本技术涉及玉米滴灌,更具体的说是涉及一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统。
背景技术:
1、滴灌系统由首部枢纽、管路和滴头组成,用于农业灌溉,滴灌属全管道输水和局部微量灌溉,使水分的渗漏和损失降低到最低限度。同时,又由于能做到适时地供应作物根区所需水分,不存在外围水的损失问题,又使水的利用效率大大提高。
2、目前的滴灌系统存在滴灌过程中因滴灌管内的水流动的时间间隔而造成的滴灌不均匀,即滴灌管内前端进入的水会一直进行滴灌,直至管体内的水流动至后端部分,后端才进行滴灌,使滴灌管的前后部分的滴灌不均匀;以及未考虑到因玉米的棵间蒸发、天然降水以及滴灌时的土壤含水率,导致每次滴灌用水总量的不足或者过量,造成玉米的需水量不足影响其长势以及滴灌过量导致造成滴灌浪费,尤其在干旱地区,在水源缺乏的种植环境中,对玉米滴灌系统中的滴灌用水量进行精确的计算控制来形成对玉米的限灌条件是很有必要的。
3、因此,如何提供一种具有使滴灌进水均匀且能够同时检测棵间蒸发、土壤含水率以及有效降雨量,用以分析计算组成限灌条件的玉米滴灌系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本实用新型提供了一种具有双向供水机构的玉米滴灌系统,同时还包括数据分析装置以及用以检测所需数据的检测装置,用以组成精确限定玉米滴灌用水量的限灌条件,以在满足玉米用水需求的同时,不浪费多余滴灌用水。
2、为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
3、一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,包括:
4、供水室,所述供水室内安装有供水装置,所述供水室的外侧为玉米种植的滴灌区域;
5、主流水泵,所述主流水泵安装在所述供水室内且其进水端与所述供水装置的出水端连通,所述主流水泵的出水端连通有出水管,所述出水管的出水端连接有三通管;
6、分流水泵,所述分流水泵为两个且分别安装在所述滴灌区域两侧的土壤表层上,两个所述分流水泵的进水端均连通有分流进水管且所述分流进水管均与所述三通管连通;
7、滴灌管网,所述滴灌管网包括滴灌管和连接管,所述滴灌管为多条且适配玉米种植的行间距间隔布置,所述滴灌管浅埋设置在两行玉米之间的土壤层中,多条所述滴灌管的端部均通过所述连接管连通,两个所述分流水泵的出水端分别对应连通所述连接管,以使所述滴灌管两端同时进水,多条所述滴灌管上适配玉米种植间隔安装有滴灌喷头;
8、监测部,所述监测部包括对玉米棵间蒸发量进行监测的棵间土壤蒸发器、对有效降雨的渗入深度测量的雨水渗入测量机构以及对种植土壤含水率进行检测的土壤水热监测机构,所述棵间土壤蒸发器和所述土壤水热监测机构安装在所述滴灌区域的土壤层处,所述雨水渗入测量机构安装在远离所述滴灌区域的土壤层处;
9、控制器,所述控制器安装在所述供水室内,所述控制器分别与所述棵间土壤蒸发器、所述雨水渗入测量机构及所述土壤水热监测机构无线信号连接,以接收检测数据,所述控制器分别与所述主流水泵和所述分流水泵的控制端电连接,以控制滴灌时间。
10、本实用新型的有益效果是:通过供水室内的供水装置提供滴灌用水,再通过主流水泵为供水装置的供水提供动力,通过三通管将连接主流水泵出水端的管体,使滴灌用水分流,之后通过分流进水管与分流水泵的进水端连接,因滴灌管为多条且通过连接管连接,两个分流水泵的出水端与滴灌管两端的连接管处连通,使得两侧的分流水泵可同时将滴灌用水压入至滴灌管内,提高了滴灌进水效率,同时,还使得两端进水均匀,不会因只设置了一个进水泵而导致滴灌管末端的水压不足,进而导致滴灌管末端的滴灌水量不足,影响位于滴灌管末端的玉米长势情况;并且因为滴灌管是由两个分流水泵进水的,两个分流水泵的水流压力在滴灌管的中间位置处汇聚,使得滴灌管中间位置处的水流压力增加,同时也增加了滴灌压力,通过对滴灌管中间位置处的压力弥补,使得该位置处的滴灌量增加,优化了滴灌管的水流分配,因此,该玉米滴灌系统中的双向供水方式,提高了滴灌进水的均匀性;同时,还通过监测部中的棵间土壤蒸发器、雨水渗入测量机构以及土壤水热监测机构分别对玉米种植地内的棵间蒸发量、有效降雨量的渗入深度和土壤含水率分别进行检测,并记录数据,将数据传输给控制器进行分析,得出最佳滴灌用水量,再根据水泵出水流量,计算出滴灌时间,并通过控制器控制主流水泵及分流水泵的启闭时间,进行适量滴灌,以完成在最佳适宜玉米成长的限灌条件下的滴灌过程,既不存在滴灌量不足而导致的玉米长势差,也不存在滴灌量大而造成的滴灌用水浪费的问题,提高了玉米灌溉效果。
11、进一步的,所述棵间土壤蒸发器浅埋设置在两棵玉米之间。
12、采用上述技术方案的有益效果是:安装在作物棵间的蒸发器可以更准确地模拟和测量作物实际生长条件下的土壤蒸发情况,从而获取具有代表性的蒸发数据;还可以减少其他因素如风速、光照等对测量结果的干扰,使得测量结果更加准确;蒸发器不会占用额外的土地面积,不影响作物的正常生长和田间管理;可以更好地模拟和研究农田spac(土壤-植物-大气连续体)系统中的水分运动和能量交换过程,提高了检测结果的准确性。
13、进一步的,所述棵间土壤蒸发器包括土壤称重筒及与其固定连接的数据采集器,所述土壤称重筒底端面安装有称重传感器,以对所述土壤称重筒内的含水土壤的重量变化进行测量,所述称重传感器与所述控制器的数据接收端无线信号连接。
14、采用上述技术方案的有益效果是:将棵间土壤蒸发器埋入土壤层中,并在土壤称重筒内放置土柱,通过土壤称重筒底端面安装的称重传感器,对土柱的重量进行感应测量,比较土柱中水分蒸发的前后重量数据,即可得出蒸发数据,结构简单,降低了设备成本。
15、进一步的,所述雨水渗入测量机构包括安装柱和水分传感器,所述安装柱一端埋入土壤层中,所述水分传感器为多个且沿所述安装柱的轴向方向间隔安装在所述安装柱的外侧壁上,所述安装柱内部中空且顶端封口,所述安装柱内安装有与多个所述水分传感器信号连接的数据传输装置,所述数据传输装置与所述控制器无线信号连接。
16、采用上述技术方案的有益效果是:通过设置轴向安装在安装柱上的多个水分传感器,且预先将水分传感器按埋入时的高度进行命名分类,随着雨水的向下渗入,位于不同深度的多个水分传感器检测到雨水,可根据安装柱上的位于底端的可感应到雨水的水分传感器的所在高度来判断雨水渗入深度。
17、进一步的,所述雨水渗入测量机构还包括防下陷固件,所述防下陷固件为多个且均包括固定底座和连接板,多个所述固定底座间隔围绕埋设在所述安装柱外周端的土壤层处,多个所述连接板的一端分别与多个所述固定底座固定连接,另一端与所述安装柱的顶端固定连接。
18、采用上述技术方案的有益效果是:通过设置防下陷固件,可对安装柱起到支撑作用,防止其在雨水渗透的过程中下陷,避免安装柱及其壁上安装的水分传感器的高度变化,提高了对渗入深度测量的精准性。
19、进一步的,所述土壤水热监测机构包括多个可检测土壤含水量的tdr检测管,多个所述tdr检测管一端为检测端且均埋入至土壤层内,多个所述tdr检测管沿水平方向间隔布置且均与所述控制器无线信号连接。
20、采用上述技术方案的有益效果是:tdr管可以实现自动化测量,适合于连续、定位、自动监测土壤含水率,降低了人工操作成本,且tdr管测量过程中对土壤的扰动非常小,可以保持土壤原有的物理和化学特性,提高了检测结果的精准度。
21、进一步的,还包括提供电能的太阳能板及其支撑杆,所述支撑杆垂直安装在玉米地的边缘位置处,所述太阳能板固定在所述支撑杆顶端,所述太阳能板分别与所述棵间土壤蒸发器、所述雨水渗入测量机构、所述土壤水热监测机构以及两个所述分流水泵电连接。
22、采用上述技术方案的有益效果是:提供了在野外的环境中的用电保障,无需设置其他供电设备,降低了设备成本。
23、进一步的,还包括保护壳体,所述保护壳体为两个,两个所述分流水泵分别安装在所述保护壳体内部。
24、采用上述技术方案的有益效果是:可通过保护壳体对分流水泵进行保护,避免分流水泵直接暴露在野外环境中,防止分流水泵受到损坏,延长了分流水泵的使用寿命。
1.一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,所述棵间土壤蒸发器(51)浅埋设置在两棵玉米之间。
3.根据权利要求2所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,所述棵间土壤蒸发器(51)包括土壤称重筒(511)及与其固定连接的数据采集器(512),所述土壤称重筒(511)底端面安装有称重传感器(513),以对所述土壤称重筒(511)内的含水土壤的重量变化进行测量,所述称重传感器(513)分别与所述数据采集器(512)和所述控制器(6)的数据接收端信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,所述雨水渗入测量机构(52)包括安装柱(521)和水分传感器(522),所述安装柱(521)一端埋入土壤层中,所述水分传感器(522)为多个且沿所述安装柱(521)的轴向方向间隔安装在所述安装柱(521)的外侧壁上,所述安装柱(521)内部中空且顶端封口,所述安装柱(521)内顶端安装有与多个所述水分传感器(522)信号连接的数据传输装置(523),所述数据传输装置(523)与所述控制器(6)无线信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,所述雨水渗入测量机构(52)还包括防下陷固件(524),所述防下陷固件(524)为多个且均包括固定底座(5241)和连接板(5242),多个所述固定底座(5241)间隔围绕埋设在所述安装柱(521)外周端的土壤层处,多个所述连接板(5242)的一端分别与多个所述固定底座(5241)固定连接,另一端与所述安装柱(521)的顶端固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,所述土壤水热监测机构(53)包括多个可检测土壤含水量的tdr检测管(531),多个所述tdr检测管(531)一端为检测端且均埋入至土壤层内,多个所述tdr检测管(531)沿水平方向间隔布置且均与所述控制器(6)无线信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,还包括提供电能的太阳能板(7)及支撑杆(71),所述支撑杆(71)垂直安装在地面上,所述太阳能板(7)固定在所述支撑杆(71)顶端,所述太阳能板(7)分别与所述棵间土壤蒸发器(51)、所述雨水渗入测量机构(52)、所述土壤水热监测机构(53)以及两个所述分流水泵(3)电连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于限灌条件下的玉米滴灌系统,其特征在于,还包括保护壳体(32),所述保护壳体(32)为两个,两个所述分流水泵(3)分别安装在所述保护壳体(32)内部。
