本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，尤其涉及一種本利用太陽能進行自動化、智能化節(jié)水灌溉器及其制造方法。

背景技術(shù)：

我國是世界上13個最缺水的國家之一，水資源總量約為28100億立方米，僅占世界總量的6％，人均水資源量約2200立方米，僅為世界平均值的1/4，而且水資源的時空分布極為不勻。作為用水大戶的農(nóng)業(yè)，其用水量占到總水量的62％，但用水效率極低，僅為0.48，與發(fā)達國家0.7-0.8的用水效率有著較大的差距。

早在2001年，劉曉初針對植物灌溉，提出了利用太陽能為動力，對植物澆水進行自動灌溉，發(fā)明了植物澆水太陽能自動控制器和植物澆水用全自動控制器，利用太陽能為動力，借助小功率的太陽能面板，解決了自動控制的灌溉需外加市電的問題，隨后，不少學者和研究者也相繼進行了相關的研究。

目前，公知的利用太陽能進行自動化、智能化節(jié)水灌溉的裝置是由電源部分(包括太陽電池、蓄電池)、電磁閥、濕度傳感器、控制器或控制電路部分等組成。這種裝置的結(jié)構(gòu)通常有連體式(電磁閥與其它部分固定連接集為一體)和分體式(電磁閥與其它部分分開，只是通過導線連接)。連體式結(jié)構(gòu)的灌溉裝置，適應于采光較好的灌溉區(qū)，通常通過一箱體、盒體等殼體裹住電磁閥，并在殼體或者箱體、盒體內(nèi)安裝電源部分、控制器或控制電路部分，但由于電磁閥規(guī)格、型號和尺寸大小的不同，這種殼體需要不同的變化，需要開大量的不同的模具，不但大大增加了用費，而且制造起來非常麻煩。

分體式結(jié)構(gòu)的灌溉裝置，則適應于采光不太好的灌溉區(qū)，需要把太陽能電池板通過支撐桿架在便于采光的高處，但因支撐桿尺寸長并且電磁閥和其它部分分開設置，因而包裝和運輸不方便。此外，無論是連體式還是分體式的灌溉裝置，由于開關的裸露，在野外環(huán)境下使用，也會帶來兩點不便：一是開關容易進水和潮濕失效，二是開關容易被小孩或者其它好“多手”的人亂動而不能正常使用。如果特制一個帶鎖的盒或箱，不但使用麻煩，而且也會增加制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種太陽能智能節(jié)水灌溉器，該灌溉器可通過土壤干燥的深度和土壤濕時延時灌溉的時長進行控制，實現(xiàn)智能節(jié)水灌溉，并且控制簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，包裝運輸容易，安裝使用和采光方便。

本發(fā)明的另一個目的在于提供太陽能智能節(jié)水灌溉器制造方法。

本發(fā)明的第一個目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種太陽能智能節(jié)水灌溉器，包括用于控制進水與出水的電磁閥，還包括干濕探測電極、蓋體組件，所述干濕探測電極帶有兩個測試土壤電阻的探測電極，該兩個探測電極在水平方向上平行，一個設置在上方，另一個設置在正對著的下方，使用時把干濕探測電極按水平方式放置埋入設定深度的灌溉土壤中，用于實時地采集植物、作物不同根區(qū)的土壤干深度，該干深度是指灌溉土壤從表面到里面干的深度，即灌溉土壤從干燥土壤最上面的表面到土壤里層的干濕分界面之間的深度或距離，并定義干燥土壤是指含水率小于某一設定值的土壤，即規(guī)定干燥土壤可量化的指標為含水率為某一設定值(一般可設定為10％左右)以下。

所述的蓋體組件包括蓋罩、蓋底板、控制電路板、太陽電池、蓄電池、電源開關和延時開關，所述的蓋罩在其頂面帶有可安放太陽能電池的凹槽，在其凹槽上開有接線孔；所述的蓋底板在其中央開有一個固定連接孔(簡稱為中央固定連接孔)，在其旁側(cè)則帶有電源開關孔、延時開關孔和穿線孔，并與蓋罩固定連接形成一個蓋體，該蓋底板與蓋罩固定連接可通過螺釘、粘接、焊接、機械卡緊等方法實現(xiàn)；所述的控制電路板固定安置在蓋體內(nèi)部；所述的太陽能電池安放在蓋罩頂面的凹槽中，通過導線穿過凹槽上的接線孔與蓋體內(nèi)的控制電路板電連接；所述的蓄電池也固定安置在蓋體內(nèi)部并與控制電路板電連接；所述的電源開關、延時開關分別安置在蓋底板的兩個開關孔上,與控制電路板電連；所述的干濕探測電極和電磁閥設置在蓋體組件之外，并分別通過導線穿過蓋底板上的穿線孔與蓋罩內(nèi)的控制電路板電連接；所述的蓋體和電磁閥通過電磁閥線圈罩上的螺桿穿過蓋底板中央固定連接孔后，用螺母進行螺紋固定連接；所述的蓋底板的中央固定連接孔可以設置成凹盲孔(包括類似的曲面凹坑)，通過焊接或粘接的方式把蓋底板和電磁閥線圈罩固定連接，從而使蓋體和電磁閥固定連接。

使用時，把太陽能智能節(jié)水灌溉器中的電磁閥進水端連接水源，并使電磁閥出水端連接灌溉輸水管道，然后把干濕探測電極埋在一定深度的土壤中，并通過延時開關設定土壤濕點灌溉時長，該土壤濕點延時時長是指干濕探測電極的兩個探測電極間的土壤超過設定含水率時，為保證灌溉土壤濕透的延長灌溉的時間，打開電源開關后太陽能智能節(jié)水灌溉器就開始工作，利用太陽能電池經(jīng)過控制電路板給蓄電池充電，為蓄電池提供足夠的電能，從而為控制電路板、干濕探測電極、電磁閥提供電源，當土壤層從表及里干到一定的程度和深度時，使植物和作物受到一定的水脅迫，促進根系發(fā)達，保持土壤適度的干燥和透氣性，這有利于減少植物和作物的霉爛根和病蟲害，當?shù)竭_干濕探測電極上面的探測電極所埋入的深度時，控制電路板接受干濕探測電極的信號后驅(qū)動電磁閥開啟而進行灌溉，而干濕探測電極的兩個探測電極間的土壤超過設定含水率時，控制電路板根據(jù)所設置的延時再延長一段時間使電磁閥關閉而停止灌溉，以保證土壤的必要的濕透而又不浪費水，這樣，借助干濕探測電極感知土壤的干濕狀態(tài)，運用已有的控制技術(shù)和延時電路技術(shù)，通過控制電路板控制電磁閥的開啟與閉合，從而實現(xiàn)了調(diào)虧灌溉，不但節(jié)約了用水，而且可實現(xiàn)農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和豐收，達到智能節(jié)水灌溉的目的。

在上述的技術(shù)解決方案中，所述的蓋底板的中央固定連接孔也可與帶有一中心孔的套蓋通過螺絲、鉚釘、焊接、粘接等機械、物理、化學等方式固定連接，并使套蓋與支撐套管組件的上端進行固定連接，所述的支撐套管組件可通過n個直通管接頭把n+1節(jié)管軸向固定連接成一根長長的支撐套管后再與法蘭盤配合固定連接而形成，在所述支撐套管的上端和下端分別開有上端孔和下端孔，從控制電路板引出的導線在其上端孔穿入、在其下端孔穿出，分別連接電磁閥和干濕探測電極，這樣就把蓋體組件與電磁閥分開，形成了分體式太陽能智能節(jié)水灌溉器。

在本發(fā)明中，在蓋罩的凹槽上開有接線孔，可方便把太陽能電池板的電極連接蓄電池充電；在蓋體的內(nèi)部可遮陽、檔風、避雨，方便盛放控制電路板、蓄電池；在蓋底板的旁帶有電源開關孔和延時開關孔，由于設置在蓋體的底部，可以巧妙地安裝開關，不但可以避免雨水的浸入，而且隱蔽性好，不易被人看見，防止他人亂動；而在蓋底板的穿線孔，則方便電路控制板分別與電磁閥和干濕探測電極的連接；在蓋底板的中央巧妙地開設一個固定連接孔，方便連接電磁閥和支撐套管組件。該固定連接孔如果連接電磁閥，就巧妙地形成結(jié)構(gòu)緊湊的連體式太陽能智能節(jié)水灌溉器；如連接支撐套管組件，則巧妙地形成便于采光的分體式太陽能智能節(jié)水灌溉器。

在本發(fā)明中，可巧妙地利用了電磁閥線圈罩上的螺絲，通過取下電磁閥線圈罩上的螺母再把螺桿穿過蓋底板中央固定連接孔后，用螺母進行螺紋固定連接，無需化學膠的粘接，也無需其它額外費用的連接，形成了連體式灌溉器的最佳固定連接方式。此外，當把長支撐套管拆開成若干較短的管，并把其底端的法蘭盤拆下后，則方便包裝和運輸。

本發(fā)明的第二個目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種太陽能智能節(jié)水灌溉器制造方法，包括下述步驟：

(1)提供蓋罩、蓋底板、電源開關、延時開關、太陽能電池板、蓄電池、電磁閥、干濕探測電極、控制電路板。

上述所述蓋罩可利用模具加工方法獲得，在其頂面開設一帶有接線孔的凹槽，在蓋罩里面的頂部帶有兩個孔的柱體；所述蓋底板帶有中央固定連接孔和旁側(cè)電源開關孔和延時開關孔以及穿線孔，通過利用模具加工方法獲得，并將電源開關和延時開關分別固定在電源開關孔、延時開關孔上，所述的該電源開關、延時開關用于電源和灌溉延時時間的控制，分別對電源進行關閉與接通以及對灌溉延時的時長進行調(diào)整；所述的太陽能電池板兩個電極分別接有導線。

(2)將太陽能電池板的兩個電極與凹槽中的孔對準，并把接電極上的導線穿過該孔，然后涂膠粘貼固定在蓋罩的頂面的凹槽中，并將蓄電池、控制電路板固定在蓋罩里面。

上述所述控制電路板放置在控制電路板盒內(nèi)，并進行封裝，形成控制電路板組件；所述的控制電路板盒兩則帶有凸臺孔，可利用模具加工的方法獲得；所述的蓄電池放置在蓋罩里面的頂部帶有兩個孔的柱體之間，用螺釘穿過控制電路板盒的兩個凸臺孔，然后上緊在蓋罩里面頂部的柱體上兩個孔中，使控制電路板組件固定在蓋罩中的同時固定所述的蓄電池。

(3)將太陽能電池、蓄電池、電磁閥、干濕探測電極、蓋底板上的電源開關和延時開關分別與控制電路板電連接，并將電源開關和延時開關固定在蓋底板上，使電磁閥、干濕探測電極的連接線分別從蓋底板的穿線孔引出。

(4)利用蓋底板的中央固定連接孔對蓋底板進行固定安裝。

(5)將蓋底板與蓋罩固定連接。

所述蓋底板周邊帶有若干個通孔，所述的蓋罩里面帶有與蓋底板位置相對應的若干個通孔，通過螺釘穿過該蓋底板孔后，然后把蓋底板上緊在蓋罩里面的通孔中，使蓋底板與蓋罩固定。

在上述步驟(4)中，利用蓋底板的中央固定連接孔對蓋底板進行固定安裝方法為：蓋底板與電磁閥的固定安裝，取下電磁閥線圈罩上的螺母，通過電磁閥線圈罩上的螺桿穿過蓋底板中央固定連接孔后，再安上螺母，把蓋底板與電磁閥線圈罩進行螺紋固定連接，使蓋底板與電磁閥進行固定；或者利用蓋底板的中央固定連接孔對蓋底板進行固定安裝包括以下步驟：

①提供一個帶有中心孔的套蓋；

②利用該套蓋的中心孔與蓋底板中央固定連接孔將套蓋和蓋底板進行固定連接；

③利用套蓋與支撐套管組件的配合進行固定連接。

在上述支撐套管組件上下分別帶有孔，可把從蓋底板的穿線孔引出連接導線，分別從支撐套管組件的上面的孔穿入、下面的孔穿出后，再分別電連接電磁閥、干濕探測電極。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明的灌溉控制簡單實用，可根據(jù)經(jīng)驗和灌溉知識，只需設置干濕探測電極埋入土壤的深度和土壤濕時的延時灌溉的時長，使植物受到一定的水脅迫才開始灌溉，當土壤探測點濕時，可延長灌溉時間確保土壤濕透，實現(xiàn)調(diào)虧灌溉，使灌溉智能化、精準化，更加節(jié)水，并實現(xiàn)作物、果樹等的優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)。

(2)本發(fā)明的電源開關和延時開關隱蔽，結(jié)構(gòu)緊湊，防雨性能好，野外使用方便，可防人亂動和誤操作，支撐套管組件長短可調(diào)、制作容易，便于太陽能電池采光。

(3)本發(fā)明的互換性好，可根據(jù)市場的訂單，易于形成連體式灌溉器、分體式灌溉器兩類產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)非常簡單、緊湊和實用，無論是連體式灌溉器還是分體式灌溉器，灌溉器的上部分(主要包括蓋體)相同，不會因為電磁閥的尺寸大小不同而改變。

(4)本發(fā)明制造方便，便于迅速形成產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)產(chǎn)品的柔性組裝，簡化了制造工藝，降低了制造、管理和生產(chǎn)成本；便于包裝、運輸和安裝。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的太陽能智能節(jié)水灌溉器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例2的太陽能智能節(jié)水灌溉器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

實施例1。

如圖1所示，本實施例提供一種連體式太陽能智能節(jié)水灌溉器，包括干濕探測電極13、電磁閥14、蓋體組件，該干濕探測電極13帶有兩個測試土壤電阻的干濕探測電極，將其長度方向成水平方式放置，其中一個干濕探測電極設置在上方，另一個干濕探測電極設置在正對著的下方；該蓋體組件包括蓋罩2、蓋底板11、控制電路板23、太陽電池1、蓄電池4、電源開關9、延時開關10，在蓋罩2的頂面帶有可安放太陽能電池的凹槽上開有接線孔24；蓋底板11在其中央開有一個固定連接孔12，在其旁側(cè)則帶有兩開關孔8和穿線孔19，并與蓋罩2固定連接形成一個蓋體，該蓋底板11與蓋罩2固定連接可通過螺釘、粘接、焊接、機械卡緊等方法實現(xiàn)；控制電路板23通過螺釘6上緊在柱體3中，將其固定安置在蓋體的內(nèi)部，太陽能電池1安放在蓋罩2頂面的凹槽中，通過導線穿過凹槽上的接線孔24與蓋體內(nèi)的控制電路板23電連接；蓄電池4也固定安置在蓋體內(nèi)部并與控制電路板23電連接；電源開關9和延時開關10安置在蓋底板的兩開關孔8上；干濕探測電極13和電磁閥14設置在蓋體組件之外，并分別通過導線15、17穿過蓋底板11上的穿線孔19與蓋罩內(nèi)的控制電路板23電連接；蓋體和電磁閥14通過電磁閥14線圈罩上的螺桿20穿過蓋底板11中央固定連接孔12后，用螺母16進行螺紋固定連接；蓋底板11的中央固定連接孔12可以設置成凹盲孔(包括類似的曲面凹坑)，通過焊接或粘接的方式把蓋底板11和電磁閥線圈罩固定連接，從而使蓋體和電磁閥14固定連接。

使用時，把太陽能智能節(jié)水灌溉器中的電磁閥14進水端連接水源，并使電磁閥14出水端連接灌溉輸水管道，并把干濕探測電極13按水平方式放置埋入設定深度的灌溉土壤中，打開電源開關就開始工作了，并通過延時時間設置時間，通過太陽能電池1經(jīng)過控制電路板23給蓄電池4充電，為蓄電池4提供足夠的電能，從而為控制電路板23、干濕探測電極13、電磁閥14提供電源，當探測點的土壤干到一定的程度，控制電路板接受干濕探測電極13的信號后驅(qū)動電磁閥14開啟而進行灌溉，而探測點的土壤濕到一定的程度，控制電路板23根據(jù)所設置的延時再延長一段時間使電磁閥14關閉而停止灌溉，以保證土壤的必要的濕透而又不浪費水，這樣，借助干濕探測電極13感知土壤的干濕狀態(tài)，運用已有的控制技術(shù)和延時電路技術(shù)，通過控制電路板23控制電磁閥14的開啟與閉合，從而達到智能節(jié)水灌溉的目的。

實施例2。

如圖2所示，本實施例提供一種分體式太陽能智能灌溉器，還包括套蓋和支撐套管組件，所述蓋底板的中央固定連接孔與套蓋固定連接，所述套蓋與支撐套管組件的上端固定連接。

其中，所述支撐套管組件通過n個直通管接頭把n+1節(jié)管軸向固定連接成一根長長的支撐套管后再與法蘭盤配合固定連接而成。

其中，所述支撐套管的上端和下端分別開有上端孔和下端孔，從控制電路板引出的導線在其上端孔穿入、在其下端孔穿出，分別連接電磁閥和干濕探測電極。

本實施例的其它技術(shù)特征同實施例1，在此不再進行贅述。

實施例3。

本實施例提供一種太陽能智能節(jié)水灌溉器制造方法，包括以下步驟：

(1)提供蓋罩2、蓋底板11、太陽能電池板1、蓄電池4、電磁閥14、干濕探測電極13、控制電路板23。

該蓋罩2可利用模具加工方法獲得，在其頂面開設一帶有接線孔的凹槽，在蓋罩2里面的頂部帶有兩個孔的柱體13；蓋底板11帶有中央固定連接孔12和旁側(cè)兩開關孔8以及穿線孔19，通過利用模具加工方法獲得，并將電源開關和延時開關固定在兩開關孔8上，該電源開關9和延時開關10分別用于電源和灌溉延時時間的控制，可以對電源進行關閉和接通以及對灌溉延時的時長進行調(diào)整；太陽能電池板1兩個電極分別接有導線。

(2)將太陽能電池板1的兩個電極與凹槽中的孔對準，并把接電極上的導線穿過該孔，然后涂膠粘貼固定在蓋罩的頂面的凹槽中，并將蓄電池4、控制電路板23固定在蓋罩2里面。

上述控制電路板23放置在控制電路板盒5內(nèi)，并進行封裝，形成控制電路板組件；控制電路板盒5兩則帶有凸臺孔，可利用模具加工的方法獲得；蓄電池4放置在蓋罩2里面的頂部帶有兩個孔的柱體3之間，用螺釘6穿過控制電路板盒23的兩個凸臺孔，然后上緊在蓋罩2里面頂部的柱體3上兩個孔中，使控制電路板組件固定在蓋罩2中的同時固定所述的蓄電池4。

(3)將太陽能電池1、蓄電池4、電磁閥14、干濕探測電極13、蓋底板11上的電源開關9和延時開關10分別與控制電路板23電連接，并將電源開關9、延時開關10固定在蓋底板11上，分別通過導線22、21與控制電路板23電連接，使電磁閥14、干濕探測電極13的連接線分別從蓋底板11的穿線孔19引出。

(4)利用蓋底板11的中央固定連接孔12對蓋底板11進行固定安裝：取下電磁閥14線圈罩上的螺母16，通過電磁閥14線圈罩上的螺桿20穿過蓋底板中央固定連接孔12后，再安上螺母16，把蓋底板11與電磁閥14線圈罩進行螺紋固定連接，使蓋底板11與電磁閥14進行固定，這樣就使蓋底板11與電磁閥14的固定了，從而形成連體式太陽能智能灌溉器。

針對實施例公開的太陽能智能節(jié)水灌溉器制造方法，利用蓋底板11與支撐套管組件(包括管27和直通管接頭29、帶有固定孔32的法蘭盤31)進行固定形成分體式太陽能智能灌溉器，按以下步驟制得：

①提供一個帶有中心孔的套蓋26；

②利用該套蓋26的中心孔24與蓋底板11中央固定連接孔12，通過螺栓25將套蓋26和蓋底板11進行固定連接；

③利用套蓋26與支撐套管組件的配合進行固定連接。其中，把從蓋底板11的穿線孔19引出連接導線15、17，分別從支撐套管組件的上面的孔28穿入、下面的孔30穿出后，再分別電連接干濕探測電極13、電磁閥14。

④將蓋底板11與蓋罩26固定連接。

上述蓋底板11周邊帶有若干個通孔，蓋罩2里面帶有與蓋底板11位置相對應的若干個通孔，通過螺釘7穿過該蓋底板11的孔18后，然后把蓋底板11上緊在蓋罩2里面的通孔中，使蓋底板11與蓋罩2固定。

所屬領域的普通技術(shù)人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。