[發(fā)明專利]一種農(nóng)業(yè)灌溉混合網(wǎng)絡的組成和布線及故障檢測方法

在審

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• 申請日: 2016-03-05
• 公開（公告）號: CN107153411A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 王大海
• 申請（專利權）人: 王大海
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉自動化控制技術領域，主要是一種農(nóng)業(yè)灌溉自動化控制網(wǎng)絡所需的田間線路的組成、布線與故障檢測方法。

背景技術

我國節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路，目前我國節(jié)水灌溉大多采用手動方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。而自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)前期多引進國外技術與產(chǎn)品，近期才出現(xiàn)了適合我國國情的技術與產(chǎn)品，但依然存在許多問題。國外灌溉自動化以有線網(wǎng)絡（為田間灌溉設備提供控制信號和供電）技術為基礎，因為有線網(wǎng)絡技術具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、電源供給充沛和田間機械耕作無障礙的優(yōu)點。而我國的農(nóng)業(yè)灌溉自動化控制系統(tǒng)方案目前大多采無線網(wǎng)絡技術（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。主要因為有線網(wǎng)絡鋪設需要開挖專門的電纜管溝工程成本高昂、線路維修維護困難（需要將種植地塊掘開進行維修）、成本大。特別是已經(jīng)采用手動方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)很難再次進行田間挖掘布線工作，只能采用無線網(wǎng)絡方式進行自動化改造。但采用無線網(wǎng)絡由于設備供電與天線等問題，會在田間增加設置太陽能板或天線等遠高于地面的設施，不可避免的造成了不同程度的田間機械耕作障礙，致使中耕、噴藥等機械化操作十分困難。并且灌季結(jié)束后必需及時回收設備（太陽能板或天線）以利于作物的機械化收割和土地整理（犁地、靶地）。致使相應的設備成本與運營費用大幅度的增加，極大的降低了農(nóng)民的接受程度。

加之農(nóng)業(yè)灌溉網(wǎng)絡與設備在農(nóng)田分布分散，出現(xiàn)問題時，排查地域范圍極大，無法及時準確的判斷故障位置。這樣既拖延了灌溉時間造成作物損害又產(chǎn)生了高昂的售后費用，嚴重的影響了應用的普及。

這些問題都極大的制約了自動化灌溉技術的推廣和應用。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明進行了多點創(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)絡的組成方式，充分利用了灌溉管道的梳狀分布特點（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。將每條埋地干管區(qū)域鋪設一個獨立的有線網(wǎng)絡，有線網(wǎng)絡連接到設立在干管尾端的非灌溉區(qū)域的一個無線轉(zhuǎn)換裝置。所有的無線轉(zhuǎn)換裝置組成無線網(wǎng)絡，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)絡就將所有獨立的有線網(wǎng)絡連接成一個完整的田間灌溉混合網(wǎng)絡系統(tǒng)。通過在灌溉區(qū)域采用多個獨立的有線網(wǎng)絡和非灌溉區(qū)域采用無線網(wǎng)絡進行混合組網(wǎng)的方式，有效的降低了有線通信網(wǎng)絡的布線長度，相對的降低了施工成本，徹底的解決了灌溉設備導致的田間機械耕作障礙的問題。

通過研究發(fā)現(xiàn)連接灌溉設備完全依托灌溉管道的出地支管（簡稱：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)鋪設線路、地埋電纜分段連接和模塊化結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡組成方式。首先將地埋電纜分段鋪設在灌溉管道的埋地干管內(nèi)，從而解決了單獨開挖電纜管溝的問題。其次設計了一個安裝在出地支管上的密封接線裝置，將獨立的有線網(wǎng)絡按照出地支管劃分成若干個有線灌溉單元（等效于一個模塊）。有線灌溉單元包括：出地支管、地埋電纜、密封接線裝置、灌溉設備和外部電纜。每個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)部到下一個有線灌溉單元的出地支管，并通過下一個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，形成了獨立的有線網(wǎng)絡。由于采用模塊化、分段式的結(jié)構(gòu)設計，使后期維護維修時，可以以模塊為判斷點進行故障定位判斷。線路故障時只需從密封接線裝置處抽取故障段的地埋電纜進行更換，而不會影響整個灌溉管道和地埋電纜。這樣在大幅度的節(jié)省了施工費用（不需另行挖掘電纜管溝）的同時解決了有線網(wǎng)絡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)明針對性的創(chuàng)造了分段布線的方法與裝置。裝置采用一個浮球連接一根引線，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)絡施工難、造價高的問題。并可以在無需二次工程的情況下，對手動方式的節(jié)水灌溉系統(tǒng)進行低成本的自動化改造。