[发明专利]一种用于稻田排灌的分布式控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种用于稻田排灌的分布式制系统及方法，包括自动灌溉系统和自动排水系统，通过分布式设置智能排灌装置在每块格田上，实现对其中任意的一块格田做出相应的自动灌溉和自动排水，实现稻田的水位精准分布式控制，无需集中管理，提升稻田用水的利用率和田间用水管理效率。

技术领域

本发明涉及物联网的技术领域，具体涉及一种用于稻田排灌的分布式控制系统及方法。

背景技术

水稻是我国主要的粮食作物，在粮食安全中占有极其重要的地位。我国作为世界上栽培水稻最早的国家，其水稻种植面积位居世界第二，总产量占全球的31％，属于世界之首，被誉为世界第一稻米生产大国。我国是世界上最缺水的国家之一，又是农业用水大户，灌溉水利用系数低，农业用水的有效利用率仅为43％左右，远低于欧洲等发达国家70％-80％的水平。研究发现，我国农业用水占全国总用水量的88％，而水稻用水占农业用水的70％左右，目前水稻田用土或木阀进行堵或放水，不但严重浪费水资源，还十分费时费力。因此，研究水稻节水排灌方法及其装置，提高灌溉水利用效率，节约水资源，保证水资源可持续利用，具有十分重要的意义。

现有水稻生产中对稻田灌、排水口的设计主要有以下两种方式：(1)普通农户种植的农田，直接通过堵或挖开田埂泥土对稻田进行排灌。(2)科研单位和示范基地种植的农田，建有水泥田埂和沟渠，以木阀或者手动阀门对排灌水口进行封闭，通过开启或关闭阀门对稻田进行排灌。

现有的水稻排灌方式均存在以下七个问题：(1)我国水资源短缺，水稻灌溉仍以淹灌为主，灌水、排水和控水还是依靠人工完成，不仅浪费水，人工操作还很难控制水位，影响水稻生长(2)直接挖开田埂和打开阀门，不能定量控制稻田水位，造成排水后稻田水位低于需求水位时，还要再次灌溉。(3)暴雨天气时，挖开田埂和手动打开阀门，既操作困难又不安全，特别是遇到晚上下暴雨，需要对稻田进行排水。(4)遇到连续暴雨天气，不能及时将稻田里的水排出。(5)田埂和木阀容易被破坏，导致无法正常保持稻田水位。(6)人工控制增加劳动成本，目前不仅劳动力处于不足的状态，还不便于水稻大面积集约化栽培。(7)现有的大面积种植水稻的稻田，存在高低不平的客观原因，在种植水稻时，种植户会把稻田调整为格田，以便控制稻田的水位。大面积可以通过水泵集中灌溉或排水，但是对调整的格田无法实现精准水位自动控制，还是通过人工来实现格田的灌溉和排水。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种用于稻田排灌的分布式控制系统及方法，具有结构相对简单、操作方便、经久耐用、减少劳动力、适用性广、太阳能供电、无需布线、便于安装的优势，自动控制水位和自动排灌的稻田水位排灌控制系统。

本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于稻田排灌的分布式控制系统，所述系统包括自动灌溉系统和自动排水系统。所述自动灌溉系统包括泵房、输水管道、第一控制模块及电控阀门；所述输水管道与泵房连接，每个格田的输水管道上均设置有电控阀门；所述第一控制模块与电控阀门连接，用于控制稻田灌溉；所述自动排水系统包括设置在每个格田田埂上的智能排灌装置，所述智能排灌装置包括第二控制模块和排灌装置，所述第二控制模块与排灌装置连接，用于排出稻田中的水。

其中，所述智能排灌装置还包括第二控制模块、排灌装置以及水位传感器，所述水位传感器用于监测格田水位数据，当所述格田水位数据低于预设阈值时，第一控制模块控制所述格田的电控阀门开启，通过输水管道对所述格田进行灌溉；当所述格田水位数据高于预设阈值时，第二控制模块控制格田的排灌装置开启，通过所述排灌装置将格田中多余的水排出至排水渠。

其中，所述第二控制模块还用于当相邻格田需灌溉，开启所述格田之间的排灌装置，水将通过一个格田流入另一个格田，为另一个格田进行灌溉；当相邻格田需排水，则开启所述格田之间的排灌装置，水将通过一个格田流入另一个格田，最终流入排水渠。

其中，所述自动灌溉系统还包括进排气阀，所述进排气阀用于将所述输水管道内的空气排出。