一种滩涂土地用灌溉与排水装置的制作方法

本实用新型涉及一种灌溉与排水装置，具体是一种滩涂土地用灌溉与排水装置，属于灌溉与排水技术领域。

背景技术：

21世纪以来随着城市化进程的加快，各大城市建设用地不断增加，很多沿江沿海城市通过滩涂土地开发整理形成耕地的方式，满足耕地“占补平衡”的要求，补充耕地面积。但基于滩涂地块的特殊性，即土壤往往盐碱程度高，区域面积大，需要通过淋盐洗碱、降低地下水水位等手段改良土壤特性，才能种植各类农作物。同时，由于滩涂面积较大，每个地块基本都大于两万亩，目前采用的常规灌溉、排水做法存在费时、费力、费人工、自动化程度低、灌溉不均匀、灌溉水利用程度不高、不利于多户承包等问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种滩涂土地用灌溉与排水装置，其灌溉排水分离，智能程度高，操作便捷，可以在较短的时间内降低土壤盐碱地，改良土壤特性，形成耕地。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一种滩涂土地用灌溉与排水装置，包括灌水装置和排水装置，

所述灌水装置包括水泵站、设置在水泵站处用于控制灌水工作进行的控制中心以及与控制中心相连的若干个支渠分水闸装置，每个支渠分水闸装置连接有若干个斗渠分水闸装置，每个斗渠分水闸装置对应连接有一个田间水位计装置，所述控制中心包括人机交互界面、数据处理模块、RF射频模块、与水泵站中水泵相连的水泵开关、用于检测支渠水位高度的支渠水位计A、用于检测内河水位高度的内河水位计以及用于检测水质优劣的水质监测仪，所述支渠分水闸装置包括支渠分水闸、数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块，支渠分水闸通过支渠分水闸开关与数据处理模块相连；所述斗渠分水闸装置包括斗渠分水闸、数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块，斗渠分水闸通过斗渠分水闸开关与数据处理模块相连，每个斗渠分水闸对应一条条田；所述田间水位计装置布置在条田的端部，包括用于检测条田水位高度的田间水位计、与田间水位计相连的数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块；各个装置之间通过对应的RF射频模块实现检测结果或控制命令的传递；

所述排水装置包括支渠内排涝装置和河道内排涝、排盐、排渍装置，所述支渠内排涝装置包括支渠水位计B、数据处理模块、RF射频模块、内排闸以及内排闸开关；在排涝模式时，支渠内排涝装置可根据控制中心支渠水位计B的检测结果实现人工启动开闸排水，还可根据人机交互界面输入的排水条件结合支渠水位计B的检测结果实现自动排水；所述河道内排涝、排盐、排渍装置包括河道水位计C、数据处理模块、RF射频模块、外排闸开关以及外排闸，可以实现人工启动开闸排水和自动排水。

优选地，所述水质监测仪为水质传感器。

优选地，所述内排闸开关为继电器。

优选地，所述水泵开关为继电器。

优选地，所述支渠分水闸开关、斗渠分水闸开关均可为继电器。

与现有技术相比，本实用新型实现了对滩涂土地的灌溉和排水，而且灌溉和排水分离，洗盐效果佳；可自由控制灌溉次序，关闭无关闸门，从而节约灌溉时间；可根据田间灌溉情况，实时启闭闸门；各部分灌溉完成则自动关闭相应控制闸，有效利用灌溉水；智能程度高，操作便捷，可以在较短的时间内改良土壤特性，形成耕地。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中虚线部分的内部结构示意图；

图3为本实用新型控制中心的示意图；

图4位本实用新型支渠分水闸装置的示意图。

图中：1、水泵站，2、内河水位计，3、水质监测仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，一种滩涂土地用灌溉与排水装置，包括灌水装置和排水装置。

一、灌水装置

A灌水装置组成及基本原理：

所述灌水装置包括水泵站1、设置在水泵站1处用于控制灌水工作进行的控制中心以及与控制中心相连的若干个支渠分水闸装置，每个支渠分水闸装置连接有若干个斗渠分水闸装置，每个斗渠分水闸装置对应连接有一个田间水位计装置，所述控制中心包括人机交互界面、数据处理模块、RF射频模块、与水泵站中水泵相连的水泵开关、用于检测支渠水位高度的支渠水位计A、用于检测内河水位高度的内河水位计2以及用于检测水质优劣的水质监测仪3，所述支渠分水闸装置包括支渠分水闸、数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块，支渠分水闸通过支渠分水闸开关与数据处理模块相连；所述斗渠分水闸装置包括斗渠分水闸、数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块，斗渠分水闸通过斗渠分水闸开关与数据处理模块相连，每个斗渠分水闸对应一条条田；所述田间水位计装置布置在条田的端部，包括用于检测条田水位高度的田间水位计、与田间水位计相连的数据处理模块以及与数据处理模块相连的RF射频模块；各个装置之间通过对应的RF射频模块实现检测结果或控制命令的传递；所述排水装置包括支渠内排涝装置和河道内排涝、排盐、排渍装置，所述支渠内排涝装置包括支渠水位计B、数据处理模块、RF射频模块、内排闸以及内排闸开关；在排涝模式时，支渠内排涝装置可根据控制中心支渠水位计B的检测结果实现人工启动开闸排水，还可根据人机交互界面输入的排水条件结合支渠水位计B的检测结果实现自动排水；所述河道内排涝、排盐、排渍装置包括河道水位计C、数据处理模块、RF射频模块、外排闸开关以及外排闸，可以实现人工启动开闸排水和自动排水。

优选地，所述水质监测仪3为水质传感器。

其中，人机交互界面可包含装置名称，参数设置，状态显示及命令按钮四个部分。装置名称指明了该装置是一个滩涂土地灌溉与排水装置；参数设置提供了人工设置工作参数的接口，如检测内河水质水位的时间间隔，灌溉次序等；状态显示实时显示了装置的工作状态，如当前是灌溉模式还是排涝模式，当前是在灌溉哪一个条田，当前开启的水闸有哪些等。命令按钮可以让管理人员参与灌溉控制。

各个RF射频模块主要负责控制中心与其它子装置之间或子装置与子装置之间的通信，通过信息交换以协调整个灌溉装置的工作，如：1、与控制中心通信的对象主要是支渠分水闸装置，通过接收来自各支渠分水闸装置的信息来了解所管各区域的状态；2、支渠分水闸装置一方面监听控制中心发送的命令执行开启本水闸或者关闭本水闸的动作，以及将控制中心发送的信息传递给斗渠分水闸装置；另一方面支渠分水闸装置监听该支渠分水闸下的各斗渠分水闸装置，将各斗渠分水闸装置发送的信息如田间水位高度、斗渠分水闸启闭状态及本支渠分水闸启闭状态发送给将控制中心；3、斗渠分水闸装置一方面接收来自支渠分水闸装置的信息，执行开启或者关闭斗渠分水闸的动作，以及将支渠分水闸装置发来的信息传递给田间水位计装置；另一方面，斗渠分水闸装置监听来自田间水位计装置的信息，将田间水位计装置发来的关于本条条田水位高度的信息转发给支渠分水闸装置。同时，RF射频模块接收到的所有信息将提供给对应的数据处理模块进行处理。

数据处理模块用于处理对应接收到的数据，数据处理模块输入的数据包括从RF射频模块收到的数据，从人机交互界面上人工输入的工作参数或命令，各个分水闸开关状态信息，或水位计检测到的信息；数据处理模块输出的数据包括将当前需要灌溉的条田号，装置工作状态等显示于人机交互界面，开启或关闭水泵及发送控制命令给其它子装置来指导各部分的工作，或各个子装置内分水闸开关的控制命令。

支渠水位计A用以检测支渠水位高度。该支渠水位高度信息将显示在人机交互界面上。管理人员可以根据天气预报结合支渠水位，判断当前是否要开启内排闸。内排闸的启闭可以通过人机交互界面上的相关按键控制。一般情况下，内排闸开关可以由继电器完成。

内河水位计用来检测内河的水位高度，内河水质传感器用于检测内河的水质优劣，给管理人员提供水质信息，从而判断是否引水灌溉。

控制中心是整个灌溉装置的核心部分。管理人员读取人机交互界面可以实时观察到所有区域各个条田的状态以及各个水闸的启闭状态。此外，通过启动人机交互界面上的命令按钮，可以开启自动灌溉或者人工指定灌溉程序。

田间水位计装置的工作方式有两种，一种是低频率检测田间水位，用于平时的水位检测。平时检测到田间水位低于报警阈值时，田间水位计装置将田间水位信息通过通信链路发送至控制中心；另一种是高频率检测田间水位，用于灌溉时检测水位。灌溉时一旦检测到水位超过灌溉阈值，则发通知给斗渠分水闸装置停止开闸放水。之后斗渠分水闸将信息传送至支渠分水闸装置停止开闸放水。支渠分水闸装置将本条田灌溉结束的信息传送至控制中心。

B灌水装置运行方式及实例：

默认情况下，内河水质水位及支渠水位为启动灌溉前检测。各区域和条田的浇灌次序为无序，即最先报警的条田将优先得到灌溉。

田间水位计装置检测到当前田间的水位低于报警阈值时，通知其对应的斗渠分水闸装置；斗渠分水闸装置将该条田号信息发送至支渠分水闸装置；支渠分水闸装置再将本区域编号，报警的条田号信息发送至控制中心。控制中心将报警的区域编号，条田号记录于控制中心的数据处理模块，并同步显示该信息到人机交互界面上。

在管理人员未按下人机交互界面上的“启动灌溉”命令前，装置不会灌溉任何报警条田。当管理人员按下“启动灌溉” 命令之后，控制中心将先查看当前是否有条田报警，若无条田报警，则控制中心将把无条田需要灌溉的信息显示在人机交互界面上，并结束“启动灌溉”命令。若当前有条田报警，则控制中心开始检测内河水质水位及支渠水位信息，并将其显示在人机交互界面上提供给管理人员判断当前是否适合灌溉。若此时检测到的信息不适合进行灌溉，则管理人员按下“结束灌溉”的命令结束灌溉。若当前有条田报警并且内河水质水位适合灌溉，则管理人员无需按下“结束灌溉”的命令，控制中心继续执行灌溉。灌溉过程中，控制中心将提高检测内河水质水位和支渠水位的频率，并实时将内河水质水位信息和支渠水位信息显示在人机交互界面上。管理人员若发现内河水质不适合灌溉，则按下“结束灌溉”的按钮结束当前灌溉。结束灌溉包括控制中心关闭水泵，将内河水质不适合灌溉的信息显示在人机交互界面上和通知下面各子装置关闭水闸停止灌溉。

开始灌溉后，控制中心将检查是否要按照一定次序灌溉，默认情况下，各条田灌溉为无序状态，即最先报警的条田将优先得到灌溉。控制中心将根据各条田的报警先后次序依次灌溉。具体灌溉过程如下。

若报警的区域及条田号信息先后为1-2，3-1，3-3，3-2，则控制中心首先将开启区域1支渠分水闸及开启区域1的2号斗渠分水闸命令发送给区域1的支渠分水闸装置。区域1的支渠分水闸装置将开启区域1的2号斗渠分水闸命令发送给2号斗渠分水闸装置。2号斗渠分水闸装置通知对应的田间水位计高频率检测当前田间水位，之后2号斗渠分水闸装置开启该斗渠分水闸，并将水闸开启的信息发送给对应支渠分水闸装置。支渠分水闸装置收到该条信息之后开启该支渠分水闸，并将开启支渠分水闸的信息及之前接收到的2号斗渠分水闸开启的信息发送给控制中心。控制中心收到该条信息之后，启动计时程序并开启引水泵，同时将当前灌溉的区域条田号信息及开启的水闸信息显示在人机交互界面上。

此时1-2田间水位计高频率检测当前的田间水位，一旦检测到田间水位高度大于灌溉阈值，则1-2田间水位计装置发送信息通知1-2的斗渠分水闸装置。之后1-2田间水位计装置将以低频率检测田间水位。1-2的斗渠分水闸装置关闭该斗渠分水闸并将该斗渠分水闸关闭，结束灌水的信息发送给区域1的支渠分水闸装置。区域1的支渠分水闸装置收到该命令之后，将1-2的斗渠分水闸关闭，结束灌溉的命令发送给控制中心。控制中心接收到该条信息后，将各关掉的水闸信息显示在人机交互界面上，并在该界面上告知管理人员，1-2条田已经灌溉结束。

之后控制中心判断是否还有下一条条田需要灌溉，下一条条田是否也为区域1，若判断结果为下一条需要灌溉的条田也属于区域1，则结束与存储当前计时值，之后开启另一轮计时，发送命令开启区域1的下一条条田的斗渠分水闸。若判断结果为下一条条田不是区域1的条田，如本例中区域1只有1-2需要灌溉，则控制中心判断后面其他区域是否还有条田需要灌溉。若没有条田需要灌溉，则关闭引水泵，结束与存储当前计时值，同步该信息到人机交互界面上；若还有条田需要灌水，则结束与存储当前计时值，关闭当前区域的支渠分水闸，本例中为区域1的支渠分水闸，然后开启另一轮计时，发送灌溉命令至下一个区域。这里是区域3，控制中心发送命令开启区域3的支渠分水闸及区域3的1号斗渠分水闸。在区域3的1号斗渠分水闸装置接收到开闸命令之后，该斗渠分水闸装置发送命令到其对应的田间水位计装置。田间水位计装置开始高频率检测当前的田间水位。3-1斗渠分水闸开启本地水闸，之后发送斗渠分水闸开启的信息给区域3的支渠分水闸装置，区域3支渠分水闸装置开启本地水闸并将收到的信息及本地水闸的启闭状态发送给控制中心。控制中心将当前灌溉的条田号3-1开启的水闸显示在人机交互界面上。

此时，3-1对应的田间水位计在高频率检测当前田间水位。当检测到当前田间水位高于灌溉阈值时，3-1的田间水位计装置发送信息通知3-1的斗渠分水闸装置田间水位已足够。之后3-1田间水位计装置将以低频率检测田间水位。3-1的斗渠分水闸装置接收到该条信息后关闭该斗渠分水闸，并将3-1斗渠分水闸关闭状态及田间水位计装置发来信息发送给区域3的支渠分水闸装置。支渠分水闸装置将3-1的斗渠分水闸关闭的信息及3-1条田灌溉结束的信息发送给控制中心。控制中心将3-1的斗渠分水闸关闭的信息及3-1灌溉结束的信息显示在人机交互界面上。

之后控制中心判断到区域3下还有条田需要灌溉，则结束并存储3-1条田的计时时间，开启下一轮计时，发送开闸命令至3-3的斗渠分水闸装置，3-3的斗渠分水闸装置发送命令通知其对应的田间水位计装置开始高频率检测田间水位，同时开启3-3的斗渠分水闸并将此分水闸的开启状态发送给区域3的支渠分水闸装置。区域3的支渠分水闸装置接收到该信息后，维持该支渠分水闸开启的状态，并将3-3斗渠分水闸开启的信息发送至控制中心。控制中心同步该信息至人机交互界面上。

此时3-3的田间水位计装置在高频率检测田间水位，当检测到田间水位满足水位要求时，3-3的田间水位计装置将通知到控制中心3-3条田灌溉结束。与3-1类似。

之后控制中心将判断区域3下还有3-2需要灌溉，则结束并保存3-3条田的灌溉时间。开启下一轮计时，以灌溉3-3的方式灌溉3-2条田。

等待条田3-2灌溉结束，控制中心判断区域3已无其他条田需要灌溉，则发送命令关闭区域3的支渠分水闸。之后控制中心判断是否还有其他区域条田需要灌溉，本例中，控制中心将判断到后面已经没有其他区域的条田需要灌溉。控制中心将关闭引水泵，结束并存储3-2条田的灌溉时间。停止高频率检测内河水质水位并将灌溉结束的信息显示在人机交互界面上。控制中心的每次计时是为了统计各区域灌溉历时，便于后期明确计算各区域开泵的电费。

各区域的灌溉次序和各区域下条田灌溉的次序可以通过人机交互界面设置。各区域和各条田可以是同时灌溉，可以是按照报警区域和报警条田的先后次序灌溉，也可以是设定优先级顺序进行灌溉。在人工指定灌溉时，可以按照人机交互界面上输入的顺序进行灌溉。在启动灌溉前，控制中心会判断当前的灌溉次序。当管理人员设置了灌溉次序并更新到数据处理模块后，控制中心会按照当前所设置的灌溉次序进行灌溉。

按照报警区域和报警条田的先后次序灌溉、按照管理人员设置的先后次序灌溉和按照管理人员指定灌溉的输入区域和条田的次序灌溉时，控制中心会依次对需要灌溉的各区域的条田进行灌溉。并对所灌溉各条田进行分别计时。如果按照同时灌溉的方式进行灌溉，则打开水泵时控制中心开始计时，灌溉过程中记录各条田发回灌溉结束信息的时间。最后在所有区域灌溉结束时，数据处理模块进行计算，以确定各个区域灌溉历时。

二、排水装置

排水装置分为两块，一是支渠内排水，当根据天气预报将有暴雨且目前支渠内水位较高，高于开闸阈值时需要开启内排闸将支渠水排入河道；二是内部河道排涝、排盐和排渍，当根据天气预报将有暴雨或当内部河道水位高于开闸阈值时需要打开外排闸将河道内水排入外海。通过人机交互界面可以控制排水装置工作于哪种方式之下。其中，两种排水装置可实现自动排水和人工启动排水，具体如下：

A、对于支渠内排涝装置：

首先，默认为人工启动开闸排水。在人工启动开闸排水的模式下，控制中心读取支渠水位计B的信息，并将支渠水位信息显示在人机交互界面上。管理人员根据支渠水位信息及天气预报判断支渠是否需要排水预降水位，当需要排水时便可按下“支渠内排”按钮。此时，控制中心发送开闸排水的命令至支渠内排涝装置。装置接收到命令后就开闸排水。开闸排水期间，控制中心将频繁读取支渠水位计B，一旦检测到支渠水位低于关闸阈值时，控制中心发送命令关闭内排闸。装置的工作状态实时显示在人机交互界面上，关闸阈值可以通过人机交互界面设置。

其次，管理人员通过控制中心的人机交互界面输入自动排水命令、定时检测时间、开闸阈值和关闸阈值，由控制中心数据处理装置和射频模块将命令和参数发送至支渠内排涝装置。支渠内排涝装置之后将启动自动排水模式。此时支渠内排涝装置的支渠水位计B打开，支渠内排涝装置定时检测支渠水位高度，当检测到的支渠水位高度大于开闸阈值时，支渠内排涝装置自动开启内排闸排水。在内排闸开启期间，支渠内排涝装置将提高检测支渠水位的频率。当检测到支渠水位低于关闸阈值时，装置关闭内排闸。

当然，通过人机交互界面也可以将自动排水模式切换回人工启动开闸排水模式。管理人员输入人工启动开闸排水命令后，由控制中心数据处理装置和射频模块将命令和参数发送至支渠内排涝装置。支渠内排涝装置之后将启动人工启动开闸排水模式。

B、对于河道内排涝、排盐、排渍装置：

首先，人工启动开闸排水 - -河道内排涝，排盐，排渍装置通过河道水位计C定时检测河道水位高度，装置将检测的结果发送至控制中心。控制中心将该信息储存在数据处理模块中并同步显示于人机交互界面上。当管理人员按下“河道外排”按钮时，则控制中心发送开闸命令至河道内排涝，排盐，排渍装置，并同步河道信息显示在人机交互界面上。河道内排涝，排盐，排渍装置在接收到该命令后就开外排闸外排。外排期间，河道内排涝、排盐、排渍装置将通过河道水位计C频繁读取河道水位计，一旦检测到河道水位低于关闸阈值，装置将通知控制中心可以停止开闸外排。控制中心在接收到该信息后，发送停止开闸排水的命令结束排水，并将停止开闸外排的河道信息显示在人机交互界面上。之后，河道内排涝，排盐，排渍装置恢复定时检测河道水位。河道内排涝，排盐，排渍装置的定时检测时间，开闸阈值，关闸阈值可以通过控制中心的人机交互界面设置，并通过射频通信更新。

其次，自动排水- -管理人员通过控制中心的人机交互界面输入自动排水命令、定时检测时间、开闸阈值和关闸阈值，由控制中心数据处理装置和射频模块将命令和参数发送至河道内排涝，排盐，排渍装置。河道内排涝，排盐，排渍装置之后将启动自动排水模式。河道内排涝，排盐，排渍装置定时通过河道水位计C检测河道水位高度，当检测到的河道水位高度大于开闸阈值时，河道内排涝，排盐，排渍装置自动开启外排闸排水。在外排闸开启期间，河道内排涝，排盐，排渍装置将提高检测河道水位的频率。当检测到河道水位低于关闸阈值时，装置关闭外排闸。

当然通过人机交互界面也可以将自动排水模式切换回人工启动开闸排水模式。管理人员输入人工启动开闸外排命令和相关参数后，由控制中心数据处理装置和射频模块将命令和参数发送至河道内排涝，排盐，排渍装置。河道内排涝，排盐，排渍装置之后将启动人工启动开闸排水模式。

优选地，所述水泵开关、支渠分水闸开关或斗渠分水闸开关可以采用继电器。

由上述结构可见，采用本实用新型可实现对滩涂土地的灌溉和排水，而且灌溉和排水分离，洗盐效果佳；可自由控制灌溉次序，关闭无关闸门，从而节约灌溉时间；可根据田间灌溉情况，实时启闭闸门；各部分灌溉完成则自动关闭相应控制闸，有效利用灌溉水；智能程度高，操作便捷，可以在较短的时间内改良土壤特性，形成耕地。此外，灌水记录详细，费用明确，满足了多方承包的需求；大大减少了管理人数，节约人力、物力成本。