[发明专利]灌溉控制系统

说明书

相关申请

本申请要求享有2007年8月20日提交的美国临时申请60/935,571的在35U.S.C.119(e)下的权益，该申请的公开内容在此通过引用并入。

领域

本发明涉及用于控制灌溉系统的系统和装置。

发明背景

经过灌溉管道网络对植物输送经常包含植物营养物、杀虫剂和/或药物的水的灌溉系统是众所周知的。在一些灌溉系统中，外部喷洒器、发射器或滴注器(dripper)被连接到灌溉管道，以便将水从管道分流并将水输送到植物。在很多这样的灌溉网络中，来自管道的水通过被安装在灌溉管道上或者“集成”在灌溉管道内的发射器或滴注器输送到植物。为了方便，用于灌溉系统中以将水从系统中的灌溉管道分流并将分流的水输送到植物的各种类型的装置中的任一种通常被称为发射器。发射器之间的间距以及发射器特性经常被设置成响应使用灌溉系统灌溉的植物的不同的灌溉需要。

对于给定构造的灌溉管道和发射器，由灌溉系统输送的水的量可以通过控制各种水流量控制装置比如水泵、流量阀以及止回阀，和/或本领域已知的流量控制装置的组合中的任何一种而被控制。流量控制装置可以操作以控制来自源的水，或者控制来自灌溉系统中的单个发射器的水，该源对灌溉系统中的灌溉管道的全部或者一部分提供水。

2006年8月17日提交的题为“Irrigation Pipe(灌溉管道)”的以色列专利申请177552，其公开内容在此通过引用并入本文，描述了一种具有灌溉管道的灌溉系统，灌溉管道包括具有不同的压力阈值的集成的发射器，发射器在这些压力阈值时打开以从管道输送水。其中打开以便输送水的发射器是通过改变灌溉管道中的压力来控制的。美国专利5,113,888，“Pneumatic Moisture Sensitive Valve(气动水分敏感阀)”，其公开内容在此通过引用并入本文，描述了具有其自有的阀的喷淋装置(spray device)，该阀打开和关闭以控制装置喷洒在植物上的水的量。

各种自动和/或手动方法和系统被用于确定什么时候对由灌溉系统灌溉的植物提供水以及提供多少水并相应地控制系统中的水流装置。上文提到的美国专利5,113,888响应于土壤水分而控制专利中描述的喷淋装置中的水流量阀。该喷淋装置包括定位在土壤中的具有孔的元件，当土壤水水分在预定量以上时，这些孔被阻塞，而当土壤水分在预定量以下时，这些孔被打开。当孔被打开时，空气被从阀中的室释放，从而减轻了保持流量阀关闭的压力，以允许阀打开以及允许水流动并且从喷淋装置喷洒。美国专利6,978,794描述了响应于由定位在土壤中的至少一个时域反射计量传感器(time domain reflectometry sensor)(“TDRS”)确定的土壤水分而控制灌溉系统，该专利的公开内容在此通过引用并入。该专利描述了使用多个TDRS在不同的土壤深度提供土壤水分含量的测量。US 6,314,340描述了响应于昼间的高温和低温控制水，其公开内容在此通过引用并入。

对于很多农业和科学应用，土壤水基质势被用作测量土壤水分含量以及土壤状况对于植物生长的适合度，且灌溉系统经常响应于土壤基质势的测量结果而被控制。通常用“ψ”表示的水基质势为散粒土物质吸引水以粘附到散粒表面有多么强的测量。土壤越干，土壤散粒吸引水并将水保持到它们的表面的力就越强，并且水基质势就越大。随着土壤的基质势增加，植物从土壤中吸取水越困难。当土壤变得干到使得植物不能从土壤吸取水时，植物蒸腾作用停止并且植物枯萎。

具有压力单位的基质势一般地为负的，并且通常使用张力计测量。张力计通常包括多孔材料，该多孔材料由气密密封件连接到填充有水的密封储存器。多孔材料被放置成与土壤接触，土壤的基质势以及因而水分含量将被确定，并且多孔材料起作用，以便将储存器耦合到土壤以允许水而不是空气穿过储存器和土壤之间。将水吸引到土壤散粒的力牵引水从储存器穿过多孔材料并在储存器中产生真空。土壤越干，将水从储存器牵引穿过多孔材料的力就越大，并且真空就越强，即真空压力的降低越大。随着土壤水分增加，将水吸引到土壤散粒的力降低，并且水从土壤被牵引穿过多孔材料进入储存器，并且真空压力增加。随着土壤的水含量分别地减小或增加，真空增加(压力减小)或减小(压力增加)。合适的压力监测器被用于确定真空的压力并从而提供土壤基质势的测量。