一种垄作分根交替滴灌精准控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄、第二作物种植垄，分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统，滴灌首部系统上设有干管；还设有控制系统、第一负压计、第二负压计；第一左二级小台阶、第一右二级小台阶、第二左二级小台阶、第二右二级小台阶上分别设有第一左滴灌带、第一右滴灌带、第二左滴灌带、第二右滴灌带；第一左滴灌带、第一右滴灌带通过第一灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管；第二左滴灌带、第二右滴灌带通过第二灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管。通过本实用新型专利技术，方便准确地实现垄作分根交替滴灌智能控制。

A Precision Control System for Ridge Cropping and Alternating Drip Irrigation

The utility model relates to a precise control system of alternating drip irrigation with ridge tillage and root division, which includes alternating drip irrigation system with root division, first crop planting ridge and second crop planting ridge, drip irrigation head system with main pipe on the first system of alternating drip irrigation, control system, first negative pressure meter, second negative pressure meter, first left and second small steps, first and right two small steps. The first left drip irrigation belt, the first right drip irrigation belt, the second left drip irrigation belt and the second right drip irrigation belt are respectively arranged on the steps, the second left two small steps and the second right two small steps; the first left drip irrigation belt and the first right drip irrigation belt are connected to the main pipe of the first drip irrigation system through the first irrigation branch pipe; the second left drip irrigation belt and the second right drip irrigation belt are connected to the drip irrigation head system through the second irrigation branch pipe. The main pipe. Through the utility model, the intelligent control of ridge tillage alternating drip irrigation is conveniently and accurately realized.

【技术实现步骤摘要】
一种垄作分根交替滴灌精准控制系统
本技术涉及一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，能实现垄作分根交替滴灌的灌溉预报和自动控制，提高提高作物水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源的高效利用和农业绿色发展。
技术介绍
垄作具有集水、增温、提高土壤通气性等优点，可以提供适宜的水、肥、气、热等条件，促进作物生长，提高作物产量。分根交替灌溉是对作物进行交替灌溉，使作物根区一部分保持湿润，另一部分保持干燥，从而使作物根系交替经受水分胁迫，刺激根系产生根源信号脱落酸(Abscisicacid,ABA)，脱落酸传输至叶片，控制气孔的开度，当气孔开度达到最优时，不但可以减少作物奢侈蒸腾，还可以不降低作物光合产物累积，从而达到节水的目的。分根交替灌溉可以最大限度的提高水肥利用效率，具有节水优产的效果，应用前景广阔。滴灌将水肥直接输送到作物根部，局部湿润土壤，实现少量高频灌溉，减少水肥深层渗漏。结合这三种技术的垄作分根交替滴灌技术可以最大限度地提高水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源的高效利用和农业绿色发展。但现有技术较少涉及垄作分根交替滴灌系统。专利(CN106386412A)提供了一种平作的分根交替灌溉系统，但它不能解决垄作分根交替滴灌问题，如垄作滴灌的滴头流量和滴头间距的不当选择，极易造成垄沟积水，不利于作物对水肥的吸收利用。又如：专利(CN203985296U)提供了一种温室智能控制分根交替滴灌技术，但并没有解决分根交替滴灌的精准预报问题等，这使得分根交替滴灌技术的推广仍有较大问题。因此，亟需提供一种能实现精准控制的垄作分根交替滴灌系统及运行方法，能实现垄作分根交替滴灌的精准控制和农田灌溉的精准预报，提高作物水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源高效利用和农业绿色发展。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，为了解决分根交替滴灌精准控制中存在的上述问题，开发本灌溉预报和自动控制系统，本技术提供一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，可以实现垄作分根交替滴灌灌溉预报和自动控制。本技术的目的是这样实现的，一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄、第二作物种植垄，所述分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统，滴灌首部系统上设有干管；所述第一作物种植垄的两边分别设有第一左二级小台阶、第一右二级小台阶，第二作物种植垄的两边分别设有第二左二级小台阶、第二右二级小台阶；其特征在于：还设有控制系统、第一负压计、第二负压计，控制系统预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；所述第一左二级小台阶、第一右二级小台阶、第二左二级小台阶、第二右二级小台阶上分别设有第一左滴灌带、第一右滴灌带、第二左滴灌带、第二右滴灌带；所述第一左滴灌带、第一右滴灌带通过第一灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管，第一灌溉支管上设有第一电磁阀；所述第一负压计埋设于第一左二级小台阶下方的第一作物种植垄上，且第一负压计向上延伸出第一左二级小台阶；第一负压计伸出第一左二级小台阶的一端设有第一电接点压力表，第一电接点压力表上设有第一电接点压力表触点，第一电接点压力表用于测量第一负压计中的负压；所述第一电接点压力表与控制系统连接，且控制系统与第一电磁阀连接，控制系统控制第一电磁阀的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；所述第二左滴灌带、第二右滴灌带通过第二灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管，第二灌溉支管上设有第二电磁阀；所述第二负压计埋设于第二右二级小台阶下方的第二作物种植垄上，且第二负压计向上延伸出第二右二级小台阶；第二负压计伸出第二右二级小台阶的一端设有第二电接点压力表，第二电接点压力表上设有第二电接点压力表触点，第二电接点压力表用于测量第二负压计中的负压；所述第二电接点压力表与控制系统连接，且控制系统与第二电磁阀连接，控制系统控制第二电磁阀的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；第一电接点压力表的第一负压计监测第一作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表显示达到第一电接点压力表触点的位置时，第一电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第一电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第一电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第一灌溉支管、第一左滴灌带、第二左滴灌带向第一作物种植垄的第一左二级小台阶以及第二作物种植垄的第二左二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；第二电接点压力表的第二负压计监测第二作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表显示达到第二电接点压力表触点的位置时，第二电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第二电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第二电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第二灌溉支管、第一右滴灌带、第二右滴灌带向第一作物种植垄的第一右二级小台阶以及第二作物种植垄的第二右二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水。所述控制系统为单片机。一种垄作分根交替滴灌精准控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1)、根据气象条件和作物各生育期作物系数，利用Penman-Monteith公式及作物系数法计算作物需水量ET，其计算公式为：ET＝KcET0其中，ET为作物需水量，单位为mm/d；Kc为综合作物系数；ET0为参考作物需水量，单位为mm/d；Δ为温度-饱和水汽压关系曲线的斜率，单位为kPa/℃；Rn为作物冠层获得的净辐射，单位为[MJ/(m2d)]；G为土壤热通量，单位为W/m2；γ为湿度计常数，单位为kPa/℃；es为空气饱和水汽压，单位为kPa；ea为空气的实际水汽压，单位为kPa；T为2m高处的日平均气温，单位为℃；u2为2m高处的风速，单位为m/s；步骤2)、计算分根交替滴灌灌水量，分根交替滴灌灌水量取为作物需水量的一半，即为ET/2；步骤3)、为了选取适宜垄作的滴头流量和滴头间距，使垄沟不产生积水，便于作物对水肥的吸收，利用软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动；步骤4)、根据步骤3)中模拟的不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动情况，选择最优的滴头流量和滴头间距；步骤5)、根据步骤2)计算出的灌水量、步骤4)选择最优的滴头流量和滴头间距计算所需的灌水时间；步骤6)、将经步骤5)计算出的灌水时间通过预编程序导入控制系统；步骤7)、安装有第一电接点压力表的第一负压计监测第一作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表显示达到第一电接点压力表触点的位置时，第一电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第一电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第一电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第一灌溉支管、第一左滴灌带、第二左滴灌带向第一作物种植垄的第一左二级小台阶以及第二作物种植垄的第二左二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄(1)、第二作物种植垄(2)，所述分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统(3)，滴灌首部系统(3)上设有干管(4)；所述第一作物种植垄(1)的两边分别设有第一左二级小台阶(1‑1)、第一右二级小台阶(1‑2)，第二作物种植垄(2)的两边分别设有第二左二级小台阶(2‑1)、第二右二级小台阶(2‑2)；其特征在于：还设有控制系统(5)、第一负压计(1‑7)、第二负压计(2‑7)，控制系统(5)预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；所述第一左二级小台阶(1‑1)、第一右二级小台阶(1‑2)、第二左二级小台阶(2‑1)、第二右二级小台阶(2‑2)上分别设有第一左滴灌带(1‑3)、第一右滴灌带(1‑4)、第二左滴灌带(2‑3)、第二右滴灌带(2‑4)；所述第一左滴灌带(1‑3)、第一右滴灌带(1‑4)通过第一灌溉支管(1‑5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第一灌溉支管(1‑5)上设有第一电磁阀(1‑6)；所述第一负压计(1‑7)埋设于第一左二级小台阶(1‑1)下方的第一作物种植垄(1)上；第一负压计(1‑7)连接有第一电接点压力表(1‑8)，第一电接点压力表(1‑8)上设有第一电接点压力表触点(1‑9)，第一电接点压力表(1‑8)用于测量第一负压计(1‑7)中的负压；所述第一电接点压力表(1‑8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第一电磁阀(1‑6)连接，控制系统(5)控制第一电磁阀(1‑6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；所述第二左滴灌带(2‑3)、第二右滴灌带(2‑4)通过第二灌溉支管(2‑5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第二灌溉支管(2‑5)上设有第二电磁阀(2‑6)；所述第二负压计(2‑7)埋设于第二右二级小台阶(2‑2)下方的第二作物种植垄(2)上；第二负压计(2‑7)连接有第二电接点压力表(2‑8)，第二电接点压力表(2‑8)上设有第二电接点压力表触点(2‑9)，第二电接点压力表(2‑8)用于测量第二负压计(2‑7)中的负压；所述第二电接点压力表(2‑8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第二电磁阀(2‑6)连接，控制系统(5)控制第二电磁阀(2‑6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；第一电接点压力表(1‑8)的第一负压计(1‑7)监测第一作物种植垄(1)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表(1‑8)显示达到第一电接点压力表触点(1‑9)的位置时，第一电接点压力表(1‑8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第一电接点压力表(1‑8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第一电磁阀(1‑6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第一灌溉支管(1‑5)、第一左滴灌带(1‑3)、第二左滴灌带(2‑3)向第一作物种植垄(1)的第一左二级小台阶(1‑1)以及第二作物种植垄(2)的第二左二级小台阶(2‑1)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀(1‑6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；第二电接点压力表(2‑8)的第二负压计(2‑7)监测第二作物种植垄(2)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表(2‑8)显示达到第二电接点压力表触点(2‑9)的位置时，第二电接点压力表(2‑8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第二电接点压力表(2‑8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第二电磁阀(2‑6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第二灌溉支管(2‑5)、第一右滴灌带(1‑4)、第二右滴灌带(2‑4)向第一作物种植垄(1)的第一右二级小台阶(1‑2)以及第二作物种植垄(2)的第二右二级小台阶(2‑2)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀(2‑6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水。...

【技术特征摘要】
1.一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄(1)、第二作物种植垄(2)，所述分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统(3)，滴灌首部系统(3)上设有干管(4)；所述第一作物种植垄(1)的两边分别设有第一左二级小台阶(1-1)、第一右二级小台阶(1-2)，第二作物种植垄(2)的两边分别设有第二左二级小台阶(2-1)、第二右二级小台阶(2-2)；其特征在于：还设有控制系统(5)、第一负压计(1-7)、第二负压计(2-7)，控制系统(5)预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；所述第一左二级小台阶(1-1)、第一右二级小台阶(1-2)、第二左二级小台阶(2-1)、第二右二级小台阶(2-2)上分别设有第一左滴灌带(1-3)、第一右滴灌带(1-4)、第二左滴灌带(2-3)、第二右滴灌带(2-4)；所述第一左滴灌带(1-3)、第一右滴灌带(1-4)通过第一灌溉支管(1-5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第一灌溉支管(1-5)上设有第一电磁阀(1-6)；所述第一负压计(1-7)埋设于第一左二级小台阶(1-1)下方的第一作物种植垄(1)上；第一负压计(1-7)连接有第一电接点压力表(1-8)，第一电接点压力表(1-8)上设有第一电接点压力表触点(1-9)，第一电接点压力表(1-8)用于测量第一负压计(1-7)中的负压；所述第一电接点压力表(1-8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第一电磁阀(1-6)连接，控制系统(5)控制第一电磁阀(1-6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；所述第二左滴灌带(2-3)、第二右滴灌带(2-4)通过第二灌溉支管(2-5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第二灌溉支管(2-5)上设有第二电磁阀(2-6)；所述第二负压计(2-7)埋设于第二右二级小台阶(2-2)下方的第二作物种植垄(2)上；第二负压计(2-7)连接有第二电接点压力表(2-8)，第二电接点压力表(2-8)上设有第二电接点压力表触点(2-9)，第二电接点压力表(2-8)用于测量第二负压计(2-7)中的负压；所述第二电接点压力表(2-8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第二电磁阀(2-6)连接，控制系统(5)控制第二电磁阀(2-6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友良，冯绍元，王凤新，韩启彪，王娟，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32