专利名称：：防止冷害,节约用水,增产米谷的沓用水管理自动化装置的制作方法
技术领域：
：本发明是有关为防止冷害节约用水增产米谷而设置的沓用水管理自动化装置。更具体的说，发生冷害的忧虑时期，当用水路水温高于水田水温时，取水口的水闸会自动开放使水田的温度升高，与此相反时，该装置会自动关闭起来，预防冷害的发生。当暴雨降临时，取水口水闸会自动关闭起来，这样就可以防止田埂的崩塌。即要发生旱灾，农业用水显著缺少或水温太高有可能发生稻热病时，可以手动操作或用遥控机远隔制御水闸的开闭。当用水不足时，可以预防浪费水的现象，而且时常做好沓的水温管理，常常使沓的水温维持到水稻生长最适温度。从前的沓水管理方式上，人们万万没有想到人工操作广面积水田水温之事。本发明打破了这种陈旧的观念，案出了人工调节广面积的水田水温的理论，并开发出能够把水田水温调节到水稻生长最适温度的新装置与技术。本发明又提倡所谓水稻生长最适温度曲线理论的新的水稻水温管理理论，基于此理论尽量把水温调节至水稻生长最适温度，以此可以有效地防止冷害，提高米质增加收获量(单位面积收获量)，进一步创出了增产高质量米谷的新颖农法。本发明还提出有关组成太阳热储水池的新型储水池理论。所谓太阳热储水池，就是结合本发明，不仅可以同时储藏太阳热与农业用水，而且还可以降低储水池的水温，又可结合另种发明自动制御储水池的用水排出温度的储水池。本发明还创出所谓的太阳热储水池，助于减轻山间溪谷的冷害，还有助于利用山间溪谷清澈的水生产出高质量低公害的清洁米的新农法的诞生。图1是1980年发生严重冷害时所测的位在庆尚南道某水库下流1km之处的某水田和用水路的下午水温。下午15时45分所测的取水口流入水温为23.5℃，此温度远低于图10所示的水稻生长最适温度Cycle曲线上的昼间最适温度30-35℃，这样不仅会阻碍水稻的生长，而且显著减少碳的同化量。于是该水田的收获量减少了50％以上。同上述温度相同的水流到4000m2的水田后，其温度逐渐升高到27C然后被排出。即此时水田的热量损失为3500Kcal/每吨。假设深度为5cm的水田水被排出，这时整体水容积是200m3，如此计算时水田的热量损失应该是700,000Kcal，这相当于70L石油的热量。(石油价格为21,000元韩币)再举一个实例。1996年6月28日下午4点测定了庆尚南道某地区水田的水温，当初流入的用水路水温是18，2℃，加温至28，2℃之后，再通过排出口排出。与上述同样的方法计算时，该水田的一天热损失量为5,000,000Kcal，相当于2，5drum石油所放出的热量。为了防止这些热量的损失，如图8(b)所示在用水路与水田里各设置温度感知器(Thi，Tho)，当水田水温高于用水路水温时，与图2所示的自动制御装置的起动相同的原理，取水口水闸会自动关闭，避免了低温度水流过水田地面之事，再由太阳热照射水田水面，使水温升高到图10所示的最适温度Cycle曲线上的昼间生长适温的范围。夜间气温降低，水田的防热面积相对大于其水的容量，所以水温下降也快，但是储水池的水容量比起其表面积大得多，还有水的比热高其冷却速度慢，所以到夜间某一时刻水田水温下降至用水路水温以下。如图1所示，8月10日上午11点45分所测的受热状态下的水田水温为17℃，从此可以推测出夜间最低温度有可能下降至12℃。此温度与图10所示的最适温度Cycle曲线上的昼间生长适温20-25℃比较时大约低8℃。假设当时的水温为19℃时，与水田水温之差应该为7℃，再把此种水以5cm深度灌溉于4,000m的水田时，凭上述计算方法可以计算出被补充的热量为1,400,000Kcal。如同上述说明，当水田水温逐渐低于用水路水温时，本发明会自动开启取水口水闸，由储水池得到一定的热量。假设补上的热量为1,400,000Kcal时，这相当于140L石油，其价格大约为42,000元韩币，再加上防止昼间热损失而得到的70L热量，就会得到用210L石油取暖4,000m水田的效果。(相当于1drum，60,000元韩币)按从前陈旧管理方法实行田水管理，1988年受到了50％以上冷害的被害者如果当时应用了本发明，就完全可以避免因冷害所引起的损失。水是稻作中必不可少的因素。因为降临旱魃时会受到严重的被害，而且尚没有完整用水路的地域的丰收与否完全取决于水。数百年在这种自然环境下从事稻作的农民对水的爱着与欲心也自然而然地加重了。由于这种因袭不管是水量充足的雨季，还是在随时随意都可以使用水的水利施设完善的水田里，人们总是抢前灌水，其结果灌溉了太多的水，由此发生了莫大的热损失，受到严重的损害。取水在山间溪谷保的保水口附近或储水池的下流地域的水田，只要不发生旱灾，水量就充足。可是受传统因袭的影响，人们总是灌很多的水。在韩国粗米的平均年产量是4，5吨/ha，可是水田水温适于水稻生长的地域的年产量也可能达到6吨/ha，相反取水于山间溪谷保的水田的年产量有时还不及3吨/ha。因为从前的生产效果不很高，所以年产值不到3吨/ha也感到很满足。继续这样下去的话，当发生冷害时会受到严重的损害。只要依据本发明把水田水温管理至水稻生长最适温度时，不仅可以取得5吨/ha以上的年产值，而且容易克服冷害。估计旱魃要降临时发挥本发明的节约用水功能，自动管理水甚至连一滴水也不浪费，节约并备储储水池水。旱魃严重时，利用本发明解决不足的水，均等地灌水于整个水田。图11是结合本发明的实施例，为便于说明防止冷害节约用水的自动沓水装置的动作始点而描画的温度变化图表。该图是1988年4月27日，28日经过两天时间所测的韩国现代建设某某干拓地水田温度(曲线4)，用水路水温(曲线2)，水田地面温度(曲线1)实测值。从这里不难看出水田地面温度的日较差是21℃，而用水路水温的日较差只有4℃。如图中所示27日中午14点水田水温将要达到其最适温度25℃而用水路水温为19℃，往水田灌溉这种低温度的水，排水口却益出水，即这利低温度水会降低水田水温，造成很多热量的损失。28日早上6点水田的水温下降至4℃，而用水路水温为15℃，比起水田水温将近高出11℃。当利用本发明时(如曲线3)，尽量缓和水田水温的急骤下降，可以维持接近于生长最适温度周期曲线上的温度。4月28日上午8点20分，水田水温(曲线3)受到太阳热的影响急速上升，开始高于用水路水温(曲线2)，到10点45分左右水田水温(曲线3)可以进入到水稻生长最适温度周期曲线上的最适温度带所谓水稻生长最适温度周期曲线就是指本发明首次提倡的有关水稻水温管理的新理论，它标出24小时内各时刻的水稻生长最适温度，再根据此温度画出连续曲线后，以此为周期每日反复追综此曲线，并制御水温的水温管理指标。(参见图10)人们常以为水稻的昼间生长适温是30-35℃，夜间生长适温是20-25℃。但实际上并非都这样，一些学者主张随着水稻的生长时期有所不同的观点。在这里便于说明，暂设定8月份水稻生长最适温度同上，又设定直播栽培初期的昼间生长适温为25-30℃，夜间适温为15-20℃。为了达到上述目的，本发明是这样构成的。为自动开闭取水口或用水路水闸，由两个抵抗与两个thermistor构成bridge回路，再把其输出端子抵抗与thermistor的接续点各连接于演算增幅器的反转输入端子及非反转输入端子，然后把一个thermistor设置于用水路感知用水路水温，另一个thermistor设置于水田感知水田水温或地表面温度。当用水路水温高于水田地面温度时，会起动电磁制御装置(2)使电磁石吸引永久磁石，凭此原理内附永久磁石的pilotvalve被开放，随着取水口水闸也被开放。当永久磁石的吸着结束同时，也掐断流在电磁石上的电流，使永久磁石吸着于电磁石的铁心上，继续持续pilotvalve的开放状态。当水田地面温度高于用水路水温时，电磁石会排斥永久磁石，随着内附着永久磁石的pilotvalve被关闭，水闸也会被关闭。本发明的另一个特点如下。在取水口水闸构成上，把暴雨感知器并列连接在上述水田的温度感知用thermistor上，当相互对向设置于薄底箱里的一对电极被雨水浸湿时，它会自动关闭取水口水闸。如果用水不足时，设置水位感知电极，当水田水位达到其电极时取水口水闸会自动关闭。另外在排水口水闸，另接续一个暴雨感知器，下暴雨时开放排水口水闸放出一部分水，以此防止田埂的崩塌。另一个特点是把两回线远隔制御受信机各并列接续于上述thermistor上，以此可以远隔制御取水口和排水口水闸的启闭。如图9所示水田水路整备完善时，只有在末端用水路水闸(Gw)上设置温度感知器，远隔制御受信机，暴雨感知器等，用水路水闸(Gw)凭温度感知器或遥控机被开放，水流入到末端用水路后再流到水田的取水口水闸(Gi1)，设置于此水闸内部的用水验出电极便触及水，水闸(Gi1)立即验出并自动开放。流入到水田的水达到目标水位时，水位验出电极(Ld1)会触及水水闸(Gi1)也会自动关闭。上述动作继续发生在包藏水闸(Gi2，Gi3，……Gin)整个末端用水路水系的灌溉完毕，灌溉水超过末端用水路末端水位时水会溢出，此水触及验出电极(Ldw)产生信号，信号输送到末端用水路水闸(Gw)上，水闸会自动关闭起来。如上所述，以低廉的价格可以把整个末端用水路水系的水管理变成自动化管理。下面，举实例再结合附图详细说明其原理。图1是下午用水流入到水田之后，随着水田温度该温度也上升，然后到排水为止的温度变化的示例图。图2是结合本发明的实施例说明取水口水闸制御装置概要的系统图。图3是结合本发明的实施例说明的取水口制御装置的详细回路图。(a)是用遥控机开闭时的详细回路图。(b)表示用遥控机开闭时各个部门的动作状态的时系列线图(TimeChart)。(c)是用温度感知器开闭时的详细回路图。图4(a)(b)是结合本发明实施例说明的暴雨感知器构造(结构)图。图5是结合本发明实施例说明的水闸动作原理图。图6是结合本发明实施例把防止冷害节约用水的自动沓水门设置于楼梯式水田的示例图。图7是结合本发明实施例把防止冷害节约用水的自动沓水装置设置于耕地整理沓的示例图。图8(a)(b)示例图说明的是当把防止冷害节约用水的自动沓水装置设置于用水路与排水路各已形成的水田之后，能节约水的方法。图9是把防止冷害节约用水增产米谷的沓用水管理装置设置于支线用水路与末端用水路各已形成的水田的示例图。图10是本发明所提倡的水稻生长最适温度曲线示例图。图11是为了便于说明防止冷害节约用水的沓自动化装置的动作原理而提供的温度变化曲线示例图。如图2所示，本发明由制御信号输入装置(1)，电子制御装置(2)，电磁石与永久磁石(3)，pilotvalve(4)，以及水闸(5)构成。制御信号输入装置(1)再由温度感知装置(1A)，远隔操纵装置(1B)，水位验出装置(1C)，暴雨验出装置(1D)来组成。电子制御装置的作用如下，当受到制御信号输入装置的输入信号时，只有在1秒前后的时间内传送输出信号，此时电力消耗极少，因此在一年内只用一组电池就可以开闭水闸。电磁石与永久磁石结合，电磁石收到吸引信号时它会吸着永久磁石开放pilotvalve并持续维持其开放状态。于此相反，当电磁石收到排斥信号时它会排斥永久磁石，随即关闭pilotvalve并持续维持其闭锁状态。图3所示的是本发明的水闸开闭装置的自动制御回路，并说明了依靠两个单安定MonoStableMultiVibrator(MS31)，(MS32)以极少的电力消耗可以开闭水闸的本发明的动作原理。图3(a)所示的是由遥控机，水位，暴雨等因素动作的回路。当远隔制御受信机(RC31)起动通于transistor(Q31)时，单安定MonoStableMultiVibrator(MS31)的下降信号输入端子(B)上突然发生电压降下，由此单安定MonoStableMultiVibrator(MS31)的内部回路便起动，1秒前后的时间里把正Pulse通过输出端子(Q)输送出去。连接于Timer端子(T1)，(T2)的蓄电池(C31)与抵抗(R31)的时定数(TimeConstant)决定输送正Pulse的的时间。把这些过程用时系列线图(TimeChart)表示时如图3(b)所示。transistor(Q31)被上述的正Pulse道通，电磁石(EM)的吸入卷线(Lo)被磁化，磁化的电磁石吸着永久磁石(PM)。上述情况中电磁石(EM)吸引永久磁石(PM)时所需的时间只有0，2-0，5秒，因此给吸入卷线(Lo)充分供应电流的时间只需1秒假如在一年稻作中，每天一次，连续150天开闭水闸时，通电所需的实际时间只不过是300秒(5分)，加上此时所用的回路素子为CMOSIC(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)，因此等候时间内的电流也只有数ma，所以只用一组电池足以使用在整个一年的稻作。永久磁石(PM)被吸着于电磁石(EM)之后，只要电磁石(EM)不产生排斥磁系，该吸着状态会继续持续，随着pilotvalve(PV)与主水闸(Ho)的开放状态也继续持续。当远隔制御受信机(RC32)起动时，同上述的动作原理相同的原理电磁石(EM)的反拔卷线(LS)被磁化，它排斥并下降永久磁石(PM)，接着关闭pilotvalve(PV)，主水闸(Ho)也被关闭。图3(c)所示的是温度制御装置的详细回路图。其中的thermistor(Tho)是如图8(b)所示的设置于用水路的温度感知器，另一个thermistor(Thi)是设置于水田里的温度感知器。太阳落山后，广面积的水田就开始放热，水田的水温逐渐下降，当thermistor(Thi)的内部抵抗大于Tho的内部抵抗时演算增幅器IC1的出力变为高电位(HLevel)，接通于单安定MonoStableMultiVibrator(MSA)的上升信号输入端子(A)，以如图3(a)的说明同样的方式磁化电磁石(EM)的吸入卷线(Lo)，开放水闸。这时Schmidttrigger回路(IC2)会动作起来，防止其频繁的开闭动作。目光照射水田，水田的水温逐渐上升，当thermistor(Thi)的内部抵抗变小于Tho的内部抵抗时，演算增幅器IC1的出力会反转为低电位(L)，此信号输入于单安定MonoStableMultiVibrator(MSB)的下降信号输入端子，以如图3(a)的动作同样的方式磁化反拔卷线(LS)，关闭水闸。在本发明中，根据上述的动作方式，用电池起动小型水闸，而大型水闸则用太阳电池(solarbattert)来起动。当电磁石(EM)的吸入卷线(Lo)发生磁力时如图5所示，永久磁石(PM)被吸着于电磁石上，它带动着设于永久磁石(PM)底部的pilotvalve(PV)，接着排水孔(Ho)被开放，淤积在浮子(F)内的水被放出。开启的排水孔(Ho)面积大于取水孔(Hi)，所以浮子内部会变空浮上于水面开放水闸孔(HG)，结果取水口水闸(Gi)被开放。永久磁石(PM)被电磁石(EM)吸着之后，虽然电磁石的磁化被中断，永久磁石(PM)仍然吸着于电磁石(EM)的铁心(Co)维持pilotvalve(PV)的开放状态。从电磁石(EM)的反拔卷线(Ls)发生磁力时，如图5所示永久磁石(PM)也会反拔起来，它下放着设于其底下的pilotvalve(PV)，随着排水孔(HO)被闭锁，水闸被关闭。当太阳落山气温下降，水田的水温也随着下降时，如同上述原理的动作过程会反复，水闸(Gi)被开启，尚未冷却的用水路水流入到水田，缓和水田水温的急速冷却。图4是暴雨感知器的结构图。当雨下的多，薄底箱(B)底被雨水浸湿时，两个以″井″字相互对向的降雨感知电极(d1d2)相互short如图3(a)所示图中，当(RD32)short，下降信号传达于单安定MonoStableMultiVibrator(MS32)的下降信号输入端子(B)之后，同上述说明相同的方式关闭水闸(Ho)。如果人工操作水闸时，先启动开关(SW21)再把其顶纽(Kn)拉上去，此时永久磁石(PM)吸着于铁心(Co)上，以此维持pilotvalve(PV)的持续开放状态，接着水闸(Gi)被开放。当把顶纽(Kn)摁下去解除永久磁石(PM)的被吸着状态时，pilotvalve(PV)被闭锁，接着水闸被关闭。下面说明图3所示的有关排水口水闸的制御装置。图3所示的排水口水闸制御状置的动作图非常相似于图2所示的取水口水闸制御装置，只有如下差异点排水口水闸制御装置不被用水路水温与水田水温的温度差而动作，还有暴雨降临时它会制御排水口水闸(Go)的开放。详细的说明暂省略。天旱有必要节约水时，如图9所示各水田的取水口水闸(Gi)上连接水位感知电极(Ld)，当水流入道水田，水位逐渐升高达到水位感知电极(Ld)之处时，b(node)的电位会变成接地电位，与上述暴雨降临时动作原理相同原理，水闸(Gi)被关闭，由此防止水溢出于排水口浪费水的现象。每一个取水口的水闸(Gi1，Gi2，Gi3…….Gin)都以同样的原理被关闭，水会通过图9中所示的末端用水路的末端部分溢出，溢出的水触到水位感知器(Ldw)时，水闸(Gw)被关闭，防止水的浪费。水闸的排列如图9所示一样时，温度感知制御装置只设置在用水路水闸(Gw)上，水田的水闸(Gi1，Gi2，Gi3……Gin)上设置在图3(a)中所示的水位验出机(Ld31)。当用水路水闸((Gw)开启，水流入到用水路，触上水位验出机电极(Ld31)时，与上述动作原理相同的原理动作，水田取水口水闸(Gi)会自动开启。当水田水位达到一定的目标值水位验出机电极(Ld32)触及水时，水闸(Gi)会被关闭。这样做会大减设置费用的。尤其在应用本发明时应注意以下几点。本发明的主要目的在于防止冷害，人们日夜守在水田上测用水路与水田的水温，再据此温度开闭水闸(Gi)，这在现实生活中是不可能的。虽然本发明把这些麻烦点改为自动化操作，但是炎热的夏季水田水温(40C以上)远远高于水稻生长最适温度(大约为32C)，有可能发生稻热病或根腐病(根部腐蚀的病)。在这种状态下灌水量太多会影响水温的夜间冷却，生长的水稻很脆弱，病虫的被害也加深。当遇到这种情况时，首先中止防止冷害功能，利用手动或遥控机实行单间灌溉法，完全开放取水口水闸(Gi)与排水口水闸(Go)，即开放取水口与排水口水闸实施灌水，排水，等到水田水温冷却到一定程度时再灌水。因为这种情况一般发生在白天，所以完全可以人工操作。从以上所述的本发明的实施例中可以看到，当冷害发生时期多为阴天雨多，农业用水量相对丰富，而且储水池与用水路水温日较差显著少于水田水温的日较差，所以存在用水路水温相当高于水田水温的时间带。所以只有当用水路水温高于水田水温时，才灌水，有效地防止冷害，而且在平时也维持水稻生长适温。估计旱魃降临时利用本发明的节约用水功能，节约并备储储水池水，当遇到旱魃时，本发明可以提供防止冷害节约用水增产米谷的沓用水管理自动化装置。权利要求1.防止冷害、节约用水、增产米谷的沓用水管理自动化装置，其在自动开闭取水口水闸，排水口水闸或用水路水闸时构成，包括由两个电阻与两个热敏电阻来构成电桥回路，再把其输出端子电阻与热敏电阻的接续点各连妆于演算增幅器的反转输入端子及非反转输入端子，然后把一个热敏电阻设置于用水路感知用水路水温，另一个热敏电阻设置于水田感知水田水温或地表面温度；用水路水温高于水田水温时，会起动单稳多谐振荡器与增幅器，使电磁石吸着永久磁石，以此开放永久磁石附着的控制阀，随着取水口水闸被开放，当永久磁石的吸着结束同时掐断流在电磁石上的电流，使永久磁石吸着于电磁石的铁心上，继续持续控制阀的开放状态，当水田地面温度高于用水路水温时，电磁石会排斥永久磁石，随着内附着永久磁石的控制阀(pilotvalve)被关闭，水闸也会被关闭，由此构成的沓用水管理自动化装置的特点是，只有用水路水温高于水田水温时，水才流入到水田，防止冷害节约用水增产米谷。2.如权利要求1所述自动化装置，其中，把暴雨感知器接续于上述的单稳多谐振荡器的下降信号输入端子，当相互对向设置于薄底箱里的一对电极被雨水浸湿时，取水口水闸会自动关闭；在排水口水闸上多接续一个暴雨感知器，下暴雨时开放排水口水闸放出一部分水，以此防止田埂的崩塌。3.如权利要求1所述自动化装置，其中，把两回线远隔制御受信机各连接于上记的单稳多谐振荡器的下降信号输入端子，根据电脑或遥控机远隔制御取水口和排水口水闸的启闭。4.如权利要求1的自动化装置，其中，如果要人工操作水闸，先掐断开关再拉上顶纽，永久磁石被吸着于铁心上，以此维持控制阀的持续开放状态，接着水闸被开放，当摁下顶纽解除永久磁石的被吸着状态时，控制阀被闭锁，接着水闸被关闭。5.如权利要求1的自动化装置，其中，开放水闸用遥控机上连接水位感知电极(Ld31)当水流入到用水路时水闸(Gi)会自动开放，把暴雨感知器与水位感知电极(Ld)并列连接，当水田水位达到一定数值时取水口水闸会自动关闭，水流入到末端用水路末端部，整体水系灌溉完毕时，用水路水位感知电极(Ldw)便起动，接着用水路水闸(Gw)被关闭，由此防止农业用水的浪费。全文摘要一种防止冷害、节约用水、增产米谷的沓用水管理自动化装置,其为自动开闭取水口水闸,由两个电阻与两个热敏电阻构成电桥回路,再把其输出端子电阻与热敏电阻的接续点各连接于演算增幅器的反转输入端子及非反转输入端子,然后把一个热敏电阻设置于用水路,感知用水路水温,另一个热敏电阻设置于水田,感知水田水温或地表面温度。当用水路水温高于水田水温时,会起动单稳多谐振荡器与增幅器,使电磁石吸着永久磁石,以此开放永久磁石附着的控制阀,随着取水口水闸被开放。文档编号A01G25/00GK1173274SQ9610999公开日1998年2月18日申请日期1996年8月13日优先权日1996年8月13日发明者尹诚植申请人:尹诚植,金源镐