[發明專利]一種基于聲壓驅動的灌溉控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202010940680.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112119885B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 曹素靜怡;許文超;劉勇;張雷;施寧濤
• 申請（專利權）人: 黑龍江東部節水科技集團股份有限公司
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;A01G25/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

本發明提出了一種基于聲壓驅動的灌溉控制裝置及控制方法，屬于灌溉控制技術領域。解決了現有灌溉控制系統成本高且不能控制送水流量的問題。它包括聲壓單元、灌溉主管、共振閥門和灌溉支管，所述聲壓單元布置在灌溉主管上，接收電信號命令發出聲波并在灌溉主管內產生聲壓，所述灌溉支管數量為多個，多個灌溉支管沿灌溉主管的長度方向布置，每個灌溉支管均通過共振閥門與灌溉主管相連，所述共振閥門包括共振膜片、隔板和閥門管路，所述閥門管路與灌溉主管相連，所述閥門管路內設置有隔板，所述隔板內設置共振膜片。它主要用于聲壓驅動控制灌溉。

技術領域

本發明屬于灌溉控制技術領域，特別是涉及一種基于聲壓驅動的灌溉控制裝置及控制方法。

背景技術

在大面積的農業灌溉中，各局部地區的灌溉需求不同，并且隨氣象和土壤條件變化，各區域灌溉需求發生動態變化。隨著智慧農業的發展，土壤監測技術日漸成熟，需要一種在局部范圍(1平方米內)內控制水量的精準灌溉方法。進一步說，精準灌概就是要實現每一株農作物在每一個生長階段都能得到適合自己的灌水量。這對節約水資源和農作物生長意義重大。雖然目前可以利用電磁閥實現遠程控制每一個局部區域的開關，但是一套大面積的灌溉系統所涉及管路和灌溉口的數目龐大，電磁閥的成本高且不能控制送水流量。

灌溉系統往往要涉及在一根細長的送水管道上布置多個灌溉口，由于沿程阻力使得遠離送水端的灌溉口的水壓不足，從而造成送水管道末端的灌溉不足。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的問題，提出一種基于聲壓驅動的灌溉控制裝置及控制方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種基于聲壓驅動的灌溉控制裝置，它包括聲壓單元、灌溉主管、共振閥門和灌溉支管，所述聲壓單元布置在灌溉主管上，接收電信號命令發出聲波并在灌溉主管內產生聲壓，所述灌溉支管數量為多個，多個灌溉支管沿灌溉主管的長度方向布置，每個灌溉支管均通過共振閥門與灌溉主管相連，所述共振閥門包括共振膜片、隔板和閥門管路，所述閥門管路與灌溉主管相連，所述閥門管路內設置有隔板，所述隔板內設置共振膜片。

更進一步的，所述灌溉主管上設置有消振單元。

更進一步的，所述消振單元為彎頭或凹形管。

更進一步的，所述聲壓單元設置在凹形管端處。

更進一步的，所述共振閥門中通過隔板形成多個空腔，每個空腔內均設置有共振膜片且共振膜片的厚度不相同。

更進一步的，所述多個灌溉支管均布置在灌溉主管的最大聲壓處。

更進一步的，所述多個灌溉支管布置在灌溉主管的不同聲壓處。

更進一步的，所述多個灌溉支管中有兩個灌溉支管分別設置在灌溉主管開始端的低聲壓處和末端的高聲壓處。

本發明還公開了一種基于聲壓驅動的灌溉控制方法，聲壓單元的振動膜片與灌溉主管貼緊，聲壓單元接收電信號命令，聲壓單元根據控制命令發出制定頻率的聲波，聲波在灌溉主管中以駐波的形式傳播，并在灌溉主管中產生聲壓信號；聲壓單元在灌溉主管水路中傳播的聲壓信號傳遞到灌溉支管端口處，聲壓通過共振控制共振閥門的開關；當共振膜片靜止時，受水壓作用，共振膜片作為堵頭限制水流的流動，當共振膜片在一定頻率的駐波聲壓驅動下發生共振，此時共振膜片上下左右來回與隔板發生振動碰撞，振動達到一定程度時，水流從共振膜片、閥門管路以及隔板之間的縫隙中流過；通過提前實驗獲得水流與聲壓之間的關系函數Q＝f₁(I)，式中Q為水流速，I為聲壓，函數由平緩段和激增段組成，將聲壓范圍控制在激增段內。

更進一步的，根據公式f_n＝nc/2L計算駐波波峰波谷的位置，式中L為灌溉主管的長度，c為聲音在水中的傳播速率1500m/s，n代表頻率的階次，f_n代表管道中第n階次頻率，根據波峰波谷的出現位置設置灌溉支管。