[发明专利]一种水力发电式智能喷灌管理装置及方法

权利要求书

1.一种水力发电式智能喷灌管理装置，其特征在于：包括测控装置、信号电缆、喷灌节点管路以及土壤水传感器；所述测控装置与所述信号电缆的一端电连接，所述信号电缆的另一端与所述土壤水传感器电连接；其中，所述土壤水传感器埋设在喷灌区域内的土壤中，所述土壤水传感器用于在线检测土壤中的水含量，形成检测信息，所述信号电缆将所述检测信息输送给所述测控装置；

所述测控装置包括电动水阀、水力发电模块、储能供电电路和喷灌测控电路；所述电动水阀的进口连接有高压供水管，所述电动水阀的出口与所述水力发电模块的进水口连接，所述水力发电模块的出水口连接有喷水管，所述喷水管的出口喷出水；所述水力发电模块的发电输出端与所述储能供电电路的电源输入端电连接，所述储能供电电路的电源输出端与所述喷灌测控电路的电源输入端电连接；所述喷灌测控电路的电源监控输入端与所述储能供电电路的电量测控输出端电连接，所述喷灌测控电路的土壤水检测信号输入端与所述信号电缆的一端电连接，所述喷灌测控电路的控制输出端与所述电动水阀电连接；

所述储能供电电路包括充电法拉电容、充电管理电路、储能蓄电池、放电保护电路、放电法拉电容和电量测控电路；所述充电法拉电容的引脚与所述储能供电电路的电源输入端电连接，并且与所述充电管理电路的输入端电连接；所述充电管理电路的输出端与所述储能蓄电池电连接，所述储能蓄电池还与所述放电保护电路的输入端电连接；所述放电保护电路的输出端与所述放电法拉电容电连接，所述放电法拉电容的引脚与所述储能供电电路的电源输出端电连接；所述电量测控电路的测控接口分别与所述充电法拉电容、所述放电法拉电容、所述储能蓄电池以及所述充电管理电路电连接，所述电量测控电路的监控接口与所述喷灌测控电路的电源监控接口电连接；

所述土壤水传感器包括左平面电容、右平面电容以及夹层平行板电容；所述左平面电容设置在所述夹层平行板电容的左侧，所述左平面电容与所述夹层平行板电容之间设置有左侧隔离电极；所述右平面电容设置在所述夹层平行板电容的右侧，所述右平面电容与所述夹层平行板电容之间设置有右侧隔离电极；所述左平面电容与所述左侧隔离电极之间、所述左侧隔离电极与所述夹层平行板电容的左电极平板之间、所述右平面电容与所述右侧隔离电极之间、所述右侧隔离电极与所述夹层平行板电容的右电极平板之间均设置有通过绝缘层；

所述左平面电容上设置有左平面电容电极，所述左平面电容电极包括左平面电容正极和左平面电容负极，所述左平面电容正极与所述左平面电容负极相互叉指交扣；所述左平面电容正极的外侧设置有左平面正隔离电极，所述左平面电容负极的外侧设置有左平面负隔离电极，其中，所述左平面正隔离电极用于消除所述左平面电容正极外侧的电场泄漏产生的测量误差，所述左平面负隔离电极用于消除所述左平面电容负极外侧的电场泄漏导致的测量误差；

所述右平面电容上设置有右平面电容电极，所述右平面电容电极包括右平面电容正极和右平面电容负极，所述右平面电容正极与所述右平面电容负极相互叉指交扣；所述右平面电容正极的外侧设置有右平面正隔离电极，所述右平面电容负极的外侧设置有右平面负隔离电极，其中，所述右平面正隔离电极用于消除所述右平面电容正极外侧的电场泄漏产生的测量误差，所述右平面负隔离电极用于消除所述右平面电容负极外侧的电场泄漏导致的测量误差。

2.根据权利要求1所述的水力发电式智能喷灌管理装置，其特征在于：所述测控装置包括防水壳体，所述电动水阀、所述水力发电模块、所述储能供电电路和所述喷灌测控电路都安装在所述防水壳体的内部，所述电动水阀的进口、所述水力发电模块的出水口以及所述信号电缆均穿过所述防水壳体。

3.根据权利要求1所述的水力发电式智能喷灌管理装置，其特征在于：所述左平面电容正极的外侧宽度是所述左平面电容正极宽度的一半；所述左平面电容负极的外侧宽度是所述左平面电容负极宽度的一半；所述右平面电容正极的外侧宽度是所述右平面电容正极宽度的一半；所述右平面电容负极的外侧宽度是所述右平面电容负极宽度的一半。

4.根据权利要求1所述的水力发电式智能喷灌管理装置，其特征在于：所述充电法拉电容与所述放电法拉电容之间跨接有低导通压差前馈二极管，所述低导通压差前馈二极管的正极与所述充电法拉电容的正极电连接，所述低导通压差前馈二极管的负极与所述放电法拉电容的正极电连接。