一种农田智能化灌溉管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种农田自动化智能水利灌溉管理系统，属农田灌溉技术领域。该灌溉管理系统包括农田、灌溉泵站、输水主管、灌溉支管、灌溉出水管、灌溉控制装置和农田土壤监控器，农田土壤下方并列间隔状埋设有多个灌溉支管，灌溉支管一端设置有输水主管，输水主管分别与灌溉泵站和多个灌溉支管连通；各灌溉支管与输水主管的连接处分别设置有控制阀；灌溉支管另一端的农田一侧设置有排水渠，农田通过排水管与排水渠连通。该灌溉管理系统实现了水位精细化管理，为作物创造了最佳生长环境，可促进作物的生长，提高作物的产量；加强了水资源的科学管理，进而实现了水资源真正的充分、合理的利用、达到了节约用水的目的，同时降低了劳动成本。

【技术实现步骤摘要】
一种农田智能化灌溉管理系统
本专利技术涉及一种农田智能化灌溉管理系统，属农田灌溉

技术介绍
渠道输水是我国农田灌溉的主要输水方式，渠道灌溉作为应用最广泛的输水方式发挥着重要的作用，现阶段，我国部分地区水资源开发利用已经超越了水资源及水环境的承载能力，水污染加剧及生态环境恶化等一系列问题，成为水资源可持续利用和经济社会可持续发展的重要制约因素，因此，加快建设节水防污型社会是其必然选择，通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业具有重要的现实意义。在我国南方，水稻一直以来是人们最主要的粮食作物之一，其栽培技术已有五六千年的历史，近些年以来，水稻种植的机械化程度有了很大的发展。但在水稻秧苗各生长期水位控制，控水、管水的环节上始终还是靠人工方式完成，由于人工操作的粗放性，很难有效的精确控制水位的高度，既影响了苗期生长，又浪费了水资源，同时增加了劳动成本，一定程度上制约了农业的可持续发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种结构简单、易于推广，可有效降低劳动成本，精确控制水位的高度，并能节约水源和农田土地面积，有利于苗期生长，进而提高粮食产量的农田智能化灌溉管理系统。本专利技术的技术方案是：一种农田智能化灌溉管理系统，包括农田、灌溉泵站、输水主管、灌溉支管、灌溉出水管、灌溉控制装置和农田土壤监控器，其特征在于：农田土壤下方并列间隔状埋设有多个灌溉支管，灌溉支管一端设置有输水主管，输水主管分别与灌溉泵站和多个灌溉支管连通；各灌溉支管与输水主管的连接处分别设置有控制阀；灌溉支管另一端的农田一侧设置有排水渠，农田通过多个排水管与排水渠连通；各灌溉支管上分别间隔状设置有灌溉出水管，农田土壤内设置有多个农田土壤监控器，农田土壤监控器、灌溉泵站和控制阀分别与灌溉控制装置连接。所述的灌溉泵站与灌溉支管之间的输水主管上依次设置有进排气阀、安全阀、调压阀、止回阀和泄水阀。所述的灌溉支管间的间距为100米，灌溉支管的长度大于1000米。所述的排水管上设置有排水闸。所述的排水闸包括闸板和闸板框，闸板活动安装在闸板框上，闸板框为一矩形体，闸板框上设置有过水孔，过水孔一侧的闸板框上设置有衔接管，过水孔另一侧的闸板框上通过销钉活动安装有闸板，闸板一侧的过水孔沿口上设置有闸板限位台，闸板与闸板限位台接触连接。所述的闸板限位台呈圆弧形。所述的闸板和闸板框分别由树脂材料制成。所述的闸板上设置有操作柄。所述的灌溉泵站包括与水源连通的进水池，进水池与排水渠连通；进水池通过潜水泵与输水主管连通。所述的排水渠为截面呈U型的排水渠或截面呈梯形的排水渠；U型排水渠或梯形排水渠采用混凝土现浇方式一次性浇筑成型。所述的U型排水渠由相互承插连接的渠槽预制件单元构成，渠槽预制件单元的断面为U形，渠槽预制件单元的U形开口两侧对称设置有渠肩，渠槽预制件单元的一端设置有连接口，连接口的内表面设置有凸起的连接台，渠槽预制件单元另一端端口一侧的外表面设置有与连接台对应的凹槽。所述的梯形排水渠由相互拼接的渠槽预制板单元构成，梯形排水渠的断面为梯形，梯形排水渠的渠口两侧对称设置有水渠渠肩，相互拼接的渠槽预制板单元之间浇筑有沥青砂浆，渠槽预制板单元为正方体，其厚度为4—8cm，渠槽预制板单元的一侧和底部边缘设置有下拼接槽A和下拼接槽B，渠槽预制板单元的另一侧和顶部边缘设置有上拼接槽C和上拼接槽D，下拼接槽A和下拼接槽B的转角连接处设置有凹缺，各拼接槽的厚度分别为渠槽预制板单元厚度的二分之一。所述的灌溉出水管的内壁设置有密封凸缘，密封凸缘上通过销轴活动安装有密封盖；所述的灌溉出水管的水平段与农田土壤的间距为12cm。灌溉出水管的一侧设置有消力池；消力池面积为50×50cm，消力池的顶部与农田土壤表面平齐。所述的农田土壤监控器包括水位检测器和气象墒情采集传感器。所述的灌溉控制装置由CPU模块、电源模块、信息采集模块、输出输入模块，继电器模块、蓝牙模块构成，CPU模块分别与电源模块和蓝牙模块连接，信息采集模块和继电器模块分别通过输出输入模块与CPU模块连接，信息采集模块用于采集接收农田土壤监控器的数据并通过输出输入模块上传至CPU模块，经CPU模块处理后的数据通过无线网络传至用户手机，或将指令信号通过输出输入模块传至继电器模块，以控制潜水泵和控制阀的启闭。为实现节约用水和精确用水的目的本专利技术各环节都进行了严格的计算和试验，具体如下：基本情况试验区位于沙洋监狱管理局小江湖监狱，田面积1200亩，该片灌溉水系为汉江水系，是由汉江水进入项目排水河后用泵站提水进入灌溉主管，然后通过主管分水入支管，在根据需要按一定距离安装站管进入田间。试验方案：兴建小型加压泵站1座，选用水泵型号为250WQ550—25，总装机55kw一台套。变频器为60KW，水直接进入主出水管、支管、出水站管，当出水管开启较多，管内压力减少，水泵变频器自动开启增压，达到设计所需要的压力。试验灌溉方案：主管1200米，直径355mm，支管12条，每条1000米，总长12000m,直径200mm；站管108个，每个长1.7米，总长76.5m，直径110mm；工程水源为汉江水，水质符合《农田灌溉水质标准》，可以作为该试验的灌溉水源。试验区主要作物为水稻。多年来建成了以水泵为主要提水设备、渠道输水的灌溉工程体系，本次试验意在发展节水灌溉和智能化农田灌溉，提高灌溉水利用系数、提高土地资源使用率、提高灌溉效率、降低用水成本。管道输水灌溉是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，直接由管道给水口分水进入田间。试验布置本试验设计衡压输水系统。为水泵直送式。通过管道输水至田间。本试验工程管网布置呈一字排列式，水流通过“主管”流向“支管”，即只有分流，无汇流。本试验区低压管道输水灌溉系统为固定式。管道灌溉系统中的水源和各级管道及分水设施均埋入地下，给水口直接分水进入田间。本试验管材选取PE100级管材，压力等级为0.6MPa。管道灌溉试验主要有：主管1条，总长1200m；支管12条，总长12000m；设计水管统一埋深70cm。设计小型加压灌溉泵站1座，每座泵站配备相应变频调速设备，每座泵站前设拦污栅，防止污染物进入管道。依据：《湖北省基本农田土地整理项目工程设计标准》《农田水利学》《水工设计手册》《农田灌溉水质标准》《农田低压管道输水灌溉工程技术》《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T20203-2006）设计试验参数；1．设计灌水定额m灌水定额是指单位面积一次灌水的灌水量或水层深度。管网设计中，采用作物生育期内各次灌水量中最大的一次作为设计灌水定额。灌区内主要作物为水稻，设计计算取水稻相关数据。设计典型年（2010年）水稻的泡田期的最大一次灌水定额为80m3/亩。2、灌水周期T水稻灌水周期：依据《水工设计手册》和荆州丫角试验站资料，泡田期允许续灌延续天数为5d-10d；本设计取值7d。3、每天灌水时间t依据《农田低压管道输水灌溉工程技术》，管道灌溉每天灌溉小时数12-16h，本设计取值16h；4、灌溉水利用系数依据《农田低压管道输水灌溉工程技术》，=0.95～0.98；本设计取95%。试验灌溉设计流量：根据设计灌水定额、灌溉面积、灌水周期和每天的工作时间计算灌溉设计流量。本管灌系统内种植单一作物──水稻，灌溉设计流量计算公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田自动化智能灌溉管理系统，包括农田（1）、灌溉泵站（2）、输水主管（3）、灌溉支管（4）、灌溉出水管（5）、灌溉控制装置（6）和农田土壤监控器（7），其特征在于：农田（1）土壤下方并列间隔状埋设有多个灌溉支管（4），灌溉支管（4）一端设置有输水主管（3），输水主管（3）分别与灌溉泵站（2）和多个灌溉支管（4）连通；各灌溉支管（4）与输水主管（3）的连接处分别设置有控制阀（8）；灌溉支管（4）另一端的农田（1）一侧设置有排水渠（14），农田（1）通过多个排水管（26）与排水渠（14）连通；各灌溉支管（4）上分别间隔状设置有灌溉出水管（5），农田（1）土壤内设置有多个农田土壤监控器（7），农田土壤监控器（7）、灌溉泵站（2）和控制阀（8）分别与灌溉控制装置（6）连接。

【技术特征摘要】
1.一种农田自动化智能灌溉管理系统，包括农田（1）、灌溉泵站（2）、输水主管（3）、灌溉支管（4）、灌溉出水管（5）、灌溉控制装置（6）和农田土壤监控器（7），其特征在于：农田（1）土壤下方并列间隔状埋设有多个灌溉支管（4），灌溉支管（4）一端设置有输水主管（3），输水主管（3）分别与灌溉泵站（2）和多个灌溉支管（4）连通；各灌溉支管（4）与输水主管（3）的连接处分别设置有控制阀（8）；灌溉支管（4）另一端的农田（1）一侧设置有排水渠（14），农田（1）通过多个排水管（26）与排水渠（14）连通；各灌溉支管（4）上分别间隔状设置有灌溉出水管（5），农田（1）土壤内设置有多个农田土壤监控器（7），农田土壤监控器（7）、灌溉泵站（2）和控制阀（8）分别与灌溉控制装置（6）连接。2.根据权利要求1所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的灌溉泵站（2）与灌溉支管（4）之间的输水主管（3）上依次设置有进排气阀（9）、安全阀（10）、调压阀（11）、止回阀（12）和泄水阀（13）。3.根据权利要求1所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的灌溉支管（4）间的间距为100米，灌溉支管（4）的长度大于1000米。4.根据权利要求1所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的排水管（26）上设置有排水闸（27）。5.根据权利要求4所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的排水闸（27）包括闸板（28）和闸板框（29），闸板（28）活动安装在闸板框（29）上，闸板框（29）为一矩形体，闸板框（29）上设置有过水孔（30），过水孔（30）一侧的闸板框（29）上设置有衔接管（34），过水孔（30）另一侧的闸板框（29）上通过销钉（31）活动安装有闸板（28），闸板（28）一侧的过水孔（30）沿口上设置有圆弧形的闸板限位台（32），闸板（28）与闸板限位台（32）接触连接；所述的闸板（28）上设置有操作柄（33）。6.根据权利要求1所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的灌溉泵站（2）包括与水源连通的进水池，进水池与排水渠（14）连通；进水池通过水泵与输水主管（3）连通。7.根据权利要求1所述的一种农田自动化智能灌溉管理系统，其特征在于：所述的排水渠（...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春光，徐洋晨，胡蓉，王忠元，黄成军，李涛，张顺武，李超，张晶，陈明亮，马献林，陈阳，
申请(专利权)人：湖北楚峰水电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42