一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统，包括气象站、土壤墒情传感器、田间控制单元、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计、远程通信模块、上位机；所述气象站设置在灌区范围中心，土壤墒情传感器设置在灌区种植作物根部附近；田间控制单元包括水泵和水泵控制器；所述水泵控制器与水泵相连；超声波流量计设置于水泵出水管道上；第一超声波水位计设置于渠道上，第二超声波水位计设置于田块内；远程通信模块与上位机相连。本实用新型集气象监测及土壤墒情监测、自动灌溉控制、灌区用水计量于一体的灌区生产和用水管理服务的农业智能系统，系统提高了灌区灌溉操作准确性、定量高效灌溉，实时获取农业用水统计数据。
【专利说明】
一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统。
【背景技术】
[0002]据统计，现状全国总用水量的70%为农业用水，部分缺水地区比例达到80%以上。灌区是农业生产发展的主要载体，也是农业用水大户。目前对灌区农业用水管理比较粗放，远没有达到实时过程管理的程度，自动化及信息化程度低。
[0003]实践证明，强化灌区用水管理可以较大程度地提高灌区的用水效率，节约灌溉用水。灌区用水管理离不开对灌溉需求的及时了解、自动灌溉、灌溉用水在线计量等工作。为了适应旱作物和淹水作物，系统应该能够兼顾旱作物的土壤墒情监测和水田的田间水层监测，通过监测实时掌握田间作物用水需求，监测的数据为灌溉决策提供帮助。通过对明渠及栗站出水管道灌溉水量进行监测，可以获得实时的灌溉水量，结合面上灌溉统计资料，可以全面了解灌区用水情况，为实施调度及灌溉放水提供帮助。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统，该系统满足灌区作物灌溉、灌区农业用水管理的要求。
[0005]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下:一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统，包括气象站、土壤墒情传感器、田间控制单元、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计、远程通信模块、上位机;所述气象站设置在灌区范围中心，土壤墒情传感器设置在灌区种植作物根部附近；田间控制单元包括水栗和水栗控制器;所述水栗控制器与水栗相连;超声波流量计设置于水栗出水管道上;第一超声波水位计设置于渠道上，第二超声波水位计设置于田块内；气象站、土壤墒情传感器、水栗控制器、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计均与远程通信模块相连，远程通信模块与上位机相连。
[0006]本实用新型的有益效果是:通过自动监测土壤水分或田间水层深，用户可以不在田间现场就可以了解作物需水情况，这帮助了用户及时解作物需水状况。系统根据灌区内作物根部土壤水分情况或田间水层深情况，判断作物是否需要灌溉、是否停止灌溉，利用远程装置控制水栗启闭，实现了作物的自动灌溉，极大方便用水户用水管理，避免了用户忘记打开或者未及时关闭灌溉水栗的现象出现，节约了用水、用电。通过在水栗出水管上安装超声波流量计或在渠道上安装超声波水位计实时监测灌溉用水量，上位机对数据进行存储和分析，用户可以实时掌握灌区不同地区或不同时间的灌溉用水量状况，为用水户优化水资源调度和开展抗旱准备有很大帮助作用。全年灌溉水量及灌溉过程数据，均可以作为各级水行政主管部门的农业用水管理或水资源管理的基础数据。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的系统结构不意图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的说明。
[0009]如图1所示，本实用新型包括气象站、土壤墒情传感器、田间控制单元、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计、远程通信模块、上位机;所述气象站设置在灌区范围中心，土壤墒情传感器设置在灌区种植作物根部附近；田间控制单元包括水栗和水栗控制器;所述水栗控制器与水栗相连，用于控制水栗的开启和关闭;超声波流量计设置于水栗出水管道上，用于实时监测管道过流流量，通过转化获得实时水量;第一超声波水位计设置于渠道上，用于采集渠道中水位数据，第二超声波水位计设置于田块内，用于采集田间水层深度数据，水位通过转化获得实时水量;气象站、土壤墒情传感器、水栗控制器、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计均与远程通信模块相连，远程通信模块与上位机相连。
[0010]气象站为常规气象站，包括降雨量、温度、湿度、风速、风向及大气辐射等气象要素的监测，采集频率设置I小时。
[0011]所述土壤墒情传感器用于采集土壤水分温度数据，可以采用南京沧浪科技开发有限公司TDR-5型号的产品，但不限于此；
[0012]所述超声波流量计可以采用南京卓玛机电有限公司TDS-100W型号的产品，但不限于此；
[0013]所述第一超声波水位计和第二超声波水位计均可以采用北京金水中科科技有限公司HOH-S-CF型号的产品，但不限于此；
[0014]所述远程通信模块将现场测得的数据以无线方式传输给上位机可以采用武汉星恒瑞机电设备有限公司三菱PLC的产品，但不限于此；
[0015]所述水栗控制器可以采用汕头市裕丰五金机电有限公司SM-B2型号的产品，但不限于此；
[0016]该系统考了灌区的综合需求，集成了气象及土壤墒情监测、自动灌溉控制、灌区用水计量的功能针对灌区生产的农业智能系统。
[0017]本实用新型的工作过程如下:
[0018]针对旱作物或无水层时的水田作物，土壤墒情传感器用于监测土壤含水量，并将数据传输至上位机，当前含水量低于土壤适宜土壤含水量下限时，上位机发送指令给水栗控制器打开水栗，灌溉开始;灌溉一段时间后，当土壤墒情传感器监测的土壤含水量高于土壤适宜含水量上限时，上位机发送指令给水栗控制器关闭水栗停止灌溉，灌水结束。田间有水层的作物，如水稻、茭白，第二超声波水位计用于监测田间水层深度，并将数据传输至上位机，当前田间水层深度低于田间适宜水层时，上位机发送指令给水栗控制器打开水栗，灌溉开始;灌溉一段时间后，当第二超声波水位计监测的田间水层深度高于田间最大水层时，上位机发送指令给水栗控制器关闭水栗停止灌溉，灌水结束。
[0019]水栗出水管道具有3-5倍直管段时，安装超声波流量计，超声波流量计实时量测管道中的流量，通过转化获得实时水量，并将水量上传到上位机存储。水栗出水管后为渠道时，在渠道上安装第一超声波水位计，用于监测水栗提水时渠道内的水位数据，并将水位计数据远程到上位机存储，上位机根据设置的水位流量关系换算实时水量，并机械能存储。
[0020]当直接采用明渠引水灌溉时，用水户根据土壤墒情传感器和第一超声波水位计监测数据情况，与灌溉计划进行比较，当田间土壤含水量低于土壤适宜含水量下限时或田间水层水位低于田间适宜水层深时，打开明渠进行灌溉，灌溉开始；当灌溉一定时间后，用水户根据监测数据判断，当土壤含水量高于适宜含水量上限或田间水层水位高于田间最大水层深时，关闭明渠停止灌溉，灌溉结束。
[0021]通过在明渠引水渠道后设置第一超声波水位计，实时监测渠道内水位，并将监测数据实时上传到上位机，上位机根据设置的水位流量关系换算成水量。
[0022]作为本实施例的进一步应用，若当年灌区所有栗站和渠道均安装水位计或流量计，灌区当年用水量是这些栗站和渠道的灌溉水量的累加。若当年灌区部分栗站、部分渠道安装水位计或流量计计量灌溉水量，首先由这些栗站或渠道累加的灌溉水量与对应的灌溉面积相除得到亩均灌溉水量，然后将亩均灌溉水量乘以灌区当年全部的灌溉面积得到当年该灌区的实际灌溉用水量。
【主权项】
1.一种灌区农业自动灌溉及用水监测系统，其特征在于，包括气象站、土壤墒情传感器、田间控制单元、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计、远程通信模块、上位机;所述气象站设置在灌区范围中心，土壤墒情传感器设置在灌区种植作物根部附近；田间控制单元包括水栗和水栗控制器;所述水栗控制器与水栗相连;超声波流量计设置于水栗出水管道上;第一超声波水位计设置于渠道上，第二超声波水位计设置于田块内；气象站、土壤墒情传感器、水栗控制器、超声波流量计、第一超声波水位计、第二超声波水位计均与远程通信模块相连，远程通信模块与上位机相连。
【文档编号】A01G25/16GK205511342SQ201620183583
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】胡荣祥, 郑世宗, 贾宏伟, 卢成
【申请人】浙江省水利河口研究院