專利名稱：太陽能光伏驅(qū)動及gprs無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏電池應(yīng)用、電動提水裝置，尤其涉及一種由GPRS無線通訊 的方式進行智能化測控的節(jié)水灌溉網(wǎng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的大多數(shù)農(nóng)業(yè)灌溉方式是用電力或柴油動力把水從水源泵出，通過灌溉水渠 網(wǎng)系對農(nóng)林作物生長的土壤進行全覆蓋浸潤式灌溉。這種傳統(tǒng)灌溉方式，使大部分的水分 經(jīng)土壤表面直接蒸發(fā)或滲入地下，只有小部分被農(nóng)林作物吸收，造成了水資源的巨大浪費。 對于缺水地區(qū)、丘陵山地和沙性土壤，這種傳統(tǒng)灌溉方式由于可用資源和經(jīng)濟性的制約而 根本無法實施。另外，傳統(tǒng)的修建水渠的灌溉方式占用一定數(shù)量的耕地，從而造成土地資源 浪費。 太陽光能照射在一些特殊的半導(dǎo)體器件上，光子能量會驅(qū)動器件中電子的遷移， 形成電勢差，這種現(xiàn)象被人們稱之為光伏效應(yīng)。太陽能電池的發(fā)電原理，就是依據(jù)光伏效應(yīng) 將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能電池的一大特點是可以分散發(fā)電并在發(fā)電地點應(yīng)用。
鑒于此，為解決無電、缺水地區(qū)的農(nóng)林作物灌溉，有必要設(shè)計一種新型的灌溉網(wǎng)。 該網(wǎng)絡(luò)利用太陽能光伏電力替代電網(wǎng)電力或柴油動力，使用太陽能電池分散供電的各級控 制器、水泵和閥門驅(qū)動澆灌水，經(jīng)管路流到農(nóng)林作物根系旁的滴灌器實施灌溉；該設(shè)計由 GPRS無線通訊的方式對這種節(jié)水灌溉網(wǎng)的各個地塊進行遙測、遙控，從而進一步實行大面 積智能化管理。這種技術(shù)可以在缺水地區(qū)、丘陵山地和沙性土壤進行大規(guī)模推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用太陽能光伏驅(qū)動及由GPRS無線通訊 監(jiān)控的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，以求減少水資源損耗；為節(jié)省人力成本和減少失誤，該灌溉系統(tǒng)由計 算機智能管理中心進行全天候、全自動化智能管理。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模 節(jié)水灌溉網(wǎng)，該系統(tǒng)包括前級提水系統(tǒng)、與前級提水系統(tǒng)連通的澆灌單元以及計算機智能 管理中心(19)，所述前級提水系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電能的太陽能電池板(1)、與太陽能電池 板電氣連接并與計算機智能管理中心無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊(2)、與前級測控模塊電氣 連接的主提水泵(3)、與主提水泵管路連通并與前級測控模塊電氣連接的主分流閥(6)、與 主分流閥通過若干配送管路(7)分別連通的若干澆灌單元；所述主提水泵(3)與主分流閥 (6)連通的管道中設(shè)有流量計(5);該流量計測量水流輸出訊號至前級測控模塊(2);
所述前級提水系統(tǒng)利用太陽能電池板(1)所產(chǎn)生的電能經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)的前級控制 器(2)所操控的主提水泵(3)將水從水源(4)中泵出，經(jīng)主分流閥(6)通過配送管路(7) 配送到各個澆灌單元的局部儲水容器(8)中； 所述計算機智能管理中心(19)采用GPRS無線通訊的方式通過無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊(2)對流量計(5)的流量進行監(jiān)測，并對主提水泵(3)實行操控。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述澆灌單元包括局部儲水容器(8)、澆灌單元的太 陽能電池板(10)、無線聯(lián)網(wǎng)的單元測控模塊(11)、受單元測控模塊(11)操控的單元水泵 (12)、與單元水泵管路連通的分流閥(15)、與分流閥通過若干輸水管(16)分別連通的若干 滴灌或噴灌頭(17); 所述單元水泵(12)與分流閥(15)連通的管道中設(shè)有流量計(13)，該流量計(13) 與單元測控模塊(11)相連； 所述澆灌單元太陽能電池板(10)產(chǎn)生的電能經(jīng)單元測控模塊(ll)，驅(qū)動單元水 泵(12)從局部儲水容器(8)中提水，以獲得壓力水流，壓力水流經(jīng)由單元分流閥(15)，和輸 水管(16)連接到滴灌頭或噴淋頭(17)實行對作物的滴灌或噴灌； 所述計算機智能管理中心(19)采用GPRS無線通訊的方式通過單元測控模塊(11) 對流量計(13)的流量進行監(jiān)測。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述局部儲水容器(8)上設(shè)有水位計(9)，該水位計 的測量輸出與單元測控模塊(11)相連，所述計算機智能管理中心(19)采用無線通訊的方 式通過單元測控模塊(11)對儲水器(8)的儲水量通過水位計(9)進行監(jiān)測，并對單元水泵 (12)執(zhí)行操控。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述單元水泵(12)與分流閥(15)連通的管道中設(shè) 有施肥-施藥缽(14)，在澆灌過程中可以結(jié)合施肥或施藥。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，該系統(tǒng)進一步包括設(shè)置與土壤中的土壤濕度傳感器 (18)，該傳感器測量信號輸入單元測控模塊(ll)，所述計算機智能管理中心(19)采用無線 通訊的方式通過單元測控模塊(11)和土壤濕度傳感器(18)對土壤濕度進行監(jiān)測，以決定 是否啟動相關(guān)水泵和分流閥對測點地塊實施澆灌。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，當所述澆灌單元位于高地或較遠距離，該前級提水 系統(tǒng)可以由多級"提水_蓄水"功能段串聯(lián)組成即利用首個前級提水系統(tǒng)將水提到一個儲 水罐里作為第二個類似的前級提水系統(tǒng)的水源，若有需要的話，可以再串聯(lián)一套儲水罐和 類似的前級提水系統(tǒng)。 本發(fā)明的特征在于單級或多級"提水_蓄水"功能段組成的前級提水系統(tǒng)和若干 基本澆灌單元所組成的大面積節(jié)水灌溉網(wǎng)；無需電網(wǎng)電源或柴油機提供動力而改由太陽能 光伏電力驅(qū)動；利用無線通訊的手段實施全天候計算機監(jiān)控和智能化管理；并在系統(tǒng)中逐 級設(shè)有局部儲水器，此項設(shè)計不僅可以保障分級泵水的協(xié)調(diào)進行，而且為度過干旱時節(jié)做 好了局部水資源儲備。 本發(fā)明科學(xué)地利用了潔凈無碳能源-太陽能光伏裝置，極大地提高了無電、缺水 地區(qū)的農(nóng)業(yè)或林業(yè)作物灌溉的經(jīng)濟性及可行性。本發(fā)明可被廣泛應(yīng)用于萬畝以上大面積缺 水地區(qū)特別是干旱丘陵和山區(qū)的節(jié)水灌溉。比較原始的粗放型經(jīng)水渠自然流水的澆灌方式 節(jié)省水資源可達80 %以上，并且節(jié)省了傳統(tǒng)水渠澆灌系統(tǒng)所占用的耕地3-5 % 。本發(fā)明也 為瘠薄及沙化土地復(fù)耕技術(shù)提供了更為經(jīng)濟的支持手段。


圖1是本發(fā)明太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用太陽能光伏驅(qū)動及由GPRS無線通訊 監(jiān)控的節(jié)水灌溉網(wǎng)系用于減少水資源損耗，并為節(jié)省人力成本和減少失誤進行全天候、全 自動化、計算機智能管理。 —種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)，該系統(tǒng)包括前 級提水系統(tǒng)、與前級提水系統(tǒng)連通的澆灌單元以及計算機智能管理中心19，所述前級提水 系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電能的太陽能電池板1、與太陽能電池板電氣連接并與計算機智能管理 中心無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊2、與無線聯(lián)網(wǎng)前級測控模塊電氣連接的主提水泵3、與主提 水泵管路連通的并與前級測控模塊電氣連接的主分流閥6、與主分流閥通過配送管路7連 通的若干澆灌單元；所述主提水泵3與主分流閥6連通的管道中設(shè)有流量計5 ;該流量計的 測量信號輸入前級測控模塊2，經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)饋送到計算機智能管理中心19。
所述前級提水系統(tǒng)利用太陽能電池板1所產(chǎn)生的電能經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)前級測控模塊2 所操控的主提水泵3將水從水源4中泵出，經(jīng)主分流閥6通過管道7配送到各個澆灌單元 的儲水器8中；如果澆灌單元位于高地或較遠距離，該前級提水系統(tǒng)可以由多級"提水_蓄 水"功能段串聯(lián)組成；即利用首個前級提水系統(tǒng)將水提到一個儲水罐里作為第二個類似的 前級提水系統(tǒng)的水源，若有需要的話，可以再串聯(lián)一套儲水罐和類似的前級提水系統(tǒng)。
所述計算機智能管理中心19采用無線通訊的方式通過無線聯(lián)網(wǎng)前級測控模塊2 對流量計5的流量進行監(jiān)測，并對主提水泵3實行操控。 所述澆灌單元包括局部儲水器8、該儲水器的水位計9、澆灌單元的太陽能電池板
10、無線聯(lián)網(wǎng)的單元測控模塊11、受單元測控模塊11操控的單元水泵12、與單元水泵管路
連通的分流閥15、與分流閥通過若干輸水管16連通的若干滴灌或噴灌頭17。 所述單元水泵12與分流閥15連通的管道中設(shè)有流量計13，該流量計的測量輸出
與單元測控模塊ll相連。 所述澆灌單元太陽能電池板10產(chǎn)生的電能經(jīng)單元測控模塊ll，驅(qū)動單元水泵12 從局部儲水器8提水，以獲得壓力水流，壓力水流經(jīng)由單元分流閥15和輸水管網(wǎng)16連接到 滴灌頭或噴淋頭17實行對作物的滴灌或噴灌。 所述計算機智能管理中心19采用GPRS無線通訊的方式通過單元測控模塊11對 流量計13的流量進行監(jiān)測。 所述局部儲水器8上設(shè)有水位計9，該水位計的測量輸出與單元測控模塊11相連， 所述計算機智能管理中心19采用無線通訊的方式通過單元測控模塊11對儲水器8的儲水 量通過水位計9進行監(jiān)測，并對單元水泵12實行操控。 所述單元水泵12與分流閥15連通的管道中設(shè)有和施肥_施藥缽14，在澆灌過程 中可以結(jié)合施肥或施藥。 該系統(tǒng)進一步包括設(shè)置與土壤中的土壤濕度傳感器18，該傳感器測量信號輸入單 元測控模塊ll，所述計算機智能管理中心19采用無線通訊的方式通過單元測控模塊11和 土壤濕度傳感器18對土壤濕度進行監(jiān)測，以決定是否啟動相關(guān)水泵和分流閥對測點地塊 實施澆灌。 所述計算機智能管理中心19由特別設(shè)計的智能化管理軟件運行；針對不同的農(nóng) 作物、不同的作物生長期、不同的環(huán)境溫度，管理軟件可計算出某地塊當日目標土壤濕度；如果土壤濕度傳感器18的監(jiān)測訊息經(jīng)GPRS無線通訊饋送到管理中心后被判為"需要澆 灌"，計算機智能管理中心19則啟動相關(guān)水泵和分流閥對測點地塊實施澆灌；澆灌過程中， 智能化管理軟件實時收集和分析主水管流量計5、支水管流量計13、儲水器水位計9、土壤 濕度18等澆灌參數(shù)，并檢測太陽能電池板、水泵、分流閥門等電氣部分的功能和故障；本灌 溉網(wǎng)可以智能化控制各提水裝置及閥門的流量、開啟量和運行時間，以達到區(qū)域性控制的 最佳蓄水和灌溉效果。該大規(guī)模節(jié)水灌溉系統(tǒng)用于超大面積農(nóng)林作物灌溉時，前級提水裝 置直到局部儲水器的功能段可重復(fù)串聯(lián)成為多級"提水_蓄水"結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)萬畝以上大規(guī) 模智能化節(jié)水灌溉。本灌溉網(wǎng)技術(shù)在丘陵及山區(qū)應(yīng)用時，因需要提水至高處和遠處，多級 "提水-蓄水"結(jié)構(gòu)更為必要。 本發(fā)明的特征在于單級或多級"提水_蓄水"功能段組成的前級提水系統(tǒng)和若干 基本澆灌單元所組成的大面積節(jié)水灌溉網(wǎng)；無需電網(wǎng)電源或柴油機提供動力而改由太陽能 光伏電力驅(qū)動；利用無線通訊的手段實施全天候計算機監(jiān)控和智能化管理；并在系統(tǒng)中逐 級設(shè)有局部儲水器，此項設(shè)計不僅可以保障分級泵水的協(xié)調(diào)進行，而且為度過干旱時節(jié)做 好了局部水資源儲備。 本發(fā)明科學(xué)地利用了潔凈無碳能源-太陽能光伏裝置，極大地提高了無電、缺水 地區(qū)的農(nóng)業(yè)或林業(yè)作物灌溉的經(jīng)濟性及可行性。本發(fā)明可被廣泛應(yīng)用于萬畝以上大面積缺 水地區(qū)特別是干旱丘陵和山區(qū)的節(jié)水灌溉。比較粗放型經(jīng)水渠自然流水的澆灌方式節(jié)水可 達80%以上，并且節(jié)省了傳統(tǒng)水渠澆灌系統(tǒng)所占用的耕地3_5%。本發(fā)明也為瘠薄及沙化 土地復(fù)耕技術(shù)提供了更為經(jīng)濟的支持手段。
權(quán)利要求
一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)，其特征在于該灌溉網(wǎng)包括前級提水系統(tǒng)、與前級提水系統(tǒng)連通的澆灌單元以及計算機智能管理中心(19)，所述前級提水系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電能的太陽能電池板(1)、與太陽能電池板電氣連接并與計算機智能管理中心無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊(2)、與前級測控模塊電氣連接的主提水泵(3)、與主提水泵管路連通并與前級測控模塊電氣連接的主分流閥(6)、與主分流閥通過若干配送管路(7)分別連通的若干澆灌單元；所述主提水泵(3)與主分流閥(6)連通的管道中設(shè)有流量計(5)；該流量計測量水流輸出訊號至前級測控模塊(2)；所述前級提水系統(tǒng)利用太陽能電池板(1)所產(chǎn)生的電能經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)的前級控制器(2)所操控的主提水泵(3)將水從水源(4)中泵出，經(jīng)主分流閥(6)通過配送管路(7)配送到各個澆灌單元的局部儲水容器(8)中；所述計算機智能管理中心(19)采用GPRS無線通訊的方式通過無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊(2)對流量計(5)的流量進行監(jiān)測，并對主提水泵(3)實行操控。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉 網(wǎng)，其特征在于所述澆灌單元包括局部儲水容器(8)、澆灌單元的太陽能電池板(10)、無 線聯(lián)網(wǎng)的單元測控模塊(11)、受單元測控模塊(11)操控的單元水泵(12)、與單元水泵管路 連通的分流閥(15)、與分流閥通過若干輸水管(16)分別連通的若干滴灌或噴灌頭(17);所述單元水泵(12)與分流閥(15)連通的管道中設(shè)有流量計(13)，該流量計(13)與單 元測控模塊(11)相連；所述澆灌單元太陽能電池板(10)產(chǎn)生的電能經(jīng)單元測控模塊(ll)，驅(qū)動單元水泵 (12)從局部儲水容器(8)中提水，以獲得壓力水流，壓力水流經(jīng)由單元分流閥(15)，和輸水 管(16)連接到滴灌頭或噴淋頭(17)實行對作物的滴灌或噴灌；所述計算機智能管理中心(19)采用GPRS無線通訊的方式通過單元測控模塊(11)對 流量計(13)的流量進行監(jiān)測。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉 網(wǎng)，其特征在于所述局部儲水容器(8)上設(shè)有水位計(9)，該水位計的測量輸出與單元測 控模塊(11)相連，所述計算機智能管理中心(19)采用無線通訊的方式通過單元測控模塊 (11)對儲水器(8)的儲水量通過水位計(9)進行監(jiān)測，并對單元水泵(12)執(zhí)行操控。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉 網(wǎng)，其特征在于所述單元水泵(12)與分流閥(15)連通的管道中設(shè)有施肥-施藥缽(14)， 在澆灌過程中可以結(jié)合施肥或施藥。
5. 如權(quán)利要求1至3任意一項所述的一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大 規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)，其特征在于該系統(tǒng)進一步包括設(shè)置與土壤中的土壤濕度傳感器(18)， 該傳感器測量信號輸入單元測控模塊(ll)，所述計算機智能管理中心(19)采用無線通訊 的方式通過單元測控模塊(11)和土壤濕度傳感器(18)對土壤濕度進行監(jiān)測，以決定是否 啟動相關(guān)水泵和分流閥對測點地塊實施澆灌。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌 溉網(wǎng)，其特征在于當所述澆灌單元位于高地或較遠距離，該前級提水系統(tǒng)可以由多級"提 水-蓄水"功能段串聯(lián)組成。
全文摘要
一種太陽能光伏驅(qū)動及GPRS無線通訊監(jiān)控的大規(guī)模節(jié)水灌溉網(wǎng)，該灌溉網(wǎng)分為前級提水系統(tǒng)和基本澆灌單元。前級提水系統(tǒng)利用太陽能電池所產(chǎn)生的電力經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)的前級測控模塊所操控的主水泵從水源泵水，經(jīng)主分流閥通過管道配送到各局部儲水器；基本澆灌單元也選用太陽能電池產(chǎn)生電力，經(jīng)無線聯(lián)網(wǎng)的單元測控模塊，驅(qū)動單元水泵從局部儲水器提水，經(jīng)分流閥和局部管網(wǎng)進行滴灌或噴灌。計算機管理中心對于澆灌單元地塊的土壤濕度、儲水器水位和澆灌量的數(shù)據(jù)通過無線聯(lián)網(wǎng)進行實時監(jiān)控，對灌溉網(wǎng)進行全天候、全自動化智能管理。本發(fā)明有效提高了無電、缺水地區(qū)大規(guī)模節(jié)水灌溉的可行性。比較傳統(tǒng)澆灌方式節(jié)水達80％以上，并節(jié)省了傳統(tǒng)灌渠所占用的耕地約3-5％。
文檔編號A01G25/16GK101692783SQ20091017932
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者李澤成, 李茂程 申請人:李茂程;