一种节水灌溉自动控制系统及其水压控制方法与流程

本发明涉及自动灌溉领域，具体而言，涉及一种节水灌溉自动控制系统及其水压控制方法。

背景技术：

滴灌系统加压灌溉中，离加压水泵远近的田间控制阀所需水泵输出的扬程不同，距离远水泵扬程的沿程损失就大，距离近水泵扬程的沿程损失就小，如果水泵以满足最远端田间控制阀所需压力的恒定扬程输出，在灌溉过程中就会造成运行电力成本的增加，近端田间控制阀灌溉承受的压力较大，灌溉系统达不到经济合理的运行效果，增加了农户的种植成本，降低了农户的经济收益。

技术实现要素：

本发明的目的包括，例如，提供一种节水灌溉自动控制系统及其水压控制方法，其能够智能化控制水泵的输出功率，使水泵的输出功率与灌溉区域的水压和流量相匹配，从而减少水泵所消耗的电能，降低灌溉成本。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种节水灌溉自动控制系统的水压控制方法，用于节水灌溉自动控制系统，所述节水灌溉自动控制系统包括控制平台、水泵、电动阀、喷头以及检测设备；所述水泵与所述电动阀通过管路连接，所述喷头与所述电动阀通过管路连接，所述水泵用于输水，所述电动阀用于控制管路内水的流量，所述喷头用于喷洒，所述检测设备设置于管道上，用于检测所述管道内的流量和水压；

所述控制方法包括：

在轮流灌溉中，获取当前灌溉区域的水压和流量需求，其中，不同的灌溉区域对应不同的水压和流量需求；

控制所述水泵，以使所述水泵的输出功率与所述当前灌溉区域的水压和流量需求匹配。

进一步地，在可选的实施例中，所述控制所述水泵，以使所述水泵的输出功率与所述当前灌溉区域的水压和流量需求匹配的步骤包括：

获取所述电动阀附近的实际水压数据和实际流量数据；

控制所述水泵的输出功率，以使所述实际水压数据和所述实际流量数据与所述当前灌溉区域所需的水压和流量匹配。

进一步地，在可选的实施例中，所述节水灌溉自动控制系统的水压控制方法还包括：

控制所述电动阀的开度，以使所述喷头的喷水半径在设定的喷洒范围内变化。

进一步地，在可选的实施例中，所述控制所述电动阀的开度，以使所述喷头的喷水半径在设定的喷洒范围内变化的步骤包括：

控制所述电动阀的开度从大到小变换，以使所述喷头的喷水半径从大到小均匀变化；

或者，控制所述电动阀的开度从小到大变换，以使所述喷头的喷水半径从小到大均匀变化。

进一步地，在可选的实施例中，所述节水灌溉自动控制系统的水压控制方法还包括：

获取所述节水灌溉自动控制系统中的管道压力信息和流量信息、以及所述流量信息与喷头运行情况的相关关系，其中，所述相关关系表示：在某一确定的压力下，或者，在所述水泵在某一确定的输出功率下，流量与喷头故障之间的对应关系；

根据所述管道压力信息和所述流量信息与所述相关关系，判断所述喷头的理论故障率。

进一步地，在可选的实施例中，所述节水灌溉自动控制系统还包括监控模块，所述监控模块用于获取所述喷头的图像数据；

在所述根据所述管道压力信息和所述流量信息与所述相关关系，判断所述喷头的理论故障率的步骤后，所述控制方法还包括：

获取所述喷头的图像数据；

根据所述图像信息，判断所述喷头的实际故障率。

进一步地，在可选的实施例中，在所述根据所述图像信息，判断所述喷头的实际故障率的步骤后，所述控制方法还包括：

对比所述实际故障率与所述理论故障率；

若所述理论故障率与所述实际故障率不匹配，则对所述理论故障率进行调整，以使所述理论故障率与所述实际故障率匹配。

进一步地，在可选的实施例中，在所述根据所述图像信息，判断所述喷头的实际故障率的步骤后，所述控制方法还包括：

若所述理论故障率与所述实际故障率匹配，则生成故障提示指令，并发送所述故障提示指令。

进一步地，在可选的实施例中，在所述若所述理论故障率与所述实际故障率匹配，则生成故障提示指令，并发送所述故障提示指令的步骤后，所述控制方法还包括：

接收调校指令；

并根据调校指令调校所述实际故障率和所述理论故障率。

第二方面，本发明实施例提供一种节水灌溉自动控制系统，包括：控制平台、水泵、电动阀、喷头以及检测设备；所述水泵与所述电动阀通过管路连接，所述喷头与所述电动阀通过管路连接，所述水泵用于输水，所述电动阀用于控制管路内水的流量，所述喷头用于喷洒，所述检测设备设置于管道上，用于检测所述管道内的流量和水压，所述控制平台用于实现如前述任一项所述的节水灌溉自动控制系统的水压控制方法。

进一步地，在可选的实施例中，所述节水灌溉自动控制系统还包括监控设备，所述监控设备与所述控制平台通信，用于获取所述喷头的图像数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例所述的节水灌溉自动控制系统的水压控制方法的流程框图；

图2为图1中步骤s102的子步骤的流程示意框图；

图3为本发明具体实施例所述的步骤s102的子步骤的流程示意框图；

图4为图3中步骤s103的子步骤的流程示意框图；

图5为本发明具体实施例所述的步骤s104和步骤s105的流程框图；

图6为本发明具体实施例所述的步骤s106和步骤s107的流程框图；

图7为本发明具体实施例所述的步骤s108、步骤s109和步骤s110的流程框图；

图8为本发明具体实施例所述的步骤s111和步骤s112的流程框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本实施例提供了一种节水灌溉自动控制系统的水压控制方法，用于对节水灌溉自动控制系统进行自动化控制。本发明实施例提供的节水灌溉自动控制系统的水压控制方法能够减少系统误报喷头故障的可能性，减少现场管理人员的巡查喷头故障劳动强度，提高现场的现代化管理水平。

节水灌溉自动控制系统包括控制平台、水泵、电动阀、喷头以及检测设备；水泵与电动阀通过管路连接，喷头与电动阀通过管路连接，水泵用于输水，电动阀用于控制管路内水的流量，喷头用于喷洒，检测设备设置于输水管道上，并与控制平台通信，用于检测输水管道内的流量和水压。

请参阅图1，在本发明实施例中，该节水灌溉自动控制系统的水压控制方法包括以下步骤。

步骤s101：在轮流灌溉中，获取当前灌溉区域的水压和流量需求，其中，不同的灌溉区域对应不同的水压和流量需求。

应当理解的是，可以通过设置在输水管道上的流量计获得该输水管道内的流量值；通过设置在输水管道上的压力传感器获得该输水管道的水压值。

步骤s102：控制水泵，以使水泵的输出功率与当前灌溉区域所需的水压和流量需求匹配。

请参阅图2，步骤s102可以包括以下子步骤：步骤s1021：获取电动阀附近的实际水压数据和实际流量数据；以及，步骤s1022：控制水泵的输出功率，以使实际水压数据和实际流量数据与当前灌溉区域所需的水压和流量匹配。

需要说明的是，在本发明实施例中，可以通过在输水管道上加装流量、压力检测设备，来实时监测输水管道上的流量、压力，并将这些监测信息经集中控制器发送到云平台，云平台智能化分析后，自动智能控制水泵的输出功率匹配田间控制阀所需的灌溉压力，达到适宜灌溉需要的压力，从而实现整个灌溉过程的智能化控制。不仅能使田间各处灌溉均匀节约水资源，更使农户降低了水泵运行电费，提高了农业生产的经济效益。

在轮流灌溉中，每次对所有待灌溉区域中的一部分区域进行灌溉。在每次灌溉时，水泵的输出功率与此次的灌溉区域对水压和流量的需求相匹配。比如在某次进行灌溉时，需要水泵的输出功率为p1，从而满足水压和流量的要求；在下次距水泵更远的某次灌溉中，需要水泵的输出功率为p2，从而满足此次灌溉对水压和流量的要求。应当理解的是，p2大于p1。也就是说，在本发明实施例中，轮流灌溉中的每次灌溉时，水泵的输出功率可能都不同，可以根据不同的灌溉区域智能化化调节不同的水泵输出功率，从而起到节约能源的效果。

请参阅图3，进一步地，在可选的实施例中，节水灌溉自动控制系统的水压控制方法还包括：步骤s103：控制电动阀的开度，以使喷头的喷水半径在设定的喷洒范围内变化。

请参阅图4，进一步地，在可选的实施例中，控制电动阀的开度，以使喷头的喷水半径在设定的喷洒范围内变化的步骤包括：子步骤s1031：控制电动阀的开度从大到小变换，以使喷头的喷水半径从大到小均匀变化；或者，子步骤s1032：控制电动阀的开度从小到大变换，以使喷头的喷水半径从小到大均匀变化。

应当理解的是，上述步骤s103及其子步骤s1031和子步骤s1032能够实现均匀喷洒，从而达到更好的喷洒效果。

请参阅图,5，进一步地，在可选的实施例中，节水灌溉自动控制系统的水压控制方法还包括以下步骤。

步骤s104：获取节水灌溉自动控制系统中的管道压力信息和流量信息、以及流量信息与喷头运行情况的相关关系。其中，相关关系表示：电动阀在某一确定的压力下，流量与喷头故障之间的对应关系；或者，水泵在某一确定的输出功率下，流量与喷头故障之间的对应关系。可选地，控制水泵在某一确定的输出功率下运行，流量与喷头故障之间的对应关系，即为本实施例中的相关关系。

步骤s105：根据管道压力信息和流量信息与相关关系，判断喷头的理论故障率。

应当理解的是，在上述步骤中，所获得的是在设定工作状态下，输水管道内的流量数据和水压数据。该设定的工作状态可以通过工作人员人工调节，比如在打开4个电动阀，喷头开启的数量为20个，即每个电动阀控制区域内平均有5个喷头，喷洒效果较好，则将对应的该段输水管道的流量数据和水压数据输入并存储到控制平台上，以供下次直接将该数量的电动阀和喷头打开，并监控输水管道的流量数据和水压数据。

需要说明的是，压力信息、流量信息与喷头的开启数量之间存在对应关系，若实际灌溉中，喷头开启数量与压力信息、流量信息之间满足该相关关系，则说明喷头正常工作，否则，说明喷头存在故障的可能。根据实际流量信息与实际压力信息与相关关系之间的关系，如在水泵输出功率一定的情况下，控制阀处通过得水流量变小、水压力变大，即可确定该控制阀控制区域内有一定数量的喷头处于故障状态无法喷水。由此即可判断喷头的理论故障率。

进一步地，在可选的实施例中，节水灌溉自动控制系统还包括监控模块，监控模块用于获取喷头的图像数据；请参阅图6，在根据管道压力信息和流量信息与相关关系，判断喷头的理论故障率的步骤后，控制方法还包括：

步骤s106：获取喷头的图像数据。

步骤s107：根据图像信息，判断喷头的实际故障率。

应当理解的是，图像信息能够反映喷头的实际喷水情况，通过图像识别的方式能够对图像信息进行处理，并得到该喷头是否故障，即步骤s107中的实际故障率。

请参阅图7，进一步地，在可选的实施例中，在根据图像信息，判断喷头的实际故障率的步骤后，控制方法还包括：

步骤s108：对比实际故障率与理论故障率。

步骤s109：若理论故障率与实际故障率不匹配，则对理论故障率进行调整，以使理论故障率与实际故障率匹配。

步骤s110：若理论故障率与实际故障率匹配，则生成故障提示指令，并发送故障提示指令。

需要说明的是，在步骤s108和步骤s109中，理论故障率与实际故障率之间存在两种关系，在理论故障率与实际故障率匹配时，说明通过两种不同的手段得到了相同结果，则判定喷头处于故障状态，此时生成故障提示指令，以便用户在获取到该故障提示指令后，到现场对喷头进行检修维护或更换。而在两者不匹配时，可以将通过图像数据获得的实际故障率作为基准，同时调整通过压力和流量获得的理论故障率，使理论故障率等于实际故障率。

在实际灌溉中，喷头按照预设的规则进行灌溉，通过该检测设备获取实际流量数据和实际水压数据，从而判断喷头开启数量与压力信息、流量信息之间是否满足该相关关系；若满足，则说明喷头正常工作，否则，说明喷头存在故障的可能。根据实际流量信息与实际压力信息与喷头故障数量之间的相关关系，可以判断喷头的理论故障率，从而减少系统误报喷头故障的可能性，减少现场管理人员巡查喷头故障的劳动强度，提高现场的现代化管理水平。

请参阅图8，进一步地，在可选的实施例中，在若理论故障率与实际故障率匹配，则生成故障提示指令，并发送故障提示指令的步骤后，控制方法还包括：步骤s111：接收调校指令；步骤s112：并根据调校指令调校实际故障率和理论故障率。

需要说明的是，用户到现场获得喷头的实际工作情况后，可以对上述步骤中得到的理论故障率和实际故障率进行调整，以使其与现场的实际情况匹配，以在下次判断中及时调整。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。