一种农业节水灌溉系统及灌溉方法

摘要

本发明公开了一种农业节水灌溉系统及灌溉方法，雨水收集设备的净水出口与储水池连通，储水池通过管道与过滤设备的进水口连通，过滤设备的出水口通过管道与水肥一体化设备连通，水肥一体化设备通过管道与喷灌管网连通；土壤温湿度传感器设置有多个，分布在田间，并且与田间控制器电性连接；电磁阀和电子水表设置有多个，并且电磁阀与电子水表配套使用，安装在喷灌管网中，并且电磁阀通过导线与阀门控制器电性连接，阀门控制器与田间控制器电性连接，田间控制器与控制终端能够进行无线通讯。本发明的土壤墒情监测模块采集土壤的湿度信息，根据土壤的湿度信息，制定合适的灌溉水量，从而达到节水的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的说是涉及一种农业节水灌溉系统及灌溉方法。

背景技术

资源日益紧缺已经成为全球性的问题，节约用水并实现高效用水时人类生存与发展的需求，也是全球经济社会的需求。我国作为全球13个贫水国家之一，水资源的不足已经对我国经历社会发展构成了严重威胁，甚至成为经济社会发展的“瓶颈”，大力发展节约用水不仅是一种革命措施，也是我国的基本策略之一。农业用水占据了我国总用水量中的70％，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。

如何解决缺水与灌溉面积增加之间的矛盾，来缓解水资源紧缺的问题，实现作物高产稳产，这就需要在自动灌溉系统中合理地推广自动化控制，并逐步提高农业节水灌溉的水平。在现代工业的支撑下，现代农业节水灌溉技术也在向着智能化方向发展。

在中国蔬菜之乡山东寿光就出现了土壤严重盐碱化额问题。在吸取现代科学技术成就的基础上，灌溉技术将向着节水节能、优化调度、现代化的管理与监测预报等方向发展。在中国水资源重短缺的西北、华北和东北部分地区,推行节水灌溉,建立节水型农业,已成为当务之急。在华东、华南等区域日益兴旺的现代设施农业、园艺及园林建设中,同样需要发展科学灌溉方式。

因此，如何提供一种农业节水灌溉系统及灌溉方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种农业节水灌溉系统及灌溉方法，以至少解决上述背景技术部分所提出的问题之一。

为了实现上述方案，本发明采用以下技术方案：

一种农业节水灌溉系统，包括水肥一体化设备、雨水收集设备、土壤墒情监测模块、控制终端、过滤设备和喷灌管网；

所述雨水收集设备的净水出口与储水池连通，所述储水池通过管道与所述过滤设备的进水口连通，所述过滤设备的出水口通过管道与所述水肥一体化设备连通，所述水肥一体化设备通过管道与所述喷灌管网连通；

所述土壤墒情检测模块包括阀门控制器、电磁阀、土壤温湿度传感器、电子水表和田间控制器；所述土壤温湿度传感器设置有多个，分布在田间，并且与所述田间控制器电性连接；所述电磁阀和所述电子水表设置有多个，并且所述电磁阀与所述电子水表配套使用，安装在所述喷灌管网中，并且所述电磁阀通过导线与所述阀门控制器电性连接，所述阀门控制器与所述田间控制器电性连接，所述田间控制器与所述控制终端能够进行无线通讯。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，所述雨水收集设备包括雨水收集装置和雨水弃流装置，所述雨水收集装置的出水口连接在所述雨水弃流装置的进水口；所述雨水弃流装置包括弃流壳体，所述弃流壳体内设置有汇流壳体，所述汇流壳体底部设置有弃流口，所述弃流口底部设置有浮力开关；所述浮力开关包括封板和浮球，所述封板一端铰接在所述弃流壳体内部，另一端与所述浮球固定连接，所述浮球浮起至最高点时，所述封板封闭所述弃流口；所述弃流壳体底部设置弃流管，所述弃流管上设置有弃流电磁阀；所述汇流壳体侧面设置有净水出口，所述净水出口通过管道与所述储水池连通。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，所述水肥一体化设备包括水肥混合箱、肥料输送器、搅拌电机、搅拌叶和液位计，其中所述肥料输送器、所述搅拌电机和所述液位计均位于水肥混合箱顶部；所述搅拌电机的搅拌轴伸入所述水肥混合箱内，所述搅拌叶安装在所述搅拌轴上；所述液位计伸入所述水肥混合箱内；所述水肥混合箱顶部设置有水流进口，水流进口通过管路与所述储水池连通，水肥混合箱底部设置有水肥混合液出口，水肥混合液出口通过管路与所述喷灌管网连通。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，还包括变频水泵，所述变频水泵设置在所述储水池与所述过滤设备连接的管道上，并且所述变频水泵与所述田间控制器电性连接。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，所述储水池内设置有水质监测在线浑浊度传感器，型号为XMZN-ZD-0201；田间设置有三杯式风速传感器和雨雪传感器；所述水肥一体化设备与所述喷灌管网连通的管道上设置有EC传感器；所述水质监测在线浑浊度传感器、所述三杯式风速传感器、所述雨雪传感器和所述EC传感器分别与所述田间控制器电性连接。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，还包括太阳能发电模块，所述太阳能发电模块包括太阳能光伏板、太阳能控制器和蓄电池，所述太阳能光伏板和所述蓄电池均与所述太阳能控制器电性连接，所述蓄电池与所述田间控制器电性连接。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，所述田间控制器和所述控制终端设置有配套的无线收发模块，所述控制终端包括计算机、平板电脑和手机。

优选的，在上述一种农业节水灌溉系统中，还包括田间监控模块，所述监控模块包括电动云台和安装在所述电动云台上的球形摄像机，所述电动云台和所述球形摄像机分别与所述蓄电池和所述田间控制器电性连接。

一种农业节水灌溉方法，在田间布置土壤墒情监测模块，采用土壤墒情监测模块对土壤墒情进行监测，通过土壤温湿度传感器监测田间土壤的温湿度信息，然后将信息发送给田间控制器，再由田间控制器通过无线网络发送给控制终端，所述控制终端内置有运算公式，当温湿度低于设定的启动阈值时，发送信号给田间控制器，并根据温湿度数值设定浇水量，田间控制器控制变频水泵、水肥一体化设备以及喷灌管网中的电磁阀开启，并且通过水表检测浇水量，当达到浇水量时，关闭变频水泵、水肥一体化设备以及喷灌管网中的电磁阀，停止浇水。

优选的，在上述一种农业节水灌溉方法中，通过雨水收集设备对雨水进行收集，进行储存利用；储水池内设置的水质监测在线浑浊度传感器检测水质状态，并实时发送到田间控制器进行监控；田间设置的三杯式风速传感器和雨雪传感器，能够检测风速和雨雪气象，当风速较大时，减少灌溉水量，防止发生倒伏，雨雪天气则不进行灌溉；EC传感器能够检测管道中肥料的浓度，对施肥量进行更好的监控；太阳能发电模块对田间设备提供能源供给，而田间监控模块能够对田间的情况进行远程查看。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种农业节水灌溉系统及灌溉方法，雨水弃流装置能够自动实现初期雨水的弃流与后期雨水的收集再利用，无需人工操作，雨水过滤装置能够对收集的雨水进行过滤，防止杂质进入灌溉系统，造成堵塞；

水肥一体化设备能够将水源和肥料进行混合，进行水肥灌溉，土壤墒情监测模块采集土壤的湿度信息，根据土壤的湿度信息，制定合适的灌溉水量，从而达到节水的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一种农业节水灌溉系统的结构示意图；

图2附图为雨水收集设备的结构示意图；

图3附图为水肥一体化设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种农业节水灌溉系统，包括水肥一体化设备1、雨水收集设备2、土壤墒情监测模块、控制终端、过滤设备4和喷灌管网5；

雨水收集设备2的净水出口与储水池6连通，储水池6通过管道与过滤设备4的进水口连通，过滤设备4的出水口通过管道与水肥一体化设备1连通，水肥一体化设备1通过管道与喷灌管网5连通；

土壤墒情检测模块包括阀门控制器、电磁阀、土壤温湿度传感器、电子水表和田间控制器；土壤温湿度传感器设置有多个，分布在田间，并且与田间控制器电性连接；电磁阀和电子水表设置有多个，并且电磁阀与电子水表配套使用，安装在喷灌管网5中，并且电磁阀通过导线与阀门控制器电性连接，阀门控制器与田间控制器电性连接，田间控制器与控制终端能够进行无线通讯。

为了进一步优化上述技术方案，雨水收集设备2包括雨水收集装置21和雨水弃流装置22，雨水收集装置21的出水口连接在雨水弃流装置22的进水口；雨水弃流装置22包括弃流壳体23，弃流壳体23内设置有汇流壳体24，汇流壳体24底部设置有弃流口，弃流口底部设置有浮力开关25；浮力开关25包括封板和浮球，封板一端铰接在弃流壳体23内部，另一端与浮球固定连接，浮球浮起至最高点时，封板封闭弃流口；弃流壳体23底部设置弃流管26，弃流管26上设置有弃流电磁阀；汇流壳体24侧面设置有净水出口，净水出口通过管道与储水池6连通。

为了进一步优化上述技术方案，水肥一体化设备1包括水肥混合箱11、肥料输送器12、搅拌电机13、搅拌叶14和液位计15，其中肥料输送器12、搅拌电机13和液位计15均位于水肥混合箱11顶部；搅拌电机13的搅拌轴伸入水肥混合箱11内，搅拌叶14安装在搅拌轴上；液位计15伸入水肥混合箱11内；水肥混合箱11顶部设置有水流进口，水流进口通过管路与储水池6连通，水肥混合箱11底部设置有水肥混合液出口，水肥混合液出口通过管路与喷灌管网5连通。

为了进一步优化上述技术方案，还包括变频水泵7，变频水泵7设置在储水池6与过滤设备4连接的管道上，并且变频水泵7与田间控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，储水池6内设置有水质监测在线浑浊度传感器，型号为XMZN-ZD-0201；田间设置有三杯式风速传感器和雨雪传感器；水肥一体化设备1与喷灌管网5连通的管道上设置有EC传感器；水质监测在线浑浊度传感器、三杯式风速传感器、雨雪传感器和EC传感器分别与田间控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括太阳能发电模块3，太阳能发电模块3包括太阳能光伏板、太阳能控制器和蓄电池，太阳能光伏板和蓄电池均与太阳能控制器电性连接，蓄电池与田间控制器电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，田间控制器和控制终端设置有配套的无线收发模块，控制终端包括计算机、平板电脑和手机。

为了进一步优化上述技术方案，还包括田间监控模块，监控模块包括电动云台和安装在电动云台上的球形摄像机，电动云台和球形摄像机分别与蓄电池和田间控制器电性连接。

采用上述一种农业节水灌溉系统的灌溉方法为：在田间布置土壤墒情监测模块，采用土壤墒情监测模块对土壤墒情进行监测，通过土壤温湿度传感器监测田间土壤的温湿度信息，然后将信息发送给田间控制器，再由田间控制器通过无线网络发送给控制终端，控制终端内置有运算公式，当温湿度低于设定的启动阈值时，发送信号给田间控制器，并根据温湿度数值设定浇水量，田间控制器控制变频水泵7、水肥一体化设备1以及喷灌管网5中的电磁阀开启，并且通过水表检测浇水量，当达到浇水量时，关闭变频水泵7、水肥一体化设备1以及喷灌管网5中的电磁阀，停止浇水。

通过雨水收集设备2对雨水进行收集，进行储存利用；储水池6内设置的水质监测在线浑浊度传感器检测水质状态，并实时发送到田间控制器进行监控；田间设置的三杯式风速传感器和雨雪传感器，能够检测风速和雨雪气象，当风速较大时，减少灌溉水量，防止发生倒伏，雨雪天气则不进行灌溉；EC传感器能够检测管道中肥料的浓度，对施肥量进行更好的监控；太阳能发电模块3对田间设备提供能源供给，而田间监控模块能够对田间的情况进行远程查看。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。