[发明专利]用于VRI和其他灌溉用途的锁止电磁阀激活检测的系统和方法

说明书

本发明提供了一种改进的阀组件和阀控制器，以控制用于灌溉的流体的运动。根据优选实施方式，本发明教导了一种用于监测阀组件的状况并且用于为选定的施用物提供“施用证明”的系统和方法。根据另外的优选实施方式，本发明包括阀组件，该阀组件包括阀控制器，该阀控制器用于向锁止阀施加电流，从而将锁止阀从第一流动状态切换到第二流动状态。根据另外的优选实施方式，本发明的阀组件优选地还包括状态/电流检测器，该状态/电流检测器优选地测量被施加到锁止阀的有效电流并输出所测得的波形以用于分析。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月4日提交的美国临时申请62/829,146的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及一种改进的阀组件和阀控制器，用于控制灌溉流体的运动。特别地，本发明涉及一种用于监测阀组件的状况并且用于为选定的施用物提供“施用证明(proof of placement)”的系统和方法。

背景技术

目前，通过灌溉系统的化学品和肥料的施用越来越多。此外，对可能无法与灌溉水同时施用的废水的土地修复要求越来越高。此外，规定要求必须记录废水的时间、地点和量(以及其他参数)来供管理当局检查，以确保废物施用在限制范围内，从而不会发生高氮径流，高氮径流可能会污染邻近的河流、湖泊或其他水域。

响应于这些发展，越来越需要验证每个灌溉系统是否正确运行，并且更重要的是，所有材料都按预期施用。由于不正确的施用会破坏具有精确指示(prescription)的目的和意图，因此这对于变量灌溉和相关的精确施用系统尤其重要。此外，关于这些材料的越来越多的规定将需要积极的控制和记录，以显示该材料是针对所有施用物在预定的时间、以正确的量并且在正确的位置施加的。这通常被称为“施用证明”。

在任何灌溉系统中，材料的正确施用最终由各种类型的电磁操作的阀控制。例如，锁止电磁阀可以用作变量灌溉喷头上的先导阀。在该施用中，喷头电磁阀将以由阀控制器确定的占空比循环地使控制阀打开和关闭。在另一示例中，电磁阀可以激活较大的控制阀，该控制阀开始将化学品(诸如氮肥、杀菌剂、除草剂或类似的农作物保护化学品)注入灌溉系统中。这通常也通过如下方式完成：操作一个或更多个电磁先导阀以互锁方式关闭或打开各种较大的控制阀以确保合规性。此外，这些电磁阀通常由阀控制器以正确的顺序进行操作。

已经开发了许多解决方案来测量单个阀的操作，诸如在阀下游添加压力传感器或流量计以测量随着阀状态改变而引起的管道压力或流量的改变。然而，这些系统存在许多缺点，包括高成本、额外的复杂性和额外的故障点(例如，流量计中的涡轮被腐蚀或对压力传感器的校准不正确)，这可能导致记录不正确的数据。现有技术的系统已经尝试提供传感器的组合以为操作员提供准确和方便的数据。然而，现有技术的系统的基本限制仍然存在。

为了克服现有技术的局限性，需要一种可靠且有效的系统以在灌溉操作期间对锁止阀/电磁阀进行监测和激活。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种改进的阀组件和阀控制器，用于控制灌溉流体的运动。根据优选的实施方式，本发明教导了一种用于监测阀组件的状况并且用于为选定的施用物提供“施用证明”的系统和方法。

根据另外的优选实施方式，本发明包括阀组件，该阀组件包括阀控制器，该阀控制器用于向锁止阀施加电流，从而将锁止阀从第一流动状态切换到第二流动状态。根据另外的优选实施方式，锁止阀的状态改变可以优选地通过向锁止阀的锁止线圈施加DC脉冲来实现。

根据另外的优选实施方式，本发明的阀组件还可以优选地包括状态/电流检测器，该状态/电流检测器优选地测量被施加到锁止阀的有效电流并且输出所测得的波形以用于分析。根据另外的优选实施方式，本发明还可以优选地包括控制器和算法，以对所测得的波形进行分析并通过锁止阀对指示改变状态的电流的减小进行识别。

根据另外的优选实施方式，本发明的系统还可以包括在灌溉期间对阀状况的跟踪和阀位置的映射。