水位管理设备和农田灌溉排水系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于农业技术领域，具体地，涉及一种水位管理设备及农田灌溉排水系统。


背景技术：

[0002]
农田的水位控制是农业耕作的重要作业环节之一，农田的水位控制主要通过农田灌溉和排水来实现。现有的农田灌溉和排水的方式中，有的较为原始地直接掘开田埂泥土进行灌溉水的灌排，完成后再用泥土或袋装泥土堵住掘口，费时费力且不利于水土保持；也有的采用电机垂直升降挡板来控制水的进出，但此种方式安装限制较多，比较适合在水泥田埂上使用，并未普及化很广。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术的上述不足，本实用新型公开了一种水位管理设备和农田灌溉排水系统，该水位管理设备结构简单紧凑、通用性和实用性好、易于普及推广。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型提供了一种水位管理设备，所述水位管理设备包括：
[0005]
引流管，包括用于固定安装的固定管端和能够升降移动的自由管端；和
[0006]
控制盒，包括牵引机构，所述牵引机构牵引控制所述自由管端相对于所述固定管端的升降移动。
[0007]
在一些实施例中，水位管理设备还包括水位检测模块，所述水位检测模块为超声波检测装置。
[0008]
在一些实施例中，所述控制盒包括：
[0009]
盒体；和
[0010]
控制器模块，所述控制器模块配置为根据所述水位检测模块的水位检测信号控制所述牵引机构以调节所述自由管端的端面位置。
[0011]
在一些实施例中，所述牵引机构包括：
[0012]
绕线轮，所述绕线轮上缠绕有牵引绳，所述牵引绳穿过所述盒体向下延伸；以及
[0013]
旋转电机，驱动所述绕线轮旋转。
[0014]
在一些实施例中，所述牵引机构包括：
[0015]
线性电机；
[0016]
滑轮组件；和
[0017]
牵引绳，所述牵引绳的一端连接所述线性电机，另一端绕所述滑轮组件并穿过所述盒体向下延伸。
[0018]
在一些实施例中，所述引流管为柔性弯管且所述固定管端为硬管段，所述牵引机构的牵引绳与所述自由管端固定连接，或者所述牵引绳与所述自由管端之间形成活动卡扣连接。
[0019]
在一些实施例中，所述控制器模块包括：
[0020]
控制电路板，电连接并控制所述牵引机构；和
[0021]
通讯模块，与所述水位检测模块、所述控制电路板和/或外部指令通讯。
[0022]
在一些实施例中，所述盒体包括上下扣合的上盒盖和下盒体，所述牵引机构、所述控制电路板和所述通讯模块分别布置在所述下盒体的盒腔内。
[0023]
在一些实施例中，所述水位管理箱还可包括支撑架组件，所述引流管和所述控制盒分别安装在所述支撑架组件的底部和顶部，所述水位检测模块安装在所述支撑架组件的顶部并沿侧向伸出。
[0024]
相应地，本实用新型还提供了一种农田灌溉排水系统，所述农田灌溉排水系统包括：
[0025]
农田，包括进水侧田埂和排水侧田埂；以及
[0026]
设置在所述进水侧田埂一侧的灌水水位管理设备和/或
[0027]
设置在所述排水侧田埂一侧的排水水位管理设备；
[0028]
其中，所述灌水水位管理设备和/或所述排水水位管理设备为上述的水位管理设备，所述引流管的固定管端贯穿埋置于相应的所述进水侧田埂和/或排水侧田埂中。
[0029]
本实用新型的水位管理设备采用简单的模块化设计，包括引流管和控制盒，引流管的固定管端可以直接埋入田埂中供长久使用，既适用于泥土田埂也适用于水泥田埂；牵引机构设置于控制盒中，牵引机构牵引控制引流管的自由管端升降移动以实现灌水和排水。控制盒和引流管的整体结构简单紧凑、通用性和实用性好，易于普及推广；此外，水位管理设备控制简单，易于操作和自动化控制，有利于自动化定量灌排水作业。并且，控制盒以盒体的形式将相应的控制部件集成在盒腔中，不仅进一步使得整体设备更为紧凑合理，还可对控制部件进行有效保护，保证设备能稳定可靠运行，在生产过程中也能实现模块化生产。
[0030]
有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
[0031]
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0032]
图1、图2分别为根据本实用新型的一种具体实施例的水位管理设备位于不同视角的立体图；
[0033]
图3、图4和图5分别为根据本实用新型的一种具体实施例的水位管理设备中的控制盒、引流管和支撑架组件的立体图。
[0034]
附图标记说明
[0035]
1
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引流管
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11
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固定管端
[0036]
12
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自由管端
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2
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控制盒
[0037]
21
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绕线轮
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22
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旋转电机
[0038]
23
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牵引绳
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24
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盒体
[0039]
25
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控制器模块
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251
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控制电路板
[0040]
252
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通讯模块
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3
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水位检测模块
[0041]
4
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支撑架组件
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5
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太阳能模块
具体实施方式
[0042]
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0043]
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。
[0044]
参见图1至图5的本实用新型水位管理设备，该水位管理设备包括引流管1和控制盒2，引流管1包括固定管端11和自由管端12，控制盒2包括牵引机构，固定管端11用于固定安装，自由管端12在牵引机构的牵引控制下能够相对于固定管端11进行升降移动，由此实现灌水和排水。
[0045]
相较于现有的灌溉和排水方式，本实用新型的水位管理设备的安装简单，引流管1可通过埋管方式进行安装，既适于安装在泥土田埂中供长久使用，也适于预埋在水泥田埂中，水位管理设备的整体结构简单紧凑、通用性和实用性好，易于普及推广。此外，控制盒包括牵引机构，水位管理设备通过牵引机构牵引控制引流管1的自由管端12相对于固定管端11的升降移动来改变水位差，进而实现灌水或排水的截流或通流操作，工作原理和控制过程简单，易于操作和自动化控制，可适应不同类型的农田，有利于低成本地大规模推广应用和实现智能化农业。并且，控制盒2以盒体的形式将相应的控制部件集成在盒腔中，不仅可对控制部件进行有效保护，保证设备的稳定可靠运行，在生产过程中还可实现模块化生产。
[0046]
由于人工掘泥灌排方式费事费力、容易水土流失和水位控制效果差，垂直升降挡板的使用限制较多，虽然可通过电机控制，但这种控制管理方式一般为人工控制或者定时控制的方式，无法实时控制水位。有鉴于此，为了能实现对农田水位的实时控制管理，本发明的水位管理设备还可包括水位检测模块3，水位检测模块3可实时检测农田的水位以能对农田水位进行实时控制，有效提高农事作业的效率。
[0047]
可选地，水位检测模块3可为超声波检测装置，超声波检测装置具有精度高、寿命长、稳定可靠、安装维护方便、读数简捷等特点，有利于提高水位管理设备的整体性价比。当然，水位检测模块3也可例如为激光水位装置其他水位装置，本实用新型不于此。
[0048]
此外，水位管理箱还可包括支撑架组件4，支撑架组件4架设在农田上，可无需额外增设其他固定部件进行安装，可通过例如自身通过设置桩脚等形式立设于农田中即可。引流管1安装在支撑架组件4的底部，控制盒2安装在支撑架组件4的顶部，水位检测模块3可安装在支撑架组件4的顶部并沿侧向伸出。如图1和图2所示，水位检测模块3为超声波检测装置，超声波检测装置沿侧向伸出并正对下方的农田，通过发出和接收超声波信号来实时计算农田液位的高度。
[0049]
进一步地，水位管理设备还包可括控制器模块25，控制器模块25被配置为根据水位检测模块3的水位检测信号控制控制牵引机构以调节自由管端12的端面位置。如此，通过结合牵引机构、水位检测模块3和控制器模块25，本实用新型的水位管理设备能自动感知农田水位高度并进行实时、自动、智能的水位管理，既省时省力，又可进一步提高农事作业的效率和农产品的产量。
[0050]
需要说明的是，定义自由管端12的端面位置为自由管端12的端面中心的高度位置。当固定管端11安装于灌水口时，应保证固定管端11位于灌溉渠的水面以下；当固定管端11安装于排水口时，应保证固定管端11位于农田的液面水位以下，保证水能正常排出。当水位管理设备用于灌水时，在灌水的通流位置，自由管端12的端面位置不高于灌水渠的液面；且在灌水的截流位置，自由管端12的端面位置高于灌水渠的液面。当水位管理设备用于排水时，在排水的通流位置，自由管端12的端面位置不高于农田的液面，且在排水的截流位置，自由管端12的端面位置高于农田的液面。其中，自由管端12的管端的形状不限，例如可为规则圆形、方形或不规则锯齿形状等，关于在灌水或排水的截流位置下，自由管端12的端面位置高于灌水渠的液面或自由管端12的端面位置高于农田的液面，可理解为，在灌水或排水的截流位置下，自由管端12的管端最低点高于灌水渠的液面或农田的液面；而关于在灌水或排水的通流状态下，自由管端12的端面位置不高于灌水渠的液面或自由管端12的端面位置不高于农田的液面，可理解为，在灌水或排水的通流状态下，自由管端12的管端最低点低于灌水渠的液面或农田的液面。
[0051]
更进一步地，为了使得本实用新型的水位管理设备的结构更加简洁紧凑，便于维护管理，水位管理设备的控制器模块25和牵引机构可集成设置在控制盒2的盒体24中。
[0052]
在一些实施例中，如图1、图2和图4所示，牵引机构可包括绕线轮21、旋转电机22和牵引绳23。牵引绳23的一端缠绕在绕线轮21上，另一端穿过盒体24向下延伸并与引流管1的自由管端12连接，旋转电机22用于驱动绕线轮21旋转。
[0053]
具体地，水位管理设备为灌水水位管理设备时，如果水位检测模块3检测的农田水位高度低于用户设定的数值，则控制器模块25自动启动水位管理设备进行灌溉，此时可启动水位管理设备的旋转电机22来驱动绕线轮21旋转以将引流管1的自由管端12降低，水从高液位的灌水渠处流入引流管1，再流入农田内。当引流管1的自由管端12到达设定的最低位置后，停止旋转电机22。若水位检测模块3检测的灌溉后的农田水位到达用户设定的数值时，控制器模块25控制启动水位管理设备的旋转电机22驱动绕线轮21反方向旋转以将引流管1的自由管端12升高，由此进行截流，让水不再流动。当引流管1的自由管端12到达设定的最高位置后，停止旋转电机22。
[0054]
而当水位管理设备为排水水位管理设备时，如果水位检测模块3检测的农田水位高于用户设定的数值，则控制器模块25自动启动水位管理设备进行排水，此时可启动水位管理设备的旋转电机22来驱动绕线轮21旋转以将引流管1的自由管端12降低，水从农田流入引流管1，再流到低水位的排水渠中。当引流管1的自由管端12到达设定的最低位置后，停止旋转电机22。当水位检测模块3检测的排水后的农田水位到达用户设定的数值时，控制器模块25控制启动水位管理设备的旋转电机22驱动绕线轮21反方向旋转以将引流管1的自由管端12升高，由此进行截流，让水不再流动。当引流管1的自由管端12到达设定的最高位置后，停止驱动电机22。
[0055]
在另一些实施例中(图中未示出)，牵引机构包括线性电机、滑轮组件和牵引绳23，牵引绳23的一端连接线性电机，另一端绕滑轮组件并穿过盒体24向下延伸。当控制器模块25根据水位检测模块3检测的实时农田水位和预设农田水位的比较结果判定需要执行灌水时，控制器模块25控制开启线性电机以通过牵引绳23和滑轮组件将引流管1的自由管端12降低，使得自由管端12的端面位置低于灌水渠水位，以实现通流灌水；当控制器模块25根据
水位检测模块3检测的实时农田水位和预设农田水位的比较结果判定需要执行排水时，控制器模块25控制开启线性电机以通过牵引绳23和滑轮组件将引流管1的自由管端12降低，使得自由管端12的端面位置低于农田水位，以实现通流排水；当控制器模块25根据水位检测模块3检测的实时农田水位和预设农田水位的比较结果判定需要停止灌水或排水时，控制器模块25控制开启线性电机以通过牵引绳23和滑轮组件将引流管1的自由管端12升高，以实现截流，即停止灌水或排水。
[0056]
可选地，控制器模块25可包括控制电路板251和通讯模块252，控制电路板251电连接并控制牵引机构，通讯模块252与水位检测模块3、控制电路板251通讯。如此，水位检测模块3监测实时的农田水位高度，通讯模块252接收到水位检测模块3的农田水位高度信息后与预设的农田水位高度进行比较并将相应的输出控制指令到控制电路板251，控制电路板251控制牵引机构以进行灌溉或排水。和/或，通讯模块252还可与外部指令通讯，用户可通过通讯模块252直接下达外部控制指令或自定义设定农田水位高度，通讯模块252接收到外部控制指令或将用户自定义的农田水位高度与水位检测模块3的农田水位高度信息进行比较后，再输出相应的控制指令到控制电路板251，控制电路板251控制牵引机构以进行灌溉或排水。这样，用户可通过人机交互方式或预设程序方式自动实时管理农田的水位，使得水位管理设备更加自动化和智能化，省时省力，大大提高农事作业的效率和农产品的产量。
[0057]
进一步地，引流管1可为例如波纹管等柔性弯管以适于提拉形变，固定管端11为硬管段以便于埋设，固定管端11优选为防锈金属管，也可以是耐腐蚀的塑料管等。牵引机构的牵引绳23与自由管端12固定连接，或者牵引绳23与自由管端12之间形成活动卡扣连接。即牵引绳23可直接与引流管1的自由管端12进行固定连接，如焊接或固定套接等，或者，牵引绳23的线端可设有活动扣，引流管1的自由管端12可设有固定把手，绕线211的的活动扣可扣住引流管1的固定把手，活动扣和固定把手为可拆卸卡扣连接，便于拆装和运输。
[0058]
更进一步地，如图1和图3所示，盒体24可包括上下扣合的上盒盖和下盒体，牵引机构、控制电路板251和通讯模块252分别布置在下盒体的盒腔内。基于本实用新型的水位管理设备的使用场景是在农田等室外环境中，自然的户外环境总不可避免地会有风霜雨露的侵袭以及动物植物的破坏等，将牵引机构、控制电路板251和通讯模块252集成设置在盒体24中可保障水位管理设备的运行更加稳定可靠，结构也更加合理紧凑。
[0059]
可选地，水位管理箱还包括为设备供电的太阳能模块5，如此，可充分利用充足太阳光资源，实现长期的稳定能源保障和达到良好的经济效益。太阳能模块5安装在支撑架组件4的顶部，可避免太阳能模块5受到遮挡以能更充分地接收阳光。
[0060]
需要说明的是，根据水位管理设备在农田的设置位置的不同，水位管理设备可为灌水水位管理设备或排水水位管理设备。当水位管理设备设置在进水侧田埂一侧时，水位管理设备为灌水水位管理设备；当水位管理设备设置在排水侧田埂一侧时，水位管理设备为排水水位管理设备。当水位管理设备为灌水水位管理设备时，自由管端12除了可位于农田的那一侧，也可位于灌水渠的那一侧，此时将水位检测模块3的位置调整至农田一侧即可；当水位管理设备为排水水位管理设备，自由管端12除了可位于农田的那一侧，也可位于排水渠的那一侧，此时将水位检测模块3的位置调整至农田一侧即可，本实用新型不限于此。
[0061]
相应地，本实用新型还提供了一种农田灌溉排水系统，该农田灌溉排水系统包括：
[0062]
农田，包括进水侧田埂和排水侧田埂；以及
[0063]
设置在进水侧田埂一侧的灌水水位管理设备和/或设置在排水侧田埂一侧的排水水位管理设备；
[0064]
其中，灌水水位管理设备和/或排水水位管理设备为上述的水位管理设备，引流管1的固定管端11贯穿埋置于相应的进水侧田埂和或排水侧田埂中。
[0065]
本领域技术人员能够理解的是，本发明的农田灌溉排水系统可以仅包括灌水水位管理设备或排水水位管理设备，或者，本发明的农田灌溉排水系统还可以同时包括灌水水位管理设备和排水水位管理设备。并且，当农田灌溉排水系统仅包括灌水水位管理设备或排水水位管理设备时，灌水水位管理设备或排水水位管理设备为上述的水位管理设备；当农田灌溉排水系统同时包括灌水水位管理设备和排水水位管理设备时，灌水水位管理设备和排水水位管理设备中的一者或两者为上述的水位管理设备。
[0066]
以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等改动均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0067]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0068]
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。