新型大棚自動灌溉技術

摘 要:該技術應用于農業大棚灌溉中，模擬廠房吊車技術，用輸水車代替吊車對大棚中任意位置處的需水作物進行灌溉，與傳統管灌相比，無需在田間埋設任何管道溝渠，整個灌溉過程都是自動的，無需人工干預操作，實現了農業生產的現代化和科學化，對作物按需供水，有效減少農業灌溉水用量，提高水的利用效率，達到節約水資源的目的，因此有較大的應用前景和推廣空間。

關鍵詞:按需供水 輸水車 升降管 自動化 節水灌溉

中圖分類號:S275文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0145-01

1 設計背景

中國是農業大國，水是農業生產必不可少的重要資源。但是，中國的水資源比較貧乏，人多水少且水資源時空分布不均，尤其在近十幾年，隨著我國工業經濟快速發展，中國的水問題日趨嚴峻，水利對全局的影響更為重大，因此在農業生產中推廣節水灌溉技術是當務之急，大勢所趨。

近幾年，管道輸水灌溉技術在我國農業生產中發展很快，管灌是一種用管道代替田間溝渠的灌溉技術，灌水時利用在田地里埋設的管道系統把水送到田間，該技術具有節水、節能、省地等功能。

但是管灌技術仍存在很多問題:例如水經輸水管道進入田地后，仍沿用傳統的漫灌的方式，并沒有真正解決水資源浪費的問題；此外，我國東北、西北地區，凍土層深普遍在2m以下，為滿足管道防凍要求，輸水管要埋在2m以下處，這樣不但增大了水頭損失，而且給施工帶來困難，增加了農業生產的成本。

我們知道，目前的裝載廠房上部大多設有吊車梁，吊車梁上有吊車軌道，吊車可通過軌道在吊車梁上來回行駛，達到在廠房內自由裝載、運輸重物的作用。

因此，模擬廠房吊車技術，我們希望設計出一項應用于農業大棚的自動化節水灌水技術，用輸水車代替吊車，輸水車可在大棚上部來回自由移動，當大棚里某出檢測出土壤含水量低于作物需水量時，輸水車及時地對其補充水量以滿足作物用水要求。該技術無需在田間埋設管道或溝渠，對作物進行按需供水，可達到有效利用水資源，減少生產成本，節約灌溉用水，避免水資源浪費的目的。

2 設計原理

2.1 輸水車工作原理

該灌溉技術模擬廠房吊車技術，將吊車用輸水車代替，輸水梁置于大棚兩側的牛腿柱上，輸水梁上設有輸水車軌道，裝有水的輸水車可通過軌道在輸水梁上左右自由行駛，又因為輸水梁可在牛腿柱上前后自由移動，輸水梁帶動輸水車，因此輸水車就可自由移動到大棚的任意位置處進行灌溉。另外，輸水車上的安裝有信號感應器，當感應器接收到某處土壤缺水的信號時，輸水車就會自動移動到需水處的上方，便于進行下一步的輸水工作。

2.2 升降輸水管工作原理

輸水車上設有升降輸水管，當輸水車上的感應器接收到土壤缺水的信號時，輸水車就會自動移動到需水土壤處的上方，然后升降輸水管開始下延，直至輸水管道到達需水土壤處。另外，輸水車與輸水管之間通過電磁閥來控制連通。當電磁閥打開時，輸水車與輸水管連通，這樣輸水車里的水就可通過延長后的升降輸水管傳遞到需水處的土壤中以補充土壤水分。升降管可選擇竹節式電動推桿，它的工作原理為:電動機經齒輪減速后，帶動一對絲桿螺母，把電機的旋轉運動變成直線運動，利用電動機正反轉完成推桿動作，從而完成升降功能。

2.3 土壤水分檢測儀

土壤水分檢測儀器采用Decagon公司的EC-5土壤水分傳感器，其工作原理為:水分檢測儀發射處一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達土壤底部后返回電磁信號，檢測探頭輸出的電壓，由于土壤介電常數的變化取決于土壤的含水量的大小，因此由輸出電壓和水分的關系就可計算出土壤的含水量。

2.4 工作步驟

該技術模擬廠房吊車技術，用輸水車代替吊車，是一項應用于農業大棚的自動化節水灌水技術，其工作過程為:

(1)當大棚中的土壤水分檢測儀測出某處的土壤含水量低于作物需水量時，檢測儀發出電磁信號；

(2)輸水車感應器接收土壤缺水信號后，輸水車通過輸水梁及其上的輸水軌道移動到需水處土壤的上方；

(3)輸水車上的升降輸水管開始下延，直至輸水管道底部到達需水的土壤處；

(4)升降輸水管里的電磁閥打開閥門，輸水車與輸水升降管連通，輸水車上的水經升降輸水管進入土壤中，補充土壤水，直至滿足作物正常需水量。

當大棚內其它位置處土壤含水量低于作物需水量時，上述過程重復循環進行，這樣即可保證整個大棚里作物的正常生長用水。

2.5 創新特色

(1)創造性的模仿廠房吊車技術，用輸水車代替吊車，將其應用于農業大棚灌溉技術中，為農業灌溉提供了新思路。

(2)實現了對作物按需供水的目標，達到了有效利用灌溉水的目的，大大降低了農業大棚的灌溉用水量，節約水資源，避免水資源的浪費，符合現代農業節水灌溉的發展趨勢。

(3)較于傳統形式的管灌，此技術無需安裝埋設任何輸水管道，減少灌水的工程量，降低農業生產成本。

(4)作物灌溉的整個工作過程都是自動的，無需人工干預操作，節省了大量的人力勞動，與傳統灌溉技術相比，更為現代化和科學化，因此有較大的應用前景和推廣空間。

參考文獻

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