[发明专利]一种自动灌溉系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及生态工程中的灌溉自动化技术，具体地说是一种根据自然温度和土壤含水量自动控制灌溉给水的系统。

背景技术

进行生态工程时，为保证地表所覆植被的成活率，首要保证的就是水量供应充足。而天然降水受季节影响较大，雨量又很难控制，大多都难以达到植被生长所需的用水量。因此，在现行的生态修复工程中，植被生长期常使用人工辅助灌溉措施。我国人工辅助灌溉措施主要分为粗放型的大水漫灌和相对节约型的现代灌溉技术。漫灌既费水，灌溉效果也不佳，将渐渐退出历史舞台；而现代灌溉技术主要以喷灌和滴灌为主，虽然在一定意义上节约了灌溉用水量，但是无法控制有效灌溉量和合适的灌溉时间，仍会导致水资源的浪费，尤其是在干旱缺水、蒸发量大的西部地区，难以达到预期效果。因此开发一种节约型、智能型、可监控型的灌溉系统，具有较为深远的意义。

现有的智能灌溉系统大致分为两种，分别为土壤水分传感器控制灌溉系统和温度传感器控制灌溉系统。这两种灌溉系统在一定程度上解决了灌溉系统智能化的问题，但是局限性较大。例如，温度传感器控制的灌溉系统虽然能够解决根据温度上下限调节灌溉供水，却忽视了土壤中本身的含水量，如遇雨涝天气，很容易形成地表径流，导致水土流失。再如，土壤水分传感器控制灌溉系统，虽然在土壤含水量上把握很准，但是难以把握温度，寒冷的天气中如不人为关闭，很容易造成元件被冻坏和水资源浪费的后果。而且，土壤水分传感器本身也有许多分类，简易型的造价低且实用，但是人为操作太多；电子元件型的操作简单，不用太多维护，但是造价太高，不利于推广。此外上述两种系统普遍缺乏可监控性，无法在室内监视系统是否正常运行，如若元件或仪器运行出现失常，很难被及时发现。因此，上述两种系统在实地综合应用效果均不甚理想。

发明内容

为了解决上述存在的不足之处，本发明专利的目的在于提供一种兼土壤水分传感器和温度传感器于一体，同时还具有故障定位报警功能的灌溉系统，使灌溉系统在保证自身正常运行的同时还兼顾植被适生温度和土壤合适含水量。

本发明专利的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明专利包括控制系统和喷水系统。控制系统主要是由串联的开关式土壤水分传感器、开关式温度传感器、报警系统三个实体部分组成的自动控制系统和一个手动开关形成的手动控制系统，两个控制系统在大回路中并联；喷水系统与控制系统串联，喷水开关取决于控制系统。系统用电可采用中华人民共和国居民用电系统，交流220V，50Hz。示意图见图1。

具体元件设计是通过以下技术方案设计实现的：

1.开关式土壤水分传感器设计

开关式土壤水分传感器是利用张力计的原理制成的，它利用特制的电接点真空表将土壤湿度信号转换为开关式电信号。土壤水吸力的大小与土壤水分含量有关。一般来说，土壤含水量愈小，吸力愈大；土壤含水量愈大，吸力愈小。土壤水吸力大小与水分对植物有效性有密切的关系。因此，测定土壤水吸力大小已普遍用作植物是否需要灌溉的依据。传感器提供的信号为开关电信号(触点信号)，通过电接点真空表上拨杆的定位，可获得0～85kPa范围内任意点土壤水吸力的开关电信号。这个土壤湿度检测范围，正好适合多数植物指示灌溉之用。示意图见图2。

2.集气管内水位检测系统设计

水位检测系统是位于集气管内的水位监测杆和外接系统的总称，它利用水是导体的特征，将两条不相接的引线分别布置于集气管底和最低水位线上，在管内水气处于相对平衡状态时，水位较高，引线导通。水过于少低于最低水位线时，两引线便断开。示意图见图3。

3.开关式温度传感器设计

开关式温度传感器拟采用现有的XMK-010型双限数显温度控制仪，该仪器有如下优点：被控对象的温度测量和显示，温度下限、上限的设定和被控设备开、停控制，温度传感器故障显示(开路或短路)。

4.故障报警系统设计

故障报警系统串联于两个传感器的同侧，两个传感器正常通电时，报警器处于通路状态，当传感器有断路信号，报警器收到信号，断开系统通路，发出报警声音信号，并显示发生故障传感器。示意图见图4。

5.手动系统开关设计

手动系统开关与自动控制系统并联，可不经由任何控制器直接手动开启系统，设置于监控室内，在紧急情况(如火情、扬尘等)时，开启此开关，便能跳过环境因素，完成地表覆水任务。

6.喷水系统设计

喷水系统采用较为节水的灌溉装置，例如喷灌、滴灌等，与整个控制系统串联，受控制系统控制，既能够及时有效的保证水的供应，又防止了水资源的浪费。

本发明专利的优点与积极效果为：