[发明专利]用于以减小的流量在灌溉系统内提供恒定压力的系统、方法和装置

说明书

本发明提供了一种系统和方法，该系统和方法用于当可用于灌溉系统的流量减小到系统所需的流量以下时维持灌溉系统中期望的压力水平。根据第一优选实施方式，本发明教导了一种方法，该方法包括以下步骤：接收和储存灌溉系统信息，该灌溉系统信息包括喷灌器规格、流量和压力要求；接收和储存要执行的灌溉计划，该灌溉计划包括要施用于目标区域的施用物的目标量；确定可用于灌溉系统的流量；确定灌溉机器的所需流量；将可用流量与所需流量进行比较，以基于喷灌器规格来判断可用流对于系统是否是足够的；调节喷灌器的脉冲率，以将所需流量减小到至少可用流量；以及基于为喷灌器选择的脉冲率来计算和选择将施用物的目标量施用于目标区域所需的较低的地面速度。

相关申请

本申请要求2018年11月27日提交的美国临时申请No.62/771,777的优先权，其在本文中通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体涉及用于控制机械化灌溉机器的系统和方法，更具体地，涉及用于以减小的流量(flow rate)在灌溉系统内提供恒定压力的系统和方法。

背景技术

现代的田间灌溉机器是驱动系统和喷灌器系统(sprinkler system)的组合。通常，这些系统根据其被设计要执行的行程类型分为两种：中央枢轴和/或线性。

不管是中央枢轴还是线性，普通灌溉机器通常都包括顶喷式喷灌器灌溉系统，该系统包括若干分段的管(通常是镀锌钢或铝)，这些管连接在一起并由桁架支撑、安装在轮式塔架上，并沿其长度方向安装有喷灌器。这些机器以圆形模式(如果是中央枢轴)移动或线性地移动，并从外部来源(诸如井或供水管线)获得水。灌溉机器的基本功能是将施用物(即，水或其他溶液)施用到给定位置。

供应到灌溉系统的水(或其他施用物)的量或流量可能被限制或减小到灌溉机器的最优率以下。这通常是由诸如以下的问题引起的：对水供应的竞争需求；多源管道网络中的泵或井发生故障；水深的季节性变化；以及其他各种原因。此外，来自灌溉机器的流量需求可能增大到高于可从水源获得的水的流量。当角隅(corner)延伸到田间角隅时，通常在角隅灌溉机器(corner irrigation machine)上会看到这种情况。

超过施用率的流量需求会导致在机器内以及供应灌溉机器的管道网络内水压下降。这限制了灌溉系统的运行效率，将实际施用率减小到命令施用率以下。此外，该减小到命令施用率以下的程度随着与枢轴点的距离的增大而增大，从而影响沿机器的长度方向施用水的均匀性。在极端情况下，靠近机器的端部的一个或更多个喷灌器可能没有喷水。因此，现代灌溉系统在低于其设计值的流量和压力下不佳地运行。当无法避免较低的流量时，这是一个重要的限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种用于在灌溉系统中维持所需的最小压力水平的系统和方法，该灌溉系统在接收减小了的施用物的流量的同时还维持了施用物的目标深度。根据第一优选实施方式，本发明教导了一种方法，该方法包括以下步骤：接收和储存灌溉系统信息，该灌溉系统信息包括喷灌器规格(诸如在100％速度下的灌溉深度)、所需的喷灌器组件流量和压力要求；接收和储存要执行的灌溉计划，该灌溉计划包括施用物的目标深度；确定用于灌溉系统的可用流量；确定用于喷灌器的所需流量；将可用流量与所需流量进行比较以判断可用流量是否具有足够压力；调节喷灌器的脉冲率(pulse rate)以将需要的所需流量减小到可用流量；以及基于为喷灌器选择的脉冲率来计算和选择将施用物的目标深度施用于目标区域所需的较低的地面速度。