有底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種有底蒸滲測坑自適應控制灌溉排水系統，其結構是包括測坑排水井、有測坑灌水井、測坑水位觀測井、大田水位觀測井、陰極測坑金屬探絲、電源、判斷電路開關、測坑電路電磁鐵、陽極測坑金屬探絲、陰極大田金屬探絲、大田電路電磁鐵、陽極大田金屬探絲、電源、排水電路繼電器、排水泵站、排水管、灌水電路繼電器、灌水泵站、底蒸滲測坑，優點：自適應調整有底蒸滲測坑內的灌溉水位，使有底蒸滲測坑內的作物灌溉水深情況始終與大田保持一致，可以通過閉合控制電路，同時打開灌溉和排水泵站，采取邊灌邊排的方式降低有底蒸滲測坑內的土壤鹽分含量；減少灌溉試驗中的人工灌溉排水和置換有底蒸滲測坑內土壤的勞動強度。
【專利說明】有底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種有底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統。
【背景技術】
[0002] 有底蒸滲測坑是農業灌溉試驗中廣泛應用的一種試驗設備，通常用于作物蒸發蒸 騰量的測定。根據灌溉試驗規范（SL13-2004)中的要求，蒸滲測坑的土壤表面積一般不宜 小于4m 2,測坑內的裝土深度一般在0. 8?2. 0m。實際使用中，根據大田地下水位的變化， 相應調整測坑內的地下水位值，使得測坑內的水位與大田一致。通過測坑灌排水量的差值， 計算出農作物的凈灌溉耗水量，并由此折算成相應的作物蒸發蒸騰量。
[0003] 常規的有底蒸滲測坑供排水系統中，測坑內的地下水位控制，是通過調節與測坑 相連的平水漏斗的溢流堰的高程實現。目前，大多數的蒸滲側坑都是依靠人工上下移動平 水漏斗的上下位置來實現側坑內的地下水位高程調整的目的。同時，依靠馬氏瓶計量供排 水量，通過供排水量差值計算出作物的凈灌溉耗水量。
[0004] 現有的設備主要存在以下問題：
[0005] (1)采用人工的方式，對于小型的、土層厚度不大的測坑尚為可行，但對于土層厚 度在1. 5m以上的測坑，操作困難，實用性不強，無法滿足灌溉試驗的要求。
[0006] (2)作物生長過程中，由于作物蒸發蒸騰量始終存在，導致大田內的地下水位時刻 都在變化。而采用人工方式調整地下水位，通常是在每天的固定時間點或者是大田與測坑 內地下水位相差到一定程度時才進行，使得測坑內的水位變化情況始終滯后于大田水位變 化，造成測坑內的作物灌溉與大田不一致，人為增大了灌溉試驗的誤差。
[0007] (3)由于有底蒸滲測坑是一個四周和底部封閉的裝置，土壤中的水分與外界隔絕。 在進行一段時間試驗后，由于農藥、化肥的施用后，測坑內土壤中鹽分含量會累積，往往需 要通過置換測坑內的土壤來解決，勞動強度大，且使得測坑內的原狀土層受到了破壞，不利 于灌溉試驗的開展。
【發明內容】
[0008] 本實用新型提出的是一種有底蒸滲測坑自適應控制灌溉排水系統。其目的旨在解 決現有技術所存在的上述缺陷，當大田中土壤水位因作物的蒸騰蒸發或相關的農事操作導 致灌溉水位發生變化時，裝置能夠根據大田中的水位變化量，自動調整有底蒸滲測坑中的 水位，使得有底蒸滲測坑的灌溉水位始終與大田相一致。此外，當測坑內土體中鹽分含量積 累到一定程度時，可以通過邊灌邊排的洗鹽方式，將測坑內的鹽分降低到一個合理范圍。
[0009] 本實用新型的技術解決方案是：一種有底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統， 其結構是測坑排水井、測坑灌水井、測坑水位觀測井、大田水位觀測井的一端插入底蒸滲測 坑內，底蒸滲測坑內裝有測坑底層濾料；
[0010] 所述測坑排水井的另一端內插有排水管的一端，測坑灌水井的另一端內插有測坑 灌水管的一端，測坑水位觀測井的另一端內插有陰極測坑金屬探絲和陽極測坑金屬探絲的 一端，大田水位觀測井的另一端內插有陰極大田金屬探絲和陽極大田金屬探絲的一端； [0011] 所述插有排水管的另一端連接排水流量計的一端，排水流量計的另一端接排水泵 站的一端，
[0012] 測坑灌水管的另一端連接灌水流量計的一端，灌水流量計的另一端接灌水泵站的 一端，
[0013] 陰極測坑金屬探絲的另一端串接判斷電路測坑指示燈、判斷電路電源負端和判斷 電路大田指示燈的一端，判斷電路大田指示燈的另一端接陰極大田金屬探絲的另一端，
[0014] 陽極測坑金屬探絲的另一端接測坑電路電磁鐵的A極，測坑電路電磁鐵的另一 A' 極連接判斷電路開關、大田電路電磁鐵的B極，大田電路電磁鐵的另一 B'極接陽極大田金屬 探絲的另一端，
[0015] 所述排水泵站的另一端接排水電路繼電器的一端，排水電路繼電器的另一端上有 控制電路排水靜觸點、控制電路排水觸點，其中控制電路排水靜觸點與測坑電路電磁鐵相 觸，
[0016] 所述灌水流量計一端接灌水管，另一端接灌水泵一端，灌水泵的另一端接灌水電 路繼電器的一端，灌水電路繼電器的另一端接排水電路繼電器的三端和控制電路電源的正 端，
[0017] 控制電路電源的負端串接控制電路閉合旋鈕、控制電路排水靜觸點、復位彈簧；
[0018] 灌水電路繼電器的三端上有控制電路灌水觸點、判斷電路動觸點，
[0019] 其中判斷電路動觸點與大田電路電磁鐵相觸；
[0020] 大田水位觀測井的外圍上裝有觸點機構支架。
[0021] 本實用新型的有益效果是：能夠根據大田的地下水位埋深變化情況，自適應調整 有底蒸滲測坑內的灌溉水位，使得有底蒸滲測坑內的作物灌溉水深情況始終與大田保持一 致；此外，為解決試驗過程中測坑內土壤中鹽分積累的問題，可以通過閉合控制電路，同時 打開灌溉和排水泵站，采取邊灌邊排的方式降低有底蒸滲測坑內的土壤鹽分含量。從而極 大地減少灌溉試驗中的人工灌溉排水和置換有底蒸滲測坑內土壤的勞動強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是帶底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統結構示意圖。
[0023] 圖2是帶底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統的工作流程圖。
[0024] 圖中A是測坑排水井、B是有測坑灌水井、C是測坑水位觀測井、D大田水位觀測井、 1是陰極測坑金屬探絲、2是判斷電路測坑指示燈、3是判斷電路電源、4是判斷電路開關、5 是測坑電路電磁鐵、6是陽極測坑金屬探絲、7是陰極大田金屬探絲、8是判斷電路大田指示 燈、9是大田電路電磁鐵、10是陽極大田金屬探絲、11是判斷電路動觸點、12是控制電路排 水靜觸點、13是復位彈簧、14是控制電路電源、15是排水電路繼電器、16是排水泵站、17是 排水流量計、18是排水管、19是控制電路灌水靜觸點、20是灌水電路繼電器、21是灌水泵 站、22是灌水流量計、23是測坑灌水管、24是測坑底層濾料、25是有底蒸滲測坑、26是控制 電路閉合旋鈕、27是觸點機構支架、28是控制電路排水觸點、29是控制電路灌水觸點。
【具體實施方式】
[0025] 對照圖1，帶底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統，其結構是測坑排水井A、測 坑灌水井B、測坑水位觀測井C、大田水位觀測井D的一端插入底蒸滲測坑25內，底蒸滲測 坑25內裝有測坑底層濾料24。
[0026] 所述測坑排水井A的另一端內插有排水管18的一端，測坑灌水井B的另一端內插 有測坑灌水管23的一端，測坑水位觀測井C的另一端內插有陰極測坑金屬探絲1和陽極測 坑金屬探絲6的一端，大田水位觀測井D的另一端內插有陰極大田金屬探絲7和陽極大田 金屬探絲10的一端。
[0027] 所述插有排水管18的另一端連接排水流量計17的一端，排水流量計17的另一端 接排水泵站16的一端。
[0028] 測坑灌水管23的另一端連接灌水流量計22的一端，灌水流量計22的另一端接灌 水泵站21的一端。
[0029] 陰極測坑金屬探絲1的另一端串接判斷電路測坑指示燈2、判斷電路電源3負端和 判斷電路大田指示燈8的一端，判斷電路大田指示燈8的另一端接陰極大田金屬探絲7的 另一端。
[0030] 陽極測坑金屬探絲6的另一端接測坑電路電磁鐵5的A極，測坑電路電磁鐵5的 另一 A'極連接判斷電路開關4、大田電路電磁鐵9的B極，大田電路電磁鐵9的另一 B'極接 陽極大田金屬探絲10的另一端。
[0031] 所述排水泵站16的另一端接排水電路繼電器15的一端，排水電路繼電器15的另 一端上有控制電路排水靜觸點12、控制電路排水觸點28,其中控制電路排水靜觸點12與測 坑電路電磁鐵5相觸。
[0032] 所述灌水流量計22的一端接灌水管，另一端接灌水泵一端，灌水泵接灌水電路繼 電器20的一端，灌水電路繼電器20的另一端接排水電路繼電器15的三端和控制電路電源 14的正端。
[0033] 控制電路電源14的負端串接控制電路閉合旋鈕26、控制電路排水靜觸點12、復位 彈黃13。
[0034] 灌水電路繼電器20的三端上有控制電路灌水觸點29、判斷電路動觸點11，其中判 斷電路動觸點11與大田電路電磁鐵9相觸。
[0035] 大田水位觀測井D的外圍上裝有觸點機構支架27。
[0036] 所述的陰極測坑金屬探絲1、判斷電路測坑指示燈2、判斷電路電源3、探測電路開 關4 (閉合)、測坑電路電磁鐵5、陽極測坑金屬探絲6相互串聯而成的測坑判斷電路。
[0037] 所述的陰極大田金屬探絲7、判斷電路大田指示燈8、判斷電路電源3、判斷電路開 關4 (閉合)、大田電路電磁鐵9、陽極大田金屬探絲10相互串聯而成的大田判斷電路。
[0038] 由判斷電路動觸點11、復位彈簧13和觸點機構支架27組成觸點機構。
[0039] 由測坑判斷電路、大田判斷電路、觸點機構構成了本發明的測坑判斷電路部分。
[0040] 由控制電路排水靜觸點12、控制電路排水觸點28、排水電路繼電器15、控制電路 電源14串聯而成測坑排水控制電路，排水電路繼電器15連接排水泵站16,控制排水泵站 16的工作狀態。
[0041] 由控制電路灌水靜觸點19、控制電路灌水觸點29、灌水電路繼電器20、控制電路 電源14串聯而成測坑灌水控制電路，灌水電路繼電器20連接灌水泵站21，控制排水泵站 21的工作狀態。
[0042] 由閉合旋鈕26、控制電路排水觸點28、控制電路灌水觸點29組成控制電路閉合機 構。通過旋轉閉合旋鈕26,使得控制電路排水觸點28、控制電路灌水觸點29短路，控制電 路閉合。
[0043] 由測坑排水控制電路、測坑灌水控制電路、控制電路閉合機構構成了本發明的控 制電路部分。
[0044] 由測坑判斷電路和控制電路兩部分構成了帶底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水 系統，其中測坑判斷電路中的測坑電路電磁鐵5的A極與控制電路中的大田電路電磁鐵9 的B極相接，測坑電路電磁鐵5的另一 A，極與陽極測坑金屬探絲6相接，控制電路中的大田 電路電磁鐵9的另一 B'極與陽極大田金屬探絲10相接。
[0045] 實施例1
[0046] 如圖2所示，開啟閉合判斷電路開關4,判斷電路測坑指示燈2、判斷電路大田指示 燈8均發光，系統開始工作，土壤鹽分< 4%，測坑內的水位低于大田內的水位，則測坑判斷 電路中的陰極測坑金屬探絲1和陽極測坑金屬探絲6露出水面的總長度大于大田判斷電路 中的陰極大田金屬探絲7和陽極大田金屬探絲10露出水面的總長度，導致測坑判斷電路中 的電阻值大于大田判斷電路中的電阻值，判斷電路電源3電壓一定時，從而使得大田判斷 電路中的大田電路電磁鐵9對判斷電路動觸點11的吸力大于測坑電路電磁鐵5的吸力，判 斷電路動觸點11與控制電路灌水靜觸點19接觸，測坑灌水控制電路閉合，灌水泵站21開 始工作，對有底蒸滲測坑25灌水，測坑水位上升。當有底蒸滲測坑25水位升至與大田水位 一致時，測坑判斷電路中的陰極測坑金屬探絲1和陽極測坑金屬探絲6露出水面的總長度 與大田判斷電路中的陰極大田金屬探絲7和陽極大田金屬探絲10露出水面的總長度一樣， 測坑判斷電路與大田判斷電路中的電阻值恢復一致，原先的測坑電路電磁鐵5與大田電路 電磁鐵9吸力大小相等，判斷電路動觸點11在復位彈簧13的作用下復位，測坑灌水控制電 路斷路，灌水泵站21停止工作。
[0047] 實施例2
[0048] 如圖2所示，閉合判斷電路開關4,判斷電路測坑指示燈2、判斷電路大田指示燈8 均發光，系統開始工作，土壤鹽分< 4%，在測坑內的水位高于大田內的水位時，則測坑判斷 電路中的陰極測坑金屬探絲1和陽極測坑金屬探絲6露出水面的總長度小于大田判斷電路 中的陰極大田金屬探絲7和陽極大田金屬探絲10露出水面的總長度，導致測坑判斷電路中 的電阻值小于大田判斷電路中的電阻值，判斷電路電源3電壓一定時，從而使得大田判斷 電路中的大田電路電磁鐵9對判斷電路動觸點11的吸力小于測坑電路電磁鐵5的吸力，判 斷電路動觸點11與控制電路灌水靜觸點12接觸，測坑排水控制電路閉合，排水泵站16開 始工作，對有底蒸滲測坑25排水，測坑水位下降。當有底蒸滲測坑25水位升至與大田水位 一致時，測坑判斷電路中的陰極測坑金屬探絲1和陽極測坑金屬探絲6露出水面的總長度 與大田判斷電路中的陰極大田金屬探絲7和陽極大田金屬探絲10露出水面的總長度一樣， 測坑判斷電路與大田判斷電路中的電阻值恢復一致，原先的測坑電路電磁鐵5與大田電路 電磁鐵9吸力大小相等，判斷電路動觸點11在復位彈簧13的作用下復位，測坑排水控制電 路斷路，排水泵站16停止工作。
[0049] 實施例3
[0050] 試驗過程中，若發現測坑內的土壤鹽分含量彡4%，不利于灌溉試驗開展時，可以直 接旋轉控制電路閉合旋鈕26,使得控制電路排水觸點28、控制電路灌水觸點29短路，控制 電路閉合。灌水泵站21和排水泵站16同時工作，對有底蒸滲測坑25采取邊灌邊排的方式 洗鹽，達到降低有底蒸滲測坑25內土壤中的鹽分含量的目的。
【權利要求】
1. 一種有底蒸滲測坑的自適應控制灌溉排水系統，其特征是測坑排水井、測坑灌水井、 測坑水位觀測井、大田水位觀測井的一端插入底蒸滲測坑內，底蒸滲測坑內裝有測坑底層 濾料； 所述測坑排水井的另一端內插有排水管的一端，測坑灌水井的另一端內插有測坑灌 水管的一端，測坑水位觀測井的另一端內插有陰極測坑金屬探絲和陽極測坑金屬探絲的一 端，大田水位觀測井的另一端內插有陰極大田金屬探絲和陽極大田金屬探絲的一端； 所述插有排水管的另一端連接排水流量計的一端，排水流量計的另一端接排水泵站的 一端， 測坑灌水管的另一端連接灌水流量計的一端，灌水流量計的另一端接灌水泵站的一 端， 陰極測坑金屬探絲的另一端串接判斷電路測坑指示燈、判斷電路電源負端和判斷電路 大田指示燈的一端，判斷電路大田指示燈的另一端接陰極大田金屬探絲的另一端， 陽極測坑金屬探絲的另一端接測坑電路電磁鐵的A極，測坑電路電磁鐵的另一 A'極連 接判斷電路開關、大田電路電磁鐵的B極，大田電路電磁鐵的另一 B'極接陽極大田金屬探絲 的另一端， 所述排水泵站的另一端接排水電路繼電器的一端，排水電路繼電器的另一端上有控制 電路排水靜觸點、控制電路排水觸點，其中控制電路排水靜觸點與測坑電路電磁鐵相觸， 所述灌水流量計一端接灌水管，另一端接灌水泵一端，灌水泵的另一端接灌水電路繼 電器的一端，灌水電路繼電器的另一端接排水電路繼電器的三端和控制電路電源的正端， 控制電路電源的負端串接控制電路閉合旋鈕、控制電路排水靜觸點、復位彈簧； 灌水電路繼電器的三端上有控制電路灌水觸點、判斷電路動觸點， 其中判斷電路動觸點與大田電路電磁鐵相觸； 大田水位觀測井的外圍上裝有觸點機構支架。
【文檔編號】G05B19/04GK203894572SQ201420302539
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】劉德斌, 楊延春, 鄒志國 申請人:江蘇省沿海水利科學研究所