專利名稱：一種動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)田水利與機械制造交叉領(lǐng)域，具體涉及一種新型節(jié)水灌 溉系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
滴灌通過管網(wǎng)將水肥藥輸送至作物根區(qū)附近，最具節(jié)水、增產(chǎn)、高效 和環(huán)保等顯著效果，可應(yīng)用于大田、大棚、溫室和生態(tài)園林等條件下的灌
溉。世界范圍內(nèi)，滴灌己被100多個國家采用，但每畝2000元左右的一次 性投資嚴(yán)重阻礙該技術(shù)的大面積應(yīng)用，目前僅占灌溉面積的1.52%。近年來， 我國微灌企業(yè)通過自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了微灌產(chǎn)品的國產(chǎn)化，特別是發(fā)明了一 次性薄壁滴灌帶(新疆天業(yè))，使滴灌成本降至500元左右，但該產(chǎn)品質(zhì)量 存在缺陷，且一次性塑料產(chǎn)品對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
滴灌系統(tǒng)通過水泵提供動力將灌溉水輸送至管網(wǎng)各部分，多采用固定 水壓工作(10米左右)，目前國內(nèi)外有不少通過改變灌溉水壓的研究，如降 低現(xiàn)有工作水壓，或者灌與不灌交替更灌等，研究表明如果降低灌溉水壓 則不僅可以有效地降低滴灌系統(tǒng)的一次性投資成本，同時也可以大幅度地 降低其運行成本。我國現(xiàn)有滴灌達(dá)到IOOO多萬畝，如果降低l米灌溉水壓 則至少可以降低運行費用1000多萬元。但是，當(dāng)工作水壓下降是滴灌系統(tǒng) 中的流速降低，進(jìn)而影響滴灌系統(tǒng)的抗堵塞能力。如何能在降低滴灌系統(tǒng) 能耗的同時又不降低應(yīng)用效果，是目前滴灌技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)有滴灌系統(tǒng)一般采用IO米水頭作為固定的工作水壓，近年來有些研 究通過降低工作水壓從而來降低滴灌系統(tǒng)的一次性投入和運行的成本，但 是其工作水壓還是定值。
對于以電動能源為主的行業(yè)，采用變頻和自動控制技術(shù)獲得動態(tài)控制效果，可以有效的節(jié)約系統(tǒng)運行成本。如采用變頻技術(shù)的空調(diào)可以節(jié)約能 源30%以上，近年來該技術(shù)在油田開采方面也取得了明顯節(jié)能效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠保持較大 的工作水壓，同時降低滴灌系統(tǒng)的實際工作水壓，還可以降低微灌系統(tǒng)的 運行成本。
本發(fā)明提供的動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為水泵的進(jìn)口通過管道與 靜水源相連，有壓水源和蓄水池通過管道與水泵的出口連接在一起進(jìn)入千 管；在干管上依次設(shè)置有開關(guān)電磁閥、逆止閥、灌水總開關(guān)和主過濾器， 第一電磁閥通過分支管道與開關(guān)電磁閥并聯(lián)，施肥開關(guān)和施肥器也通過分 支管道與灌水總開關(guān)并聯(lián)，在施肥器下面依次連接有肥量調(diào)節(jié)閥和肥料罐； 在干管上還設(shè)有壓力表和水表，并且在二者中間連接有主過濾器和過濾器 沖洗閥；干管的出口與支管連接；支管設(shè)有多條分支管，每條分支管都設(shè) 有第二電磁閥；在支管不同分支的末端裝有灌水器；第一、第二電磁閥和 開關(guān)電磁閥通過控制線分別與控制器相連接，同時在水泵與控制器間連接 有變頻器。
本發(fā)明的基本原理在于采用自動控制器電磁閥和變頻器間接控制水泵 的動態(tài)運行，使滴灌系統(tǒng)的運行水壓進(jìn)行自動動態(tài)變化。該系統(tǒng)具有多方 面的優(yōu)點首先，該系統(tǒng)采用局部灌溉的方法能夠顯著的提高灌溉水利用 率，并能夠保護灌溉環(huán)境和水土流失；其次，采用水肥一體灌溉的方法能 夠明顯提高生產(chǎn)效率，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?；最后，由于采用動態(tài)水 壓灌溉，在保持較高的運行工作水壓(//mw)的同時，保證了灌溉水在滴灌 系統(tǒng)內(nèi)的流速v，同時又降低滴灌系統(tǒng)的實際運行工作水壓(//，raft"g)，從 而有效的防止滴灌系統(tǒng)堵塞，降低滴灌系統(tǒng)后期運行成本，并進(jìn)一步節(jié)省 水電能源。


圖1是動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)整體示意圖。
圖2是系統(tǒng)控制部分示意圖。
圖3是常規(guī)微灌水壓運行模式示意圖。
圖4是動態(tài)水壓運行模式示意圖，其中，(a)為水壓變化為矩形模式下 的運行示意圖；(b)為水壓變化為梯形模式下的運行示意圖；(c)為水壓變化 為三角形模式下的運行示意圖；(d)為水壓變化為三角函數(shù)模式下的運行示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明針對現(xiàn)有滴灌系統(tǒng)的灌溉水壓采用恒定水壓進(jìn)行灌溉，并通過 灌水器實現(xiàn)局部精確灌溉，提供了一種動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)，實現(xiàn)了灌溉水 壓動態(tài)變化，并且按照一定的規(guī)則進(jìn)行變化。
下面通過借助以下實施例將更加詳細(xì)說明本發(fā)明，且以下實施例僅是 說明性的，本發(fā)明并不受這些實施例的限制。
如圖1所示，本發(fā)明提供的動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)包括水源l、水泵2、
供水管3、蓄水池4、電磁閥5、開關(guān)電磁閥6、干管7、逆止閥8、施肥開 關(guān)9、灌水總開關(guān)(調(diào)壓開關(guān))10、壓力表ll、主過濾器12、水表13、支 管14、滴灌帶15、滴頭16、毛管開關(guān)(電磁閥)17、控制線18、過濾器 沖洗閥19、施肥器20、施肥量調(diào)節(jié)閥21、肥料罐22、控制器23、變頻器 24。
靜水源(即不具有動力的水源)l通過管道與水泵2的進(jìn)口相連，而有 壓水源(帶有水頭的水源)3和蓄水池4，通過管道與水泵2的出口連接在 一起進(jìn)入干管7。在干管7上依次設(shè)置有開關(guān)電磁閥6、逆止閥8、灌水總 開關(guān)(調(diào)壓開關(guān))10和主過濾器12，電磁閥5通過分支管道與開關(guān)電磁閥 6并聯(lián)，施肥開關(guān)9和施肥器20也通過分支管道與灌水總開關(guān)(調(diào)壓開關(guān)) IO并聯(lián)，在施肥器20下面依次連接有肥量調(diào)節(jié)閥21和肥料罐22。在干管 7上還設(shè)有壓力表11和水表13，并且在二者中間連接有主過濾器12和過濾器沖洗閥19。干管7的出口與支管14連接。支管14設(shè)有多條分支管， 每條分支管都設(shè)有毛管開關(guān)(電磁閥)17。在支管不同分支的末端裝有灌 水器，比如滴灌帶15或者滴頭16。電磁閥5、開關(guān)電磁閥6、毛管開關(guān)(電 磁閥)17通過控制線18分別與控制器23相連接，同時在水泵2與控制器 23間連接有變頻器24。
該動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)采用控制器23通過控制線來實現(xiàn)自動控制。首先， 實現(xiàn)干管7上的開關(guān)電磁閥6及其分支流上的電磁閥5的自動控制，其中 電磁閥5需實現(xiàn)流量動態(tài)變化控制，開關(guān)電磁閥6只需實現(xiàn)其開與關(guān)的控 制；其次，在干管7的末段具有多個分支管14，在每個分支管14的首部都 采用電磁閥來實現(xiàn)毛管17水源的控制；控制器23實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集、多 路控制信號輸出，可以在收集第一電磁閥5、開關(guān)電磁閥6和第二電磁閥 17的開關(guān)狀態(tài)以及流量信息的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)變頻器24的頻率來調(diào)節(jié)水 泵2的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)水泵2水頭的動態(tài)控制?？刂破?3可以采用單片機、 DSP芯片等具體實現(xiàn)。
如圖2所示，列舉三種常用水源來說明動態(tài)水壓實施系統(tǒng)。
首先，對于無動力水源a，其可以采用江河、湖泊和水庫等作為灌溉水 的來源?？刂破?3通過控制變頻器24使得水泵獲得動態(tài)變化的動力，抽 取無壓力水源從而使得水源a獲得動態(tài)變化水壓并進(jìn)入干管7中，此時被 控制的電磁閥5閉合而電磁閥6則開啟，使得動態(tài)水壓通過逆流閥8，為滴 灌系統(tǒng)提供動態(tài)水壓。
其次，對于具有動力水源輸水管b，這里以自來水為例，由于其已具有 動力，所以無需水泵來使灌溉水獲取動力，直接進(jìn)入千管7，此時水泵處于 不工作狀態(tài)，開關(guān)電磁閥6開啟，同時電磁閥5通過自動控制器實現(xiàn)動態(tài) 變化，使得灌溉水先分流后，獲得動態(tài)水壓后在干管7內(nèi)再匯流后，通過 逆流閥8后為滴灌系統(tǒng)提供動態(tài)水壓。
最后，對于另外一種水源蓄水池，從圖2中可以看出，其動態(tài)水壓獲 取方式c與輸水管b —致，所以其獲取動態(tài)水壓的方式同輸水管b。
灌溉水需通過壓力輸送到滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)各個部分，現(xiàn)有滴灌方法采用穩(wěn)定的水壓/7^，一進(jìn)行灌溉，即工作水壓不隨灌溉時間r變化。目前，在 我國IO米水壓是灌水器的額定工作壓力，其工作模式如圖3所示。
本發(fā)明則指規(guī)定一個最高工作水壓和一個最低工作水壓分別為// ^和
實際工作水壓隨著灌溉時間r在// ^和//^之間動態(tài)變化。如圖4
所示，//自和/4,"分別選定為10米水頭和7米水頭，并列舉了 4種工作水 壓動態(tài)運行模式。其中，如圖4 (a)所示，稱作"矩形"運行模式首先保 持工作水壓在i/,運行t分鐘后，改變工作水壓至仏,w運行t分鐘，如此反
復(fù)；如圖4 (b)所示，稱作"梯形"運行模式首先保持工作水壓仏ox運行 t分鐘后，接下來t分鐘從/4ox逐漸降低為^^，并且保持工作水壓/^. 運
行t分鐘，再從/4, 逐漸升高至/4似，如此反復(fù)；如圖4(c)所示，稱作"三
角形"運行模式工作水壓在第一個t分鐘內(nèi)，從//_逐漸升高至// ^，并 在第二個t分鐘內(nèi)從//;^逐漸降低為//加 如此反復(fù)；女口圖4 (d)所不，稱 作"三角函數(shù)"運行模式可以看出，其工作水壓與運行時間T的關(guān)系為三
角函數(shù)形狀。
從上述4種動態(tài)水壓運行模式可以看出，其實際運行水壓//。,。一是在
//,禾卩//,之間，如此既可保證較大的又可降低/z,。一，從而降低 滴灌系統(tǒng)運行成本。
以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實施 例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等 效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1、一種動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)，其特征在于水泵(2)的進(jìn)口通過管道與靜水源(1)相連，有壓水源(3)和蓄水池(4)通過管道與水泵(2)的出口連接在一起進(jìn)入干管(7)；在干管(7)上依次設(shè)置有開關(guān)電磁閥(6)、逆止閥(8)、灌水總開關(guān)(10)和主過濾器(12)，第一電磁閥(5)通過分支管道與開關(guān)電磁閥(6)并聯(lián)，施肥開關(guān)(9)和施肥器(20)也通過分支管道與灌水總開關(guān)(10)并聯(lián)，在施肥器(20)下面依次連接有肥量調(diào)節(jié)閥(21)和肥料罐(22)；在干管(7)上還設(shè)有壓力表(11)和水表(13)，壓力表(11)和水表(13)中間連接有主過濾器(12)和過濾器沖洗閥(19)；干管(7)的出口與支管(14)連接；支管(14)設(shè)有多條分支管，每條分支管都設(shè)有第二電磁閥(17)；在支管不同分支的末端裝有灌水器；第一、第二電磁閥(5、17)和開關(guān)電磁閥(6)均通過控制線(18)分別與控制器(23)相連接，同時在水泵(2)與控制器(23)間連接有變頻器(24)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動態(tài)水壓滴灌系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)為水泵的進(jìn)口通過管道與靜水源相連，有壓水源和蓄水池通過管道與水泵的出口連接后進(jìn)入干管；在干管上依次設(shè)置有開關(guān)電磁閥、逆止閥、灌水總開關(guān)和主過濾器，電磁閥通過分支管道與開關(guān)電磁閥并聯(lián)，施肥開關(guān)和施肥器也通過分支管道與灌水總開關(guān)并聯(lián)，在施肥器下面依次連接有肥量調(diào)節(jié)閥和肥料罐；在干管上還設(shè)有壓力表、主過濾器、過濾器沖洗閥和水表；在支管不同分支的末端裝有灌水器；各閥通過控制線與控制器相連接，水泵與控制器間連接有變頻器。該系統(tǒng)可以使運行水壓進(jìn)行自動動態(tài)變化，能夠保持較大的工作水壓，同時降低滴灌系統(tǒng)的實際工作水壓，還可以降低微灌系統(tǒng)的運行成本。
文檔編號A01G25/02GK101449654SQ20081024635
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者潔 劉, 史玉升, 剛 蘆, 鄭錦燦, 魏青松 申請人:華中科技大學(xué)