[發明專利]一種基于明渠的灌溉控制系統和灌溉控制方法

有效

• 申請號: 201710351796.9
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107223544B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 宋成法;顏愛忠;盧志龍;劉冰菁
• 申請（專利權）人: 中蘇科技股份有限公司
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;G05B19/418
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 孫計良

本發明公開了一種基于明渠的灌溉控制系統和灌溉控制方法。該系統配置管理模塊、指數采集模塊、指數分析模塊、水位采集模塊、水位分析模塊以及渠道注水放水調控模塊。渠道注水放水調控模塊采用分步控制方法，以廣度優先的方式自上而下遍歷各個的主渠道和支渠道，對每個主渠道和支渠道根據其渠道數據及水閘狀態進行注水和放水控制，直到對所有的農田渠道的放水量滿足其對應的農田側的需水量的要求。本發明通過水位計計算蓄水量的方式避開了明渠流速流量難以掌控的問題。

技術領域

本發明涉及智能化灌溉技術。

背景技術

隨著農業現代化的推進，智能化灌溉技術越來越受到重視。一方面，智能化灌溉技術能夠對作物實現按需自動灌溉，從而能夠大大減少人工的投入；另一方面，智能化灌溉技術能夠有效提高水的利用率，從而達到節水的目的。

理想化的智能灌溉是如專利文獻CN102037888A所公開的那樣通過采集土壤的濕度等信息，然后根據這些信息判斷是否需要對作物進行灌溉，如果需要對作物進行灌溉則開啟相應的控制閥對相應的作物進行灌溉。但現實的情形卻無法理想化。

目前，國內絕大部分農田通過水渠輸水方式進行灌溉。在同一灌溉水源的農田灌溉區域內，各種水渠組成樹狀網絡。首先是從作為灌溉水源的水庫或湖泊連接出來的主渠道，然后主渠道連接支渠道，支渠道再連接支渠道，最后支渠道連接農田的小水渠。主渠道、支渠道、小水渠的上游端設置有水閘。這些主渠道、支渠道和小水渠基本上屬于明渠。這種基于明渠的灌溉系統需要解決以下問題：1、各種水渠通常很長，本身具有蓄水功能，每次開閘放水需要考慮到水渠底水的水量，水閘處的流量與真正用于灌溉的水量之間不一致；2、水渠流水依賴于自然落差，無動力驅動，當上游和下游水位齊平時，水流不動，因此流速流量難以掌控；3、上游渠道與下游渠道之間的自然落差較小，需要利用渠道水閘開關在渠道內蓄水構建上下游的水位落差；4、灌溉面積很大，涉及幾百至幾千平方公里的灌溉面積，采用遍布傳感器采集土壤濕度的方案成本過高；5、由于灌溉面積大，考慮到不同地方土壤性質的不同、作物性質的不同所需要的水量也不同；6、由于灌溉面積大，甚至不同的灌溉點有著不同的降水；7、支渠道所覆蓋的灌溉面積不同，每個支渠道的水閘并不能同等對待。

發明內容

本發明所要解決的問題是背景技術的明渠灌溉系統中所出現的各種問題。

為解決上述問題，本發明采用的方案如下：

根據本發明的一種基于明渠的灌溉控制系統，該系統涉及主機、主渠道上游設置的水閘、支渠道上游設置的水閘、農田渠道上游設置的水閘、安裝在所述主渠道和支渠道上的水位計以及位于農田側的需水采集終端；所述水閘、水位計和需水采集終端連接所述主機；所述水位計用于采集主渠道或支渠道的水位，并發送至所述主機；所述需水采集終端用于收集農田側的需水指數發送至所述主機；該系統包括以下模塊：配置管理模塊、指數采集模塊、指數分析模塊、水位采集模塊、水位分析模塊、以及渠道注水放水調控模塊；

所述配置管理模塊用于配置和設定樹狀灌溉供水網絡的數據；所述樹狀灌溉供水網絡的數據包括于：主渠道、支渠道、農田渠道的上下游關系、主渠道和支渠道的儲水量與水位對應關系、農田側需水量與需水指數的對應關系、主渠道和支渠道對農田渠道的分配系數；

所述指數采集模塊用于從所述需水采集終端收集各個農田側的需水指數；

所述指數分析模塊用于根據所述指數采集模塊所采集的農田側的需水指數，結合所述農田側需水量與需水指數的對應關系，計算出相應的農田側需水量，并將該需水量對應至相應的農田渠道中作為相應的農田渠道的需水量，然后根據所述的主渠道、支渠道、農田渠道的上下游關系，對需水量逐級向上匯總得出各個主渠道、支渠道的需水量；

所述水位采集模塊用于通過水位計實時采集各個主渠道和支渠道的水位；

所述水位分析模塊用于根據所述水位采集模塊采集的水位，結合所述的主渠道和支渠道的儲水量與水位對應關系，計算出各個主渠道和支渠道的當前儲水量；