一种智慧农业用物联网灌溉管路及控制系统的制作方法

本发明属于农业灌溉技术领域，具体为一种智慧农业用物联网灌溉管路及控制系统。

背景技术：

随着科技的发展，我国的农业灌溉技术取得了飞速的发展，从以前的人工灌溉浇水转变为现在的灌溉管路的自动化控制灌溉，配合各种物联网设备及传感器，大大提高了农业的灌溉效率。

目前，智慧农业用物联网灌溉管路主要依靠水泵提供水源及水压，然后将灌溉用的水输送进个出水支管然后利用喷头将水喷出去完成灌溉，但其在工作过程中存在以下问题：经过水泵加压的水直接冲击进入灌溉管道会产生水锤效应(水锤效应是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如，当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力，由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用)从而对管道内壁及阀门产生破环作用。

进入出水端的水以喷灌的形式向外喷射出去，但以抛物线形式喷射出去会在其近距离的周围形成灌溉真空地带，一些离喷头近的地方无法得到灌溉，造成灌溉不均匀的问题。

另外，现有的智慧农业用物联网灌溉管路的各支管末端通常没有自动关闭的功能，要么是人工阀门，要么是电磁阀控制，但两者都存在一个问题，都需要人工控制，不管是手动，还是机器远程控制，都需要人参与其中，不够智能和自动化，故障率也居高不下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智慧农业用物联网灌溉管路及控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧农业用物联网灌溉管路，包括水泵、进水管和中转器，所述进水管通过中转器固定连通有连接管，所述连接管的外表面固定连通有支管，所述支管的外表面固定连通有出水筒，所述出水筒的外表面固定连通有喷射机构，所述出水筒内腔的顶部固定安装有压力传感器，所述出水筒的内壁固定安装有固定块，所述固定块的底部固定连接有第一缓冲弹簧，所述第一缓冲弹簧的另一端固定连接有移动块，所述移动块的顶部固定安装有顶柱，所述连接管的外表面固定连通有释压管，所述连接管的内部设置有缓冲机构，如图1及6所示，水泵的进水口负责外接水源，然后将水沿着进水管和中转器泵进连接管和支管中，由于采用了回形设计，连接管通过释压管和缓冲机构直接避免了因水锤效应而产生对自身内壁的破坏，进入连接管中的水同时进入四个支管和连接管前后两边的管子中，在其右侧的中部会和，两股水同时挤压缓冲机构并通过释压管排出去一部分，在消除了水锤效应后连接管内部水压趋于正常，此时缓冲机构便会回弹重新保持连接管内部的封闭，压力传感器的型号为pld204d-5.5。

优选的，所述固定块的顶部开设有贯穿固定块的通孔，所述移动块的外表面活动套接有密封圈，所述水泵的出水口固定连通有进水管，所述进水管的另一端固定安装有中转器，所述支管的数量为四个且分别固定连通有八个出水筒，如图3所示，密封圈由橡胶块制成，其负责保持在出水筒内部移动块上下两侧的气压密封，随着水沿着支管进入出水筒的内部，水压向上顶住移动块并推动移动块上移，此时，第一缓冲弹簧被压缩，随着移动块的上移，喷射机构陆续开通并与出水筒的内部连通，此时，一部分水会沿着喷射机构喷出去，随着出水筒内部的水压趋于正常后，移动块受到的水压减小随后会在第一缓冲弹簧的作用下向下移动一段距离，此时水的压力与第一缓冲弹簧的弹簧力的合力为零，移动块保持静止不动，保证了灌溉的正常进行，同时，顶柱在被移动块向上带动而移动后其顶部会穿过通孔并撞向压力传感器，此时，压力传感器受到的压力便会被记录下来并传送回控制中心，工作人员可在控制中心的电脑中逐个对比每个出水筒内部压力传感器的压力值，在其中找出不同的数值便可判断第一缓冲弹簧的疲劳情况从而实现精准定位。

优选的，所述喷射机构的数量为六个，六个所述喷射机构以每三个为一组共分为两组且分别分布在出水筒外表面的左右两侧，每组所述喷射机构从上往下均呈等间距分布，最低处的所述喷射机构的高度值大于移动块的高度值，来自出水筒中的水将会沿着连通管排出去，在水压的作用下不同高度的连通管其喷出的水的距离不同，如图9所示，三个高度不同的喷射机构喷射出来的水可覆盖其周边的大部分区域，使得灌溉更加均匀，从而使得农田的水分布更加均匀。

优选的，所述连接管的外形走线为回形，所述缓冲机构位于连接管内壁的右侧中部，所述释压管的数量为两个，两个所述释压管固定安装在连接管内侧面的右侧，回形走向外形的连接管其内部封闭，由于没有末端直接避免了水锤效应带来的破坏，当水泵开启时，水依次经过水泵、中转器、连接管、支管最后汇集到缓冲机构的前后两侧，由于水锤效应产生瞬间高水压从而压迫缓冲机构，然后，水沿着释压管排出去一部分，随着压力的恢复，缓冲机构逐渐复位，释压管被重新堵住，从而避免了水锤效应。

优选的，所述喷射机构包括连通管，所述连通管的另一端固定安装有圆台，所述连通管的内部中空且固定安装有分散块，所述连通管固定安装在出水筒的外表面，喷射机构负责喷灌和浇灌，来自出水筒中的高压水将沿着连通管喷出去，圆台可以帮助控制水的走向，使得高压水在被分散块分散后其喷洒的面积更大，避免了单个水柱而引发的灌溉不均匀以及浪费水资源的问题。

优选的，所述缓冲机构包括第二缓冲弹簧，所述第二缓冲弹簧的两端分别固定连接有第一挡块和第二挡块，所述释压管位于第一挡块和第二挡块之间，来自连接管进水口的高压水沿着连接管分为两部分向缓冲机构的前后两侧移动，如图6及7所示，水压会推动第一挡块和第二挡块做压缩第二缓冲弹簧的相向运动，在第一挡块和第二挡块移动的过程中，释压管开始位于缓冲机构的外侧，此时释压管与连接管的内部连通，由于水锤效应产生的瞬间的高水压第二缓冲弹簧被压缩，然后连接管中的水沿着释压管排出去一部分，在释放压力后第二缓冲弹簧逐渐回弹并带动第一挡块和第二挡块复位，重新堵住释压管，由此消除连接管内部产生的水锤效应。

优选的，所述分散块的形状为十字形，所述分散块的长度值小于连通管的长度值，所述分散块的外侧面与连通管的外侧一端对齐，从连通管喷出去的水经过十字外形设计的分散块会被分散面积巨大的水幕，在不影响喷水距离的前提下，使得灌溉更加均匀和充分，有效保证了农田灌溉的高效性。

优选的，每组所述喷射机构的高度差均为十五厘米，最高处所述喷射机构的高度值小于第一缓冲弹簧完全被压缩至极限状态下移动块顶部的高度值，每组喷射机构上下之间均处于不同的高度，这样的设计可以在灌溉的时候顾及到距离出水筒较近的地方，避免浇不到水。

优选的，包括以下步骤：

首先，开启水泵，使得水在水泵的作用被泵进进水管，然后同时依次经过中转器、连接管和中转器、连接管、支管、连接管以及中转器、连接管、支管、出水筒和连通管这三条路线，经过连通管的水喷出去；

在出水筒的内部，来自支管的高压水向上顶住移动块，使得移动块受力并向上移动，第一缓冲弹簧被压缩，同时顶柱被带动向上移动，在移动块上移的同时，不同高度的连通管开始与出水筒连通，从而使得水沿着连通管喷射出去，在顶柱被带动向上移动并挤压到压力传感器，压力传感器受力并将压力数值传输至控制中心的电脑中，方便工作人员查看；

在连接管中，来自连接管进水口的高压水一部分沿着连接管回形的前后两管而回流到缓冲机构的前后两侧，如图6及7所示，来自两个方向的水会同时对第一挡块和第二挡块施加压力，而第一挡块和第二挡块受力会做压缩第二缓冲弹簧的相向运动直至露出释压管使得释压管与连接管的内部连通，此时，一部分水沿着释压管排出去，待水压恢复正常后，第二缓冲弹簧将作用于第一挡块和第二挡块复位，重新堵住释压管，使得连接管的内部重新封闭。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置有连接管、出水筒、喷射机构、释压管、固定块、第一缓冲弹簧、移动块、密封圈和顶柱等实现了保护内壁的功能，通过设置有第一缓冲弹簧和移动块使得来自出水筒中的高压水中由于水锤效应而产生的瞬间高压被压缩的第一缓冲弹簧吸收，利用第一缓冲弹簧带动移动块上移，通过喷射机构将水排出去，通过持续不断的高压水使得第一缓冲弹簧长期处于被压缩的状态，避免了水锤效应无法释放而损伤出水筒内壁的问题，同时，经过连接管内部的水也推动第一挡块和第二挡块压缩第二缓冲弹簧，通过使得释压管露出来并与连接管的内部连通来释放一部分水来避免因水锤效应而产生对连接管内部的伤害。

2、本发明通过设置有出水筒、喷射机构、第一缓冲弹簧、移动块、密封圈和顶柱等实现了均匀灌溉的功能，通过设置有每组三个高度值不同的喷射机构以抛物线方式进行远中近灌溉实现了顾及出水筒附近的均匀灌溉，同时通过控制水泵的功率来控制水压的大小，实现灌溉的全方位覆盖，通过设置有十字外形的分散块将连通管中的水分散开来，使得灌溉更加均匀和充分。

3、本发明通过设置有出水筒、第一缓冲弹簧、移动块、密封圈和顶柱等实现了自动关水的功能，通过设置有水泵将水泵进出水筒中，使得移动块在水压的作用下向上移动并压缩第一缓冲弹簧，在每组喷射机构完全开启的情况下实现自动出水，同时，在水泵关闭后，出水筒的水压消失，通过第一缓冲弹簧的回弹力向下推动移动块复位重新堵住喷射机构，完成自动关闭出水端的操作，相比较于人工和电磁阀，本发明具有自动关闭和可靠耐用的优点。

附图说明

图1为本发明结构的正面外观示意图；

图2为本发明支管、出水筒和喷射机构的外观示意图；

图3为本发明支管和出水筒的侧面剖切示意图；

图4为本发明出水筒及其内部结构的爆炸示意图；

图5为本发明喷射机构的爆炸示意图；

图6为本发明连接管的局部剖切示意图；

图7为本发明连接管、释压管和缓冲机构的局部分离示意图；

图8为本发明结构的俯视示意图；

图9为本发明喷射机构的喷水示意图；

图10为本发明图3中a处结构的放大示意图。

图中：1、水泵；2、进水管；3、中转器；4、连接管；5、支管；6、出水筒；7、喷射机构；71、连通管；72、圆台；73、分散块；8、释压管；9、固定块；91、通孔；10、第一缓冲弹簧；11、移动块；12、密封圈；13、顶柱；14、压力传感器；15、缓冲机构；151、第二缓冲弹簧；152、第一挡块；153、第二挡块。

具体实施方式

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。

如图1至图10所示，本发明实施例中，一种智慧农业用物联网灌溉管路，包括水泵1、进水管2和中转器3，进水管2通过中转器3固定连通有连接管4，连接管4的外表面固定连通有支管5，支管5的外表面固定连通有出水筒6，出水筒6的外表面固定连通有喷射机构7，出水筒6内腔的顶部固定安装有压力传感器14，出水筒6的内壁固定安装有固定块9，固定块9的底部固定连接有第一缓冲弹簧10，第一缓冲弹簧10的另一端固定连接有移动块11，移动块11的顶部固定安装有顶柱13，连接管4的外表面固定连通有释压管8，连接管4的内部设置有缓冲机构15，如图1及6所示，水泵1的进水口负责外接水源，然后将水沿着进水管2和中转器3泵进连接管4和支管5中，由于采用了回形设计，连接管4通过释压管8和缓冲机构15直接避免了因水锤效应而产生对自身内壁的破坏，进入连接管4中的水同时进入四个支管5和连接管4前后两边的管子中，在其右侧的中部会和，两股水同时挤压缓冲机构15并通过释压管8排出去一部分，在消除了水锤效应后连接管4内部水压趋于正常，此时缓冲机构15便会回弹重新保持连接管4内部的封闭，压力传感器14的型号为pld204d-5.5。

其中，固定块9的顶部开设有贯穿固定块9的通孔91，移动块11的外表面活动套接有密封圈12，水泵1的出水口固定连通有进水管2，进水管2的另一端固定安装有中转器3，支管5的数量为四个且分别固定连通有八个出水筒6，如图3所示，密封圈12由橡胶块制成，其负责保持在出水筒6内部移动块11上下两侧的气压密封，随着水沿着支管5进入出水筒6的内部，水压向上顶住移动块11并推动移动块11上移，此时，第一缓冲弹簧10被压缩，随着移动块11的上移，喷射机构7陆续开通并与出水筒6的内部连通，此时，一部分水会沿着喷射机构7喷出去，随着出水筒6内部的水压趋于正常后，移动块11受到的水压减小随后会在第一缓冲弹簧10的作用下向下移动一段距离，此时水的压力与第一缓冲弹簧10的弹簧力的合力为零，移动块11保持静止不动，保证了灌溉的正常进行，同时，顶柱13在被移动块11向上带动而移动后其顶部会穿过通孔91并撞向压力传感器14，此时，压力传感器14受到的压力便会被记录下来并传送回控制中心，工作人员可在控制中心的电脑中逐个对比每个出水筒6内部压力传感器14的压力值，在其中找出不同的数值便可判断第一缓冲弹簧10的疲劳情况从而实现精准定位。

其中，喷射机构7的数量为六个，六个喷射机构7以每三个为一组共分为两组且分别分布在出水筒6外表面的左右两侧，每组喷射机构7从上往下均呈等间距分布，最低处的喷射机构7的高度值大于移动块11的高度值，来自出水筒6中的水将会沿着连通管71排出去，在水压的作用下不同高度的连通管71其喷出的水的距离不同，如图9所示，三个高度不同的喷射机构7喷射出来的水可覆盖其周边的大部分区域，使得灌溉更加均匀，从而使得农田的水分布更加均匀。

其中，连接管4的外形走线为回形，缓冲机构15位于连接管4内壁的右侧中部，释压管8的数量为两个，两个释压管8固定安装在连接管4内侧面的右侧，回形走向外形的连接管4其内部封闭，由于没有末端直接避免了水锤效应带来的破坏，当水泵1开启时，水依次经过水泵1、中转器3、连接管4、支管5最后汇集到缓冲机构15的前后两侧，由于水锤效应产生瞬间高水压从而压迫缓冲机构15，然后，水沿着释压管8排出去一部分，随着压力的恢复，缓冲机构15逐渐复位，释压管8被重新堵住，从而避免了水锤效应。

其中，喷射机构7包括连通管71，连通管71的另一端固定安装有圆台72，连通管71的内部中空且固定安装有分散块73，连通管71固定安装在出水筒6的外表面，喷射机构7负责喷灌和浇灌，来自出水筒6中的高压水将沿着连通管71喷出去，圆台72可以帮助控制水的走向，使得高压水在被分散块73分散后其喷洒的面积更大，避免了单个水柱而引发的灌溉不均匀以及浪费水资源的问题。

其中，缓冲机构15包括第二缓冲弹簧151，第二缓冲弹簧151的两端分别固定连接有第一挡块152和第二挡块153，释压管8位于第一挡块152和第二挡块153之间，来自连接管4进水口的高压水沿着连接管4分为两部分向缓冲机构15的前后两侧移动，如图6及7所示，水压会推动第一挡块152和第二挡块153做压缩第二缓冲弹簧151的相向运动，在第一挡块152和第二挡块153移动的过程中，释压管8开始位于缓冲机构15的外侧，此时释压管8与连接管4的内部连通，由于水锤效应产生的瞬间的高水压第二缓冲弹簧151被压缩，然后连接管4中的水沿着释压管8排出去一部分，在释放压力后第二缓冲弹簧151逐渐回弹并带动第一挡块152和第二挡块153复位，重新堵住释压管8，由此消除连接管4内部产生的水锤效应。

其中，分散块73的形状为十字形，分散块73的长度值小于连通管71的长度值，分散块73的外侧面与连通管71的外侧一端对齐，从连通管71喷出去的水经过十字外形设计的分散块73会被分散面积巨大的水幕，在不影响喷水距离的前提下，使得灌溉更加均匀和充分，有效保证了农田灌溉的高效性。

其中，每组喷射机构7的高度差均为十五厘米，最高处喷射机构7的高度值小于第一缓冲弹簧10完全被压缩至极限状态下移动块11顶部的高度值，每组喷射机构7上下之间均处于不同的高度，这样的设计可以在灌溉的时候顾及到距离出水筒6较近的地方，避免浇不到水。

其中，包括以下步骤：

首先，开启水泵1，使得水在水泵1的作用被泵进进水管2，然后同时依次经过中转器3、连接管4和中转器3、连接管4、支管5、连接管4以及中转器3、连接管4、支管5、出水筒6和连通管71这三条路线，经过连通管71的水喷出去；

在出水筒6的内部，来自支管5的高压水向上顶住移动块11，使得移动块11受力并向上移动，第一缓冲弹簧10被压缩，同时顶柱13被带动向上移动，在移动块11上移的同时，不同高度的连通管71开始与出水筒6连通，从而使得水沿着连通管71喷射出去，在顶柱13被带动向上移动并挤压到压力传感器14，压力传感器14受力并将压力数值传输至控制中心的电脑中，方便工作人员查看；

在连接管4中，来自连接管4进水口的高压水一部分沿着连接管4回形的前后两管而回流到缓冲机构15的前后两侧，如图6及7所示，来自两个方向的水会同时对第一挡块152和第二挡块153施加压力，而第一挡块152和第二挡块153受力会做压缩第二缓冲弹簧151的相向运动直至露出释压管8使得释压管8与连接管4的内部连通，此时，一部分水沿着释压管8排出去，待水压恢复正常后，第二缓冲弹簧151将作用于第一挡块152和第二挡块153复位，重新堵住释压管8，使得连接管4的内部重新封闭。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。