本發(fā)明涉及一種農(nóng)田智能化灌溉管理系統(tǒng)，屬農(nóng)田灌溉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

渠道輸水是我國農(nóng)田灌溉的主要輸水方式，渠道灌溉作為應(yīng)用最廣泛的輸水方式發(fā)揮著重要的作用，現(xiàn)階段，我國部分地區(qū)水資源開發(fā)利用已經(jīng)超越了水資源及水環(huán)境的承載能力，水污染加劇及生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，成為水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，因此，加快建設(shè)節(jié)水防污型社會是其必然選擇，通過采用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)改造傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在我國南方，水稻一直以來是人們最主要的糧食作物之一，其栽培技術(shù)已有五六千年的歷史，近些年以來，水稻種植的機(jī)械化程度有了很大的發(fā)展。但在水稻秧苗各生長期水位控制，控水、管水的環(huán)節(jié)上始終還是靠人工方式完成，由于人工操作的粗放性，很難有效的精確控制水位的高度，既影響了苗期生長，又浪費(fèi)了水資源，同時增加了勞動成本，一定程度上制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于推廣，可有效降低勞動成本，精確控制水位的高度，并能節(jié)約水源和農(nóng)田土地面積，有利于苗期生長，進(jìn)而提高糧食產(chǎn)量的農(nóng)田智能化灌溉管理系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種農(nóng)田智能化灌溉管理系統(tǒng)，包括農(nóng)田、灌溉泵站、輸水主管、灌溉支管、灌溉出水管、灌溉控制裝置和農(nóng)田土壤監(jiān)控器，其特征在于：農(nóng)田土壤下方并列間隔狀埋設(shè)有多個灌溉支管，灌溉支管一端設(shè)置有輸水主管，輸水主管分別與灌溉泵站和多個灌溉支管連通；各灌溉支管與輸水主管的連接處分別設(shè)置有控制閥；灌溉支管另一端的農(nóng)田一側(cè)設(shè)置有排水渠，農(nóng)田通過多個排水管與排水渠連通；各灌溉支管上分別間隔狀設(shè)置有灌溉出水管，農(nóng)田土壤內(nèi)設(shè)置有多個農(nóng)田土壤監(jiān)控器，農(nóng)田土壤監(jiān)控器、灌溉泵站和控制閥分別與灌溉控制裝置連接。

所述的灌溉泵站與灌溉支管之間的輸水主管上依次設(shè)置有進(jìn)排氣閥、安全閥、調(diào)壓閥、止回閥和泄水閥。

所述的灌溉支管間的間距為100米，灌溉支管的長度大于1000米。

所述的排水管上設(shè)置有排水閘。

所述的排水閘包括閘板和閘板框，閘板活動安裝在閘板框上，閘板框?yàn)橐痪匦误w，閘板框上設(shè)置有過水孔，過水孔一側(cè)的閘板框上設(shè)置有銜接管，過水孔另一側(cè)的閘板框上通過銷釘活動安裝有閘板，閘板一側(cè)的過水孔沿口上設(shè)置有閘板限位臺，閘板與閘板限位臺接觸連接。

所述的閘板限位臺呈圓弧形。

所述的閘板和閘板框分別由樹脂材料制成。

所述的閘板上設(shè)置有操作柄。

所述的灌溉泵站包括與水源連通的進(jìn)水池，進(jìn)水池與排水渠連通；進(jìn)水池通過潛水泵與輸水主管連通。

所述的排水渠為截面呈u型的排水渠或截面呈梯形的排水渠；u型排水渠或梯形排水渠采用混凝土現(xiàn)澆方式一次性澆筑成型。

所述的u型排水渠由相互承插連接的渠槽預(yù)制件單元構(gòu)成，渠槽預(yù)制件單元的斷面為u形，渠槽預(yù)制件單元的u形開口兩側(cè)對稱設(shè)置有渠肩，渠槽預(yù)制件單元的一端設(shè)置有連接口，連接口的內(nèi)表面設(shè)置有凸起的連接臺，渠槽預(yù)制件單元另一端端口一側(cè)的外表面設(shè)置有與連接臺對應(yīng)的凹槽。

所述的梯形排水渠由相互拼接的渠槽預(yù)制板單元構(gòu)成，梯形排水渠的斷面為梯形，梯形排水渠的渠口兩側(cè)對稱設(shè)置有水渠渠肩，相互拼接的渠槽預(yù)制板單元之間澆筑有瀝青砂漿，渠槽預(yù)制板單元為正方體，其厚度為4—8cm，渠槽預(yù)制板單元的一側(cè)和底部邊緣設(shè)置有下拼接槽a和下拼接槽b，渠槽預(yù)制板單元的另一側(cè)和頂部邊緣設(shè)置有上拼接槽c和上拼接槽d，下拼接槽a和下拼接槽b的轉(zhuǎn)角連接處設(shè)置有凹缺，各拼接槽的厚度分別為渠槽預(yù)制板單元厚度的二分之一。

所述的灌溉出水管的內(nèi)壁設(shè)置有密封凸緣，密封凸緣上通過銷軸活動安裝有密封蓋；所述的灌溉出水管的水平段與農(nóng)田土壤的間距為12cm。灌溉出水管的一側(cè)設(shè)置有消力池；消力池面積為50×50cm，消力池的頂部與農(nóng)田土壤表面平齊。

所述的農(nóng)田土壤監(jiān)控器包括水位檢測器和氣象墑情采集傳感器。

所述的灌溉控制裝置由cpu模塊、電源模塊、信息采集模塊、輸出輸入模塊，繼電器模塊、藍(lán)牙模塊構(gòu)成，cpu模塊分別與電源模塊和藍(lán)牙模塊連接，信息采集模塊和繼電器模塊分別通過輸出輸入模塊與cpu模塊連接，信息采集模塊用于采集接收農(nóng)田土壤監(jiān)控器的數(shù)據(jù)并通過輸出輸入模塊上傳至cpu模塊，經(jīng)cpu模塊處理后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳至用戶手機(jī)，或?qū)⒅噶钚盘柾ㄟ^輸出輸入模塊傳至繼電器模塊，以控制潛水泵和控制閥的啟閉。

為實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水和精確用水的目的本發(fā)明各環(huán)節(jié)都進(jìn)行了嚴(yán)格的計(jì)算和試驗(yàn)，具體如下：

基本情況

試驗(yàn)區(qū)位于沙洋監(jiān)獄管理局小江湖監(jiān)獄，田面積1200畝，該片灌溉水系為漢江水系，是由漢江水進(jìn)入項(xiàng)目排水河后用泵站提水進(jìn)入灌溉主管，然后通過主管分水入支管，在根據(jù)需要按一定距離安裝站管進(jìn)入田間。

試驗(yàn)方案：

興建小型加壓泵站1座，選用水泵型號為250wq550—25，總裝機(jī)55kw一臺套。變頻器為60kw，水直接進(jìn)入主出水管、支管、出水站管，當(dāng)出水管開啟較多，管內(nèi)壓力減少，水泵變頻器自動開啟增壓，達(dá)到設(shè)計(jì)所需要的壓力。

試驗(yàn)灌溉方案：

主管1200米，直徑355mm，支管12條，每條1000米，總長12000m,直徑200mm；站管108個，每個長1.7米，總長76.5m，直徑110mm；

工程水源為漢江水，水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，可以作為該試驗(yàn)的灌溉水源。

試驗(yàn)區(qū)主要作物為水稻。多年來建成了以水泵為主要提水設(shè)備、渠道輸水的灌溉工程體系，本次試驗(yàn)意在發(fā)展節(jié)水灌溉和智能化農(nóng)田灌溉，提高灌溉水利用系數(shù)、提高土地資源使用率、提高灌溉效率、降低用水成本。

管道輸水灌溉是以管道代替明渠輸水灌溉的一種工程形式，直接由管道給水口分水進(jìn)入田間。

試驗(yàn)布置

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)衡壓輸水系統(tǒng)。為水泵直送式。通過管道輸水至田間。

本試驗(yàn)工程管網(wǎng)布置呈一字排列式，水流通過“主管”流向“支管”，即只有分流，無匯流。

本試驗(yàn)區(qū)低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)為固定式。管道灌溉系統(tǒng)中的水源和各級管道及分水設(shè)施均埋入地下，給水口直接分水進(jìn)入田間。

本試驗(yàn)管材選取pe100級管材，壓力等級為0.6mpa。

管道灌溉試驗(yàn)主要有：主管1條，總長1200m；支管12條，總長12000m；設(shè)計(jì)水管統(tǒng)一埋深70cm。設(shè)計(jì)小型加壓灌溉泵站1座，每座泵站配備相應(yīng)變頻調(diào)速設(shè)備，每座泵站前設(shè)攔污柵，防止污染物進(jìn)入管道。

依據(jù)：

《湖北省基本農(nóng)田土地整理項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

《農(nóng)田水利學(xué)》

《水工設(shè)計(jì)手冊》

《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》

《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)》

《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（gb/t20203-2006）設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)；

1．設(shè)計(jì)灌水定額m

灌水定額是指單位面積一次灌水的灌水量或水層深度。管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，采用作物生育期內(nèi)各次灌水量中最大的一次作為設(shè)計(jì)灌水定額。

灌區(qū)內(nèi)主要作物為水稻，設(shè)計(jì)計(jì)算取水稻相關(guān)數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)典型年（2010年）水稻的泡田期的最大一次灌水定額為80m³/畝。

2、灌水周期t

水稻灌水周期：依據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊》和荊州丫角試驗(yàn)站資料，泡田期允許續(xù)灌延續(xù)天數(shù)為5d-10d；本設(shè)計(jì)取值7d。

3、每天灌水時間t

依據(jù)《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)》，管道灌溉每天灌溉小時數(shù)12-16h，本設(shè)計(jì)取值16h；

4、灌溉水利用系數(shù)

依據(jù)《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)》，

=0.95～0.98；本設(shè)計(jì)取95%。

試驗(yàn)灌溉設(shè)計(jì)流量：

根據(jù)設(shè)計(jì)灌水定額、灌溉面積、灌水周期和每天的工作時間計(jì)算灌溉設(shè)計(jì)流量。

本管灌系統(tǒng)內(nèi)種植單一作物──水稻，灌溉設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式如下：

q=ma/(3600ttη)

式中：

q——管灌設(shè)計(jì)流量，m³/s；

m——作物灌水定額，m³/畝，取水稻泡田期最大灌水定額80m³／畝；

a——作物面積，1000畝；

——灌溉水利用系數(shù)，取95%；

t——允許灌水的延續(xù)天數(shù)，d,取值7d;

t——每天灌水時間，h,取16h;

詳細(xì)計(jì)算見典型田塊設(shè)計(jì)計(jì)算。

試驗(yàn)管徑：

管道系統(tǒng)各管段的直徑，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算確定，流速按管道流速表選擇管內(nèi)流速，按下式計(jì)算。

式中：

——管道直徑，mm

——管內(nèi)流速，1.5m/s；

q——計(jì)算管段的設(shè)計(jì)流量，m³/s。

管道流速表

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)流速：采用硬塑料管，主管內(nèi)設(shè)計(jì)流速1.5m/s；支管內(nèi)設(shè)計(jì)流速1.3m/s。

水頭損失計(jì)算：

(1)沿程水頭損失hf。在管道輸水灌溉管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算中，根據(jù)不同材料管材使用流態(tài)，通常采用下式計(jì)算有壓管道的沿程水頭損失：

式中：

f——沿程水頭損失摩阻系數(shù)；

m——流量指數(shù)；

b——管徑指數(shù)。

各種管材的值見下表。

不同管材的值

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)管道為pe管，設(shè)計(jì)取值如下：

f=0.000915(聚乙烯管材的摩阻系數(shù)),

m取1.77,

b管徑指數(shù),取4.77

(2)局部水頭損失hj。局部水頭損失一般以流速水頭乘以局部水頭損失系數(shù)來表示。管道的總局部水頭損失等于管道上各局部水頭損失之和。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為簡化計(jì)算，總局部水頭損失通常按沿程水頭損失的10％～15％考慮。

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)局部水頭損失取沿程損失的10%。

即：hj=hf×10%

(3)水頭損失h計(jì)算：

綜合（1）、（2），可簡化水頭損失公式為：

=0.000915(q^1.77/d^4.77）l

式中：

l——管道長度，m；

d——輸水管管徑，m；

q——管道設(shè)計(jì)流量m³/s；

水泵揚(yáng)程計(jì)算

水泵揚(yáng)程計(jì)算。灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程按下式計(jì)算：

hp=h0+δh+δz+∑h

式中：

hp——管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程，m；

h0——給水出口工作水頭，m，設(shè)計(jì)取值2m

δh——田塊地面與取水渠道常水位的高差，2m，

δz——出水口中心線與田塊地面的高差，0.8m，設(shè)計(jì)取值0.5m;

∑h——管道水頭損失，m；

根據(jù)以上計(jì)算的水泵揚(yáng)程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量選取水泵，然后根據(jù)水泵的流量-揚(yáng)程曲線和管道系統(tǒng)的流量水頭損失曲線校核水泵工作點(diǎn)。

田塊設(shè)計(jì)計(jì)算

以控制的田塊進(jìn)行計(jì)算。

一、灌溉設(shè)計(jì)流量

q=ma/(3600ttη)

式中：

q——管灌設(shè)計(jì)流量，m³/s；

m——作物灌水定額，m³/畝，取80m³／畝；、

a——作物面積，1200畝；

——灌溉水利用系數(shù)，取95%；

t——允許灌水的延續(xù)天數(shù)，d,取值7d;

t——每天灌水時間，h,取16h;

設(shè)計(jì)主管實(shí)際測量為1200米，分別管理12條支渠，每條支渠長度為1000米：

主管1200米的流量為(m³/s)，按每次一次開啟5條共45個出水口，所以每條支管設(shè)計(jì)流量為108(m³/s)；

qg1540(m³/s)

二、設(shè)計(jì)管徑

按公式：

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)流速：主管內(nèi)設(shè)計(jì)流速1.3m/s；支管內(nèi)設(shè)計(jì)流速1.2m/s。

各管徑計(jì)算如下：

設(shè)計(jì)主管直徑為pe355；設(shè)計(jì)支管型號為pe200，出水管型號為pe110。

三、水頭損失計(jì)算

=0.000915(q^1.77/d^4.77）l

主管長度1200m，支管每條長為1000m，則各管段沿程損失為：

主管=0.000915×(0.0161^1.77/0.1446^4.77）×1200=0.806(m)

支管=0.000915×(0.0207^1.77/0.1446^4.77）×1000=0.774(m)

則各管道水頭損失為：

則=主0.806h+支0.774=1.581m(包含止回閥水頭損失)

四、水泵揚(yáng)程計(jì)算與水泵選擇

水泵揚(yáng)程計(jì)算。灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程按下計(jì)算：

hp=h0+δh+δz+∑h=0.5+δh+0.3+∑h

式中：

hp——管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程，m；

h0——給水栓工作水頭，m，設(shè)計(jì)取值2m

δh——田塊地面與取水渠道常水位的高差，m，

δz——出水口中心線與田塊地面的高差，m，設(shè)計(jì)取值0.5m;

∑h——管道水頭損失之和，m；

簡化公式如下：

hp=2+δh+0.5+∑h=2.5+δh+∑h

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，輸水從斗管新g1到農(nóng)管新g1-5再到農(nóng)管新g1-5-4水頭損失之和最大，累積水頭損失為：

水頭損失h=3.623+0.724+1.964=6.312m

所處田塊地面與取水渠道常水位的高差δh現(xiàn)場測量為6m;

則：hp=2.5+5.3+6.312=14.112（m）

水泵設(shè)計(jì)流量為550m³/s。

五、水泵機(jī)組選型

選用250qw550-25型水泵，配用電機(jī)功率55kw。4.1.5管網(wǎng)設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)排列網(wǎng)。水流通過“主管”流向“支管”，即從主管流向支管管，只有分流，無匯流。

本試驗(yàn)區(qū)低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)為固定式。管道灌溉系統(tǒng)中的水源和各級管道及分水設(shè)施均埋入地下，分水口直接分水進(jìn)入田間。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：

該農(nóng)田智能化灌溉管理系統(tǒng)運(yùn)行時，首先將水位檢測和氣象墑情指標(biāo)輸入至灌溉控制裝置中，當(dāng)農(nóng)田土壤的含水率達(dá)到灌溉指標(biāo)時，農(nóng)田土壤監(jiān)控器向灌溉控制裝置發(fā)出信號，灌溉控制裝置啟動潛水泵和控制閥對農(nóng)田進(jìn)行灌溉，當(dāng)雨季或灌溉水位超過灌溉指標(biāo)時，農(nóng)田土壤監(jiān)控器向灌溉控制裝置發(fā)出信號，灌溉控制裝置經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)通知管理人員，由人工開啟排水閘，以降低或排干農(nóng)田水，排出的農(nóng)田水經(jīng)排水管進(jìn)入排水渠，再回流或泵入灌溉泵站，以收集循環(huán)使用，避免水資源的浪費(fèi)。該灌溉管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水位精細(xì)化管理，為作物創(chuàng)造了最佳生長環(huán)境，可促進(jìn)作物的生長，提高作物的產(chǎn)量；加強(qiáng)了水資源的科學(xué)管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了水資源真正的充分、合理的利用、達(dá)到了節(jié)約用水的目的，同時降低的勞動成本。另一方面，該農(nóng)田自動化智能灌溉管理系統(tǒng)采用管道輸水灌溉方式，其管道深埋在田面或在生產(chǎn)路下，不占用耕地面積，可節(jié)省現(xiàn)有灌渠堤所需的堤壩占用面積3—5%，較大程度上提高了原有土地的利用率，具有積極的社會意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的u型排水渠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為u型排水渠的渠槽預(yù)制件單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的梯形排水渠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為梯形排水渠的渠槽預(yù)制板單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的排水管的安裝示意圖；

圖7為本發(fā)明的排水閘的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的排水閘的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明的灌溉出水管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明的灌溉控制裝置的原理框圖。

圖中：1、農(nóng)田，2、灌溉泵站，3、輸水主管，4、灌溉支管，5、灌溉出水管，6、灌溉控制裝置，7、農(nóng)田土壤監(jiān)控器，8、控制閥，9、進(jìn)排氣閥，10、安全閥，11、調(diào)壓閥，12、止回閥，13、泄水閥，14、排水渠，15、渠槽預(yù)制件單元，16、渠肩，17、連接臺，18、凹槽，19、渠槽預(yù)制板單元，20、水渠渠肩，21、下拼接槽a，22、下拼接槽b，23、上拼接槽c，24、上拼接槽d，25、凹缺，26、排水管，27、排水閘，28、閘板，29、閘板框，30、過水孔，31、銷釘，32、閘板限位臺，33、操作柄，34、銜接管，35、密封凸緣，36、密封蓋，37、消力池。

具體實(shí)施方式

該農(nóng)田智能化灌溉管理系統(tǒng)包括農(nóng)田1、灌溉泵站2、輸水主管3、灌溉支管4、灌溉出水管5、灌溉控制裝置6和農(nóng)田土壤監(jiān)控器7。農(nóng)田土壤下方并列間隔狀埋設(shè)有多個灌溉支管4，灌溉支管4間的間距為100米，灌溉支管4的長度大于1000米。灌溉支管4一端設(shè)置有輸水主管3，輸水主管3與灌溉泵站2和多個灌溉支管4連通。

灌溉泵站2與灌溉支管4之間的輸水主管3上依次設(shè)置有進(jìn)排氣閥9、安全閥10、調(diào)壓閥11、止回閥12和泄水閥13。進(jìn)排氣閥9、安全閥10、調(diào)壓閥11、止回閥12和泄水閥13的主要作用分別是破壞管道真空，排除管內(nèi)空氣，減少輸水阻力，超壓保護(hù)，調(diào)節(jié)壓力，防止管道內(nèi)的水回流入水源而引起水泵高速反轉(zhuǎn)。

進(jìn)排氣閥9按閥瓣結(jié)構(gòu)分為球閥式、平板式進(jìn)(排)氣閥兩大類。其工作原理是管道充水時，管內(nèi)氣體從進(jìn)(排)氣口排出，球(平板)閥靠水的浮力上升，在內(nèi)水壓力作用下封閉進(jìn)(排)氣口，使進(jìn)(排)氣閥密封而不滲漏，排氣過程完畢。管道停止供水時，球(平板)閥因虹吸作用和自重而下落，離開球(平板)口，空氣進(jìn)入管道，破壞管道真空或使管道水的回流中斷，避免管道真空破壞或因管內(nèi)水的回流引起的水泵高速反轉(zhuǎn)。

安全閥10是一種壓力釋放裝置，安裝在管路較低處，起超壓保護(hù)作用。低壓管道灌溉系統(tǒng)中常用的安全閥按其結(jié)構(gòu)形式可分為彈簧式、杠桿重錘式。

安全閥10的工作原理是將彈簧力或重錘的重量加載于閥瓣上來控制、調(diào)節(jié)開啟壓力(即整定壓力)。在管道系統(tǒng)壓力小于整定壓力時，安全閥密封可靠，無滲漏現(xiàn)象；當(dāng)管道系統(tǒng)壓力升高并超過整定壓力時，閥門則立即自動開啟排水，使壓力下降；當(dāng)管道系統(tǒng)壓力降低到整定壓力以下時，閥門及時關(guān)閉并密封如初。

安全閥10在選用時，應(yīng)根據(jù)所保護(hù)管路的設(shè)計(jì)工作壓力確定安全閥的公稱壓力。由計(jì)算出的定壓值決定其調(diào)壓范圍，根據(jù)管道最大流量計(jì)算出安全閥的排水口直徑，并在安裝前校訂好閥門的開啟壓力。彈簧式、杠桿重錘式安全閥均適用于低壓管道灌溉系統(tǒng)。

安全閥一般鉛垂安裝在管道系統(tǒng)的首部，操作者容易觀察到，并便于檢查、維修，也可安裝在管道系統(tǒng)中任何需要保護(hù)的位置。

各灌溉支管4與輸水主管3的連接處分別設(shè)置有控制閥8，用以控制灌溉支管4的啟閉。灌溉支管4另一端的農(nóng)田1一側(cè)設(shè)置有排水渠14。排水渠14為截面呈u型的排水渠或截面呈梯形的排水渠；u型排水渠或梯形排水渠采用混凝土現(xiàn)澆方式一次性澆筑成型。

作為改進(jìn)；u型排水渠由相互承插連接的渠槽預(yù)制件單元15構(gòu)成，渠槽預(yù)制件單元15的截面為u形，渠槽預(yù)制件單元15的u形開口兩側(cè)對稱設(shè)置有渠肩16，渠槽預(yù)制件單元15的一端設(shè)置有連接口，連接口的內(nèi)表面設(shè)置有凸起的連接臺17，渠槽預(yù)制件單元15另一端端口一側(cè)的外表面設(shè)置有與連接臺對應(yīng)的凹槽18。通過渠槽預(yù)制件單元15兩端分別設(shè)置的凸起的連接臺17和與連接臺對應(yīng)的凹槽18，使其在相互承插連接的過程中提高了連接的強(qiáng)度，且在各單元連接處使用瀝青砂漿勾縫，在保證u型排水渠具有良好收縮性能的前提下，提高了防滲性能。通過渠槽預(yù)制件單元15的u形開口兩側(cè)對稱設(shè)置的渠肩16，可改變u型排水渠的受力條件，增大了u型排水渠的整體強(qiáng)度，避免u型排水渠的橫向裂紋，從而使其具有厚度均勻、抗老化性能好，施工過程方便、勞動效率高，工程質(zhì)量好的特點(diǎn)。

作為進(jìn)一步改進(jìn)；梯形排水渠由相互拼接的渠槽預(yù)制板單元19構(gòu)成，梯形排水渠的斷面為梯形，梯形排水渠的渠口兩側(cè)對稱設(shè)置有水渠渠肩20，相互拼接的渠槽預(yù)制板單元之間澆筑有瀝青砂漿，渠槽預(yù)制板單元19為正方體，其厚度為4—8cm，渠槽預(yù)制板單元19的一側(cè)和底部邊緣設(shè)置有下拼接槽a21和下拼接槽b22，渠槽預(yù)制板單元19的另一側(cè)和頂部邊緣設(shè)置有上拼接槽c23和上拼接槽d24，下拼接槽a21和下拼接槽b22的轉(zhuǎn)角連接處設(shè)置有凹缺25，各拼接槽的厚度分別為渠槽預(yù)制板單元19厚度的二分之一。梯形排水渠施工時，槽預(yù)制板單元19橫向之間分別通過下拼接槽a21和上拼接槽d24相互咬合，渠槽預(yù)制板單元19縱向之間分別通過下拼接槽b22和上拼接槽c23相互扣壓，從而可提高梯形排水渠的連接強(qiáng)度和平整度，防止淤積，渠槽預(yù)制板單元19之間的連接處澆筑瀝青砂，可保證梯形排水渠具有良好的收縮性能并提高其防滲性能。

該農(nóng)田自動化智能灌溉管理系統(tǒng)的農(nóng)田1通過多個排水管26與排水渠14連通；臨近農(nóng)田1的排水管26端頭設(shè)置有排水閘27。

排水閘27包括閘板28和閘板框29，閘板28活動安裝在閘板框29上，閘板框29為一矩形體，閘板框29上設(shè)置有過水孔30，過水孔30一側(cè)的閘板框29上設(shè)置有銜接管34，銜接管34的作用是方便該排水閘27安裝過程中與排水管26的銜接。過水孔30另一側(cè)的閘板框29上通過銷釘31活動安裝有閘板28，閘板28一側(cè)的過水孔30沿口上設(shè)置有圓弧形的閘板限位臺32，閘板28上設(shè)置有操作柄33；以方便閘板28的啟閉操作。閘板28與閘板限位臺32接觸連接。閘板限位臺32的作用是保證閘板28在閉合過程中能準(zhǔn)確定位，從而將過水孔30封堵住，由此截?cái)嗨?。排水閘27的閘板28和閘板框29分別由樹脂材料一次沖壓成型制作。具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、耐腐蝕，生產(chǎn)制造成本低的特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有閘門易被不法分子盜竊變賣，即會造成損失，也會影響水水利設(shè)施正常使用的問題。

該灌溉管理系統(tǒng)的各灌溉支管4上分別間隔狀設(shè)置有灌溉出水管5，灌溉出水管5垂直于灌溉支管4設(shè)置，灌溉出水管5的內(nèi)壁設(shè)置有密封凸緣35，密封凸緣35上通過銷軸活動安裝有密封蓋36；灌溉出水管5的上端水平段與農(nóng)田土壤的間距為12cm；以保證農(nóng)田1內(nèi)的灌溉水位保持在12cm以內(nèi)，灌溉出水管5的一側(cè)設(shè)置有消力池37；消力池37面積為50×50cm，消力池37的頂部與農(nóng)田土壤表面平齊。灌溉出水管5設(shè)有密封凸緣35和密封蓋36的目的，是防止非工作情況下灌溉水倒灌，正常狀態(tài)下，灌溉水沖開密封蓋36，經(jīng)消力池37溢流進(jìn)入農(nóng)田1，一旦灌溉水超過設(shè)定指標(biāo)，且灌溉停止，密封蓋36回位，在倒灌水的壓力作用下密封蓋36通過密封凸緣35實(shí)現(xiàn)密封，由此防止倒灌水進(jìn)入灌溉支管4。

農(nóng)田1的土壤內(nèi)設(shè)置有多個農(nóng)田土壤監(jiān)控器7，農(nóng)田土壤監(jiān)控器7包括水位檢測器和氣象墑情采集傳感器。農(nóng)田土壤監(jiān)控器2、灌溉泵站2和控制閥8分別與灌溉控制裝置6連接。

灌溉控制裝置6由cpu模塊、電源模塊、信息采集模塊、輸出輸入模塊，繼電器模塊、藍(lán)牙模塊構(gòu)成，cpu模塊分別與電源模塊和藍(lán)牙模塊連接，信息采集模塊和繼電器模塊分別通過輸出輸入模塊與cpu模塊連接，信息采集模塊用于采集接收農(nóng)田土壤監(jiān)控器的數(shù)據(jù)并通過輸出輸入模塊上傳至cpu模塊，經(jīng)cpu模塊處理后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳至用戶手機(jī)，或?qū)⒅噶钚盘柾ㄟ^輸出輸入模塊傳至繼電器模塊，以控制水泵和控制閥8的啟閉。

該灌溉管理系統(tǒng)的灌溉泵站2包括與水源連通的進(jìn)水池，進(jìn)水池與排水渠14連通；進(jìn)水池通過水泵與輸水主管3連通。

該灌溉管理系統(tǒng)運(yùn)行時，首先將水位檢測和氣象墑情指標(biāo)輸入至灌溉控制裝置6中，當(dāng)農(nóng)田土壤的含水率達(dá)到灌溉指標(biāo)時，農(nóng)田土壤監(jiān)控器7向灌溉控制裝置6發(fā)出信號，灌溉控制裝置6啟動潛水泵和控制閥對農(nóng)田進(jìn)行灌溉，當(dāng)雨季或灌溉水位超過灌溉指標(biāo)時，農(nóng)田土壤監(jiān)控器7向灌溉控制裝置6發(fā)出信號，灌溉控制裝置6經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)通知管理人員，由人工開啟排水閘27，以降低或排干農(nóng)田水，排出的農(nóng)田水經(jīng)排水管26進(jìn)入排水渠14，再回流或泵入灌溉泵站2，以收集循環(huán)使用，避免水資源的浪費(fèi)。該農(nóng)田自動化智能灌溉管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水位精細(xì)化管理，為作物創(chuàng)造了最佳生長環(huán)境，可促進(jìn)作物的生長，提高作物的產(chǎn)量；加強(qiáng)了水資源的科學(xué)管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了水資源真正的充分、合理的利用、達(dá)到了節(jié)約用水的目的，同時降低了勞動成本。另一方面，該農(nóng)田自動化智能灌溉管理系統(tǒng)采用管道輸水灌溉方式，其管道深埋在田面或在生產(chǎn)路下，不占用耕地面積，可節(jié)省現(xiàn)有灌渠堤所需的堤壩占用面積3—5%，較大程度上提高了原有土地的利用率，具有積極的社會意義。