[實(shí)用新型]一種痕量灌溉節(jié)水性能測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220710045.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN203011715U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉潔;張銳;諸鈞;金基石;魏青松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);北京普泉科技有限公司
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于水利設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種痕量灌溉節(jié)水性能測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)水資源極其匱乏的國(guó)家，人均水資源的占有量只有國(guó)際平均水平的1/4，但是人口高居世界首位。隨著人口的增加和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，到2030年我國(guó)的用水量將接近水資源可開發(fā)利用量。如何解決工農(nóng)業(yè)日益增多的需水量和總體水資源的減少之間的矛盾，正成為保證可持續(xù)發(fā)展的重大課題。近年來(lái)我國(guó)，尤其是北方糧食主產(chǎn)區(qū)和生態(tài)脆弱地區(qū)，連續(xù)遭受嚴(yán)重干旱，旱災(zāi)發(fā)生的頻率和影響范圍不斷擴(kuò)大，持續(xù)時(shí)間和遭受的損失持續(xù)增加，危害著我國(guó)的糧食安全和生態(tài)環(huán)境。合理利用水資源，尤其是農(nóng)業(yè)水資源，推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，已成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要策略。

我國(guó)政府高度重視水利建設(shè)，從上世紀(jì)70年代開始相繼從國(guó)外引進(jìn)了相關(guān)節(jié)水灌溉技術(shù)，到現(xiàn)在已經(jīng)取得了一定的效果。滴灌技術(shù)被公認(rèn)為目前效果最好的節(jié)水灌溉技術(shù)。與傳統(tǒng)的大水漫灌相比，滴灌節(jié)水效果十分顯著，但是還會(huì)發(fā)生一定的地表蒸發(fā)和深層滲漏損失。由于滴灌管道鋪在地表，灌溉水發(fā)生棵間蒸發(fā)；如單位時(shí)間內(nèi)灌溉量超過(guò)了土壤的田間持水量，多余水分將滲漏到土壤深層。另外，滴灌技術(shù)還存在堵塞問(wèn)題、成本問(wèn)題和對(duì)電力依賴性大，運(yùn)行效率低等問(wèn)題。

為了更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)水效果，克服滴灌技術(shù)所存在的問(wèn)題，我國(guó)學(xué)者諸鈞在中國(guó)專利申請(qǐng)CN200380100379.3提出了一種不同于微灌技術(shù)的新型節(jié)水灌溉技術(shù)——痕量灌溉節(jié)水技術(shù)。所謂痕量灌溉，是指在滿足植物水分需求的前提下，通過(guò)在灌水器水管內(nèi)部設(shè)置控水頭來(lái)控制水流方向，相應(yīng)將低壓水轉(zhuǎn)化成極細(xì)小的水流，然后以微小的速度（10-200mL/h），均勻、不間斷地通過(guò)插入到土壤中的毛細(xì)管直接輸送到植物根系附近的土壤。痕量灌溉節(jié)水效果的實(shí)現(xiàn)主要在于利用了毛細(xì)管的毛細(xì)力作用。當(dāng)痕量灌水器出水口的毛細(xì)管與干燥土壤相接觸時(shí)，灌水器中的水將會(huì)被土壤中的空隙自動(dòng)抽出，與此同時(shí)灌水器內(nèi)部所產(chǎn)生的抽水力迫使水流繼續(xù)經(jīng)過(guò)濾膜流入到毛細(xì)管中，并再次被土壤吸走，而當(dāng)土壤濕潤(rùn)到一定程度后毛細(xì)管將自動(dòng)停止抽水，以此方式達(dá)到了一種自動(dòng)節(jié)水式灌溉的效果。

鑒于痕量灌溉技術(shù)具備以上獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此該技術(shù)近年來(lái)日益受到重視，并具備廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)于痕量灌溉的系統(tǒng)規(guī)劃及其控水頭設(shè)計(jì)等方面而言，痕量灌溉的水力性能都是其重要依據(jù)，并對(duì)痕量灌溉控水頭的出水量、抗堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備重要的指導(dǎo)作用。相應(yīng)地，實(shí)踐中迫切需要構(gòu)建一種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的痕量灌溉節(jié)水性能測(cè)試方案，以便對(duì)其水力性能進(jìn)行測(cè)量，并作為系統(tǒng)規(guī)劃及其控水設(shè)計(jì)的參考。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)測(cè)試裝置大部分僅限于對(duì)微灌或滴灌灌水器水力性能的實(shí)驗(yàn)研究，其測(cè)試原理及測(cè)量方式并不能較好地適應(yīng)痕量灌溉場(chǎng)合；此外，痕量灌溉控水頭的毛細(xì)出水流量與所處環(huán)境的溫度以及濕度均有密切關(guān)系，現(xiàn)有的節(jié)水性能測(cè)試方式并未對(duì)這些重要影響因素予以考慮；再者，由于需要手工操作和裝置設(shè)計(jì)方面的限制，最后所獲得的灌水器指標(biāo)與實(shí)際應(yīng)用仍然存在偏差，而且大多數(shù)測(cè)試裝置只能檢測(cè)灌水器的壓力-流量關(guān)系。因此，相關(guān)領(lǐng)域中存在著以下的技術(shù)需求，即希望尋找一種可針對(duì)痕量灌溉自身特點(diǎn)、并且能夠更為精確、全面地獲知其水力性能的測(cè)試方案。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和/或技術(shù)需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種痕量灌溉節(jié)水性能測(cè)試系統(tǒng)，其通過(guò)針對(duì)痕量灌溉技術(shù)自身特點(diǎn)來(lái)相應(yīng)構(gòu)建專門的測(cè)試系統(tǒng)，能夠精確獲知痕量灌溉控水頭的出水量與水壓之間的關(guān)系，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度等這些影響痕量灌溉節(jié)水效果的因素的測(cè)量和控制，并具備操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、能夠快速評(píng)估痕灌節(jié)水性能等優(yōu)點(diǎn)。

按照本實(shí)用新型，提供了一種痕量灌溉節(jié)水性能測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)包括儲(chǔ)水罐、測(cè)試平臺(tái)、環(huán)境狀態(tài)檢測(cè)器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)收集器以及控制終端，其特征在于：

所述儲(chǔ)水罐安裝在儲(chǔ)水罐支架上，并通過(guò)輸水通路向設(shè)置在測(cè)試平臺(tái)上的痕灌主管路保持灌溉用水的供給，其中輸水通路配備有電磁閥，以便對(duì)所輸送的水量相應(yīng)進(jìn)行控制；

所述測(cè)試平臺(tái)安裝在測(cè)試平臺(tái)支架上端的載重板上，并具有多個(gè)托盤分別用于承載對(duì)應(yīng)的栽培槽，與痕灌主管路相連通的多個(gè)痕灌支管路分別穿過(guò)各個(gè)栽培槽底部的土壤，并通過(guò)所具備的控水頭實(shí)現(xiàn)痕量灌溉；

所述環(huán)境狀態(tài)檢測(cè)器包括溫度傳感器和濕度傳感器，分別用于對(duì)測(cè)試平臺(tái)所處區(qū)域的環(huán)境溫度和濕度等狀態(tài)執(zhí)行檢測(cè)；

所述壓力傳感器放置在各個(gè)托盤的下部，用于對(duì)栽培槽及其內(nèi)容物的重量變化狀況執(zhí)行檢測(cè)；

所述數(shù)據(jù)收集器用于獲取電磁閥的狀態(tài)信號(hào)，并對(duì)該狀態(tài)信號(hào)下環(huán)境狀態(tài)檢測(cè)器和壓力傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)予以采集，并共同傳遞給控制終端；