[发明专利]一种基于声压驱动的灌溉控制装置及控制方法

说明书

本发明提出了一种基于声压驱动的灌溉控制装置及控制方法，属于灌溉控制技术领域。解决了现有灌溉控制系统成本高且不能控制送水流量的问题。它包括声压单元、灌溉主管、共振阀门和灌溉支管，所述声压单元布置在灌溉主管上，接收电信号命令发出声波并在灌溉主管内产生声压，所述灌溉支管数量为多个，多个灌溉支管沿灌溉主管的长度方向布置，每个灌溉支管均通过共振阀门与灌溉主管相连，所述共振阀门包括共振膜片、隔板和阀门管路，所述阀门管路与灌溉主管相连，所述阀门管路内设置有隔板，所述隔板内设置共振膜片。它主要用于声压驱动控制灌溉。

技术领域

本发明属于灌溉控制技术领域，特别是涉及一种基于声压驱动的灌溉控制装置及控制方法。

背景技术

在大面积的农业灌溉中，各局部地区的灌溉需求不同，并且随气象和土壤条件变化，各区域灌溉需求发生动态变化。随着智慧农业的发展，土壤监测技术日渐成熟，需要一种在局部范围(1平方米内)内控制水量的精准灌溉方法。进一步说，精准灌概就是要实现每一株农作物在每一个生长阶段都能得到适合自己的灌水量。这对节约水资源和农作物生长意义重大。虽然目前可以利用电磁阀实现远程控制每一个局部区域的开关，但是一套大面积的灌溉系统所涉及管路和灌溉口的数目庞大，电磁阀的成本高且不能控制送水流量。

灌溉系统往往要涉及在一根细长的送水管道上布置多个灌溉口，由于沿程阻力使得远离送水端的灌溉口的水压不足，从而造成送水管道末端的灌溉不足。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于声压驱动的灌溉控制装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于声压驱动的灌溉控制装置，它包括声压单元、灌溉主管、共振阀门和灌溉支管，所述声压单元布置在灌溉主管上，接收电信号命令发出声波并在灌溉主管内产生声压，所述灌溉支管数量为多个，多个灌溉支管沿灌溉主管的长度方向布置，每个灌溉支管均通过共振阀门与灌溉主管相连，所述共振阀门包括共振膜片、隔板和阀门管路，所述阀门管路与灌溉主管相连，所述阀门管路内设置有隔板，所述隔板内设置共振膜片。

更进一步的，所述灌溉主管上设置有消振单元。

更进一步的，所述消振单元为弯头或凹形管。

更进一步的，所述声压单元设置在凹形管端处。

更进一步的，所述共振阀门中通过隔板形成多个空腔，每个空腔内均设置有共振膜片且共振膜片的厚度不相同。

更进一步的，所述多个灌溉支管均布置在灌溉主管的最大声压处。

更进一步的，所述多个灌溉支管布置在灌溉主管的不同声压处。

更进一步的，所述多个灌溉支管中有两个灌溉支管分别设置在灌溉主管开始端的低声压处和末端的高声压处。

本发明还公开了一种基于声压驱动的灌溉控制方法，声压单元的振动膜片与灌溉主管贴紧，声压单元接收电信号命令，声压单元根据控制命令发出制定频率的声波，声波在灌溉主管中以驻波的形式传播，并在灌溉主管中产生声压信号；声压单元在灌溉主管水路中传播的声压信号传递到灌溉支管端口处，声压通过共振控制共振阀门的开关；当共振膜片静止时，受水压作用，共振膜片作为堵头限制水流的流动，当共振膜片在一定频率的驻波声压驱动下发生共振，此时共振膜片上下左右来回与隔板发生振动碰撞，振动达到一定程度时，水流从共振膜片、阀门管路以及隔板之间的缝隙中流过；通过提前实验获得水流与声压之间的关系函数Q＝f₁(I)，式中Q为水流速，I为声压，函数由平缓段和激增段组成，将声压范围控制在激增段内。

更进一步的，根据公式f_n＝nc/2L计算驻波波峰波谷的位置，式中L为灌溉主管的长度，c为声音在水中的传播速率1500m/s，n代表频率的阶次，f_n代表管道中第n阶次频率，根据波峰波谷的出现位置设置灌溉支管。