一种温室大棚集雨节灌自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种温室大棚集雨节灌自动控制系统及其实施方法，该系统包括温室大棚集雨系统、管道系统和节灌自动控制系统；其中温室大棚集雨系统包括位温室大棚顶部集雨面、设置在集雨面低端的汇流槽和设置在地上或地下的集雨池，集雨池通过导水管与汇流槽接通；管道系统包括输配水管道和毛管；节灌自动控制系统包括直流电源、中央智能控制器、设置在土壤内的土壤水分传感器、设置在集雨池内部的水位传感器和设置在集雨池底端的水泵。本发明专利技术为设施农业生产提供了水资源保障，为节水灌溉自动化提供了技术手段，同时实现了不同灌水定额的自动化控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雨水集流与节水灌溉

技术介绍
以日光温室、塑料大棚为主要形式的设施农业生产技术，为人们提供了新鲜的反季节蔬菜、水果、食用菌及花卉等，对提高人们生活水平、增加农民收入具有十分重要的意义。由于缺少水源，一些地区的大棚只能采取旱作种植模式。旱作温室大棚种植由于缺乏水源，一是导致作物种植品种受限、生产方式落后；二是难以提高产品品质和产量，生产效益不高；三是施用的化肥农药无法直接快速深入根系，造成药肥浪费和药害残留。目前在我国的农业生产中，水资源供需矛盾突出，大部分地区水资源缺乏，降雨季节性分布不均，旱涝交替，同时暴雨灾害不定时发生。雨水集流可以减轻雨水灾害，减缓水资源供需矛盾；缺乏灌溉水源的地方，雨水成为农业生产的唯一水源，不集不行，雨水集流成为设施农业生产的重要保障；有地下水源的地方，集雨可以大大节约地下水资源，减少地下水开采量，有利于解决地面沉降、下降漏斗等生态环境问题。雨水高效利用技术已经成为目前旱作农业地区发展农业生产，特别是进行设施农业生产和实现农业产业化、集约化经营的主要途径。在半干旱地区，以塑料大棚棚面集雨，棚内高效灌溉利用的水量自给模式，是一种实用和经济的雨水利用方式。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种温室大棚集雨节灌自动控制系统及其实施方法，能够为设施农业生产提供水资源保障，为节水灌溉自动化提供技术手段，同时实现不同灌水定额的自动化控制。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种温室大棚集雨节灌自动控制系统，该系统的结构中包括温室大棚集雨系统、管道系统和节灌自动控制系统；所述温室大棚集雨系统包括位于温室大棚顶部外周的集雨面、设置在集雨面低端的汇流槽和设置在地上或地下的集雨池，所述集雨池通过导水管与所述汇流槽接通；所述管道系统包括输配水管道和毛管，所述输配水管道上设置有阀门；所述节灌自动控制系统包括直流电源、与直流电源电学连接的中央智能控制器、设置在土壤内部进行土壤湿度测量并位于中央智能控制器信号输入端的土壤水分传感器、设置在所述集雨池内部进行水位蓄积量测量并位于中央智能控制器信号输入端的水位传感器和设置在所述集雨池底端并位于中央智能控制器信号输出端的水泵。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述温室大棚集雨系统中，所述集雨面为温室大棚的不透水倾斜膜面，此膜面被所述汇流槽分割成上下两部分，其中上部膜面的下端固定在汇流槽的内侧将雨水直接导入汇流槽槽内，而其下部膜面的上端固定在汇流槽的外侧避免雨水外流。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述温室大棚集雨系统中，所述汇流槽水平固定在温室大棚的骨架上，汇流槽轴向的一端被封住，其另一端通过导水管与所述集雨池相连通。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述温室大棚集雨系统中，所述集雨池设置在温室大棚的外部且位于地下，其埋深30-70cm，在集雨池上部留有进水口与出水口；集雨池的体积依据如下公式确定：V=W集-W用；式中：V—集雨池的体积，W集—雨季集水量，W用—雨季用水量。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述管道系统中，所述输配水管道采用塑料软管并包含主管和若干支管，主管与支管之间通过三通、弯头等连接；所述毛管采用内镶贴片式滴灌带，并通过旁通与所述输配水管道相连。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述节灌自动控制系统中，所述直流电源采用太阳能充电系统，此系统包括太阳能板、充电控制器和电瓶；所述中央智能控制器的信号输入端同时连接土壤水分传感器和水位传感器，此两组传感器组成双约束条件的串联模式，当土壤水分传感器向中央智能控制器输入的电压信号超出预设值从而使得中央智能控制器驱动报警输出通道K1闭合，并且水位传感器向中央智能控制器输入的电压信号在预设值区间内从而使得中央智能控制器驱动报警输出通道K2闭合，两个条件同时满足则中央智能控制器控制水泵才开启；而只要K1与K2中有一个断开，水泵处于关闭状态。作为本专利技术的一种优选技术方案，在所述节灌自动控制系统中还包括多处理灌水定额减量子系统，此多处理灌水定额减量子系统包括与直流电源电学连接并与所述中央智能控制器通信的智能时间控制器，此智能时间控制器为具有多个继电器输出通道的可编程时间控制装置，在其不同的输出通道的管路上均设置电磁阀，设置智能时间控制器的工作模式为计时模式，同时设置其通道1、2、3、…、n同时接通一定时间a秒，接着各个通道依次断开一定时间b秒，当某一通道m断开时，前面的通道1、2、3…m-1继续保持断开，当最后一个通道n也同样断开b秒后，各个通道再次同时接通，进行循环；这样，通道1每接通a秒就断开n×b秒，通道2每接通a秒就断开（n-1）×b秒，通道3每接通a秒就断开（n-2）×b秒，通道n每接通a秒就断开b秒，实现不同区域的灌水定额减量自动控制。一种温室大棚集雨节灌自动控制实施方法，利用温室大棚不透水和倾斜的膜面作为集雨面，对天然降雨进行雨水的集流，并通过汇流槽储存在集雨池中，为温室大棚灌溉提供水源；中央智能控制器在直流电源供电条件下，通过电源输出通道分别为土壤水分传感器与水位传感器提供直流电源，同时分别通过两路电压输入通道，接收土壤水分传感器与水位传感器分别根据土壤湿度状态与集雨池水位高低发送回来的两组不同电压信号，该两个不同电压信号将分别与预先设定的报警电压值进行比较，当两个条件，即土壤湿度代表的电压值低于预先设定的报警电压值且集雨池内水位代表的电压值高于预先设定的报警电压值同时满足时，中央智能控制器通过报警输出通道驱动水泵通电开始抽水工作，并通过输配水管道与毛管将集雨池内收集的雨水输送到作物根系土壤，为作物正常生长提供水源；而当土壤湿度增加到预先设定的报警值与回差值之和时，或者集雨池内的水位降低到预先设定的报警值与回差值之差时，中央智能控制器将通过报警输出通道驱动水泵断电停止抽水工作；在灌水作业时进一步设置多处理灌水定额减量子系统，在计时周期内设置不同通道的打开时间依次梯度减量，实现不同处理区域的灌水定额减量自动控制。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述的土壤水分传感器埋深在作物根层，土壤的田间持水量为x，相对应的电压信号为o，预先设置中央智能控制器的报警电压值为p，土壤田间持水量的p／o，回差值为q=o－p，当土壤含水量低于p／o时，中央智能控制器驱动报警输出通道闭合，此时若同时满足集雨池水位高低约束条件，则电磁阀打开开始灌水；当土壤含水量增加到预先设定的回差值q与报警值p之和o时，中央智能控制器将驱动报警输出通道断开，电磁阀关闭。作为本专利技术的一种优选技术方案，多处理灌水定额减量子系统作业时设置四个处理，四个处理的灌水定额分别为处理一减量30%、处理二减量20%、处理三减量10%、作为对照的处理四；智能时间控制器与所述中央智能控制器通信并接收开启灌水的控制信号，设置智能时间控制器与处理一、处理二、处理三分别对应的通道1、2、3同时打开1分钟，然后通道1关闭6秒，接着通道2关闭6秒，此时通道1继续关闭，接着通道3关闭6秒，此时通道1、2继续关闭，然后通道1、2、3再同时打开，通道4一直开启；进行循环。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术面向农业现代化与水资源安全的需战略求，围绕降水资源利用率低与节水灌溉自动化水平较低的问题，开展温室大棚集雨节灌自动控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：该系统的结构中包括温室大棚集雨系统、管道系统和节灌自动控制系统；所述温室大棚集雨系统包括位于温室大棚（1）顶部外周的集雨面（11）、设置在集雨面（11）低端的汇流槽（12）和设置在地上或地下的集雨池（14），所述集雨池（14）通过导水管（13）与所述汇流槽（12）接通；所述管道系统包括输配水管道（21）和毛管（22），所述输配水管道（21）上设置有阀门；所述节灌自动控制系统包括直流电源、与直流电源电学连接的中央智能控制器、设置在土壤内部进行土壤湿度测量并位于中央智能控制器信号输入端的土壤水分传感器、设置在所述集雨池（14）内部进行水位蓄积量测量并位于中央智能控制器信号输入端的水位传感器和设置在所述集雨池（14）底端并位于中央智能控制器信号输出端的水泵。

【技术特征摘要】
1.一种温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：该系统的结构中包括温室大棚集雨系统、管道系统和节灌自动控制系统；所述温室大棚集雨系统包括位于温室大棚（1）顶部外周的集雨面（11）、设置在集雨面（11）低端的汇流槽（12）和设置在地上或地下的集雨池（14），所述集雨池（14）通过导水管（13）与所述汇流槽（12）接通；所述管道系统包括输配水管道（21）和毛管（22），所述输配水管道（21）上设置有阀门；所述节灌自动控制系统包括直流电源、与直流电源电学连接的中央智能控制器、设置在土壤内部进行土壤湿度测量并位于中央智能控制器信号输入端的土壤水分传感器、设置在所述集雨池（14）内部进行水位蓄积量测量并位于中央智能控制器信号输入端的水位传感器和设置在所述集雨池（14）底端并位于中央智能控制器信号输出端的水泵。2.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述温室大棚集雨系统中，所述集雨面（11）为温室大棚的不透水倾斜膜面，此膜面被所述汇流槽（12）分割成上下两部分，其中上部膜面的下端固定在汇流槽（12）的内侧将雨水直接导入汇流槽（12）槽内，而其下部膜面的上端固定在汇流槽（12）的外侧避免雨水外流。3.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述温室大棚集雨系统中，所述汇流槽（12）水平固定在温室大棚的骨架上，汇流槽（12）轴向的一端被封住，其另一端通过导水管（13）与所述集雨池（14）相连通。4.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述温室大棚集雨系统中，所述集雨池（14）设置在温室大棚（1）的外部且位于地下，其埋深30-70cm，在集雨池（14）上部留有进水口与出水口；集雨池（14）的体积依据如下公式确定：V=W集-W用；式中：V—集雨池的体积，W集—雨季集水量，W用—雨季用水量。5.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述管道系统中，所述输配水管道（21）采用塑料软管并包含主管和若干支管，主管与支管之间通过三通、弯头等连接；所述毛管（22）采用内镶贴片式滴灌带，并通过旁通与所述输配水管道（21）相连。6.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述节灌自动控制系统中，所述直流电源采用太阳能充电系统，此系统包括太阳能板、充电控制器和电瓶；所述中央智能控制器的信号输入端同时连接土壤水分传感器和水位传感器，此两组传感器组成双约束条件的串联模式，当土壤水分传感器向中央智能控制器输入的电压信号超出预设值从而使得中央智能控制器驱动报警输出通道K1闭合，并且水位传感器向中央智能控制器输入的电压信号在预设值区间内从而使得中央智能控制器驱动报警输出通道K2闭合，两个条件同时满足则中央智能控制器控制水泵才开启；而只要K1与K2中有一个断开，水泵处于关闭状态。7.根据权利要求１所述的温室大棚集雨节灌自动控制系统，其特征在于：在所述节灌自动控制系统中还包括多处理灌水定额减量子系统，此多处理灌水定额减量子系统包括与直流电源电学连接并与所述中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建生，沈彦俊，齐永青，王贺辉，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13