CN211960427U - 一种高速公路边坡间歇式自动滴灌*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***，包括：供水***，所述供水***包括蓄水箱、水泵、主水管和多个分支水管；检测***，所述检测***包括土壤湿度传感器和压力传感器，压力传感器设置在位于边坡最上部的分支水管的末端内腔；控制器，所述控制器的控制输入端与土壤湿度传感器和压力传感器连接，控制器的控制输出端与水泵连接。该自动滴灌***，采用间歇性供水方式，避免因土壤吸收水分不及时造成的边坡冲刷；合理布设土壤湿度传感器和压力传感器以获取土壤状态和供水状态，实现按需供水，均衡边坡上下供水量并避免造成水资源浪费；并收集雨水资源，缓解高速公路水资源缺乏的难题；采用小型风电一体机，减轻因风力及光照条件下造成的土壤水分大量蒸发。

Description

一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***，属于边坡绿化及滴灌工程技术领域。

背景技术

在高速公路的修建过程中，会出现大量的深挖路堑与高填路堤边坡，边坡裸露在外容易发生表土剥落或者受雨水冲刷形成冲沟导致滑塌，因此公路边坡的防护问题非常重要。其中，植物防护是一种常见的边坡防护方式，其利用植物对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用来保护边坡免受降水与地表径流的冲刷，既保护了边坡，又美化了环境。然而，边坡具有的坡度导致水分难以保持，靠自然降水维持植物生长比较困难，需要定期人工浇水养护。

高速公路边坡植物浇水现阶段大多采用高压水车喷淋方式，虽能短时间保证植物的临时需水量，但由于水分喷淋向边坡以后渗入土壤速度较慢，加之受重力作用水分未等渗入土层便顺坡流下，耗水量较大，而且短时间内持续的不间断供水会对边坡造成冲刷损害，尤其是对喷播植草的边坡往往容易造成水土流失，引起边坡裸露，失去绿化防护作用。而且，高速通车条件下绿化水车作业存在较大安全隐患，一直采用此方式进行浇水作业不是长久之计。其次，现有的一些基于土壤湿度传感器的自动滴灌***虽然能够一定程度上缓解浇水作业的安全问题，但面对高速公路沿线电力提供设施缺乏的情况，滴灌***的供电需求无法满足，造成滴灌实施难度较大。再者，一些自动滴灌***虽能解决供电问题，但是由于各类传感器布设不合理，或者滴灌时达到湿度界值的控制方式不合理，容易出现喷淋时持续时间过长或过短的问题，尤其是边坡上部的植物经常不能被充分喷淋，容易缺水干黄，不能完全解决边坡浇水难题，导致高速公路边坡绿化防护效果欠佳。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，通过提供一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***，可根据边坡的特点合理布设检测传感器，实现间歇供水，节约水资源及电能。

本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：

一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***，包括：

供水***，所述供水***包括蓄水箱、水泵、主水管和多个分支水管，所述蓄水箱设置在边坡的底部，各分支水管沿着边坡的横向布置，所述水泵的进水口与蓄水箱连通，水泵的出水口与主水管连通，各分支水管与主水管连通，各分支水管上设置有多个滴头；

检测***，所述检测***至少包括土壤湿度传感器和压力传感器，所述土壤湿度传感器埋设在边坡的土壤内指定深度，所述压力传感器设置在位于边坡最上部的分支水管与主水管的连通处；

控制器，所述控制器的控制输入端与土壤湿度传感器和压力传感器连接，所述控制器的控制输出端与水泵连接。

在优选的实施方式中，所述主水管上设置若干个竖式止回阀。

在优选的实施方式中，所述土壤湿度传感器的数量为多个，至少均匀布置在边坡上部的土壤内。

在优选的实施方式中，各分支水管与主水管的连通处设置控制阀，所述控制阀用于控制分支水管与主水管的通断，所述控制器的控制输出端与控制阀相连。

在优选的实施方式中，所述滴头为压力补偿式滴头。

在优选的实施方式中，所述边坡的底部挖设有沟槽，所述蓄水箱埋设在沟槽下方的土壤内，所述沟槽的底部填设有砾石层，所述砾石层的顶部填设有种植土层，所述种植土层的表面呈向下凹陷的弧形面，所述砾石层内设有穿孔排水管，所述穿孔排水管的上半部管壁开孔，所述穿孔排水管通过导流管连通至蓄水箱。

在优选的实施方式中，所述导流管的下部出水口设置有过滤网。

在优选的实施方式中，所述高速公路边坡间歇式自动滴灌***，还包括供电单元，所述供电单元包括依次电连接的风能和/或太阳能发电设备、蓄电池和配电箱，所述配电箱为供水***、检测***、控制器和控制阀供电。

在优选的实施方式中，所述供电单元为太阳能风力发电一体机。

本申请的有益效果包括但不限于：

本申请提供的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，采用间歇性供水方式，避免因土壤吸收水分不及时造成的边坡冲刷；合理布设土壤湿度传感器和压力传感器以获取土壤状态和供水状态，实现按需供水，均衡边坡上下供水量并避免造成水资源浪费；设置蓄水箱收集雨水资源，缓解高速公路水资源缺乏的难题；同时采用小型风电一体机，采用风电及太阳能两种方式供电，当风力较大时采用风力供电，当光照较强烈时采用太阳能供电，两种条件下供电正好可以减轻因风力及光照条件下造成的土壤水分大量蒸发，大范围条件下此自动间歇式滴灌***能够有效节水，解决高速公路上水源缺乏的难题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请涉及的高速公路边坡间歇式自动滴灌***的结构示意图；

图2为本申请涉及的高速公路边坡间歇式自动滴灌***部分结构的截面结构示意图；

图3为本申请涉及的高速公路边坡间歇式自动滴灌***的控制原理图；

图4为本申请涉及的高速公路边坡间歇式自动滴灌***的控制流程图；

图中，110、蓄水箱；111、过滤网；112、砾石层；113、种植土层；114、穿孔排水管；115、导流管；120、水泵；130、主水管；131、竖式止回阀；140、分支水管；150、滴头；160、控制阀；210、土壤湿度传感器；220、压力传感器；310、风能和/或太阳能发电设备；320、蓄电池；330、配电箱。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，包括供水***、检测***和控制器。

如图1及图2中所示，供水***包括蓄水箱110、水泵120、主水管130和多个分支水管140，蓄水箱110埋设在边坡的底部的地下。各分支水管140沿着边坡的横向布置，水泵120的进水口与蓄水箱110连通，水泵120的出水口与主水管130连通，每个分支水管140与主水管130连通，分支水管140上设置有多个滴头150，各滴头150等间距分布在分支水管140上，水通过滴头150均匀喷淋向边坡。

如图1所示，分支水管140横向分布在边坡上，主水管130沿着边坡的坡度方向纵向设置，将经水泵120增压后的水流输送并分流至边坡上的分支水管140内。

检测***包括土壤湿度传感器210和压力传感器220，土壤湿度传感器210埋设在边坡的土壤内指定深度，用于检测土壤的湿度，可采用普通市售土壤湿度传感器210，比如ST-TR-WS485型，通常埋设在15-20cm深度。由于水喷淋到边坡以后会顺着边坡向下流，导致边坡上部的土壤受水量不足，所以土壤传感器210靠近边坡的上部分布，避免边坡上部的植物长期处于干旱状态，影响生长。压力传感器220设置在位于边坡最上部的分支水管140与主水管130的连通处，用于检测水流是否到达边坡最上部。

控制器的控制输入端与土壤湿度传感器210和压力传感器220连接，控制器的控制输出端与水泵120连接。控制器与土壤湿度传感器210、压力传感器220以及水泵120的连接为有线连接。

如图3中所示，工作时，埋设在土壤中的多个土壤湿度传感器210对土壤的湿度进行信息采集，并将数据传输给控制器，控制器根据这些数据计算出土壤湿度的平均值，如果湿度的平均值低于设定值w1，则向水泵120发出指令，控制水泵120通电运转。水泵120将水从蓄水箱110泵入主水管130，再分流至边坡上的分支水管140，并从滴头150喷出，对植物进行浇灌。当控制器判断土壤湿度传感器210传来的土壤湿度数据达到设定值w2时，将控制水泵120停止。

由于分支水管140分布在边坡上，水流需要一定的时间才能到达边坡最上部。而且，水喷淋到边坡以后被土壤缓慢吸收，如果短时间内持续供水，水不能被及时吸收则会顺着边坡流下造成浪费。

为了保证边坡上部植物的灌溉时间并避免水浪费，在其中一种实施方式中，控制器可控制水泵120间歇通电和断电。当位于边坡最上部的分支水管140与主水管140连通处的压力传感器220感受到水压达到设定值时，将数据传输给控制器，如果数据高于设定值，则向水泵120发出指令，使其进入间歇供水程序，直至控制器接收到土壤湿度达到w2的信息后，控制器则控制水泵120停止。

具体的，通过设置在控制器内的计时器开始计时，使水泵120保持通电时间达到设定时长t1(假定3分钟，可自行调整时长)，即触发水泵120断电，水泵120停止工作。计时器再次开始计时，使水泵断电时间达到设定时长t2(假定30分钟，可自行调整计时器控制器时长)，待水分渗入后即触发水泵120供电，水泵120又开始泵送工作使得分支水管140开始出水工作，出水工作维持一定时长后按照上述方式进入断电-通电-断电的不断循环中，直至埋设在一定深度的土壤湿度传感器210达到设定值，水泵120断电停止工作，单次边坡间歇性浇水作业完成，既保证了边坡上部的供水，又避免边坡下部供水过多，避免造成水资源浪费并均衡边坡上下供水量。

进一步的，水流在流动过程中存在一定水头损失，水泵120可选用变频水泵，如果压力传感器220的检测值在设定时间内为达到设定压力，则控制水泵120提高转速。

在另一种实施方式中，各分支水管140与主水管130的连通处设置控制阀160，控制阀160用于控制分支水管140与主水管130的通断，控制器的控制输出端与控制阀160相连，控制阀160选用电磁阀。当位于边坡最上部的分支水管140与主水管140连通处的压力传感器220感受到水压达到设定值时，将数据传输给控制器，如果数据高于设定值，则向控制阀160发出指令，使控制阀160间断启闭(可自行调整时长间隔))，实现分支水管140间歇供水，直至控制器接收到土壤湿度达到w2的信息后，控制器则控制水泵120停止。

进一步的，为了防止水流回灌，在主水管130上设置若干个竖式止回阀131，减少每次泵送时长，节约电能。

进一步的，滴头150为压力补偿式滴头，保证不同位置的喷头供水均匀。

蓄水箱110内的水主要靠人工补给，为了及时获取蓄水箱110内的水位信息。在优选的实施方式中，蓄水箱110内设置水位传感器，水位传感器向控制器发送信号。控制器还通过无线通讯装置与远程监控平台连接，用于监控滴灌***的工作状态，检测水箱内的水位，工作人员获取到低水位信息后，将通过人工向蓄水箱110内补充足量的水，保证***的正常运行，无线通讯装置为wifi通信装置或3G/4G通信模块。

为了能够收集降雨时的雨水，边坡的底部挖设有沟槽，蓄水箱110埋设在沟槽下方的土壤内，沟槽的底部填设有砾石层112，砾石层112的顶部填设有种植土层113，种植土层113的表面呈向下凹陷的弧形面，砾石层112内设有穿孔排水管114，穿孔排水管114的上半部管壁开孔，穿孔排水管114通过导流管115连通至蓄水箱110。

为了对雨水进行过滤，导流管115的下部出水口设置有过滤网111，降雨经过滤网111过滤后储存到蓄水箱110内作为补给，充分利用雨水资源。具体的，过滤网111倾斜设置在导流管115的下部出水口，避免被堵塞。过滤网111由不锈钢铁丝网和内铺尼龙过滤网(40目/英寸)制成，尼龙过滤网铺在两层不锈钢铁丝网之间。

当有降雨时，雨水顺着边坡流下，汇聚到沟槽处，并在重力作用下经种植土层113渗入砾石层112。砾石层112内砾石之间的间隙较大，雨水从种植土层113向下渗透进入砾石层112时，流动阻力变小，会在砾石层112内产生汇集，具有良好的滞水储水功能。砾石层112内雨水通过小孔进入穿孔排水管114，并通过穿孔排水管114导入蓄水箱110内，充分利用雨水资源，补充高速公路水源。

进一步的，沟槽的内壁以及种植土层113和砾石层112之间铺设有土工布，对砾石层112进行隔离，防止种植土侵入，保持砾石层112的聚水效果。

进一步的，本申请提供的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，还包括供电单元，供电单元包括依次电连接的风能和/或太阳能发电设备310、蓄电池320和配电箱330，配电箱330为供水***、检测***和控制器供电。

在优选的实施方式中，供电单元为太阳能风力发电一体机，采用风能及太阳能两种方式供电，当风力较大时采用风力供电，当光照较强烈时采用太阳能供电，两种条件下供电正好可以减轻因风力及光照条件下造成的土壤水分大量蒸发，大范围条件下本申请提供的自动间歇式滴灌***能够有效节水，解决高速公路上水源缺乏的难题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，包括：

供水***，所述供水***包括蓄水箱、水泵、主水管和多个分支水管，所述蓄水箱设置在边坡的底部，各分支水管沿着边坡的横向布置，所述水泵的进水口与蓄水箱连通，水泵的出水口与主水管连通，各分支水管与主水管连通，各分支水管上设置有多个滴头；

检测***，所述检测***至少包括土壤湿度传感器和压力传感器，所述土壤湿度传感器埋设在边坡的土壤内指定深度，所述压力传感器设置在位于边坡最上部的分支水管与主水管的连通处；

控制器，所述控制器的控制输入端与土壤湿度传感器和压力传感器连接，所述控制器的控制输出端与水泵连接。

2.根据权利要求1所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述主水管上设置若干个竖式止回阀。

3.根据权利要求1所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述土壤湿度传感器的数量为多个，至少均匀布置在边坡上部的土壤内。

4.根据权利要求1所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，各分支水管与主水管的连通处设置控制阀，所述控制阀用于控制分支水管与主水管的通断，所述控制器的控制输出端与控制阀相连。

5.根据权利要求1所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述滴头为压力补偿式滴头。

6.根据权利要求1所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述边坡的底部挖设有沟槽，所述蓄水箱埋设在沟槽下方的土壤内，所述沟槽的底部填设有砾石层，所述砾石层的顶部填设有种植土层，所述种植土层的表面呈向下凹陷的弧形面，所述砾石层内设有穿孔排水管，所述穿孔排水管的上半部管壁开孔，所述穿孔排水管通过导流管连通至蓄水箱。

7.根据权利要求6所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述导流管的下部出水口设置有过滤网。

8.根据权利要求4所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，还包括供电单元，所述供电单元包括依次电连接的风能和/或太阳能发电设备、蓄电池和配电箱，所述配电箱为供水***、检测***、控制器和控制阀供电。

9.根据权利要求8所述的高速公路边坡间歇式自动滴灌***，其特征在于，所述供电单元为太阳能风力发电一体机。

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