一种智能阀门灌溉的控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种农业灌溉技术领域，具体涉及一种智能阀门灌溉的控制装置；另外，本发明还公开了一种智能阀门灌溉的控制装置的控制方法。

背景技术：

水资源日益紧缺已经成为全球性的问题，节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求，也是全球经济社会的需求。我国作为全球13个水资源匮乏国家之一，水资源的不足已经对我国社会经济发展构成了严重威胁，甚至成为社会经济发展的“瓶颈”，大力发展节约用水不仅是一种革命措施，也是我国的基本策略之一。农业用水占据了我国总用水量中的70％。目前全国农业灌溉用水利用率约为45％左右，大大低于发达国家农业灌溉用水利用率70-80％。农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展农业提高灌溉用水效率是我国节水战略中的重要环节。

尤其是在我国西北地区和东北地区地广人稀，农业发展主要以种植业为主。通常需要根据农田实际情况进行灌溉，常用的灌溉方式有：漫灌、浇灌、滴灌、喷灌的方式进行灌溉；在进行农田灌溉作业时均是采用人工手动将阀门开启与关闭的方式，但是由于农田面积较大，开启和关闭阀门时需要到农田地里去依次将各个阀门开启和关闭，这样就需要工作人员在农田地里来回行走将阀门开启和关闭。因此采用人工手动方式操作阀门的开启和关闭进行农田灌溉作业，极大地增加了工人的劳动负担及浪费时间效率低下，同时工人在操作阀门灌溉作业期间行走的时间各不相同，导致阀门不能按时开启和或关闭以及漏开漏关的现象时长发生，从而导致农田地里水肥超标资源浪费。亟需先进的设备装置和技术对农田灌溉进行监控管理，保证适时适量地满足作物生长所需要的水分从而达到节约用水及节水灌溉自动化的目的。

因此，亟需一款能够实现自动化灌溉的装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能阀门灌溉的控制装置，该装置主要用于实现农田的自动化灌溉，能够有效的降低用工量和工人的劳动负担，同时，在灌溉时能够更省时省力更加精准，节约用水用电用肥料，避免出现过灌、漏灌浪费资源的情况；

另外，本发明还公开了一种智能阀门灌溉的控制装置的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种智能阀门灌溉的控制装置，其包括多通管件，多通管件垂直安装在农田地里灌溉的干支管上，多通管件有一个进水端和至少一个出水端，进水端与干支管上的出水口连接，每一个出水端均安装有一阀门，阀门的出水口与灌溉输水软带或者灌溉输水软管连接，出水端所连接的阀门上设置有安装支架，每一个安装支架上固定安装有一个电动执行器，每一个电动执行器均对应一个阀门，且电动执行器位于阀门的上方，电动执行器动力输出轴与阀门的阀芯驱动轴连接；

在多通管件进水端一侧安装有水压传感器，水压传感器用于监测多通管件进水端的水压值；另一侧安装有水流传感器，水流传感器用于监测多通管件进水端内的水流状态；

多通管件上安装有连接支架，连接支架上固定安装有太阳能板和无线控制器；电动执行器、水压传感器及水流传感器与所述无线控制器连接，无线控制器上连接有广域网和/或局域网的无线天线，无线天线安装在连接支架上，无线控制器是通过无线天线与网关和云端服务器及用户终端的无线连接，进而实现物联网远程控制，提高了工作效率和精细管理。

进一步优化，电动执行器动力输出轴通过一轴套与阀门的阀芯驱动轴连接。

其中，轴套上端设置有第一连接孔，下端设置有第二连接孔，第一连接孔及第二连接孔均为多边形孔。

进一步限定，第一连接孔及第二连接孔为三边形孔、四边形孔、五边形孔、六边形孔或者七边形孔。

进一步限定，第一连接孔深度大于第二连接孔深度，连接轴套向上滑动后，轴套能够脱离阀门的阀芯驱动轴。

其中，多通管件为二通管件、三通管件、四通管件或者五通管件；阀门为蝶阀或者球阀。

其中，用户终端为手机或者pc电脑。

进一步优化，电动执行器包括外壳、电机、驱动轴、动力输出轴、第一齿轮传动机构、第二齿轮传动机构，驱动轴及动力输出轴通过轴承座安装在外壳内，电机输出轴通过第一齿轮传动机构与驱动轴连接，驱动轴通过第二齿轮传动机构与动力输出轴连接。

其中，动力输出轴主要由棱轴和圆轴连接组成，圆轴上端延伸出外壳上端，棱轴下端延伸出外壳下端，圆轴上端通过顶丝连接有锁紧轴套，棱轴下端用于与轴套上端设置的第一连接孔连接；圆轴上端设置有连接部，所述连接部通过可拆卸方式连接有离合手柄。

另外，本发明还公开了一种智能阀门灌溉的控制装置的控制方法，包括使用若干智能阀门灌溉的控制装置；

1)根据农田灌溉的管网铺设来安装所述一种智能阀门灌溉的控制装置，并对其进行一一编号，实现编组灌溉；

2)在农田灌溉地里安装有土壤温湿度传感器、雨量传感器和视频监控装置，土壤温湿度传感器用于监测农田灌溉地里土壤的温度及湿度信息；雨量传感器用于监测自然降雨量信息；视频监控装置用于获取农田灌溉地内作物的生长情况信息；土壤温湿度传感器通过无线控制器连接网关和云端服器与用户终端连接；雨量传感器和视频监控装置通过网关及云端服器与用户终端连接；

3)用户在用户终端上进行参数设置，所述参数包括土壤的温度及湿度信息、自然降雨量信息和作物的生长情况信息；

a.当土壤温湿度传感器监测到土壤的温度及湿度信息低于或者高于设置参数标准值时，向用户终端发送指导灌溉信息，用户根据用户终端接收到的指导灌溉信息及时、适时的去灌溉作物以保障作物正常生长；

b.视频监控装置用于获取农田灌溉地内作物的生长情况信息，作物的生长情况信息包括作物叶片发黄和枯萎信息，通过图像处理和数据分析后得到作物叶片发黄和枯萎信息，然后向用户终端发送指导灌溉信息，用户根据用户终端接收到的指导灌溉信息及时、适时的去灌溉作物以保障作物正常生长；

c.灌溉期间如果出现下雨的情况，雨量传感器将自然降雨量信息通过网关接云端服器向用户终端发送指导灌溉信息，以便于用户及时合理的开关阀门避免水资源浪费，保障灌溉作物正常生长。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明主要由多通管件、阀门、电动执行器等部件组成，在实际的使用中，不再需要人工到农田地里去将每个阀门进行依次打开，只需观察农田地里土壤的温湿度情况及种植作物生长实时状态即可通过用户终端远程控制来实现自动化灌溉的工作，不仅能够有效的提高灌溉效率，同时还能够减少工人的劳动负担；

并且，通过用户终端来发送控制指令，无线控制器根据接收到的控制指令对阀门实时控制，能够对阀门的开启关闭时间进行精确控制，能够提高灌溉的精准度，能够有效避免出现过灌漏灌的情况造成水肥的浪费；本发明使用的时候操作简单、便捷；同时本发明还设置有水压传感器和水流传感器，能够实现对多通管件内的水压及水流状态进行监测，进而保障灌溉的正常进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中无线控制器与各部件间的连接关系示意图。

图3为本发明图1中a处局部放大示意图。

图4为本发明所述驱动轴与动力输出轴连接关系示意图。

图5为本发明电动执行器结构示意图。

附图标记：1-多通管件，2-进水端，3-出水端，4-阀门，5-灌溉输水软带，6-安装支架，7-电动执行器，8-动力输出轴，9-阀芯驱动轴，10-水压传感器，11-水流传感器，12-无线天线，13-连接支架，14-网关，15-云端服务器，16-用户终端，17-太阳能板，18-轴套，19-第一连接孔，20-第二连接孔，21-无线控制器，22-外壳，23-电机，24-驱动轴，25-视频监控装置，26-第一齿轮传动机构，27-第二齿轮传动机构，28-棱轴，29-圆轴，30-顶丝，31-锁紧轴套，32-离合手柄，33-主动齿轮，34-从动齿轮，35-土壤温湿度传感器，36-雨量传感器，37-轴承座。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

参看说明书附图1-3，本实施例公开了一种智能阀门灌溉的控制装置，包括多通管件1，多通管件1垂直安装在农田地里灌溉的干支管上，多通管件1有一个进水端2和至少一个出水端3，进水端2与干支管上的出水口连接，每一个出水端3均安装有一阀门4，阀门4的出水口与灌溉输水软带5或者灌溉输水软管连接，出水端3所连接的阀门4上设置有安装支架6，每一个安装支架6固定安装有一个电动执行器7，每一个电动执行器7均对应一个阀门4，且电动执行器7位于阀门4的上方，电动执行器7动力输出轴8与阀门4的阀芯驱动轴9连接；

在多通管件1进水端2一侧安装有水压传感器10，水压传感器10用于监测多通管件1进水端2的水压值；另一侧安装有水流传感器11，水流传感器11用于监测多通管件1进水端2内水流状态；

多通管件1上安装有连接支架13，连接支架13上固定安装有太阳能板17和无线控制器21，电动执行器7、水压传感器10及水流传感器11与所述无线控制器21连接，无线控制器21上连接有设置有广域网和/或局域网的无线天线12，无线天线12安装在连接支架13上，无线控制器21通过无线天线12连接网关14和云端服务器15及用户终端16的无线连接，进而实现物联网远程控制，提高了工作效率和精细管理。

其中，阀门4为：蝶阀或者球阀；多通管件为：二通管件、三通管件、四通管件或者五通管件；阀门为蝶阀或者球阀；在本实施例中，多通管件为三通管件。

在本实施例中，无线天线12固定在连接支架13顶端。

在本实施例中，用户终端16为手机或者pc电脑。

本发明主要由多通管件1、阀门4、电动执行器7、水压传感器10、水流传感器11、无线控制器21等部件组成，在实际的使用中，用户不再需要人工到农田地里去将各个阀门4进行依次打开和关闭，用户终端16只需要获取农田地里土壤温湿度数据信息和种植作物生长实时状态数据信息，通过无线传输连接无线控制器21，远程控制即可实现自动化灌溉工作，即有效提高灌溉效率，又减少了工人的劳动负担；

并且，通过用户终端16来发送控指指令，无线控制器21根据接收到的控指指令对阀门4实现控制，能够对阀门4的开闭时间及开度进行精确控制，能够提高灌溉的精准度，能够有效避免过灌、漏灌的情况发生，避免水肥的浪费；本发明在使用时操作简单、便捷。

同时，本发明还设置有水压传感器10和水流传感器11，实现了对多通管件内的水流当前状态进行监测，并且在发生爆管泄压、漏水、停水的时候可以通过无线控制器21将水流状态数据信号传递至用户终端16，及时掌握水流当前状态便于合理操控，避免出现阀门4打开后缺水无水进行灌溉，造成灌溉失误，水资源浪费的情况，进而保障了灌溉正常进行。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，电动执行器7动力输出轴8通过一轴套18与阀门4的阀芯驱动轴9连接。

其中，轴套18上端设置有第一连接孔19，下端设置有第二连接孔20，第一连接孔19及第二连接孔20均为多边形孔。

进一步限定，第一连接孔19及第二连接孔20为三边形孔、四边形孔、五边形孔、六边形孔或者七边形孔。

通过设置的轴套18能够使得电动执行器7动力输出轴8与阀门4的阀芯驱动轴9在连接的时候更加简捷。

进一步限定，第一连接孔19深度大于第二连接孔20深度，轴套18向上滑动后，轴套18能够脱离阀门4的阀芯驱动轴9；当轴套18脱离开阀芯驱动轴9后，用对应的开口扳手与阀芯驱动轴9卡接，前后扳动可以实现阀门的开启与关闭，从而控制阀门出水流量的大小。

这样，在实际的使用中，轴套18能够移动，轴套18向上移动后，轴套18能够脱离阀门4的阀芯驱动轴9，这样即可断开电动执行器7动力输出轴8与阀门4的阀芯驱动轴9的连接，通过将阀门4与手柄进行安装后，可实现对阀门4的手动操作；这样，在实际使用中，就不需要将轴套18拆除即可实现电动执行器7动力输出轴8与阀门4的阀芯驱动轴9快速连接与断开。

实施例三

如说明书附图4和图5所示，本实施例是在实施例二的基础上进一步优化，在本实施例中电动执行器包括外壳22、电机23、驱动轴24、动力输出轴8、第一齿轮传动机构26、第二齿轮传动机构27，驱动轴24及动力输出轴8通过轴承座37安装在外壳22内，电机22输出轴通过第一齿轮传动机构26与驱动轴24连接，驱动轴24通过第二齿轮传动机构27与动力输出轴8连接。

进一步限定，动力输出轴8主要由棱轴28和圆轴29连接组成，圆轴29上端延伸出外壳22上端，棱轴28下端延伸出外22壳下端，圆轴29上端通过顶丝30连接有锁紧轴套31，棱轴28下端用于与轴套18上端设置的第一连接孔19连接；圆轴29上端设置有连接部，所述连接部通过可拆卸方式连接有离合手柄32。

其中，需要说明的是，在本实施例中，第一齿轮传动机构26及第二齿轮传动机构27均包括主动齿轮33和从动齿轮34，其结构及连接关系此处不在一一赘述。

这样，在实际的使用中，电机22转动进而驱动所述驱动轴24转动，驱动轴24驱动所述动力输出轴8转动，如此即可实现对阀门4的阀芯驱动轴9进行驱动，进而实现对阀门4的控制；并且，由于圆轴29上端延伸出外壳22上端，棱轴28下端延伸出外壳22下端，圆轴29上端通过顶丝30连接有锁紧轴套31，棱轴28下端用于与轴套18上端设置的第一连接孔19连接；圆轴29上端设置有连接部，所述连接部通过可拆卸方式连接有离合手柄32；这样，在实际使用的时候能够实现手动操作的目的，需要手动操作时，将离合手柄32安装在圆轴29上的连接部上，然后只需要将顶丝30松开，使得动力输出轴8下移，第二齿轮传动机构27中的主动齿轮33和从动齿轮34脱开啮合，此时，棱轴28的下端下移并与第一连接孔19的端面接触，这样既可实现手动操作的目的。棱轴28和圆轴29的连接处能够实现限位的目的。

需要说明的是，在实际的使用中棱轴28与第一连接孔19的形状相互匹配。

实施例四

本实施例公开了一种智能阀门灌溉的控制装置的控制方法，包括使用若干实施例一中所述的一种智能阀门灌溉的控制装置；

1)根据农田灌溉的管网铺设来安装所述一种智能阀门灌溉的控制装置，并对其进行一一编号，实现编组灌溉；

2)在农田灌溉地里安装有土壤温湿度传感器35、雨量传感器36和视频监控装置25，土壤温湿度传感器35用于监测农田灌溉地里土壤的温度及湿度信息；雨量传感器36用于监测自然降雨量信息；视频监控装置25用于获取农田灌溉地内作物的生长情况信息；土壤温湿度传感器35通过无线控制器21连接网关14和云端服器15与用户终端16连接；雨量传感器36和视频监控装置25通过网关14及云端服器15与用户终端16连接；

3)用户在用户终端16上进行参数设置，所述参数包括土壤的温度及湿度信息、自然降雨量信息和作物的生长情况信息；

a.当土壤温湿度传感器35监测到土壤的温度及湿度信息低于或者高于设置参数标准值时，向用户终端16发送指导灌溉信息，用户根据用户终端16接收到的指导灌溉信息及时、适时的去灌溉作物以保障作物正常生长；

b.视频监控装置25用于获取农田灌溉地内作物的生长情况信息，作物的生长情况信息包括作物叶片发黄和枯萎信息，通过图像处理和数据分析后得到作物叶片发黄和枯萎信息，然后向用户终端16发送指导灌溉信息，用户根据用户终端16接收到的指导灌溉信息及时、适时的去灌溉作物以保障作物正常生长；

c.灌溉期间如果出现下雨的情况，雨量传感器36将自然降雨量信息通过网关14接云端服器15向用户终端16发送指导灌溉信息，以便于用户及时合理的开关阀门避免水资源浪费，保障灌溉作物正常生长。

农业物联网实现了农作物与环境、土壤及肥力间物物相联的关系网络，提高了工作效率和精细管理。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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