多泥沙水农田滴灌压力控制系统的制作方法

1.本发明涉及滴灌压力控制技术领域，更具体的说是涉及一种多泥沙水农田滴灌压力控制系统。


背景技术：

2.近年来，滴灌技术广泛应用，管道堵塞仍是限制其发展的首要因素。当采用泥沙含量较高的水源(例如黄河水)时，需要经过工程措施及首部过滤等方法减少水源泥沙含量，然而经过多级过滤设备也不能完全拦截泥沙颗粒，进入滴灌系统的泥沙颗粒，经多次灌溉沉淀，仍会造成滴灌系统堵塞，致使滴灌系统管道压力不足甚至损坏。过滤设备也会随着使用时间产生泥沙沉积，造成过滤系统进、出水头压差过大，降低或不能满足滴灌系统工作效率，当过滤设备泥沙沉积达到一定程度需要及时进行反冲洗恢复过滤设备工作性能和工作效率。因此保证农田滴灌系统压力稳定、达标，是保证灌溉系统可靠运行和满足田间作物需水的前提与基础，其中滴灌系统关键节点压力监测及调控成为其中最为重要的关键技术。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出了一种多泥沙水农田滴灌压力控制系统，以解决多泥沙水滴灌条件下过滤系统反冲洗不及时、滴灌管道易堵塞的难题。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种多泥沙水农田滴灌压力控制系统，包括压力检测模块、数据传输模块、控制模块、滴灌模块和受控设备；
6.所述压力检测模块用于检测滴灌模块各环节的压力值；
7.所述数据传输模块用于实现压力检测模块、控制模块、受控设备之间的通信；
8.所述控制模块用于对所述压力值进行处理，并向受控设备发出控制指令；
9.所述受控设备接收控制指令，实现对滴灌模块各环节的水流量和压力控制。
10.可选的，所述滴灌模块包括依次连接的粗砂过滤系统、施肥系统、细砂过滤系统、地下滴灌带，所述粗砂过滤系统的进水口与水源连接，所述粗砂过滤系统、施肥系统、细砂过滤系统均位于管道的干管处，所述地下滴灌带位于干管的分干管处，所述地下滴灌带内分布有若干个支管。
11.可选的，所述压力检测模块包括设置在粗砂过滤系统进水口管道的第一压力传感器、设置在粗砂过滤系统出水口管道的第二压力传感器、设置在细砂过滤系统出水口管道的第三压力传感器、设置在分干管管道水头损失值最大位置的第四压力传感器、设置在支管管道水头损失值最大位置的第五压力传感器、设置在最长的地下滴灌带末端的第六压力传感器。
12.可选的，所述数据传输模块使用有线或无线传输方式，进行数据通讯。
13.可选的，所述受控设备包括设置在粗砂过滤系统的进水口与水源之间的变频设备、设置在粗砂过滤系统的出水口管道的第一反冲洗阀门、设置在细砂过滤系统出水口管
道的第二反冲洗阀门、设置在地下滴灌带支管管道的第三反冲洗阀门。
14.可选的，所述第一反冲洗阀门的启闭由第一压力传感器和第二压力传感器的压力差值所控制，所述第二反冲洗阀门的启闭由第二压力传感器和第三压力传感器的压力差值所控制，所述第三反冲洗阀门的启闭由第五压力传感器和第六压力传感器的压力差值所控制，所述变频设备的输出水压和流量由第四压力传感器和第五压力传感器的压力所控制。
15.可选的，所述粗砂过滤系统为通过等粒径石英砂形成的砂床，进行初级过滤。
16.可选的，所述细砂过滤系统为筛网式过滤器，进行二次过滤。
17.经由上述的技术方案可知，本发明公开了一种多泥沙水农田滴灌压力控制系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：
18.本发明通过采用多节点滴灌系统压力感应器对滴灌系统中关键节点的管道压力进行定点准确测定，同时结合设定的压力阈值对变频设备、粗砂过滤系统的反冲洗阀门启闭、细沙过滤系统的反冲洗阀门启闭、滴灌带反冲洗阀门启闭进行实时控制，从而保证农田滴灌系统高效率、可持续、智能化运行，具有独创性和系统性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的系统结构示意图；
21.其中，a为水源，1为压力检测模块，2为数据传输模块，3为控制模块，4为滴灌模块，5为受控设备；11为第一压力传感器，12为第二压力传感器，13为第三压力传感器，14为第四压力传感器，15为第五压力传感器，16为第六压力传感器；41为粗砂过滤系统，42为施肥系统，43为细砂过滤系统，44为地下滴灌带；51为变频设备，52为第一反冲洗阀门，53为第二反冲洗阀门，54为第三反冲洗阀门；b为干管，b1为第一分干管，b2为第二分干管，b11为第一分干管b1的第一支管，b12为第一分干管b1的第二支管。
具体实施方式
22.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
23.本发明实施例公开了一种多泥沙水农田滴灌压力控制系统，包括压力检测模块1、数据传输模块2、控制模块3、滴灌模块4和受控设备5，具体系统结构参见图1。
24.在本实施例中，具体的：
25.滴灌模块4包括依次连接的粗砂过滤系统41、施肥系统42、细砂过滤系统43、地下滴灌带44，所述粗砂过滤系统41的进水口与水源连接，所述粗砂过滤系统41、施肥系统42、细砂过滤系统43均位于管道的干管处，所述地下滴灌带44位于干管的分干管处，所述地下滴灌带44内分布有若干个支管。
26.粗砂过滤系统41包括通过等粒径石英砂形成的砂床，作为过滤载体从而进行立体深层过滤，其过滤精度视砂粒大小而定。过滤时，水从上部的进水口流入，通过砂石介质层孔隙向下运行渗透，杂质被隔离在砂石介质层上部。过滤后的净水经过过滤器底部的过滤元件进入出水口流出，完成粒径较大杂质的过滤。
27.细砂过滤系统43为筛网式过滤器，筛网式过滤器由进水口、过滤筛网、出水口、排污口等组成，筛网式过滤器对于处理无机杂质和水体效果较好。
28.压力检测模块1用于检测滴灌模块4各环节的压力值，具体包括设置在粗砂过滤系统41进水口管道的第一压力传感器11、设置在粗砂过滤系统41出水口管道的第二压力传感器12、设置在细砂过滤系统43出水口管道的第三压力传感器13、设置在分干管管道水头损失值最大位置的第四压力传感器14、设置在支管管道水头损失值最大位置的第五压力传感器15、设置在最长的地下滴灌带44末端的第六压力传感器16。由于水头损失值最大位置通常为管道的不利位置，因此通过在水头损失值的最大值对应的位置设置传感器，便于对不利位置进行压力监控。参见图1，为本发明实施例压力传感器位置的一种具体情景，其中b为干管，b1为第一分干管，b2为第二分干管，b11为第一分干管b1的第一支管，b12为第一分干管b1的第二支管。
29.具体的，干管、分干管道沿程水头损失计算公式为：
[0030][0031]
式中：f为摩阻系数，硬质塑料管取值为94800；q为管道中输水流量，单位为m3/h；d为管道内径，单位为mm；m为流量指数，硬质塑料管取1.77；b为管径指数，硬质塑料管取4.77；l为管道长度，单位为m。
[0032]
支管水头损失则应考虑多口出流管道沿程水头损失，计算公式为：
[0033]
h'f＝fhf；
[0034][0035]
式中：f为多口系数；n为支管上所接同时灌水的滴灌带数量，即孔口数；x为多孔支管首孔位置系数，即支管入口至第一个孔口的距离与孔口间距之比。
[0036]
数据传输模块2用于使用有线或无线传输方式，实现压力检测模块1、控制模块3、受控设备5之间的通信；
[0037]
控制模块3用于对所述压力值进行处理，并向受控设备5发出控制指令；
[0038]
所述受控设备5接收控制指令，实现对滴灌模块4各环节的水流量和压力控制，具体包括设置在粗砂过滤系统41的进水口与水源之间的变频设备51、设置在粗砂过滤系统41的出水口管道的第一反冲洗阀门52、设置在细砂过滤系统43出水口管道的第二反冲洗阀门53、设置在地下滴灌带44支管管道的第三反冲洗阀门54。
[0039]
在上述系统结构中，通过第一压力传感器11和第二压力传感器12的压力差值是否超过设定阈值来控制第一反冲洗阀门52的启闭，对应的水头损失绝对值大于0.1mpa，通过第二压力传感器12和第三压力传感器13的压力差值是否超过设定阈值控制第二反冲洗阀
门53的启闭，对应的水头损失绝对值大于0.1mpa，通过第四压力传感器14和第五压力传感器15的压力结合变频设备51调整滴灌系统入口水压与水量，当压力差大于计算值20％设定为压力传感器阈值，通过第五压力传感器15和第六压力传感器16的压力差值是否超过设定阈值控制第三反冲洗阀门54的启闭。一般情况下，滴灌带水头压力为10m，压力差大于2m时为反冲洗阈值。
[0040]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0041]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。