灌溉方法及灌溉系统与流程

本发明涉及灌溉领域，尤其涉及一种灌溉方法及用于实施该灌溉方法的灌溉系统。

背景技术：

专利cn105580717b公开了一种喷灌及滴灌系统，该专利中的灌溉系统根据测量得到的不同灌溉区土壤的湿度对灌溉区进行排队，并按照土壤湿度从小到大的顺序对灌溉区进行依次灌溉。而农作物的需水量各不相同，需水量较小的农作物所在地区的土壤湿度也较小，若按照该专利的系统会将这些低需水量的作物所在的区域设置为队列前列，进行优先配水。然而该区域中的作物此时并不缺水，若提前灌溉会对其造成损害。因此农作物是否真的需水只有种植该作物的农户可知，而该专利并没有根据农户本人的需求进行灌水，而是仅通过测定的土壤湿度大小进行顺序灌溉，这样不能精确的判断作物是否缺水。所以这种灌溉系统不能满足用户实时需求，进而不能根据不同农作物的用水需求进行灌溉。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以根据用户实时用水需求，不同农作物的需水量进行灌溉的灌溉方法及用于实施这一灌溉方法的灌溉系统。

为实现上述目的，本发明提供一种灌溉方法及灌溉系统，方法包括以下步骤：

a.收集用户上报的需水量并根据上报的先后顺序形成灌溉队列；

b.判断灌区总流量是否满足当前队列中所有用户的需求；

c.根据所述步骤(b)判断结果，对当前队列中的所有用户进行配水或仅按照队列顺序对用户进行配水。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(a)中，用户通过联网的客户端上报需水量，形成线上的灌溉队列。

根据本发明的一个方面，所述步骤(c)中的配水方式为同时配水或者按照队列顺序依次配水。

根据本发明的一个方面，若所述步骤(b)的判断结果为不满足，则在所述步骤(c)中按照各个用户的需水量进行水量调配。

根据本发明的一个方面，若所述步骤(b)的判断结果为满足，则在所述步骤(c)中先根据需分配的水量开启水泵，并通过变频器控制水泵的转速；

然后利用plc建立实时配水调度。

根据本发明的一个方面，plc根据队列顺序优化各个用户的配水量。

根据本发明的一个方面，根据优化得到的配水量确定分配给各个用户的水量，并控制相应用户所在支路上的阀门同时开启或者按照队列顺序依次开启。

根据本发明的一个方面，在灌溉过程中，各个支路上的流量计测定所在支路的实时流量，当plc根据灌溉时间及所述实时流量计算得出的该支路的累计流量已达到该用户的需水量时或者用户主动提出停水时，关闭该支路上的阀门。

灌溉系统包括：

主管；

支管，与所述主管连通；

还包括：

plc控制器；

流量控制管路，设置在所述主管上且位于所述支管上游，包括至少两条并联的分管路，每条所述分管路中包括：

离心泵，受所述plc控制器控制开启或关闭；

变频器，受所述plc控制器控制调节所述离心泵的转速；

第一流量计，用于测定所在分管路的实时流量并向所述plc控制器反馈。

根据本发明的一个方面，所述主管上还设有：

第一球阀，位于所述流量控制管路上游，受所述plc控制器控制开启或关闭；

逆止阀，位于所述流量控制管路与所述支管之间。

根据本发明的一个方面，所述支管上设有：

第二球阀，受所述plc控制器控制开启或关闭；

第二流量计，用于测定所在支管的实时流量并向所述plc控制器反馈。

根据本发明的一个方面，所述支管上还设有出水口，所述出水口上连接喷头或滴头。

根据本发明的一个方案，通过收集用户自行上报的用水需求，形成线上的排队机制。随后plc根据队列顺序来控制各个支管上的球阀的开启顺序，plc根据灌溉时间以及支管上的第二流量计计量的实时流量计算得出的累计流量达到该用户需水量时或用户主动提出停水时再将对应球阀关闭，因此更加精确地针对用户需求进行灌溉，从而满足不同的农作物的用水量需求。有效解决目前作物不统一，用户需求不一致时，用水需求不同的问题，最大限度的满足用户需求。

根据本发明的一个方案，灌区总流量可以满足队列上所有用户需求时，无需开启全部的离心泵，因此利用plc根据所需灌溉水量的大小来控制离心泵的开启台数，并根据不同流量需求控制变频器来调节离心泵的转速。

根据本发明的一个方案，多台离心泵的并联使得各个离心泵之间形成备用装置，避免出现故障时影响用户需求。

根据本发明的一个方案，支管设置在主管下游，支管根据地块的地形地貌布置，最大限度的实现灌溉水的均匀分配。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的灌溉系统的示意图；

图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的灌溉系统的控制流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的灌溉系统的示意图；图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的灌溉系统的控制流程图。现有技术中的灌溉系统或灌溉方法均不能根据农作物实际需求进行灌溉，而农作物是否真的需水可以根据农户的经验得出。因此，结合图1和图2，为了满足不同农作物的用水需求，本发明根据种植不同农作物的农户(以下简称用户)自行上报的需求进行灌溉。首先用户利用联网的客户端上报用水需求，根据用户的上报顺序进行排队，以此形成线上的队列。

随后判断灌区总流量是否满足当前队列中所有用户的需求。本发明中，灌区总流量即为水源w的出水量。在如图2所示的实施方式中，若灌区总流量大于队列中所有用户需求的总流量之和，则代表满足需求(流程图中的判断结果为“y”)，否则为不满足(流程图中的判断结果为“n”)。一般情况下，全部离心泵在满载工作下的总出流量大于水源的出水量(即灌区总流量)。若通过比较得到灌区总流量满足队列中所有用户的需求，此时，由于水源w的出水量大于所有用户需求的总流量和，因此无需打开全部离心泵41a即可满足用户需求的总流量。可以根据所需要灌溉的总水量确定流量控制管路4中的离心泵41a的开启数量。并且通过变频器41b控制离心泵41a的转速，以便控制流量。然后利用plc建立实时配水调度。如果通过比较得到灌区总流量不满足队列中所有用户的需求，即不能同时对队列上的所有用户进行灌溉，只能按照队列顺序及用户需水量进行水量调配。这种情况应打开全部离心泵41a。

无论灌区总流量是否满足队列中所有用户的需求，plc都根据队列顺序优化各个用户配水量，求出配水量的最优解。最后根据plc求出的配水量最优解来调配分配给各个用户的水量。配水时plc控制器3可同时开启多个支管2上的第二球阀21，当plc根据灌溉时间和第二流量计22测得的实时流量计算得出该支管2的累计流量已达到该支路上用户的需水量时，则plc控制器3控制对应的第二球阀21关闭。或者也可灌完一片灌溉区再灌溉下一片，即依照队列顺序开启队列最靠前的用户所在支路上的第二球阀21，待该片灌溉区灌溉完成后，关闭该支路2上的第二球阀21然后再开启下一个支路2上的第二球阀21。

以下举例说明当灌区总流量不能满足队列中所有用户的需求时的调配方式。假如灌溉区a、b和c的用户按照字母顺序上报了用水需求。假设灌区总流量只能满足灌溉区a和b两个用户的需求，此时plc控制器3有两种配水方式，第一种方法为依次灌溉，即先开启a区域支管2上的第二球阀21。灌溉过程中，第二流量计22测定a区域支管2的实时流量，plc可根据灌溉时间及实时流量计算得出a区域支路的累计流量，当累计流量已达到a用户需水量时，plc关闭该球阀，然后照此法为灌溉区b配水。等到灌溉区b完成灌水后再为灌溉区c的用户配水。第二种方法为同时配水，即同时开启a和b两区域支路上的球阀，区域a的需水量较小，因此其配水量会首先达到要求，此时plc先关闭区域a支路2上的第二球阀21，等到区域b的配水量满足时，再关闭其支路上的球阀。在灌溉时，用户也可主动提出停水请求，系统会根据用户的停水请求及时关闭相应支路上的球阀。

如图1所示，本发明的灌溉系统包括一根主管1，主管1左端连接水源w。主管1的下游连接支管2，用于将灌溉水分配至田间。主管1上从上游至下游依次设有第一球阀5、流量控制管路4以及用于防止管道水倒流污染水源w的逆止阀6。在本实施方式中，流量控制管路由并联的三个分管路41组成。当然，并联两个以上分管路41的方案均可，这样并联多个管路的形式使得各个分管路41之间相互形成备用，避免出现故障时影响用户需求。其中，每条分管路41上从上游至下游的方向依次设有离心泵41a、变频器41b和第一流量计41c，这三个部件均通过有线的方式直接连接plc控制器3。离心泵41a受plc控制器3控制开启或关闭，变频器41b受plc控制器3控制来调节离心泵41a的转速，而第一流量计41c则计量每条分管路41的实时流量，并向plc控制器3反馈。上述第一球阀5则与plc控制器3无线连接，受其控制开启或闭合。

本发明中，支管2靠近主管1的位置设有第二球阀21和第二流量计22，这两个部件均与plc控制器3无线连接。其中第二球阀21受plc控制器3控制开启或关闭，而第二流量计22则可以用于计量所在支管2的实时流量并向plc控制器3反馈。图1中示出的a-f代表了不同的灌溉，而支管2应根据不同地块的地形地貌布置，从而最大限度的实现灌溉水的均匀分配。而位于支管2上的出水口23可以根据灌溉方式连接喷头或滴头。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。