本發(fā)明公開了一種自動控制灌溉系統(tǒng)，具體是涉及一種適用于水稻及魚塘等長時間保持水層的田塊，基于發(fā)射超聲波至水面且反射吸收的技術(shù)原理，進行田間水層深度的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國農(nóng)田灌溉擁有大量的泵站—渠道—田間的農(nóng)田硬件配套，然而，通過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，雖然硬件配套條件完善，但是農(nóng)田的灌溉水利用系數(shù)卻普遍偏低，分析認(rèn)為主要原因之一是人工灌溉管理水平較為落后，灌溉方式較為粗放。具體問題如下：當(dāng)某一泵站控制面積內(nèi)田塊需要灌溉時，將泵房內(nèi)所有水泵全部開啟，并打開所有田塊閘門，等所有田塊灌滿后關(guān)閉水泵及閘門，其中存在的弊端是渠首附近田塊完成灌溉所需時間短，當(dāng)該泵站控制面積大，渠道輸水距離長時就會出現(xiàn)渠首附近田塊已完成灌溉，而渠尾處田塊仍未開始灌溉，此時若不及時將渠首部田塊閘門關(guān)閉會降低渠道流量，進一步延緩渠道下游的來水時間，且同時，當(dāng)上游田塊中水位超過田埂高度時，導(dǎo)致漫溢，浪費水資源。南方地區(qū)多種植水稻，為了使得灌溉均勻，往往將稻田劃分為較小的田塊，并配備閘門，如安排專人在灌溉的過程中逐級開啟或關(guān)閉閘門則工作繁重，且難以做到精準(zhǔn)，則會造成水資源以及提水電能的浪費。

在此基礎(chǔ)上，我們試圖利用超聲波的水面反射技術(shù)為基礎(chǔ)，通過信號傳輸及自動控制系統(tǒng)解決這一難題，降低農(nóng)田灌溉的人力成本，且節(jié)約水資源與能電資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的為提供一種利用超聲波在水面反射測定田間水深為基礎(chǔ)，自動控制水田閘門及水泵啟閉的自動灌溉控制系統(tǒng)，目的在于更為精準(zhǔn)、簡便的根據(jù)農(nóng)田的實際需求進行灌溉，在保證灌溉充分的前提下節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，防止電力的浪費，且減少人力成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種以超聲波反射原理為基礎(chǔ)的自動控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于：田間閘門安裝于田埂上，閘門上方安裝支架，支架分別與超聲波收發(fā)裝置、水位信號發(fā)射裝置及太陽能電池板連接；田間水位信號接收及分析裝置與水泵控制器連接，水泵控制器連接泵房內(nèi)所有水泵；所述超聲波收發(fā)裝置豎直安裝于田間水面上方，以水面為反射面，根據(jù)收發(fā)時間間隔及超聲波收發(fā)裝置安裝高度計算田間水位，當(dāng)田間水位降低至灌溉下限時，控制某田塊閘門開啟，并由信號發(fā)射裝置將田間需水信號傳輸至安裝于泵房內(nèi)的田間水位信號接收及分析裝置；位于泵房內(nèi)的田間水位信號接收及分析裝置接收到田間需水信號后，進行數(shù)據(jù)分析，確定同時需水的田塊數(shù)目，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出不同強度的電信號至水泵控制器，水泵控制器根據(jù)所接收電信號強弱決定開啟水泵數(shù)目；當(dāng)超聲波收發(fā)裝置檢測到田間水位到達所需灌溉水位上限時自動關(guān)閉某田塊閘門；超聲波收發(fā)裝置向水面發(fā)射超聲波，并回收，根據(jù)收發(fā)時間差計算水面至超聲波收發(fā)裝置的直線距離H1，預(yù)先測定好農(nóng)田底部至超聲波收發(fā)裝置距離H2則可推算水深H3，當(dāng)H3降低至灌溉下限時開啟閘門和水泵進行灌溉，直至灌至上限水位為止，關(guān)閉閘門和水泵。

所述的自動控制灌溉系統(tǒng)適用于水稻及魚塘的生育期內(nèi)需要保持田間水層的情況。

超聲波收發(fā)裝置、閘門、水位信號發(fā)射裝置、田間水位信號接收及分析裝置所需動力來源于安裝在支架上的太陽能電池板，太陽能電池板起到防雨作用。

本系統(tǒng)較好的避免了由于降雨帶來的影響，閘門及水泵的啟閉僅根據(jù)田間實際水深，而不論水量來源于渠道輸水或是降雨，例如，當(dāng)田間水深即將到達灌溉下限時發(fā)生降雨，則田間水層上升，不會發(fā)生灌溉，從而較好的利用了降雨水量，節(jié)約資源。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明在配備泵站—輸水渠/管道—水田的灌溉系統(tǒng)上加裝，造價低廉，安裝方便，能夠精準(zhǔn)的根據(jù)每一獨立田塊的需水情況控制灌溉，從而達到節(jié)約人力、水源及電能的有益效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1水泵，2水泵控制器，3田間水位信號接收及分析裝置，4泵房，5灌溉渠道，6水田或魚塘，7太陽能電池板，8超聲波收發(fā)裝置，9水位信號發(fā)射裝置，10支架，11閘門，12田埂，13水面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

根據(jù)圖1，本發(fā)明涉及了一種基于超聲波測定水位深度的灌溉控制系統(tǒng)，可以預(yù)設(shè)水田或魚塘6的灌溉上下限水位，利用超聲波反射的原理實時測定田間水位，并通過控制水泵及閘門的啟閉，從而達到自動控制田間水位變化的目的。發(fā)明包括：超聲波收發(fā)裝置8；放置超聲波收發(fā)裝置的支架10；自動閘門11；太陽能電池板7；水位信號發(fā)射裝置9；田間水位信號接收及分析裝置3；水泵控制器2；水泵1；灌溉渠道5。系統(tǒng)包括三個部分：（1）由超聲波收發(fā)裝置，自動閘門，水位信號發(fā)射裝置及太陽能電池板組成的田間裝置；（2）由泵房4內(nèi)部水位數(shù)據(jù)信號接收裝置，數(shù)據(jù)分析和水泵控制信號發(fā)射器（即田間水位信號接收及分析裝置），以及水泵組成；（3）灌溉渠道或管道。各獨立田塊或魚塘中安裝的田間監(jiān)測裝置通過超聲波反射測定田間水位，當(dāng)某一田間水位降低至灌水下限時，開啟該田塊對應(yīng)的自動閘門，同時，將需水信號傳輸至泵房內(nèi)的田間水位信號接收器，之后，接收到信號傳輸至數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置根據(jù)當(dāng)下需水田塊的數(shù)量控制水泵的開啟數(shù)目，以確保在滿足需水田塊灌溉要求的同時不會因開啟水泵數(shù)量過多導(dǎo)致渠道中水位過高產(chǎn)生漫溢。當(dāng)田間水位由超聲波監(jiān)測儀檢測到最高灌溉水位時，關(guān)閉自動閘門，并關(guān)閉水泵。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，在原有泵站—渠道—農(nóng)田的基礎(chǔ)上加裝控制裝置，成本低廉，能夠避免因人工操作不夠精準(zhǔn)導(dǎo)致的水源浪費或農(nóng)田（魚塘）缺水情況，節(jié)約了人力成本，能夠有效提升農(nóng)田的灌溉水有效利用系數(shù)。

本發(fā)明利用垂直安裝于農(nóng)田水面上方的超聲波收發(fā)射器向水面發(fā)射超聲波，并回收，根據(jù)收發(fā)時間差計算水面13至發(fā)射器的直線距離H1，預(yù)先測定好農(nóng)田底部至發(fā)射器距離H2則可推算水深H3，當(dāng)H3降低至灌溉下限時開啟閘門和水泵進行灌溉，直至灌至上限水位為止，關(guān)閉閘門和水泵。

利用田間水面作為反射面能夠保證聲波較少的受到其他物質(zhì)的干擾，由于工作環(huán)境為潮濕的水田附近，若選用其他反射面會存在水中動植物及微生物滋生，使得反射面粗糙，影響聲波反射。田間信號接收裝置接收到田塊需水信號后，進行分析，根據(jù)同一時間所需灌溉的土地面積決定開啟水泵的數(shù)目，例如：某泵站控制面積1000畝，泵站配備水泵4臺，編號1-4，每50畝水稻田由田埂12隔離，并各自配備閘門，共計閘門20個，當(dāng)0-5塊水田需要灌溉時，開啟1號泵，當(dāng)6-10塊水田需要灌溉時，開始1,2號水泵，以此類推，從而保證水泵工作效率的提升。

上述優(yōu)選方案在遇到輸水渠道距離較遠的情況時，如干渠長度5km，則考慮到渠道輸水中的水頭損失，可根據(jù)田塊與泵站之間的距離，將需水田塊數(shù)目乘以一定的擴大系數(shù)，例如，離泵站5km以外的某一田塊需水時，傳輸信號可能是1.2塊田需水，以彌補長距離輸水的損失，具體系數(shù)可根據(jù)水泵裝機流量、泵站控制面積及輸水距離確定。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。