【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于節(jié)水灌溉，尤其是涉及一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、地下滴灌是一種將水、肥通過埋于地下25-40cm的多級密閉管道直接輸送到作物根部的灌溉方式，尤其適用于果樹、牧草、蘆筍等多年生作物的灌溉，具有較好的節(jié)水、省工、增產(chǎn)提質(zhì)等特點(diǎn)。但目前地下滴灌系統(tǒng)尚沒有獲得大范圍推廣，主要是由于地下滴灌系統(tǒng)埋在地下，一旦發(fā)生堵塞、破損或泄漏問題，難以迅速察覺和修理，需要專門設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行檢測和維護(hù)。同時(shí)，滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本較高，尤其是當(dāng)?shù)喂嘞到y(tǒng)發(fā)生堵塞時(shí)，滴灌系統(tǒng)的更新維護(hù)成本較高。因此，亟需開發(fā)一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的智慧化自沖洗地下滴灌系統(tǒng)。
2、目前，眾多專家學(xué)者針對地下滴灌系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究，中國水利水電科學(xué)研究院提出了地下滴灌水、肥、藥一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法（專利號：cn200710179350.9），系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)輸入裝置、傳感器裝置、主控裝置及輸出裝置，其可以監(jiān)測獲取與農(nóng)田灌溉有關(guān)的多種參數(shù)，并多種參數(shù)結(jié)合初始化數(shù)據(jù)，通過灌溉決策軟件進(jìn)行分析計(jì)算具有科學(xué)灌溉和滴灌的自動(dòng)化控制程度高、有效減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。云南大學(xué)提出的一種防堵塞、易搶修的地下滴灌系統(tǒng)（專利號：cn2021202696041），主干管上均安裝有主干管流量監(jiān)測儀，支管上均安裝有支管流量監(jiān)測儀，還包括滴灌毛管，支管上連通安裝有若干滴灌毛管，滴灌毛管上安裝有流量控制閥。然而，現(xiàn)有研究尚未提出針對滴灌帶是否破損的鑒別方法，尤其是智慧化監(jiān)測與維護(hù)手段。同時(shí)，毛管沖洗為地上滴灌系統(tǒng)緩解滴灌帶堵塞問題的關(guān)鍵手段，但目前地下
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的滴灌帶破損難以鑒別及毛管沖洗手段缺乏的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，監(jiān)測地下滴灌系統(tǒng)的破損及堵塞，包括硬件層和軟件層；
3、硬件層包括順次連接的干管、首部支管、毛管、尾部支管、尾部遠(yuǎn)傳壓力表和沖洗閥；干管與首部支管垂直設(shè)置，尾部支管與首部支管平行設(shè)置，毛管垂直設(shè)置在尾部支管與首部支管之間；尾部支管和沖洗閥之間還設(shè)置有電磁閥；
4、干管上設(shè)置有水源、過濾系統(tǒng)、排氣閥、施肥設(shè)施、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和首部遠(yuǎn)傳壓力表；水源的輸出端與過濾系統(tǒng)的輸入端連接，過濾系統(tǒng)的輸出端與排氣閥的輸入端連接，排氣閥的輸出端與施肥設(shè)施的輸入端連接，施肥設(shè)施的輸出端與主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的輸入端連接，主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的輸出端與首部遠(yuǎn)傳壓力表的輸入端連接；
5、首部支管和尾部支管上均設(shè)置有支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)；其中，首部支管的支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)布設(shè)在距離首部支管尾部的0、1/4、2/4、3/4處；尾部支管的支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)布設(shè)在距離尾部支管尾部的1/8、3/8、5/8、7/8處；
6、軟件層包括數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和控制與管理模塊。
7、優(yōu)選的，毛管上設(shè)置有若干滴灌帶和若干毛管流量計(jì)，毛管流量計(jì)設(shè)置在滴灌帶靠近首部支管的一端。
8、優(yōu)選的，過濾系統(tǒng)包括四種過濾器，分別為離心過濾器、砂石過濾器、疊片過濾器和自清洗網(wǎng)式過濾器，根據(jù)污染類型、污染程度選擇確定過濾器的選擇順序。
9、優(yōu)選的，數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊根據(jù)首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)采集各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其傳輸至中央控制系統(tǒng)；其中，采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理與分析模塊實(shí)時(shí)分析從不同傳感器傳來的數(shù)據(jù)；通過歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對比分析，識別異常情況并判斷其發(fā)生的位置。
10、優(yōu)選的，控制與管理模塊用于檢測滴灌帶是否有破損或堵塞；當(dāng)檢測到滴灌帶破損或堵塞時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)維修提示或開啟自動(dòng)沖洗功能。
11、本專利技術(shù)還提供了一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，包括四種工作模式，分別為日常監(jiān)測模式、自動(dòng)診斷模式、自動(dòng)沖洗模式和人工輔助模式。
12、優(yōu)選的，日常監(jiān)測模式具體為：系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)持續(xù)監(jiān)測滴灌系統(tǒng)的壓力和流量數(shù)據(jù)，以相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的差值平均值為對照，若相鄰兩個(gè)支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的差值與平均值差偏差超過5%，則進(jìn)入自動(dòng)診斷模式；通過首部支管、尾部支管和毛管的流量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)細(xì)化定位問題區(qū)域，并將警報(bào)信息發(fā)送至控制與管理模塊，實(shí)現(xiàn)快速故障定位與響應(yīng)。
13、優(yōu)選的，自動(dòng)診斷模式具體為：在系統(tǒng)運(yùn)行初期，系統(tǒng)通過設(shè)定的初始壓力差和流量基準(zhǔn)值，建立正常運(yùn)行的參數(shù)范圍；當(dāng)系統(tǒng)檢測到相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)流量值大于平均值，偏差超過5%，同時(shí)，壓力只相較于正常壓力運(yùn)行范圍較低，則認(rèn)為出現(xiàn)破損；當(dāng)系統(tǒng)檢測到相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的流量值小于平均值，偏差超過5%，但壓力值正常，則認(rèn)為滴灌系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；并依據(jù)支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的差值，定位故障點(diǎn)；當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)通過顯示終端和手機(jī)app發(fā)出警報(bào)提示，提示運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。
14、優(yōu)選的，自動(dòng)沖洗模式具體為：系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)沖洗功能，以初始運(yùn)行壓力差為基準(zhǔn)，設(shè)定灌水結(jié)束或監(jiān)測到前后壓差超過初始壓力0.01-0.04mpa時(shí)，自動(dòng)開啟電磁閥和沖洗閥，啟動(dòng)滴灌帶進(jìn)行沖洗；系統(tǒng)通過支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)控制沖洗流速，確保流速保持在0.45-0.6m/s的范圍內(nèi)，采用分段式壓力模式緩解滴灌帶堵塞的發(fā)生；沖洗頻率根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況調(diào)整。
15、優(yōu)選的，人工輔助模式具體為：系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還支持人工干預(yù)；當(dāng)系統(tǒng)提示發(fā)生破損或堵塞時(shí)，運(yùn)維人員通過終端設(shè)備查看故障點(diǎn)，并根據(jù)提示信息進(jìn)行現(xiàn)場檢測和維護(hù)；同時(shí)，系統(tǒng)允許手動(dòng)開啟或關(guān)閉沖洗程序，根據(jù)需要調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)。
16、因此，本專利技術(shù)采用上述一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果：
17、（1）通過首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)、支管遠(yuǎn)傳電磁流量及毛管流量計(jì)的協(xié)同配合使用，提供了地下滴灌系統(tǒng)滴灌帶壓力破損的即時(shí)、智能鑒別方法，彌補(bǔ)了地下系統(tǒng)滴灌帶破損、堵塞鑒別實(shí)時(shí)、智慧監(jiān)測系統(tǒng)缺失的問題；
18、（2）本專利技術(shù)提出了地下滴灌系統(tǒng)破損、堵塞檢測方法，將滴灌帶的首部與尾部連接，并加裝首部遠(yuǎn)傳壓力表和尾部遠(yuǎn)傳壓力表，以系統(tǒng)初始運(yùn)行首部尾部壓力差為基準(zhǔn)，初步判斷滴灌帶是否產(chǎn)生破損；其次，在滴灌帶首部管道距尾部0、1/4、2/4、3/4處與滴灌帶尾部管道距尾部1/8、3/8、5/8、7/8處布置支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)，判斷滴灌小區(qū)內(nèi)部滴灌帶破損、堵塞發(fā)生大概位置；最后，通過毛管流量計(jì)示數(shù)，準(zhǔn)確判斷滴灌帶破損堵塞具體發(fā)生位置，從而提高了破損及堵塞的判斷的準(zhǔn)確性；
19、（3）本專利技術(shù)在尾部支管處連接電磁閥與沖洗閥，每次灌水結(jié)束或者管道首部、尾部遠(yuǎn)傳壓力表壓差達(dá)到0.01-0.0本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：監(jiān)測地下滴灌系統(tǒng)的破損及堵塞，包括硬件層和軟件層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：毛管上設(shè)置有若干滴灌帶和若干毛管流量計(jì)，毛管流量計(jì)設(shè)置在滴灌帶靠近首部支管的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：過濾系統(tǒng)包括四種過濾器，分別為離心過濾器、砂石過濾器、疊片過濾器和自清洗網(wǎng)式過濾器，根據(jù)污染類型、污染程度選擇確定過濾器的選擇順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊根據(jù)首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)采集各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其傳輸至中央控制系統(tǒng)；其中，采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理與分析模塊實(shí)時(shí)分析從不同傳感器傳來的數(shù)據(jù)；通過歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對比分析，識別異常情況并判斷其發(fā)生的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：控制與管理模塊用于檢測滴灌帶是否有破損或堵塞；當(dāng)檢測到滴
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于：包括四種工作模式，分別為日常監(jiān)測模式、自動(dòng)診斷模式、自動(dòng)沖洗模式和人工輔助模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于，日常監(jiān)測模式具體為：系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)持續(xù)監(jiān)測滴灌系統(tǒng)的壓力和流量數(shù)據(jù)，以相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)差值平均值為對照，若相鄰兩個(gè)支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)差值與平均值差偏差超過5%，則進(jìn)入自動(dòng)診斷模式；通過首部支管、尾部支管和毛管的流量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)細(xì)化定位問題區(qū)域，并將警報(bào)信息發(fā)送至控制與管理模塊，實(shí)現(xiàn)快速故障定位與響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于，自動(dòng)診斷模式具體為：在系統(tǒng)運(yùn)行初期，系統(tǒng)通過設(shè)定的初始壓力差和流量基準(zhǔn)值，建立正常運(yùn)行的參數(shù)范圍；當(dāng)系統(tǒng)檢測到相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)流量值大于平均值，偏差超過5%，同時(shí)，壓力只相較于正常壓力運(yùn)行范圍較低，則認(rèn)為出現(xiàn)破損；當(dāng)系統(tǒng)檢測到相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)流量值小于平均值，偏差超過5%，但壓力值正常，則認(rèn)為滴灌系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；并依據(jù)支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)的差值，定位故障點(diǎn)；當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)通過顯示終端和手機(jī)APP發(fā)出警報(bào)提示，提示運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于，自動(dòng)沖洗模式具體為：系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)沖洗功能，以初始運(yùn)行壓力差為基準(zhǔn)，設(shè)定灌水結(jié)束或監(jiān)測到前后壓差超過初始壓力0.01-0.04MPa時(shí)，自動(dòng)開啟電磁閥和沖洗閥，啟動(dòng)滴灌帶進(jìn)行沖洗；系統(tǒng)通過支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)控制沖洗流速，確保流速保持在0.45-0.6m/s的范圍內(nèi)，采用分段式壓力模式緩解滴灌帶堵塞的發(fā)生；沖洗頻率根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于，人工輔助模式具體為：系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還支持人工干預(yù)；當(dāng)系統(tǒng)提示發(fā)生破損或堵塞時(shí)，運(yùn)維人員通過終端設(shè)備查看故障點(diǎn)，并根據(jù)提示信息進(jìn)行現(xiàn)場檢測和維護(hù)；同時(shí)，系統(tǒng)允許手動(dòng)開啟或關(guān)閉沖洗程序，根據(jù)需要調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：監(jiān)測地下滴灌系統(tǒng)的破損及堵塞，包括硬件層和軟件層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：毛管上設(shè)置有若干滴灌帶和若干毛管流量計(jì)，毛管流量計(jì)設(shè)置在滴灌帶靠近首部支管的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：過濾系統(tǒng)包括四種過濾器，分別為離心過濾器、砂石過濾器、疊片過濾器和自清洗網(wǎng)式過濾器，根據(jù)污染類型、污染程度選擇確定過濾器的選擇順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊根據(jù)首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)采集各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其傳輸至中央控制系統(tǒng)；其中，采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理與分析模塊實(shí)時(shí)分析從不同傳感器傳來的數(shù)據(jù)；通過歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對比分析，識別異常情況并判斷其發(fā)生的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，其特征在于：控制與管理模塊用于檢測滴灌帶是否有破損或堵塞；當(dāng)檢測到滴灌帶破損或堵塞時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)維修提示或開啟自動(dòng)沖洗功能。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于：包括四種工作模式，分別為日常監(jiān)測模式、自動(dòng)診斷模式、自動(dòng)沖洗模式和人工輔助模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種地下滴灌智慧化實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的方法，其特征在于，日常監(jiān)測模式具體為：系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，首部遠(yuǎn)傳壓力表、尾部遠(yuǎn)傳壓力表、主管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)和支管遠(yuǎn)傳電磁流量計(jì)持續(xù)監(jiān)測滴灌系統(tǒng)的壓力和流量數(shù)據(jù)，以相鄰支管遠(yuǎn)傳電磁流量...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周博，賈彤，李云開，肖揚(yáng)，
申請(專利權(quán))人：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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