灌季結(jié)束后必需及時(shí)回收設(shè)備（太陽能板或天線）以利于作物的機(jī)械化收割和土地整理（犁地、靶地）。致使相應(yīng)的設(shè)備成本與運(yùn)營(yíng)費(fèi)用大幅度的增加，極大的降低了農(nóng)民的接受程度。

加之農(nóng)業(yè)灌溉網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備在農(nóng)田分布分散，出現(xiàn)問題時(shí)，排查地域范圍極大，無法及時(shí)準(zhǔn)確的判斷故障位置。這樣既拖延了灌溉時(shí)間造成作物損害又產(chǎn)生了高昂的售后費(fèi)用，嚴(yán)重的影響了應(yīng)用的普及。

這些問題都極大的制約了自動(dòng)化灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問題，本發(fā)明進(jìn)行了多點(diǎn)創(chuàng)新，很好的解決了這些問題，具體創(chuàng)新如下：

創(chuàng)新了田間灌溉控制網(wǎng)絡(luò)的組成方式，充分利用了灌溉管道的梳狀分布特點(diǎn)（主管為梳子的梁，埋地干管為梳齒），埋地干管兩端靠近非灌溉區(qū)域的特點(diǎn)。將每條埋地干管區(qū)域鋪設(shè)一個(gè)獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)連接到設(shè)立在干管尾端的非灌溉區(qū)域的一個(gè)無線轉(zhuǎn)換裝置。所有的無線轉(zhuǎn)換裝置組成無線網(wǎng)絡(luò)，通過無線轉(zhuǎn)換裝置將有線傳輸轉(zhuǎn)換成無線傳輸，這樣通過無線網(wǎng)絡(luò)就將所有獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)連接成一個(gè)完整的田間灌溉混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過在灌溉區(qū)域采用多個(gè)獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)和非灌溉區(qū)域采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行混合組網(wǎng)的方式，有效的降低了有線通信網(wǎng)絡(luò)的布線長(zhǎng)度，相對(duì)的降低了施工成本，徹底的解決了灌溉設(shè)備導(dǎo)致的田間機(jī)械耕作障礙的問題。

通過研究發(fā)現(xiàn)連接灌溉設(shè)備完全依托灌溉管道的出地支管（簡(jiǎn)稱：出地支管）安裝，沿埋地干管成線性排布的特性。由此我們創(chuàng)新了一種灌溉管道內(nèi)鋪設(shè)線路、地埋電纜分段連接和模塊化結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)組成方式。首先將地埋電纜分段鋪設(shè)在灌溉管道的埋地干管內(nèi)，從而解決了單獨(dú)開挖電纜管溝的問題。其次設(shè)計(jì)了一個(gè)安裝在出地支管上的密封接線裝置，將獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)按照出地支管劃分成若干個(gè)有線灌溉單元（等效于一個(gè)模塊）。有線灌溉單元包括：出地支管、地埋電纜、密封接線裝置、灌溉設(shè)備和外部電纜。每個(gè)有線灌溉單元的地埋電纜一端安裝在本單元的密封接線裝置上，另一端從出地支管穿過埋地干管內(nèi)部到下一個(gè)有線灌溉單元的出地支管，并通過下一個(gè)有線灌溉單元的密封接線裝置與此單元的地埋電纜連接上。從而將埋地干管上的有線灌溉單元串聯(lián)起來，形成了獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)。由于采用模塊化、分段式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使后期維護(hù)維修時(shí)，可以以模塊為判斷點(diǎn)進(jìn)行故障定位判斷。線路故障時(shí)只需從密封接線裝置處抽取故障段的地埋電纜進(jìn)行更換，而不會(huì)影響整個(gè)灌溉管道和地埋電纜。這樣在大幅度的節(jié)省了施工費(fèi)用（不需另行挖掘電纜管溝）的同時(shí)解決了有線網(wǎng)絡(luò)線路故障維修難的問題（無需開挖作物種植區(qū)）。

在以上前提下，本發(fā)明針對(duì)性的創(chuàng)造了分段布線的方法與裝置。裝置采用一個(gè)浮球連接一根引線，引線另一端連接到第一根地埋電纜的一端，地埋電纜另一端連接到第一根出地支管的密封接線裝置上。將浮球從第一根出地支管放入埋地干管。采用埋地干管中通水，使用水流將浮球沖至干管尾端。此時(shí)引線已貫穿埋地干管，通過勾取裝置從第二根出地支管口將引線從干管中勾取出來，通過牽拉引線將第一根出地支管的地埋電纜穿到第二根出地支管口，再將引線連接到第二根地埋電纜，依次穿到下一根出地支管口。由此完美的解決了有線網(wǎng)絡(luò)施工難、造價(jià)高的問題。并可以在無需二次工程的情況下，對(duì)手動(dòng)方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行低成本的自動(dòng)化改造。

在上述有線網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)的前提下，發(fā)明了基于這種有線網(wǎng)絡(luò)的故障位置檢測(cè)的裝置和方法。首先在有線灌溉單元內(nèi)連接在密封接線裝置上的兩段地埋電纜的連接處設(shè)計(jì)串入了連通開關(guān)，連通開關(guān)的通斷可以將這兩段電纜連接和斷開。這時(shí)的有線灌溉單元包括了出地支管、地埋電纜、密封接線裝置、連通開關(guān)、外部電纜和灌溉設(shè)備。當(dāng)一個(gè)有線灌溉單元的連通開關(guān)斷開時(shí)，其后部的有線灌溉單元（傳輸電纜和設(shè)備）就可以全部與有線網(wǎng)絡(luò)斷開。這樣我們只要斷開第一個(gè)有線灌溉單元的連通開關(guān)（可以通過遠(yuǎn)端控制這個(gè)開關(guān)），通過遠(yuǎn)端對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，就可以判斷第一個(gè)有線灌溉單元位置的線路和設(shè)備是否出現(xiàn)故障。如果無故障就閉合第一個(gè)有線灌溉單元的連通開關(guān)，斷開第二個(gè)有線灌溉單元的連通開關(guān)，將第二個(gè)有線灌溉單元接入正常的有線網(wǎng)絡(luò)。再從遠(yuǎn)端判斷有線網(wǎng)絡(luò)是否正常，如出現(xiàn)故障則可以基本判斷故障位置在第二個(gè)有線灌溉單元。以此類推，采用這種排除技術(shù)就可以遠(yuǎn)程準(zhǔn)確的判斷故障位置，避免了大范圍的故障排查。降低了維護(hù)的技術(shù)難度，大幅度的縮短了故障排除時(shí)間，增加了農(nóng)田灌溉的可靠性，極大的降低了維修維護(hù)成本。

通過以上的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)，有力的解決了我國(guó)目前農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化所遇到的系統(tǒng)組成、施工和維修維護(hù)的問題。很好的為我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化的發(fā)展提供了一個(gè)有力的技術(shù)保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的有線網(wǎng)絡(luò)和有線灌溉單元的示意圖。

圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)布線的示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)為：1有線網(wǎng)絡(luò)；2無線網(wǎng)絡(luò)；3埋地干管；4無線裝置；5非灌溉區(qū)；6灌溉區(qū)；7灌溉管道；8出地支管；9地埋電纜；10密封接線裝置；11連通開關(guān)；12外部電纜；13灌溉設(shè)備；14浮球；15勾取裝置；16引線。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3所示的一種農(nóng)業(yè)灌溉混合網(wǎng)絡(luò)的組成和布線及故障檢測(cè)方法包括：有線網(wǎng)絡(luò)1、無線網(wǎng)絡(luò)2、埋地干管3、無線裝置4、非灌溉區(qū)5、灌溉區(qū)6、灌溉主管7、出地支管8、地埋電纜9、密封接線裝置10、連通開關(guān)11、外部電纜12、灌溉設(shè)備13、浮球14、勾取裝置15、引線16；

如圖1所示，在灌溉區(qū)6內(nèi)按照灌溉管道7的埋地干管3的分布，將獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)1區(qū)域劃分出來。并在靠近每個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)1的非灌溉區(qū)5的區(qū)域內(nèi)安裝無線裝置4。

如圖3所示將密封接線裝置10安裝到出地支管8的管壁上。地埋電纜9的一端連接到密封接線裝置10，另一端連接到引線16的一端。將引線16的另一端固定到浮球14上，將浮球14通過出地支管8的管口放入到埋地干管3內(nèi)。從埋地干管3上端通入水流，通過水流將浮球14沖到埋地干管3的尾端。此時(shí)引線16已貫穿埋地干管3，使用勾取裝置15從一端下一個(gè)出地支管8的管口將埋地干管3內(nèi)的引線16勾出。牽拉引線16使連接的地埋電纜9穿過埋地干管3到達(dá)下一個(gè)出地支管8的管口。將地埋電纜9連接到穿出的出地支管8上的密封接線裝置10。然后再將另一段地埋電纜9的一端連接到當(dāng)前的出地支管8上的密封接線裝置10，另一端連接到引線16的一端。重復(fù)以上過程，直到將所需的有線網(wǎng)絡(luò)1的地埋電纜9鋪設(shè)完成。

如圖2所示，按照每個(gè)出地支管8的位置劃分為一個(gè)有線灌溉單元，有線灌溉單元包括：出地支管8、安裝在出地支管8上的密封接線裝置10和地埋電纜9、連通開關(guān)11、外部電纜12和灌溉設(shè)備13。其中連通開關(guān)11串聯(lián)接入到密封接線裝置10上的兩根地埋電纜9之間，使連通開關(guān)11可以完全斷開兩根地埋電纜9之間的連接。外部電纜12一端通過密封接線裝置10與地埋電纜9連接，另一端連接到灌溉設(shè)備13。至此有線網(wǎng)絡(luò)1的布設(shè)和安裝完成。

將無線裝置4與最近的有線灌溉單元通過地埋電纜9進(jìn)行連接，從而使有線網(wǎng)絡(luò)1與無線網(wǎng)絡(luò)2建立連接。各個(gè)獨(dú)立的有線網(wǎng)絡(luò)1通過無線網(wǎng)絡(luò)2可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。至此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)完成。

基于上面完成的網(wǎng)絡(luò)使用如下步驟進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)：

1）斷開所有的有線灌溉單元的連通開關(guān)11；

2）檢測(cè)系統(tǒng)是否正常，故障則故障點(diǎn)在無線裝置4后面第一個(gè)有線灌溉單元。正常則連通第一個(gè)有線灌溉單元的連通開關(guān)11，下一個(gè)有線灌溉單元接入網(wǎng)絡(luò)；

3）檢測(cè)系統(tǒng)是否正常，故障則故障點(diǎn)在剛連通的有線灌溉單元。正常則連通此有線灌溉單元的連通開關(guān)11；

4）依次類推直到檢測(cè)完成；

本發(fā)明整體有效的解決了農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成、實(shí)施及維修維護(hù)的問題。簡(jiǎn)化了自動(dòng)化推廣實(shí)施的技術(shù)難度，大幅度的降低了綜合成本，有效的解決了售后維修維護(hù)問題。將為我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉的節(jié)水增產(chǎn)做出更大的貢獻(xiàn)。