[发明专利]一种基于明渠的灌溉控制系统和灌溉控制方法

说明书

本发明公开了一种基于明渠的灌溉控制系统和灌溉控制方法。该系统配置管理模块、指数采集模块、指数分析模块、水位采集模块、水位分析模块以及渠道注水放水调控模块。渠道注水放水调控模块采用分步控制方法，以广度优先的方式自上而下遍历各个的主渠道和支渠道，对每个主渠道和支渠道根据其渠道数据及水闸状态进行注水和放水控制，直到对所有的农田渠道的放水量满足其对应的农田侧的需水量的要求。本发明通过水位计计算蓄水量的方式避开了明渠流速流量难以掌控的问题。

技术领域

本发明涉及智能化灌溉技术。

背景技术

随着农业现代化的推进，智能化灌溉技术越来越受到重视。一方面，智能化灌溉技术能够对作物实现按需自动灌溉，从而能够大大减少人工的投入；另一方面，智能化灌溉技术能够有效提高水的利用率，从而达到节水的目的。

理想化的智能灌溉是如专利文献CN102037888A所公开的那样通过采集土壤的湿度等信息，然后根据这些信息判断是否需要对作物进行灌溉，如果需要对作物进行灌溉则开启相应的控制阀对相应的作物进行灌溉。但现实的情形却无法理想化。

目前，国内绝大部分农田通过水渠输水方式进行灌溉。在同一灌溉水源的农田灌溉区域内，各种水渠组成树状网络。首先是从作为灌溉水源的水库或湖泊连接出来的主渠道，然后主渠道连接支渠道，支渠道再连接支渠道，最后支渠道连接农田的小水渠。主渠道、支渠道、小水渠的上游端设置有水闸。这些主渠道、支渠道和小水渠基本上属于明渠。这种基于明渠的灌溉系统需要解决以下问题：1、各种水渠通常很长，本身具有蓄水功能，每次开闸放水需要考虑到水渠底水的水量，水闸处的流量与真正用于灌溉的水量之间不一致；2、水渠流水依赖于自然落差，无动力驱动，当上游和下游水位齐平时，水流不动，因此流速流量难以掌控；3、上游渠道与下游渠道之间的自然落差较小，需要利用渠道水闸开关在渠道内蓄水构建上下游的水位落差；4、灌溉面积很大，涉及几百至几千平方公里的灌溉面积，采用遍布传感器采集土壤湿度的方案成本过高；5、由于灌溉面积大，考虑到不同地方土壤性质的不同、作物性质的不同所需要的水量也不同；6、由于灌溉面积大，甚至不同的灌溉点有着不同的降水；7、支渠道所覆盖的灌溉面积不同，每个支渠道的水闸并不能同等对待。

发明内容

本发明所要解决的问题是背景技术的明渠灌溉系统中所出现的各种问题。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的一种基于明渠的灌溉控制系统，该系统涉及主机、主渠道上游设置的水闸、支渠道上游设置的水闸、农田渠道上游设置的水闸、安装在所述主渠道和支渠道上的水位计以及位于农田侧的需水采集终端；所述水闸、水位计和需水采集终端连接所述主机；所述水位计用于采集主渠道或支渠道的水位，并发送至所述主机；所述需水采集终端用于收集农田侧的需水指数发送至所述主机；该系统包括以下模块：配置管理模块、指数采集模块、指数分析模块、水位采集模块、水位分析模块、以及渠道注水放水调控模块；

所述配置管理模块用于配置和设定树状灌溉供水网络的数据；所述树状灌溉供水网络的数据包括于：主渠道、支渠道、农田渠道的上下游关系、主渠道和支渠道的储水量与水位对应关系、农田侧需水量与需水指数的对应关系、主渠道和支渠道对农田渠道的分配系数；

所述指数采集模块用于从所述需水采集终端收集各个农田侧的需水指数；

所述指数分析模块用于根据所述指数采集模块所采集的农田侧的需水指数，结合所述农田侧需水量与需水指数的对应关系，计算出相应的农田侧需水量，并将该需水量对应至相应的农田渠道中作为相应的农田渠道的需水量，然后根据所述的主渠道、支渠道、农田渠道的上下游关系，对需水量逐级向上汇总得出各个主渠道、支渠道的需水量；

所述水位采集模块用于通过水位计实时采集各个主渠道和支渠道的水位；

所述水位分析模块用于根据所述水位采集模块采集的水位，结合所述的主渠道和支渠道的储水量与水位对应关系，计算出各个主渠道和支渠道的当前储水量；