本发明公开了一种自动控制灌溉系统，具体是涉及一种适用于水稻及鱼塘等长时间保持水层的田块，基于发射超声波至水面且反射吸收的技术原理，进行田间水层深度的实时监测控制系统。
背景技术：
目前，我国农田灌溉拥有大量的泵站—渠道—田间的农田硬件配套，然而，通过实地调研发现，虽然硬件配套条件完善，但是农田的灌溉水利用系数却普遍偏低，分析认为主要原因之一是人工灌溉管理水平较为落后，灌溉方式较为粗放。具体问题如下：当某一泵站控制面积内田块需要灌溉时，将泵房内所有水泵全部开启，并打开所有田块闸门，等所有田块灌满后关闭水泵及闸门，其中存在的弊端是渠首附近田块完成灌溉所需时间短，当该泵站控制面积大，渠道输水距离长时就会出现渠首附近田块已完成灌溉，而渠尾处田块仍未开始灌溉，此时若不及时将渠首部田块闸门关闭会降低渠道流量，进一步延缓渠道下游的来水时间，且同时，当上游田块中水位超过田埂高度时，导致漫溢，浪费水资源。南方地区多种植水稻，为了使得灌溉均匀，往往将稻田划分为较小的田块，并配备闸门，如安排专人在灌溉的过程中逐级开启或关闭闸门则工作繁重，且难以做到精准，则会造成水资源以及提水电能的浪费。
在此基础上，我们试图利用超声波的水面反射技术为基础，通过信号传输及自动控制系统解决这一难题，降低农田灌溉的人力成本，且节约水资源与能电资源。
技术实现要素：
为了克服上述缺陷，本发明的目的为提供一种利用超声波在水面反射测定田间水深为基础，自动控制水田闸门及水泵启闭的自动灌溉控制系统，目的在于更为精准、简便的根据农田的实际需求进行灌溉，在保证灌溉充分的前提下节约农业用水，防止电力的浪费，且减少人力成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种以超声波反射原理为基础的自动控制灌溉系统，其特征在于：田间闸门安装于田埂上，闸门上方安装支架，支架分别与超声波收发装置、水位信号发射装置及太阳能电池板连接；田间水位信号接收及分析装置与水泵控制器连接，水泵控制器连接泵房内所有水泵；所述超声波收发装置竖直安装于田间水面上方，以水面为反射面，根据收发时间间隔及超声波收发装置安装高度计算田间水位，当田间水位降低至灌溉下限时，控制某田块闸门开启，并由信号发射装置将田间需水信号传输至安装于泵房内的田间水位信号接收及分析装置；位于泵房内的田间水位信号接收及分析装置接收到田间需水信号后，进行数据分析，确定同时需水的田块数目，并根据分析结果发出不同强度的电信号至水泵控制器，水泵控制器根据所接收电信号强弱决定开启水泵数目；当超声波收发装置检测到田间水位到达所需灌溉水位上限时自动关闭某田块闸门；超声波收发装置向水面发射超声波，并回收，根据收发时间差计算水面至超声波收发装置的直线距离H1，预先测定好农田底部至超声波收发装置距离H2则可推算水深H3，当H3降低至灌溉下限时开启闸门和水泵进行灌溉，直至灌至上限水位为止，关闭闸门和水泵。
所述的自动控制灌溉系统适用于水稻及鱼塘的生育期内需要保持田间水层的情况。
超声波收发装置、闸门、水位信号发射装置、田间水位信号接收及分析装置所需动力来源于安装在支架上的太阳能电池板，太阳能电池板起到防雨作用。
本系统较好的避免了由于降雨带来的影响，闸门及水泵的启闭仅根据田间实际水深，而不论水量来源于渠道输水或是降雨，例如，当田间水深即将到达灌溉下限时发生降雨，则田间水层上升，不会发生灌溉，从而较好的利用了降雨水量，节约资源。
相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明在配备泵站—输水渠/管道—水田的灌溉系统上加装，造价低廉，安装方便，能够精准的根据每一独立田块的需水情况控制灌溉，从而达到节约人力、水源及电能的有益效果。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中：1水泵，2水泵控制器，3田间水位信号接收及分析装置，4泵房，5灌溉渠道，6水田或鱼塘，7太阳能电池板，8超声波收发装置，9水位信号发射装置，10支架，11闸门，12田埂，13水面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
根据图1，本发明涉及了一种基于超声波测定水位深度的灌溉控制系统，可以预设水田或鱼塘6的灌溉上下限水位，利用超声波反射的原理实时测定田间水位，并通过控制水泵及闸门的启闭，从而达到自动控制田间水位变化的目的。发明包括：超声波收发装置8；放置超声波收发装置的支架10；自动闸门11；太阳能电池板7；水位信号发射装置9；田间水位信号接收及分析装置3；水泵控制器2；水泵1；灌溉渠道5。系统包括三个部分：（1）由超声波收发装置，自动闸门，水位信号发射装置及太阳能电池板组成的田间装置；（2）由泵房4内部水位数据信号接收装置，数据分析和水泵控制信号发射器（即田间水位信号接收及分析装置），以及水泵组成；（3）灌溉渠道或管道。各独立田块或鱼塘中安装的田间监测装置通过超声波反射测定田间水位，当某一田间水位降低至灌水下限时，开启该田块对应的自动闸门，同时，将需水信号传输至泵房内的田间水位信号接收器，之后，接收到信号传输至数据分析装置，数据分析装置根据当下需水田块的数量控制水泵的开启数目，以确保在满足需水田块灌溉要求的同时不会因开启水泵数量过多导致渠道中水位过高产生漫溢。当田间水位由超声波监测仪检测到最高灌溉水位时，关闭自动闸门，并关闭水泵。该系统结构简单，在原有泵站—渠道—农田的基础上加装控制装置，成本低廉，能够避免因人工操作不够精准导致的水源浪费或农田（鱼塘）缺水情况，节约了人力成本，能够有效提升农田的灌溉水有效利用系数。
本发明利用垂直安装于农田水面上方的超声波收发射器向水面发射超声波，并回收，根据收发时间差计算水面13至发射器的直线距离H1，预先测定好农田底部至发射器距离H2则可推算水深H3，当H3降低至灌溉下限时开启闸门和水泵进行灌溉，直至灌至上限水位为止，关闭闸门和水泵。
利用田间水面作为反射面能够保证声波较少的受到其他物质的干扰，由于工作环境为潮湿的水田附近，若选用其他反射面会存在水中动植物及微生物滋生，使得反射面粗糙，影响声波反射。田间信号接收装置接收到田块需水信号后，进行分析，根据同一时间所需灌溉的土地面积决定开启水泵的数目，例如：某泵站控制面积1000亩，泵站配备水泵4台，编号1-4，每50亩水稻田由田埂12隔离，并各自配备闸门，共计闸门20个，当0-5块水田需要灌溉时，开启1号泵，当6-10块水田需要灌溉时，开始1,2号水泵，以此类推，从而保证水泵工作效率的提升。
上述优选方案在遇到输水渠道距离较远的情况时，如干渠长度5km，则考虑到渠道输水中的水头损失，可根据田块与泵站之间的距离，将需水田块数目乘以一定的扩大系数，例如，离泵站5km以外的某一田块需水时，传输信号可能是1.2块田需水，以弥补长距离输水的损失，具体系数可根据水泵装机流量、泵站控制面积及输水距离确定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。