一种可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统的制作方法

本发明涉及一种微润灌溉系统，尤其涉及一种可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统。

背景技术：

我国人多水少、水资源时空分布不均，水旱灾害频发多发、水土流失严重，水生态环境脆弱。

人均和亩均水资源量只有2100立方米和1400立方米，仅为世界平均水平的28％和50％，北方地区土地面积占全国的64％，人口占46％，耕地占60％，地区生产总值占45％，而水资源量仅占全国的19％。截至2011年底，我国在连续30多年灌溉用水总量保持零增长的情况下，有效灌溉面积增加了1.72亿亩，粮食总产量增加了5000多亿斤，农田灌溉水有效利用系数由0.30提高到0.51，亩均灌溉用水量由479立方米下降到367立方米，减少了23.4％。

我国缺水问题在很大程度上要靠节水解决，发展现代节水农业、通过各种节水灌溉理论与技术的创新和采取综合节水措施来提高水分利用效率是未来中国粮食安全保障和水资源可持续利用的根本途径。

目前在农田灌溉的过程中，无论是漫灌还是喷灌，在水分到达土壤根部的过程中，水分损失严重，即存在着大量的浪费。而微润灌溉是用微量的水以缓慢渗透方式向土壤给水，使土壤保持湿润的一种新型地下灌溉方式。微润管(水缆)是一种以半透膜为核心材料制成的软管状给水器，具有双层结构，是充分利用半透膜特性，将膜技术引进灌溉领域而制成的一种新型给水器。膜壁上孔的大小允许水分子通过，而不允许较大的分子团和固体颗粒通过。当管内充满水时，水分子通过这些微孔向管壁外迁移，如果微润管埋在土壤中，水分就会进一步向土壤迁移使土壤湿润，起到灌溉作用。以微润管为给水器所构成的灌溉系统称微润灌溉系统。

微润灌溉系统中的水缆在埋设以后有可能因为各种意外情况导致破损，如野生动物的啮咬、他人在施工时误挖或水缆本身质量问题等。目前还没有较好的检查手段，多数要靠人工徒步去排查，但是在一些大型的项目(如退沙还林的沙漠绿化工程)人工排查耗时耗力，有时隐蔽的破损点难以被发现。

现有技术中虽有通过土壤水分传感器去检测水缆是否有破损而出现跑水的案例，但是该方案仍然只适用小范围的灌溉项目，因为土壤水分传感器只能以“点”的方式检测特定范围大小的土壤水分含量，而大型项目中的水缆任意一点都有可能发生破损，如果密集安装土壤水分传感器会导致灌溉成本急剧上升，缺乏可行性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的弊端，提供一种可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统，包括输水主管道和与所述输水主管道分别连通的多个水缆，在各水缆上分别设置有电磁阀，所述各电磁阀分别电性连接至电控柜、并由电控柜控制导通或关闭，还包括测温主机和分别依傍于各水缆设置的温感光纤，所述测温主机分别与各温感光纤连接、并根据温感光纤的信号而实时显示温感光纤上各设定位置处的温度值。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述测温主机包括机壳，和设置于机壳内的温感光纤接入接口单元、数据处理器、和信息输出单元；

其中，所述数据处理器根据所述温感光纤接入接口单元接入的各温感光纤的信号而计算出对应的温度值，并将计算出的温度值输出至信息输出单元进行输出显示。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，还包括设置于机壳内的报警指示单元；

当所述数据处理器计算出的温度值超过预先设定的阈值时，即向所述报警指示单元发出报警信号；

所述报警指示单元根据所述报警信号输出报警指示信息。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，还包括设置于水缆上的水压稳定器，且所述水压稳定器设置于电磁阀的后端。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述水缆包括位于内圈的半透膜层和位于外圈、且包裹住所述半透膜层的无纺布层，在所述半透膜层的内部形成水流通道；

其中，所述半透膜层由如下重量份的原料聚合而成，即

聚丙烯50份～60份，活化碳酸钙30份～40份，三氯乙烯4份～6份，二丁酯2份～4份，抗氧化剂1份～2份，活化碳酸钙粘合剂1份～2份。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，在所述水缆上设置有支撑架，所述温感光纤被所述支撑架支撑而螺旋绕设于所述水缆上。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述支撑架包括套设于水缆外表面的套环、和位于所述套环之外的支撑环，所述套环和所述支撑环之间设置有支撑杆；

在所述支撑环上还设置有用于固定温感光纤的固定卡扣。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述支撑环的外缘还均布有三个卡槽；

还包括三个均布于支撑环外侧的可弯曲而抽离的鳞状弯弧护板，所述三个鳞状弯弧护板合围而将所述支撑环封闭其中，在所述鳞状弯弧护板位于支撑环的一侧设置有与所述卡槽配合的滑轨；

所述三个鳞状弯弧护板中的一个鳞状弯弧护板设置于支撑环的正上方，且其滑轨卡设于位于支撑环正上方的卡槽内；

所述三个鳞状弯弧护板中的另外两个鳞状弯弧护板分别位于支撑环的左下方和右下方，且其滑轨分别卡设于位于支撑环的左下方和右下方的卡槽内。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述鳞状弯弧护板包括首尾顺序层叠连接的多个弯弧板；

所述弯弧板被弯折为120度的弧形，其左右两个侧边为平直边，前端的侧边为半圆边，后端的侧边为圆弧形、且其弧度与弯弧板的弯折半径相对应；

当相邻两个弯弧板中位于前方的弯弧板被向上掀起时，该位于前方的弯弧板的后端的侧边卡合于位于后方的弯弧板的弧形上表面。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，在相邻两个弯弧板之间设置有弹性连接柱；

所述弹性连接柱的一端连接于位于后方的弯弧板的前端的上表面，另一端则连接于位于前方的弯弧板的后端的下表面；

当相邻两个弯弧板中位于前方的弯弧板被外力作用而向上掀起时，所述弹性连接柱被拉长变形；

当外力作用消失时，所述弹性连接柱回缩并牵引位于前方的弯弧板的后端下表面贴近位于后方的弯弧板的前端的上表面。

本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，利用温感光纤测量各设定位置处的温度值，若偶有温度值超出该设定的范围，则表明了该处有水缆破损，以至于测得的温度值明显低于设定的范围，进而根据该位置在温感光纤上的坐标来确定水缆破损的位置，从而达到快速定位水缆破损位置的目的。

附图说明

图1为本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统的结构示意图；

图2为本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中的测温主机的结构示意图；

图3为本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中的水缆横切面示意图；

图4为本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中的鳞状弯弧护板的结构示意图；

图5为本发明所述可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中的鳞状弯弧护板的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统，包括输水主管道1和与所述输水主管道1分别连通的多个水缆(如图1中的水缆11、水缆12、水缆14、水缆14)，在各水缆上分别设置有电磁阀(如图1中的电磁阀21、电磁阀22、电磁阀23、电磁阀24)，所述各电磁阀分别电性连接至电控柜2、并由电控柜2控制导通或关闭。为实现对水缆破损位置的快速定位和实时监测，本发明中还设置了测温主机5和分别依傍于各水缆设置的温感光纤(如图2中所示的依傍于水缆11的温感光纤31、依傍于水缆12的温感光纤32、依傍于水缆13的温感光纤33、依傍于水缆14的温感光纤34)，所述测温主机5分别与各温感光纤(如图2中的温感光纤31、32、33、34)连接、并根据温感光纤的信号而实时显示温感光纤上各设定位置处的温度值。在水缆未发生破损的情况下，温感光纤上各设定位置处的温度值均应在一个设定的范围之内，若偶有温度值超出该设定的范围，则表明了该处有水缆破损，以至于测得的温度值明显低于设定的范围，进而根据该位置在温感光纤上的坐标来确定水缆破损的位置，从而达到快速定位水缆破损位置的目的。

本实施例中所述的利用分别依傍于各水缆设置的温感光纤进行测温，是利用了分布式光纤感温技术。这是一种实时、在线、多点的温度传感技术，可用于实时测量温度场。在该分布式光纤温度传感系统中，光纤既是传感器又是信号传输通道，系统利用光纤所处空间温度场对光纤中的向后散射光信号进行调研，再经过信号调解、采集和处理将温度信息实时显示出来。在时间上，利用光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间差，结合OTDR(光时域反射)技术对所测温度点进行准确定位。

如图2所示，本发明中，所述测温主机5具体包括机壳51，和设置于机壳51内的温感光纤接入接口单元55、数据处理器52、和信息输出单元53。其中，所述数据处理器52根据所述温感光纤接入接口单元55接入的各温感光纤(例如温感光纤31、32、33、34)的信号而计算出对应的温度值，并将计算出的温度值输出至信息输出单元53进行输出显示。进一步的，还在所述机壳51内设置有报警指示单元54；当所述数据处理器52计算出的温度值超过预先设定的阈值时，即向所述报警指示单元54发出报警信号；所述报警指示单元54即根据所述报警信号输出报警指示信息，以此来提醒监控者注意。

本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，为了确保供水压力稳定，还在水缆上设置了水压稳定器(图中未示)，且所述水压稳定器设置于电磁阀的后端。

如图3所示，本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述水缆(以水缆11为例)具体包括位于内圈的半透膜层111和位于外圈、且包裹住所述半透膜层111的无纺布层112，在所述半透膜层111的内部形成水流通道110。本发明中，所述半透膜层111由如下重量份的原料聚合而成，即聚丙烯50份～60份，活化碳酸钙30份～40份，三氯乙烯4份～6份，二丁酯2份～4份，抗氧化剂1份～2份，活化碳酸钙粘合剂1份～2份。优选的比例为聚丙烯55份，活化碳酸钙35份，三氯乙烯5份，二丁酯3份，抗氧化剂1.5份，活化碳酸钙粘合剂1.5份。

由于温感光纤硬且脆，无法进行大角度且小半径的弯折，为此，如图3所示，本发明中在所述水缆11上设置有支撑架61，所述温感光纤31被所述支撑架61支撑而螺旋绕设于所述水缆11上。即通过在水缆11上平行设置多个支撑架61，以构成一个整体的支撑架体结构，再令温感光纤31由前至后螺旋绕设于所述支撑架61上，也即螺旋绕设于水缆11上。设置的支撑架61不仅避免了温感光纤31被过度弯折而引起的断裂风险，也能够确保温感光纤31能够与水缆11保持住一个固定的间距，从而保证温度测量值的准确性和真实性。在实际应用中，该间距以5厘米～35厘米之间为宜。

仍如图3所示，本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述支撑架61具体包括套设于水缆11外表面的套环611、和位于所述套环611之外的支撑环613，所述套环611和所述支撑环613之间设置有支撑杆612；在所述支撑环613上还设置有用于固定温感光纤31的固定卡扣614。通过所述固定卡扣614的承托固定作用，所述温感光纤31得以相对于支撑环613被固定而不至于窜动。

由于本发明中所述的水缆11是深埋于土壤之内的，并且，为了方便确定水缆的破损位置，还进一步在水缆11之外增加设置了温感光纤31，而温感光纤31是硬且脆的材料，稍有不慎就会发生断裂，这给实际施工带来很大的不便。为此，本发明中进一步在支撑环613的外部设置了鳞状弯弧护板。具体来说，如图3所示，在所述支撑环613的外缘均布设置了三个卡槽(即卡槽614、卡槽615、和卡槽616)，同时，还在支撑环613的外侧均布设置了三个可弯曲而抽离的鳞状弯弧护板(即鳞状弯弧护板71、鳞状弯弧护板72、和鳞状弯弧护板73)，所述三个鳞状弯弧护板合围而将所述支撑环613封闭其中。在所述鳞状弯弧护板位于支撑环613的一侧设置有与所述卡槽配合的滑轨。具体来说，所述三个鳞状弯弧护板中的一个鳞状弯弧护板71设置于支撑环613的正上方，且其滑轨711卡设于位于支撑环613正上方的卡槽614内；所述三个鳞状弯弧护板中的另外两个鳞状弯弧护板分别位于支撑环613的左下方和右下方(即位于支撑环613左下方的鳞状弯弧护板72和位于支撑环613右下方的鳞状弯弧护板73)，且所述鳞状弯弧护板72的滑轨712卡设于位于支撑环613的左下方的卡槽615内，所述鳞状弯弧护板73的滑轨713卡设于位于支撑环613的右下方的卡槽616内。

采用三个鳞状弯弧护板的结构既可提升水缆11与温感光纤31的整体强度，架设时不必直接握持温感光纤31或者水缆11，以免造成温感光纤31损坏，从而方便架设操作；另一方面，由于鳞状弯弧护板是可弯曲且可抽离的结构，也使得铺设完毕水缆11及温感光纤31后，可将所述鳞状弯弧护板抽离出来，不至于妨碍温感光纤31对温度的测量。更重要的一点，在埋设水缆11时，若不设置鳞状弯弧护板，则土壤会随时散落并填埋住施工挖设的沟槽，以至于无法顺利的铺设水缆11。而在采用了鳞状弯弧护板后，则可先将三个鳞状弯弧护板连同水缆11和温感光纤31整体放入施工沟槽内，再将设置于支撑环614的正上方的鳞状弯弧护板71抽离，使侧上方的土壤进入到鳞状弯弧护板72和鳞状弯弧护板73围成的空间内，并将水缆11、支撑架61、和温感光纤31均掩埋其中，最后，再将位于支撑环613左下方和右下方的鳞状弯弧护板72和鳞状弯弧护板73抽离。然后，在下一个工位重复上述动作，直至全部水缆11铺设完毕。

如图4、图5所示，本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，所述鳞状弯弧护板具体包括首尾顺序层叠连接的多个弯弧板(图4中仅以三个弯弧板81、91、101为例进行说明，在实际操作中具体使用弯弧板的数量可根据现场需求而定)。所谓的多个弯弧板首尾顺序层叠连接，即是指相邻的两个弯弧板中，位于前方的弯弧板的后端与位于后方的弯弧板的前端连接、且该位于前方的弯弧板的后端要置于位于后方的弯弧板的前端之上，以此类推，直至将所有弯弧板组合成鳞状弯弧护板。

所述弯弧板(例如弯弧板81)被弯折为120度的弧形(即被弯折为如图5中的弯弧板91一样的形状)，其左右两个侧边(即侧边811和侧边812)为平直边(两个侧边采用平直边的结构可以确保鳞状弯弧护板的两侧平齐度，从而有利于与圆周方向相邻的鳞状弯弧护板相互配合并防止二者之间出现缝隙)，前端的侧边813为半圆边，后端的侧边814为圆弧形、且该圆弧形的弧度与弯弧板(即弧度与相邻的弯弧板91)的弯折半径相对应。这样，当相邻两个弯弧板中位于前方的弯弧板(例如弯弧板81)被向上掀起时，该位于前方的弯弧板81的后端的侧边814卡合于位于后方的弯弧板91的弧形上表面，从而防止土壤自弯弧板81和弯弧板91之间的接缝处漏下，并能够确保鳞状弯弧护板被顺利的弯曲并抽离。

进一步的，本发明所述的可快速定位水缆破损位置的微润灌溉系统中，还在相邻两个弯弧板(例如弯弧板81和弯弧板91)之间设置有弹性连接柱9。所述弹性连接柱9的一端连接于位于后方的弯弧板91的前端的上表面，另一端则连接于位于前方的弯弧板81的后端的下表面。当相邻两个弯弧板中位于前方的弯弧板81被外力作用而向上掀起时，所述弹性连接柱9被拉长变形；当外力作用消失时，所述弹性连接柱9回缩并牵引位于前方的弯弧板81的后端下表面贴近位于后方的弯弧板91的前端的上表面。采用弹性连接柱9可确保位于前方的弯弧板81与位于后方的弯弧板91的连接紧密度，既能够满足二者相互之间的位移裕度，又能促使二者在相互移动后能快速恢复原状。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。