一种麦田灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及农业种植设备领域，尤其涉及一种麦田灌溉系统。

背景技术：

小麦是我国重要的经济作物之一。目前生产上实行的灌溉方法是大水漫灌、沟灌、喷灌、渗灌，但无论采用哪种灌溉方式，都需要淡水。而我国作为一个水资源紧张的国家，又是农业大国，每年农作物种植过程中灌溉所消耗的水量非常高。在一些缺乏淡水资源的偏远地区，解决灌溉水源问题更为紧迫。

利用冷凝的方法从空气中回收水分，这是一公开技术，例如：关于从潮湿的空气中回收淡水的一些现有技术专利如美国专利 661944、3498077、3675442和4459177。但是如何将“空气中回收水分”这一技术应用于麦田灌溉中，成为近期研究的热点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种麦田灌溉系统，对麦田进行灌溉时，一是能保证正常的喷灌灌溉，二是能在条件满足时将空气中水分回收而用于土壤的渗灌灌溉。本实用新型既能保证正常灌溉，又能在条件满足时节约水资源。

本实用新型通过以下方式实现：一种麦田灌溉系统，包括供电系统、控制装置、灌溉站和分布在麦田中的灌溉管。

所述灌溉站包括一个灌溉主站和至少一个与灌溉主站通信的灌溉分站。

所述灌溉主站包括主储水箱、安装在主储水箱进水口处的主提水泵、将外部水源接入主提水泵进水口的主提水管、安装在主储水箱喷灌出水口的主喷灌泵、将主喷灌泵出水口的水引入麦田进行喷灌的主喷灌管、安装在主储水箱渗灌出水口并预埋至地下2-5米的主冷却管、主冷凝管、连接主冷却管与主冷凝管的主渗灌泵。

所述灌溉分站包括分储水箱、安装在分储水箱喷灌出水口的分喷灌泵、将分喷灌泵出水口的水引入麦田进行喷灌的分喷灌管、安装在分储水箱渗灌出水口并预埋至地下2-5米的分冷却管、位于地表之上或地表位置的分冷凝管、连接分冷却管与分冷凝管的分渗灌泵；所述主冷凝管、分冷凝管均位于地表之上或地表位置；所述主喷灌管、分喷灌管均位于地表之上；所述主冷却管、分冷却管均在竖向呈U型。

所述控制装置包括均由供电系统进行供电的一个主控装置和至少一个分控装置，灌溉主站与主控装置对应设置，每个灌溉分站均对应设置一个分控装置，同时所有分控装置控制信号输入端均与主控装置通信连接；所述主控装置分别与主提水泵、主喷灌泵、主渗灌泵电性连接；所述分控装置分别与分喷灌泵、分渗灌泵电性连接。

本实用新型中通过一个灌溉主站进行灌溉用水源的集中采集并通过至少一个灌溉分站将水引至麦田中不同区域进行灌溉。

所述灌溉主站中主储水箱的进水口通过主提水泵、主体水管引入外部水源，主储水箱可用于储水，主储水箱的喷灌出水口通过主喷灌管将水引至麦田中某处进行喷灌式的灌溉；另一方面，地下温度T1低于地表温度T2且地下温度大于0℃时，可以采用渗灌式的灌溉，即主储水箱内的水经主冷却管降温后在经主渗灌管流动，使得主渗灌管外壁面与地表土壤主要是靠近地表土壤的空气产生温差△T，在温差作用下空气中水汽汇聚在主渗灌管外壁并对麦田土壤进行渗灌。

所述灌溉分站中进水口与灌溉主站出水端连接，或者灌溉分站中进水口与其他灌溉分站中出水端连接。所述灌溉分站中分冷却管、分渗灌管结构及工作原理均与主冷却管、主渗灌管相同，故不再赘述。

值得说明的是，主渗灌管是开放式而非闭合回路式，即主渗灌管中水并非是循环流动而是单向流动。原本从主冷却管与地底土壤进行热交换后以低温状态进入主渗溉管，再与靠近地表土壤的空气进行热交换后升温恢复，此时水温与靠近地表土壤的空气温度极为接近。经过上述两次热交换的水并非回流，而是流入分储水箱并为分储水箱提供灌溉用的二次水源。

为了更好的实现本实用新型，所述主储水箱内设置分级过滤装置，主储水箱的进水口高于分级过滤装置顶面且主储水箱的出水口低于分级过滤装置地面。所述分级过滤装置包括复数个均呈锥形结构且带有过滤孔的过滤板，过滤板的孔径自上而下呈由大到小分布。为了保证灌溉用水的质量，本实用新型中在主储水箱内设置一套分级过滤装置。本分级过滤装置结构简单，利用自上向下的顺序设置孔径由大到小的复数个过滤板，机械过滤、效果可靠且无毒无害。

为了更好的实现本实用新型，所述主控装置包括中央控制器、与主提水泵电性连接以控制主提水泵工作状态的主提水控制阀、与主喷灌泵电性连接以控制主喷灌泵工作状态的主喷灌控制阀、与主渗灌泵电性连接以控制主渗灌泵工作状态的主渗灌控制阀，中央控制器分别与主提水控制阀、主喷灌控制阀、主渗灌控制阀连接；所述分控装置包括微处理器、与分喷灌泵电性连接以控制分喷灌泵工作状态的分喷灌控制阀、与分渗灌泵电性连接以控制分渗灌泵工作状态的分渗灌控制阀，微处理器分别与分喷灌控制阀、分渗灌控制阀连接。所述微控制器通过CAN总线或BUS总线或WLAN总线或EtherCAT总线进行通信。

值得说明的是，主控装置一是通过中央处理器控制灌溉主站中主提水控制阀、主喷灌控制阀、主渗灌控制阀各自动作；二是通过中央处理器与灌溉分站中微处理器进行数据通讯，从而由微控制器对分喷灌控制阀、分渗灌控制阀进行控制。

为了更好的实现本实用新型，所述主控装置还包括用于测量地表温度的地表温度传感器、用于测量主冷却管最低处周围土壤温度的地表温度传感器，地表温度传感器与地下温度传感器均与中央控制器连接。

值得说明的是，本实用新型中当地表温度T2、周围土壤温度的地表温度T1满足以下条件：T2＞T1＞0℃时，主渗灌管、分渗灌管才能较好的回收空气中的水而渗灌入麦田。

为了更好的实现本实用新型，所述主喷灌管和主渗灌管之间以及同一个分储水箱出水端连接的分喷灌管和分渗灌管之间分别通过多个“工”字型连接扣连接为一体。所述连接扣将两个管道连为一体，将管线整体归置、方便麦田翻土等其他操作。

为了更好的实现本实用新型，所述主喷灌管、分喷灌管结构相同且均设置倾斜向上喷射水雾的喷头。所述喷头倾斜向上设置，符合小麦幼苗、成苗的高度且对应小麦种植空间对麦田的喷灌。所述喷头能喷出水雾，为成熟的现有技术方案，故不赘述其内部结构等。

为了更好的实现本实用新型，所述主冷却管、分冷却管结构相同且均为最低端伸入麦田土壤深处的表面涂覆防锈漆的铜管。

值得说明的是，本实用新型利用地表温度与地底温度不同的特性，确切的说，夏天地表温度通常高于地表以下一定距离的地底的土壤温度，对流入主冷却管、分冷却管的水进行自然降温，无需借助冷凝剂、制冷剂等等外部条件，不仅节能、环保还有效降低生产和维护成本。

为了更好的实现本实用新型，所述主冷凝管、分冷凝管结构相同且均设置有增加冷凝面积的翅片。

本实用新型中为了增大主渗溉管、分渗灌管与空气的接触面积，特意设置翅片结构。

为了更好的实现本实用新型，所述灌溉主站与灌溉分站的连接关系为一个中心式，即一个灌溉主站的主渗灌管与一个或多个灌溉分站的分储水箱的进水口连接，且复数个分储水箱之间相互独立。

为了更好的实现本实用新型，所述灌溉分站的数量为两个或两个以上；所述灌溉主站与灌溉分站的连接关系为结构树式，即一个灌溉主站的主渗灌管与一个或多个灌溉分站的分储水箱的进水口连接，且任一个分储水箱可与其他任一个或多个分储水箱进行连接。

为了更好的实现本实用新型，所述供电系统包括依次设置的叶轮、刹车、齿轮箱、风力发电机、蓄电池，叶轮通过防止过载的刹车接入齿轮箱并经齿轮箱带动风力发电机进行风力发电，电能通过与风力发电机连接的蓄电池组进行储存，再由内置电源管理芯片的蓄电池组输出稳定的工作电压。

为了更好的实现本实用新型，所述主提水管的进水端接江、河、湖、泊、人工水库、地下水中任一个或多个淡水水源。

本实用新型的有益效果如下：

（1）本实用新型首先为可以应用于麦田的灌溉系统，其次当设定条件满足时还可从空气中回收水分以进行土壤渗灌，节约用水的效果非常明显；

（2）本实用新型中灌溉主站和灌溉分站的结构合理，能将水有效引至麦田的各个位置，保证灌溉效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为分级过滤装置的结构示意图。

图3为实施例2中本实用新型中灌溉主站与灌溉分站的第一种连接方式。

图4为实施例3中本实用新型中灌溉主站与灌溉分站的第二种连接方式。

其中：1、灌溉主站；11、主储水箱；12、主提水管；13、主提水泵；14、主喷灌泵；15、主喷灌管；16、主冷却管；17、主渗灌泵；18、主冷凝管；2、灌溉分站；21、分储水箱；24、分喷灌泵；25、分喷灌管；26、分冷却管；27、分渗灌泵；28、分冷凝管；3、过滤板。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种麦田灌溉系统，包括供电系统、控制装置、灌溉站和分布在麦田中的灌溉管。

所述灌溉站包括一个灌溉主站1和至少一个与灌溉主站1通信的灌溉分站2。

所述灌溉主站1包括主储水箱11、安装在主储水箱11进水口处的主提水泵13、将外部水源接入主提水泵13进水口的主提水管12、安装在主储水箱11喷灌出水口的主喷灌泵14、将主喷灌泵14出水口的水引入麦田进行喷灌的主喷灌管15、安装在主储水箱11渗灌出水口并预埋至地下2-5米的主冷却管16、主冷凝管18、连接主冷却管16与主冷凝管18的主渗灌泵17。

所述主提水管12的进水端接江、河、湖、泊、人工水库、地下水中任一个或多个淡水水源。所述灌溉分站2包括分储水箱21、安装在分储水箱21喷灌出水口的分喷灌泵24、将分喷灌泵24出水口的水引入麦田进行喷灌的分喷灌管25、安装在分储水箱21渗灌出水口并预埋至地下2-5米的分冷却管26、位于地表之上或地表位置的分冷凝管28、连接分冷却管26与分冷凝管28的分渗灌泵27；所述主冷凝管18、分冷凝管28均位于地表之上或地表位置；所述主喷灌管15、分喷灌管25均位于地表之上；所述主冷却管16、分冷却管26均在竖向呈U型。

所述控制系统包括均由供电系统进行供电的一个主控装置和至少一个分控装置，灌溉主站1与主控装置对应设置，每个灌溉分站2均对应设置一个分控装置，同时所有分控装置控制信号输入端均与主控装置通信连接；所述主控装置分别与主提水泵13、主喷灌泵14、主渗灌泵17电性连接；所述分控装置分别与分喷灌泵24、分渗灌泵27电性连接。

本实用新型中通过一个灌溉主站1进行灌溉用水源的集中采集并通过至少一个灌溉分站2将水引至麦田中不同区域进行灌溉。

所述灌溉主站1中主储水箱11的进水口通过主提水泵13、主体水管引入外部水源，主储水箱11可用于储水，主储水箱11的喷灌出水口通过主喷灌管15将水引至麦田中某处进行喷灌式的灌溉；另一方面，地下温度T1低于地表温度T2且地下温度大于0℃时，可以采用渗灌式的灌溉，即主储水箱11内的水经主冷却管16降温后在经主渗灌管流动，使得主渗灌管外壁面与地表土壤主要是靠近地表土壤的空气产生温差△T，在温差作用下空气中水汽汇聚在主渗灌管外壁并对麦田土壤进行渗灌。

所述灌溉分站2中进水口与灌溉主站1出水端连接，或者灌溉分站2中进水口与其他灌溉分站2中出水端连接。所述灌溉分站2中分冷却管26、分渗灌管结构及工作原理均与主冷却管16、主渗灌管相同，故不再赘述。

值得说明的是，主渗灌管是开放式而非闭合回路式，即主渗灌管中水并非是循环流动而是单向流动。原本从主冷却管16与地底土壤进行热交换后以低温状态进入主渗溉管，再与靠近地表土壤的空气进行热交换后升温恢复，此时水温与靠近地表土壤的空气温度极为接近。经过上述两次热交换的水并非回流，而是流入分储水箱21并为分储水箱21提供灌溉用的二次水源。

如图2所示，为了更好的实现本实用新型，所述主储水箱内设置分级过滤装置，主储水箱的进水口高于分级过滤装置顶面且主储水箱的出水口低于分级过滤装置地面。所述分级过滤装置包括复数个均呈锥形结构且带有过滤孔的过滤板3，过滤板3的孔径自上而下呈由大到小分布。为了保证灌溉用水的质量，本实用新型中在主储水箱内设置一套分级过滤装置。本分级过滤装置结构简单，利用自上向下的顺序设置孔径由大到小的复数个过滤板3，机械过滤、效果可靠且无毒无害。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，对灌溉主站1与灌溉分站2的第一种连接方式进行说明。

本实施例中，如图3所示，灌溉主站1的数量为一个，灌溉分站2的数量为N个，N为≥2的整数，每个灌溉分站2的进水端均与灌溉主站1的出水端连接。具体说，每个灌溉分站2的进水端均与灌溉主站1的主渗灌管末端连接。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上，对灌溉主站1与灌溉分站2的第二种连接方式进行说明。

本实施例中，如图4所示，灌溉主站1的数量为一个，灌溉分站2的数量为N个，N为≥2的整数，一部分灌溉分站2作为一级灌溉分站2其进水端接灌溉主站1的出水端，同时一部分灌溉分站2作为二级灌溉分站2其进水端接一级灌溉分站2的出水端。具体说，灌溉主站1的主渗灌管末端接各个一级灌溉分站2，一级灌溉分站2的分渗灌管末端可以自然排出去、可以接入其他一级灌溉分站2的进水口、可以接入至少一个二级灌溉分站2的进水口，形成交错的网状结构。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例1-3任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主控装置包括中央控制器、与主提水泵13电性连接以控制主提水泵13工作状态的主提水控制阀、与主喷灌泵14电性连接以控制主喷灌泵14工作状态的主喷灌控制阀、与主渗灌泵17电性连接以控制主渗灌泵17工作状态的主渗灌控制阀，中央控制器分别与主提水控制阀、主喷灌控制阀、主渗灌控制阀连接；所述分控装置包括微处理器、与分喷灌泵24电性连接以控制分喷灌泵24工作状态的分喷灌控制阀、与分渗灌泵27电性连接以控制分渗灌泵27工作状态的分渗灌控制阀，微处理器分别与分喷灌控制阀、分渗灌控制阀连接。所述微控制器通过CAN总线或BUS总线或WLAN总线或EtherCAT总线进行通信。

值得说明的是，主控装置一是通过中央处理器控制灌溉主站1中主提水控制阀、主喷灌控制阀、主渗灌控制阀各自动作；二是通过中央处理器与灌溉分站2中微处理器进行数据通讯，从而由微控制器对分喷灌控制阀、分渗灌控制阀进行控制。

本实施例的其他部分与实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在实施例1-4任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主控装置还包括用于测量地表温度的地表温度传感器、用于测量主冷却管16最低处周围土壤温度的地表温度传感器，地表温度传感器与地下温度传感器均与中央控制器连接。

值得说明的是，本实用新型中当地表温度T2、周围土壤温度的地表温度T1满足以下条件：T2＞T1＞0℃时，主渗灌管、分渗灌管才能较好的回收空气中的水而渗灌入麦田。

若无法达到上述条件，则主渗灌管、分渗灌管相当于向各个分储水箱21分配水源的普通管路。

本实施例的其他部分与实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在实施例1-5任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主喷灌管和主渗灌管之间以及同一个分储水箱21出水端连接的分喷灌管25和分渗灌管之间分别通过多个“工”字型连接扣连接为一体。所述连接扣将两个管道连为一体，方便麦田翻土等其他操作。

本实施例的其他部分与实施例1-5任一项相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例在实施例1-6任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主喷灌管15、分喷灌管25结构相同且均设置倾斜向上喷射水雾的喷头。所述喷头倾斜向上设置，符合小麦幼苗、成苗的高度且对应小麦种植空间对麦田的喷灌。所述喷头能喷出水雾，为成熟的现有技术方案，故不赘述其内部结构等。本实施例的其他部分与实施例1-6任一项相同，故不再赘述。

实施例8：

本实施例在实施例1-7任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主冷却管16、分冷却管26结构相同且均为最低端伸入麦田土壤深处的表面涂覆防锈漆的铜管。铜管导热性好，可以利用冷却管U型结构，更好的进行热交换。由于铜管长期被埋设在土壤中，未防止铜管生锈、延长其使用寿命、减少更换所带来的各项成本支出。

值得说明的是，本实用新型利用地表温度与地底温度不同的特性，对流入主冷却管16、分冷却管26的水进行自然降温，无需借助冷凝剂、制冷剂等等外部条件，不仅节能、环保还有效降低生产和维护成本。

本实施例的其他部分与实施例1-7任一项相同，故不再赘述。

实施例9：

本实施例在实施例1-8任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述主冷凝管18、分冷凝管28结构相同且均设置有增加冷凝面积的翅片。

本实用新型中为了增大主渗溉管、分渗灌管与空气的接触面积，特意设置翅片结构。本实施例的其他部分与实施例1-8任一项相同，故不再赘述。

实施例10：

本实施例在实施例1-9任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，第一种方式：所述灌溉主站1与灌溉分站2的连接关系为一个中心式，即一个灌溉主站1的主渗灌管与一个或多个灌溉分站2的分储水箱21的进水口连接，且复数个分储水箱21之间相互独立。

第二种方式：所述灌溉分站2的数量为两个或两个以上；所述灌溉主站1与灌溉分站2的连接关系为结构树式，即一个灌溉主站1的主渗灌管与一个或多个灌溉分站2的分储水箱21的进水口连接，且任一个分储水箱21可与其他任一个或多个分储水箱21进行连接。

本实施例的其他部分与实施例1-9任一项相同，故不再赘述。

实施例11：

本实施例在实施例1-10任一项基础上进行优化，为了更好的实现本实用新型，所述供电系统包括依次设置的叶轮、刹车、齿轮箱、风力发电机、蓄电池，叶轮通过防止过载的刹车接入齿轮箱并经齿轮箱带动风力发电机进行风力发电，电能通过与风力发电机连接的蓄电池组进行储存，再由内置电源管理芯片的蓄电池组输出稳定的工作电压。

本实施例的其他部分与实施例1-10任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。