[发明专利]一种节水灌溉装置及灌溉方法

说明书

本发明涉及一种节水灌溉装置及灌溉方法,节水灌溉装置包括：供水装置、灌溉装置、信息采集模块，灌溉控制模块和控制中心；供水装置、灌溉控制模块、灌溉装置、信息采集模块依次连接；供水装置、灌溉控制模块、控制中心、信息采集模块依次连接。本方法运用上位机配合ZigBee无线传输技术，通过采集的土壤含水率，作物根系深度，以及滴灌带内压力传感器数值和土壤水分入渗深度关系式，决策电池阀开关，实现大田或园艺生产的节水灌溉。本发明装置结构简单，成本低廉，持续入渗，地面蒸发量小，对制定用水计划有重要意义，可应用于大田或园艺生产的节水灌溉中，便于大面积推广应用。

技术领域

本发明属于农业灌溉领域，具体涉及一种节水灌溉装置及灌溉方法。

背景技术

我国是一个缺水的农业大国，且地区水资源分配不均衡，区域性和季节性干旱严重，农业水资源有效利用率仅有48.3%，每立方米水生产粮食不足1kg，严重制约着我国大田和园艺农业可持续发展，如何有效提高农业水资源利用率，已成为各级政府和科技人员的关注重点。

国内外关于节水灌溉装置及方法的研究较多，目前多集中于微灌技术和微润灌溉技术，但微灌技术和微润灌溉技术的设备易堵塞，成本高，操作复杂，在一定程度上限制其全国性推广使用。因此，研究智能化，低成本，操作简单的节水灌溉装置及灌溉方法对实现全国性节水灌溉，实现大田和园艺农业可持续发展具有重要的理论价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提出了一种智能化，低成本，操作简单的节水灌溉装置及灌溉方法，该灌溉装置及方法能够用于大田或园艺生产的节水灌溉。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种节水灌溉装置，包括供水装置、灌溉装置、信息采集模块、灌溉控制模块和控制中心；所述供水装置包括水泵和输水管道，所述灌溉装置包括主管道、若干支管道和若干滴灌带，所述信息采集模块包括土壤含水率传感器和水压检测传感器，所述灌溉控制模块包括电磁阀，所述水泵输入端与所述输水管道连接，所述水泵输出端与所述主管道连接，所述主管道通过所述支管道将灌溉水传送到滴灌带，每个所述支管道上安装有电磁阀，所述土壤含水率传感器和所述滴灌带均埋于土壤中，所述水压检测传感器置于所述滴灌带内部，所述水泵、所述土壤含水率传感器、所述水压检测传感器和所述电磁阀均与所述控制中心信号连接。

上述方案中，所述信息采集模块包括ZigBee无线数据采集模块，所述土壤含水率传感器和所述水压检测传感器通过所述ZigBee无线数据采集模块将信号传递给所述控制中心。

上述方案中，所述灌溉控制模块包括ZigBee无线控制模块，所述控制中心通过所述ZigBee无线控制模块将控制信号传递给所述电磁阀和所述水泵。

上述方案中，所述控制中心包括上位机、供电电源和无线网关，所述ZigBee无线数据采集模块、所述ZigBee无线控制模块通过所述无线网关与所述上位机连接。

本发明还提供了一种灌溉装置的灌溉方法,包括如下步骤：① 耕整大田或设施内地块成条形垄状，或整平设施栽培槽内土壤，埋入土壤含水率传感器，并与ZigBee无线数据采集模块连接；② 连接输水管道、水泵、主管道和支管道，将滴灌带置于垄沟或平铺在栽培槽内，用卡环将滴灌带和支管道卡紧，将水压检测传感器置于滴灌带内部末端，并与ZigBee无线数据采集模块连接，扎紧滴灌带末端；电磁阀置于支管道上，将水泵、电磁阀分别与ZigBee无线控制模块连接；③ 在垄上或滴灌带两侧定植作物，根据作物行距在滴灌带上扎孔，孔隙大小在0.5mm～2mm之间，孔数量和间距依据作物和土壤类型确定；④ 设定灌溉下限，控制中心对比土壤含水率传感器检测数值，决策是否开始水泵向滴灌带内进水；根据作物根深变化，以及设定的灌溉下限时，滴灌带内压力传感器数值和土壤水分入渗深度关系式，决策是否关闭每个支管道上的电磁阀，实现停止向滴灌带内进水。