[發明專利]一種恒壓噴灌控制系統與方法

有效

• 申請號: 201710416852.2
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107896946B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 胡永光;劉鵬飛;鹿永宗;江豐;王升
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;江蘇新田風科農業發展有限公司
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 蔡棟

本發明公開了一種恒壓噴灌控制系統及方法，屬于農業噴灌技術領域。本發明考慮到傳統的噴灌控制方法往往會導致深層滲漏和水資源浪費的現象，將某一深度處的土壤含水量下限設定為噴灌的開啟時機，以入滲深度模型計算得到的噴灌時間作為噴灌的停止時機。本發明可以實現植物的精準噴灌，在滿足植物生長所需水分的基礎上可節約30%以上的水資源，可應用于植物噴灌。

技術領域

本發明涉及農業噴灌技術領域，特別涉及一種恒壓噴灌控制系統與方法。

背景技術

植物主要通過根系吸取土壤中的水分來維持生長。從地表到根系最深處的土壤中的水分均可被植物所吸收；而超出根系范圍的水分，植物無法吸收，這不僅造成水資源浪費，還降低土壤中氧氣的含量，造成根系腐爛甚至死亡。而噴灌以高節水率、灌溉均勻性高、占用面積小、節約勞動力、不易形成地表徑流，有效的增加作物產量等優點被廣泛應用于農業節水抗旱領域。但是目前主流的噴灌控制往往依賴于操作人員的經驗，易造成過量灌溉。

申請號201510836129.0的中國發明專利公開了一種園林灌溉的自動化控制系統與方法，該專利中提到一種園林灌溉的自動化控制方法，通過濕度檢測裝置實時檢測土層的水含量信息與預存儲的最優水含量進行對比，當低于此最優水含量時向電磁開關發送開啟信號。當灌溉后的水含量信息高于最優水含量，向電磁開關發送關閉信號。該專利未提及傳感器埋設的位置以及未考慮到基于該最優水含量的控制方法是否存在灌溉不足或者過量的問題。

申請號201610116456.3的中國發明專利公開了一種微灌用自動控制系統，該專利中提到通過土壤濕度傳感器進行土壤濕度檢測，并且向電磁閥發出開、閉控制指令。其主要控制核心是通過埋設在灌溉區域的土壤濕度傳感器檢測到的實測值與設定值進行比較，當實測值達到設定下限時，主控器打開電磁閥進行供水灌溉，當實測值大于設定上限時，電磁閥關閉，停止供水。該方法雖然較大水漫灌方式提高了節水率，但是這種基于土壤含水量上下限的灌溉方式，未考慮到灌溉后水分最終的濕潤范圍是否超過了植物根系范圍，往往會造成灌溉不足或過量灌溉。

發明內容

本發明的目的在于提供一種恒壓噴灌控制系統與方法，以實現植物的精準噴灌，即滿足植物生長所需的水量，又節約了水資源。

為了解決以上的技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種恒壓噴灌控制系統，其特征在于包括：控制器(1)、人機交互界面(2)、壓力傳感器(3)、土壤水分傳感器(4)、變頻器(5)、水泵(6)；壓力傳感器(3)和土壤水分傳感器(4)與控制器(1)的輸入端相連；人機交互界面(2)通過RS-485與控制器(1)輸入端相連；變頻器(5)的輸入端與控制器(1)的輸出端相連；水泵(6)連接變頻器(5)的輸出端。

所述土壤水分傳感器(4)位于待檢測植物根系1/4～1/3深度處，用以表征植物干旱情況。

一種恒壓噴灌控制方法，其特征在于具體包括以下步驟：

步驟1，在控制器(1)中輸入壓力設定值和土壤水分下限設定值；

步驟2，測量噴灌區域所在地塊的坡度X₁；

步驟3，根據所選噴頭參數和噴頭間距a、支管間距b確定噴灌強度X₂；所述噴頭參數包括流量q和噴頭射程R；

步驟4，測量植物根系深度L；

步驟5，在人機交互界面(2)輸入噴灌區域的坡度X₁、噴灌強度X₂和植物根系深度L；

步驟6，根據所需入滲深度L₁和濕潤鋒運移速率Y₁計算所需的噴灌時間T，T＝L₁/Y₁；