[发明专利]一种“风光互补”的山丘区节水灌溉综合调控系统

说明书

本发明公开了一种“风光互补”的山丘区节水灌溉综合调控系统，包括能源系统，灌溉系统，监测系统，数据传输系统，中央处理系统，管网与动力提升系统，输配电及并网发电系统，以及辅助系统；通过风力发电设备、太阳能光伏发电设备、滴灌设备、微喷灌设备、低压管灌设备、土壤墒情监测设备、作物光谱发射率监测设备、数据传输设备、CPU处理器、蓄水池、超声波测距仪、空气压缩机、扬水机、PVC‑U农灌管、逆变器、配电室、水源过滤器、文丘里自动施肥器这些设备的安装，以“风光互补”的清洁能源模式为基础，将山丘区稀缺的水资源集聚起来，实现“零存整取”，并在满足山丘区作物灌溉的同时，实现节水、节能、节肥、增收的诸多目标。

技术领域

本发明涉及一种节水灌溉综合调控系统，特别是涉及一种“风光互补”的山丘区节水灌溉综合调控系统，属于清洁能源和节水灌溉技术领域。

背景技术

山丘区是山区和丘陵区的合称。其中，山区主要是指地表形态起伏陡峭，绝对高度在500米以上，相对高度超过200米的坡面组合体，丘陵主要是指地表形态起伏和缓，绝对高度在500米以内，相对高度不超过200米的坡面组合体。山丘区与平原相比，由于地势的原因，在雨水的冲刷下易造成水土流失，加之山丘区人烟稀少，交通不便，缺少基本的能源、水源等物质和设施，如果没有有效的节水灌溉方法和充沛的能源供应，山丘区是不适宜发展规模化农业。

目前，有三种在山丘区种植作物的模式：第一，雨养种植；在一些降雨较为充沛的湿润区和半湿润区，年降雨量大于作物的灌溉定额，凭借山丘区的海拔和气候条件，可以实行自然灌溉和管理。第二，人力种植；在一些海拔不高的丘陵地区，由于年降雨量可能小于作物的灌溉定额，这时候人们往往会依靠自身，在这些丘陵地区修建集雨池，在需要灌溉的时候，还会从山下将水运输上来，补充灌溉。第三，高空灌溉；在个别规模较小的具有集成示范效应的山丘区，可以使用无人机或是小型飞机对种植的作物进行喷洒灌溉。

以上三种山丘区种植方法均存在不足和缺陷，如：雨养种植，这是一种“靠天收”的种植方式，依靠气候和地理条件进行种植，一旦出现极端气候，将会面临严重的自然灾害和农业损失；此外，由于雨养种植的种植过程中，降雨量发生的时期不可能完全和作物生育期的需水时间吻合，因此无法做到以需定供，种植的作物的品质也一般；由于这种种植方式对气候要求高，因此在半干旱或干旱地区无法进行。人力种植，最大的障碍在于管理和人力成本极高；在缺水的时期，人们需要从山丘区下面提水至山丘区中上部，整个过程费时费力、效率低下，只适用于一些气候条件较好，海拔较低的种植园；此外，这种方式不适用于规模化的种植。高空灌溉，对于大面积的种植来说是一种很方便、高效的灌溉方式，但是前期投入成本巨大，且单价无人机或小型飞机的灌溉面积也很有限，往返补水的时间和过程也很费时费力。

在实践过程中，一些学者和科创人员利用清洁能源进行山丘区节水灌溉，并提出诸多好的思路和创新。例如：中国发明专利文献CN 104912152A介绍了一种山丘区输水工程安全运行调度系统及安全运行调度方法，涉及一种输水工程安全运行调度系统，特别涉及一种山丘区多起伏、长距离、高扬程具有加压输水和有压重力流输水方式的复杂输水系统的安全运行调度系统；中国发明专利文献CN 104221815A介绍了一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，采用大功率水泵和小功率水泵并列的方式，能更好地把光伏热能转化为电能，成功地用蓄水代替蓄电，以空间换取时间，延长灌水时间，大幅度降低造价，有助于大面积推广；中国实用新型专利文献CN 203465153U介绍了一种山丘区输水管道试压装置，该试压装置可以连续试压，能节约工期，减少耗水量，节约工程投资；中国实用新型专利文献CN 204796154U介绍了一种山丘区水锤泵提水灌溉木薯的系统，通过水源落差产生的水锤效应将水提至高位水池，是一种节能环保的技术，不间断地自动提水，结合高位水池，实现“提蓄结合”，根据木薯生产的需要，进行灌溉和施肥。