一种同步抽水灌溉变频系统以及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种同步抽水灌溉变频系统以及控制方法，该变频系统包括用于对灌溉水进行输送的供水模块、用于对种植区域的湿度进行检测的湿度检测模块以及用于控制供水模块的工作状态的变频控制模块，所述供水模块包括输送水管和供水泵，所述输送水管的两端分别延伸至供水源和种植区域中；所述湿度检测模块设置在种植区域的土壤中；所述变频控制模块包括变频器和控制器，所述控制器中记载有种植物生长所需的正常水分范围；所述湿度检测模块、变频器、控制器和供水泵之间形成电信号连接。本发明专利技术能够自动地根据种植物的实际情况进行灌溉，最大程度地满足种植物的需求，而且还能够实时控制灌溉水量的大小，适用于不同的灌溉场合。

A frequency conversion system of synchronous pumping irrigation and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种同步抽水灌溉变频系统以及控制方法
本专利技术涉及农用灌溉技术，具体涉及一种同步抽水灌溉变频系统以及控制方法。
技术介绍
现有的农业灌溉中，运输水的方式以及供给方式都处于比较落后的状态，很多地方很大程度是需要人工去进行水资源的运输和管理，难以全面实现和普及自动化。而且，我国用水存在地域和时间方面的用水高峰期和低谷期，在电能的运用上会对高峰期和低谷期进行调峰调频，而在水资源方面，很难做到对用水高峰和低谷的调配。一般地，现有灌溉中常用的供水方式为：采用水泵与蓄水池结合的灌溉供水方式，先进行蓄水，再灌溉；在该供水方式中，先通过水泵从水源处抽水，然后送入蓄水池，再从蓄水池供水到所需灌溉区域。当水泵抽水量多于灌溉用水量时，蓄水池的水位上升，到达饱和水位线时水泵停止运行；当灌溉用水量需求较大时，并且蓄水池水位到达低位线，水泵开始运行。上述供水方式中，需要建造蓄水池以及设置多个水泵，这样不仅会提高灌溉的硬件成本，还占用较大的用地面积，而且灌溉的水压不能随时根据实际情况调节，更无法兼顾不同场合的不同需要。为此有必要提供智能控制的灌溉技术，改变目前普遍存在不合理的灌溉方式，提高灌溉用水的利用率，节省水资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种同步抽水灌溉变频系统，该灌溉变频系统能够自动地根据种植物的实际情况进行灌溉，最大程度地满足种植物的需求，而且还能够实时控制灌溉水量的大小，适用于不同的灌溉场合。本专利技术的另一个目的在于提供一种同步抽水灌溉变频控制方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种同步抽水灌溉变频系统，包括用于对灌溉水进行输送的供水模块、用于对种植区域的湿度进行检测的湿度检测模块以及用于控制供水模块的工作状态的变频控制模块，所述供水模块包括输送水管和供水泵，所述输送水管的两端分别延伸至供水源和种植区域中；所述湿度检测模块设置在种植区域的土壤中；所述变频控制模块包括变频器和控制器，所述控制器中记载有种植物生长所需的正常水分范围；所述湿度检测模块、变频器、控制器和供水泵之间形成电信号连接；所述湿度检测模块将检测到的湿度信息传输至控制器中，控制器将该湿度信息与种植物生长所需的正常水分范围进行对比分析，当检测到的湿度低于种植物生长所需的正常水分范围时，控制器向变频器发送变频器灌溉的信号；变频器接收到灌溉的信号后，向供水泵发出抽水的信号，供水泵先后以正常的额定功率和降频后的功率进行工作。上述同步抽水灌溉变频系统的工作原理是：工作时，先将湿度检测模块的检测端埋在土壤中，并将待灌溉的种植区域中的种植物生长所需的正常水分范围(含水量百分比，例如60％-80％，对应于相对湿度)输入控制器中，然后将灌溉程序设定为自动灌溉模式，使得湿度检测模块实时对土壤中的湿度进行检测，并将检测到的湿度信息传输至控制器中，控制器将该湿度信息与正常生长所需的水分参考范围进行对比分析；当湿度检测模块检测到土壤中的湿度低于种植物的正常生长所需的水分范围时，控制器向变频器发送快灌溉的信号；变频器接收到快灌溉的信号后，向供水泵发出抽水的信号；供水泵开始工作，将灌溉水从供水源输送至种植区域中，灌溉水流经输送水管，从喷头喷出。当湿度逐渐回归正常的范围后，控制器向变频器发送停止灌溉的信号或慢灌溉的降频信号，使得供水泵停止抽水或以较低功率进行抽水。进一步，在初始灌溉阶段，供水泵一般以额定的正常全功率进行抽水，以便尽快地往土壤中的补充水分；初步灌溉一段时间后，土壤中的湿度逐渐提高，回归至正常的范围，进入60％-80％的范围内，并继续提高，此阶段为后灌溉阶段；进入后灌溉阶段后，虽然湿度已经位于种植物所需水分的正常范围之内，但是不会马上停止灌溉，会继续灌溉一定时间，使得土壤湿度继续提升；此时，经过对比分析后，控制器根据湿度的提升率，向变频器发送降频的信号，由变频器改变供水泵的工作电源频率来降低其抽水的功率，使得供水泵以低于额定的正常功率进行抽水，这样可以根据土壤中的湿度的提升来降低灌溉水量，以小水量的方式进行补充灌溉，既能够保证将湿度逐渐提升至正常范围的上限(80％)而不会超过，以便延长下次灌溉的时间，又能够节约灌溉水。当湿度等于或略大于正常水分范围的上限后，控制器向变频器发送停止灌溉的信号，供水泵停止抽水。本专利技术的一个优选方案，其中，所述供水模块还包括设置在输送水管末端的灌溉喷头。本专利技术的一个优选方案，其中，所述输送水管包括主水管和多组分水管，所述主水管的一端延伸至供水源中，另一端与多组分水管连通；多组分水管一端与主水管连通，另一端分别延伸至种植区域的不同灌溉位置中；所述供水泵设置在主水管上。通过一个主水管将灌溉水将供水源处抽出，通过多组分水管将灌溉水分别输送至种植区域的不同位置，每组分水管负责不同位置的种植区域的灌溉工作，实现抽水和灌溉同步进行作业。优选地，所述湿度检测模块的数量与分水管的数量相同，一个湿度检测模块对应一个种植区域中的灌溉位置。进一步，所述分水管上设有电磁阀开关，所述电磁阀开关、变频器、控制器之间形成电信号连接。通过上述结构，在整个种植区域中，划分好不同位置，分别由各自对应的湿度检测模块进行检测；当某些位置的湿度检测模块检测到的湿度低于正常范围时，控制器除了需要控制供水泵进行抽水灌溉外，还要控制该位置的分水管上的电磁阀开关打开，以便正常送水，而其他位置的分水管上的电磁阀开关保持关闭。这样可以实现合理且科学地统筹，只需设置一个总的控制模块和供水泵，亦可实现多个位置的单独灌溉，可以更加灵活地进行管理。本专利技术的一个优选方案，其中，所述控制器包括中央处理单元和数据储存单元，所述变频控制模块还包括软件部分，所述软件部分包括存储在数据储存单元中的对比分析程序；所述数据储存单元用于存储种植物生长所需的正常水分范围以及湿度检测模块检测到的湿度数据。在实际应用中，湿度检测模块将检测到的湿度数据传输至控制器中，由数据储存单元进行储存；每次数据更新后，中央处理单元均会将更新后的数据与正常水分范围进行比较，从而开展相应的措施。优选地，所述控制器还包括模式操作单元，所述软件部分还包括模式选择程序，该模式选择程序包括自动灌溉程序和手动灌溉程序；在自动灌溉程序中，控制器根据湿度检测模块实时检测到的湿度信息自动发送灌溉的相关信号，变频器执行控制器发送的灌溉的相关信号，调整供水泵的抽水功率；在手动灌溉程序中，工作人员设定好灌溉的时间和灌溉的水量，控制器、变频器和供水泵执行设定好的灌溉信息。通过上述结构，可以在某些特殊场合中，选择手动灌溉模式，进行相关的种植操作。一种同步抽水灌溉变频控制方法，包括以下步骤：将湿度检测模块的检测端埋在土壤中；将待灌溉的种植区域中的种植物生长所需的正常水分范围输入控制器中，并选择自动灌溉程序；湿度检测模块实时对土壤中的湿度进行检测，并将检测到的湿度信息传输至控制器中；控制器将该湿度信息与种植物生长所需的正常水分范围进行对比分析，当检测到的湿度低于种植物生长所需的正常水分范围时，控制器向变频器发送快灌溉的信号；变频器接收到快灌溉的信号后，向供水泵发出抽水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，包括用于对灌溉水进行输送的供水模块、用于对种植区域的湿度进行检测的湿度检测模块以及用于控制供水模块的工作状态的变频控制模块，所述供水模块包括输送水管和供水泵，所述输送水管的两端分别延伸至供水源和种植区域中；所述湿度检测模块设置在种植区域的土壤中；所述变频控制模块包括变频器和控制器，所述控制器中记载有种植物生长所需的正常水分范围；所述湿度检测模块、变频器、控制器和供水泵之间形成电信号连接；所述湿度检测模块将检测到的湿度信息传输至控制器中，控制器将该湿度信息与种植物生长所需的正常水分范围进行对比分析，当检测到的湿度低于种植物生长所需的正常水分范围时，控制器向变频器发送变频器灌溉的信号；变频器接收到灌溉的信号后，向供水泵发出抽水的信号，供水泵先后以正常的额定功率和降频后的功率进行工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，包括用于对灌溉水进行输送的供水模块、用于对种植区域的湿度进行检测的湿度检测模块以及用于控制供水模块的工作状态的变频控制模块，所述供水模块包括输送水管和供水泵，所述输送水管的两端分别延伸至供水源和种植区域中；所述湿度检测模块设置在种植区域的土壤中；所述变频控制模块包括变频器和控制器，所述控制器中记载有种植物生长所需的正常水分范围；所述湿度检测模块、变频器、控制器和供水泵之间形成电信号连接；所述湿度检测模块将检测到的湿度信息传输至控制器中，控制器将该湿度信息与种植物生长所需的正常水分范围进行对比分析，当检测到的湿度低于种植物生长所需的正常水分范围时，控制器向变频器发送变频器灌溉的信号；变频器接收到灌溉的信号后，向供水泵发出抽水的信号，供水泵先后以正常的额定功率和降频后的功率进行工作。


2.根据权利要求1所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述供水模块还包括设置在输送水管末端的灌溉喷头。


3.根据权利要求1所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述输送水管包括主水管和多组分水管，所述主水管的一端延伸至供水源中，另一端与多组分水管连通；多组分水管一端与主水管连通，另一端分别延伸至种植区域的不同灌溉位置中；所述供水泵设置在主水管上。


4.根据权利要求3所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述湿度检测模块的数量与分水管的数量相同，一个湿度检测模块对应一个种植区域中的灌溉位置。


5.根据权利要求3所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述分水管上设有电磁阀开关，所述电磁阀开关、变频器、控制器之间形成电信号连接。


6.根据权利要求1-5任一项所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述控制器包括中央处理单元和数据储存单元，所述变频控制模块还包括软件部分，所述软件部分包括存储在数据储存单元中的对比分析程序；所述数据储存单元用于存储种植物生长所需的正常水分范围以及湿度检测模块检测到的湿度数据。


7.根据权利要求6所述的同步抽水灌溉变频系统，其特征在于，所述控制器还包括模式操作单元，所述软件部分还包括模式选择程序，该模式选择程序包括自动灌溉程序和手动灌溉程序；在自动灌溉程序中，控制器根据湿度检测模块实时检测到的湿度信息自动发送灌溉的相关信号，变频器执行控制器发送的灌溉的相关信号，调整供水泵的抽水功率；在手动灌...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧金瑞，朱锐，刘晓初，黄大健，梁忠伟，高伟林，周聪，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44