CN112753540A - 一种桑园灌溉*** - Google Patents

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李建权
龚大刚
王劲松
王蓉
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刘联华
谢茂盛
张瑜
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Sichuan Chuzhong Silkworm Farm
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Abstract

本发明公开了一种桑园灌溉***，属于桑树种植技术领域。一种桑园灌溉***，其特征在于，包括：控制箱，分别与控制箱通信连接的定量灌溉***、数据采集***和上位机，以及过滤***；定量灌溉***包括喷灌***和距离捕捉组件；距离捕捉组件包括滑动杆、套设在滑动杆上的漂浮块以及设置在漂浮块上的距离传感器，滑动杆竖直设置在蓄水池内；喷灌***的水下电动泵和距离传感器分别与控制箱通信连接。本发明的通过数据采集***采集的数据，确定需要灌溉的量，然后驱动水下电动泵的工作，通过距离传感器实时传递的水位信号即可实时获知灌溉的水量，达到需要灌溉的量时，水下电动泵停止工作，从而实现桑园的定量灌溉，满足桑树的正常生长发育。

Description

一种桑园灌溉***
技术领域
本发明涉及桑树种植技术领域，具体涉及一种桑园灌溉***。
背景技术
桑树具有很高的经济价值，可养蚕、入药、酿酒，同时也是(桑)蚕生长除人工饲料外的唯一来源。桑树在生长过程中，需要具备充分的光照、水分、温度等适合的环境、气候条件还需要定期施肥、锄草，以及减少虫害。目前，桑园的灌溉大多采用人工的方式进行灌溉，桑园的灌溉量由人为经验确定，治虫用(农)药和施肥则完全依靠人工，不仅人工成本高，水资源浪费大，而且不能实现定量灌溉、用药以及施肥，容易造成过旱或过涝的现象，影响桑树的正常生长发育。
发明内容
本发明的目的在于提供一种桑园灌溉***，以解决现有对桑园不能定量灌溉的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种桑园灌溉***，其特征在于，包括：上位机，与上位机无线通信连接的控制箱，分别与控制箱通信连接的定量灌溉***、过滤***和数据采集***，以及过滤***；
定量灌溉***包括蓄水池、喷灌***和距离捕捉组件；
喷灌***包括置于蓄水池内的水下电动泵、与水下电动泵连通的喷灌管以及与喷灌管连通的旋转喷头；过滤***位于蓄水池内；
距离捕捉组件包括滑动杆、套设在滑动杆上的漂浮块以及设置在漂浮块上的距离传感器，滑动杆竖直设置在蓄水池内，并且距离传感器的探测方向竖直向下；
水下电动泵和距离传感器分别与控制箱通信连接。
本发明的定量灌溉***用于对设定面积的桑园进行定量灌溉，过滤***用于对灌溉用水的过滤，数据采集***用于采集数据，距离传感器随漂浮块在滑动杆上移动，实时传递水位信号，通过数据采集***采集的数据，确定需要灌溉的量，然后驱动水下电动泵的工作，由于蓄水池的截面尺寸一定，通过距离传感器实时传递的水位信号即可实时获知灌溉的水量，达到需要灌溉的量时，水下电动泵停止工作，从而实现桑园的定量灌溉，满足桑树的正常生长发育。
由于距离传感器漂浮在水面上，实时捕捉和传递水位信号，仅需要与初始水位进行对比，即可获知灌溉的水量，因此，在灌溉前，无论水位的高低，均能实现定量灌溉。
进一步地，上述喷灌***还包括加药池和加药泵；加药泵的进水端和出水端分别通过支管与喷灌管连通，加药泵的加药端通过加药管与加药池连通，支管上分别设有第一阀门。
本发明的加药池和加药泵用于向喷灌管中加药，喷灌管中的水流自动带动加药泵工作，能够减少动力源，减少对电力的依赖，还能提高***运行的可靠性。
进一步地，上述加药池包括并排设置的第一加药池和第二加药池，并且所有加药池内分别设有搅拌器。
本发明设置两个加药池，其中一个加药池在对喷灌管中输送药液时，另一个加药池进行配药操作，提高加药的流畅性。
进一步地，上述蓄水池的顶部设有电葫芦，水下电动泵悬吊在电葫芦下。
本发明的电葫芦用于对水下电动泵的吊装，在对水下电动泵进行悬吊时，能够提高对水下电动泵的支撑作用，避免水下电动泵在工作工程中出现位移而与蓄水池的侧壁或与过滤***中的过滤网等发生碰撞。
进一步地，上述电葫芦的底部设有U型限位件，电葫芦的钢缆从U型限位件内穿过，并且钢缆与水下电动泵连接的一端设有限位盘，U型限位件具有限制限位盘穿过的尺寸。
本发明的U型限位件用于对限位盘的限定，限制钢缆的绕卷位置，避免在上提水下电动泵时与电葫芦直接进行碰撞，同时还能避免钢缆全部绕卷至电葫芦内。
进一步地，上述过滤***包括成型于蓄水池内的加液腔、沉淀腔、清液腔以及过滤网；加液腔、沉淀腔和清液腔并排设置，沉淀腔的一侧中部与加液腔连通，沉淀腔另一侧设有用于与清液腔连通的缺口，缺口设有拦截网；水下电动泵位于清液腔的底部，过滤网围设在水下电动泵的外侧。
本发明的过滤***用于过滤掉水中的漂浮杂质和沉淀杂质，避免杂质堵塞喷灌***，缩短喷灌***的清理周期，增加喷灌***的使用寿命。加液腔的一侧中部与沉淀腔连通，而沉淀腔的顶部与清液腔连通，使得加液腔与沉淀腔之间具有同样的水位线，同时此水位线靠近沉淀池的顶部，在加水时，水面上漂浮的杂质不会进入到沉淀腔，水中的沉淀杂质在沉淀池中进行沉淀，流入到清液腔中的水不含有漂浮杂质和沉淀杂质。
进一步地，上述定量灌溉***还包括滴灌***，滴灌***包括育苗棚、滴灌管以及多个滴箭；滴灌管的一端与喷灌管连通，滴灌管的另一端伸入育苗棚内并分别与多个滴箭连通，滴灌管上设有第二阀门。
本发明还可以对育苗棚内的桑树苗进行定量灌溉，通过滴箭的灌溉方式可以避免小管出流滴灌方式而造成的出水孔堵塞问题。
进一步地，上述数据采集***包括分别与控制箱通信连接的湿度传感器、温度传感器以及光照传感器，湿度传感器和温度传感器分别均匀埋设在育苗棚的土壤中，光照传感器设置在育苗棚的顶部外侧；
育苗棚的内侧顶部设有增温灯，育苗棚的侧壁设有进风扇和排风扇，育苗棚的内侧设有电动遮光帘；增温灯、进风扇、排风扇以及电动遮光帘分别与控制柜通信连接。
本发明的数据采集***中温度传感器、湿度传感器用于捕捉育苗棚内土壤的温度和湿度，通过与设定温度和湿度阀值比较，来控制增温灯、进风扇、排风扇的工作，从而实现自动调节土壤的温度和湿度，满足桑树幼苗的生长。育苗棚顶部设置的光照传感器，用于获取实时光照强度数据，通过与设定光照强度阀值进行比较，来控制电动遮光帘的工作，实现自动调节育苗棚内的光照强度，同时，光照传感器还能采集桑园全年的光照数据，为桑树的种植提供基础数据。同时，根据数据采集***采集的数据来确定灌溉量阀值，通过喷灌***中的水下电动泵和各种管路来实现灌溉，通过喷灌***中距离传感器获取的实时位置信号来确定已灌溉的水量，当已灌溉的水量达到灌溉量阀值时，停止水下电动泵的工作，从而实现定量灌溉。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的通过数据采集***采集的数据，确定需要灌溉的量，然后驱动水下电动泵的工作，通过距离传感器实时传递的水位信号即可实时获知灌溉的水量，达到需要灌溉的量时，水下电动泵停止工作，从而实现桑园的定量灌溉，满足桑树的正常生长发育。
(2)本发明的距离传感器漂浮在水面上，实时捕捉和传递水位信号，仅需要与初始水位进行对比，即可获知灌溉的水量，因此，在灌溉前，无论水位的高低，均能实现定量灌溉。
(3)本发明的过滤***能够在水流过程中自动过滤水中的漂浮杂质和沉淀杂质，不需要额外的过滤动力源，过滤过程简单、过滤成本低。
(4)本发明不但适用户外桑树种植的定量灌溉，还能适用育苗棚内桑树幼苗繁育的定量灌溉。
附图说明
图1为本发明的桑园灌溉***的流程示意图；
图2为本发明U型限位件与限位盘之间的配合示意图；
图3为本发明加药池的结构示意图；
图4为本发明的距离捕捉组件的结构示意图；
图5为本发明的育苗棚的结构示意图；
图6为本发明的蓄水池的结构示意图。
图中：10-喷灌***；11-蓄水池；12-水下电动泵；13-喷灌管；14-旋转喷头；15-加药池；16-加药泵；17-支管；18-加药管；19-电葫芦；20-距离捕捉组件；21-滑动杆；22-漂浮块；23-距离传感器；30-滴灌***；31-育苗棚；32-滴灌管；33-滴箭；34-增温灯；35-进风扇；36-排风扇；40-第一阀门；41-第二阀门；42-第三阀门；50-加液腔；51-沉淀腔；52-清液腔；53-过滤网；54-缺口；55-拦截网；151-第一加药池；152-第二加药池；153-搅拌器；191-U型限位件；192-钢缆；193-限位盘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参照图1，一种桑园灌溉***，包括：控制箱，分别与控制箱通信连接的上位机、定量灌溉***和数据采集***，以及过滤***。在本实施例中，控制箱中的控制器采用STM32F103C8T6。
定量灌溉***包括蓄水池11、喷灌***10、距离捕捉组件20以及滴灌***30。喷灌***10用于对户外的桑树进行喷灌，滴灌***30用于室内桑树幼苗进行滴灌，距离捕捉组件20用于实时捕捉水位信号，通过两个水位之间的高度差来确定灌溉量，从而实现定量喷灌或定量滴灌。
喷灌***10包括依次连通的水下电动泵12、喷灌管13以及旋转喷头14。水下电动泵12位于蓄水池11中，为了提高水下电动泵12的工作稳定性，蓄水池11的顶部设有电葫芦19，在水下电动泵12与清液腔52的底壁接触的同时，通过电葫芦19进行悬吊限位，避免水下电动泵12位移而与过滤网53甚至清液腔52的侧壁发生接触。同时，电葫芦19对水下电动泵12也具有起吊作用，为了避免在起吊过程中，水下电动泵12直接撞击电葫芦19，在本实施例中，电葫芦19的底部设有U型限位件191，电葫芦19的钢缆192从U型限位件191的内部穿过，并且电葫芦19的钢缆192与水下电动泵12接触的一端连接有限位盘193，U型限位件191具有限制限位盘193过度位移的尺寸(请参照图2)。
请参照图1和图3，喷灌***10还包括加药池15和加药泵16，加药池15包括并排设置的第一加药池151和第二加药池152，每一个加药池中分别设有搅拌器153。加药泵16的进水端和出水端分别通过支管17与喷灌管13连通，并且加药泵16的进水端位于出水端的上游，支管17上分别设有第一阀门40，加药泵16的加药端通过加药管18与加药池15连通，加药管18采用软管，便于伸入到不同的加药池中，同时加药管18的管口处设有过滤器，避免杂质进入加药管18中。
请参照图1和图4，距离捕捉组件20包括滑动杆21、漂浮块22以及距离传感器23，滑动杆21竖直设置在清液腔52中，漂浮块22套设在滑动杆21上并能在滑动杆21上进行竖直方向上的滑动，距离传感器23安装在漂浮块22的底侧并且距离传感器23的探测方向竖直向下。漂浮块22漂浮在水面上，随水位的变化而在滑动杆21上滑动，通过距离传感器23获取不同水位信号，可以获得灌溉的水量。
请参照图1和图5，滴灌***30包括育苗棚31、滴灌管32以及多个滴箭33。滴灌管32的一端与喷灌管13连通，滴灌管32的另一端伸入育苗棚31内并分别与多个滴箭33连通，滴灌管32上设有第二阀门41，同时，喷灌管13位于滴灌管32和旋转喷头14之间的位置设有第三阀门42。育苗棚31的内侧顶部设有增温灯34、育苗棚31的侧壁设有进风扇35和排风扇36，育苗棚31的内侧设有电动遮光帘(未示出)，电动遮光帘可以遮挡育苗棚31的侧壁和顶壁，用以调节光照强度。
数据采集***包括湿度传感器、温度传感器以及光照传感器，湿度传感器为多个并均匀埋设在育苗棚31的土壤中，温度传感器也为多个并均匀埋设在育苗棚31的土壤中，光照传感器设置在育苗棚31的顶部外侧。显然，数据采集***还可以包括设置在户外土壤内的温度传感器和湿度传感器。
请参照图1和图6，过滤***包括成型于蓄水池11内的加液腔50、沉淀腔51以及清液腔52，加液腔50、沉淀腔51和清液腔52依次并排设置，在本实施例中，蓄水池11的内部设有两个隔断，从而使得蓄水池11的内部形成加液腔50、沉淀腔51以及清液腔52，并且清液腔52的容积均大于加液腔50和沉淀腔51的容积。沉淀腔51靠近加液腔50的一侧通过通孔与加液腔50连通，沉淀腔51靠近清液腔52的一侧顶部设有缺口54，缺口54处设有拦截网55。清液腔52的内部设有呈筒形的过滤网53，过滤网53的顶端靠近清液腔52的顶部，并且过滤网53的高度超过最高水位线，水下电动泵12放置在过滤网53中，避免清液腔52中的漂浮杂质和沉淀杂质堵塞喷灌***10。
向加液腔50中输水后，通过通孔平衡加液腔50和沉淀腔51的水位，水位线到达缺口54时，水自动流入清液腔52中，由于通孔的位置低于加液腔50的水位，漂浮杂质不会进入到沉淀腔51中，而沉淀杂质会在沉淀腔51中进行沉淀，最终流入到清液腔52中水不具有漂浮杂质和沉淀杂质，从而实现无源过滤，减少过滤成本，还能避免对后续的管路造成堵塞。
在本实施例中，控制箱分别与水下电动泵12、距离传感器23、增温灯34、进风扇35、排风扇36、电动遮光帘、湿度传感器、温度传感器以及光照传感器通信连接。
在本发明的其他实施例中，第一阀门40、第二阀门41以及第三阀门42可以采用电动控制阀，如电磁阀，各阀门与控制箱通信连接，用以自动控制各阀门的开、关。
定量喷灌原理：数据传感器采集户外的光照等数据传输至控制器中，确定灌溉量阀值，第一阀门40和第二阀门41关闭，第三阀门42打开，控制器控制水下电动泵12工作，灌溉用水进入到喷灌管13中，通过旋转喷头14对户外的桑树进行喷灌，在灌溉过程中，蓄水池11的水位逐渐下降，距离传感器23实时捕捉水位高度信号，通过与灌溉初期的水位高度进行对比，得到灌溉水量，当灌溉水量达到灌溉量阀值时，水下电动泵12停止工作。若需要进行加药操作，打开第一阀门40，灌溉用水自动带动加药泵16工作，通过加药管18将加药池15中含有药液的水泵入到喷灌管13中，实现加药操作。
定量滴灌原理：数据传感器采集育苗棚31中的土壤温度数据、土壤湿度数据以及光照强度数据传输至控制器中，控制器根据反馈的数据控制增温灯34、进风扇35、排风扇36天一级电动遮光帘的工作，实现对育苗棚31内环境的调节。反馈的数据确定需要定量进行滴灌时，确定灌溉量阀值，第一阀门40和第三阀门42关闭，第二阀门41打开，控制器控制水下电动泵12工作，灌溉用水依次进入到喷灌管13和滴灌管32中，通过滴箭33对育苗棚31中的桑树幼苗进行滴灌，在灌溉过程中，蓄水池11的水位逐渐下降，距离传感器23实时捕捉水位高度信号，通过与灌溉初期的水位高度进行对比，得到灌溉水量，当灌溉水量达到灌溉量阀值时，水下电动泵12停止工作。若需要进行加药操作，则与上同。
显然，同时打开第一阀门40、第二阀门41和第三阀门42，即可实现同时喷灌和滴灌。若喷灌量和滴灌量不同时，由于旋转喷头14和滴箭33的出水量无严格的比例关系，需要分开进行浇灌。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桑园灌溉***，其特征在于，包括：上位机，与所述上位机无线通信连接的控制箱，分别与所述控制箱通信连接的定量灌溉***、过滤***和数据采集***，以及过滤***；
所述定量灌溉***包括蓄水池(11)、喷灌***(10)和距离捕捉组件(20)；
所述喷灌***(10)包括置于所述蓄水池(11)内的水下电动泵(12)、与所述水下电动泵(12)连通的喷灌管(13)以及与所述喷灌管(13)连通的旋转喷头(14)；所述过滤***位于所述蓄水池(11)内；
所述距离捕捉组件(20)包括滑动杆(21)、套设在所述滑动杆(21)上的漂浮块(22)以及设置在所述漂浮块(22)上的距离传感器(23)，所述滑动杆(21)竖直设置在所述蓄水池(11)内，并且所述距离传感器(23)的探测方向竖直向下；
所述水下电动泵(12)和所述距离传感器(23)分别与所述控制箱通信连接。
2.根据权利要求1所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述喷灌***(10)还包括加药池(15)和加药泵(16)；所述加药泵(16)的进水端和出水端分别通过支管(17)与所述喷灌管(13)连通，所述加药泵(16)的加药端通过加药管(18)与所述加药池(15)连通，所述支管(17)上分别设有第一阀门(40)。
3.根据权利要求2所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述加药池(15)包括并排设置的第一加药池(151)和第二加药池(152)，并且所有加药池内分别设有搅拌器(153)。
4.根据权利要求1所述的桑园灌溉***，其特征在于，蓄水池(11)的顶部设有电葫芦(19)，所述水下电动泵(12)悬吊在所述电葫芦(19)下。
5.根据权利要求4所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述电葫芦(19)的底部设有U型限位件(191)，所述电葫芦(19)的钢缆(192)从所述U型限位件(191)内穿过，并且所述钢缆(192)与所述水下电动泵(12)连接的一端设有限位盘(193)，所述U型限位件(191)具有限制所述限位盘(193)穿过的尺寸。
6.根据权利要求1所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述过滤***包括成型于所述蓄水池内的加液腔(50)、沉淀腔(51)、清液腔(52)以及过滤网(53)；所述加液腔(50)、沉淀腔(51)和清液腔(52)并排设置，所述沉淀腔(51)的一侧中部与所述加液腔(50)连通，所述沉淀腔(51)另一侧设有用于与所述清液腔(52)连通的缺口(54)，所述缺口(54)设有拦截网(55)；所述水下电动泵(12)位于所述清液腔(52)的底部，所述过滤网(53)围设在所述水下电动泵(12)的外侧。
7.根据权利要求1至6任一项所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述定量灌溉***还包括滴灌***(30)，所述滴灌***(30)包括育苗棚(31)、滴灌管(32)以及多个滴箭(33)；所述滴灌管(32)的一端与所述喷灌管(13)连通，所述滴灌管(32)的另一端伸入所述育苗棚(31)内并分别与多个所述滴箭(33)连通，所述滴灌管(32)上设有第二阀门(41)。
8.根据权利要求7所述的桑园灌溉***，其特征在于，所述数据采集***包括分别与所述控制箱通信连接的湿度传感器、温度传感器以及光照传感器，所述湿度传感器和所述温度传感器分别均匀埋设在所述育苗棚(31)的土壤中，所述光照传感器设置在所述育苗棚(31)的顶部外侧；
所述育苗棚(31)的内侧顶部设有增温灯(34)，所述育苗棚(31)的侧壁设有进风扇(35)和排风扇(36)，所述育苗棚(31)的内侧设有电动遮光帘；所述增温灯(34)、所述进风扇(35)、所述排风扇(36)以及电动遮光帘分别与所述控制柜通信连接。
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