一種可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統的製作方法

2023-09-09 17:07:21 4

本發明涉及一種微潤灌溉系統，尤其涉及一種可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統。

背景技術：

我國人多水少、水資源時空分布不均，水旱災害頻發多發、水土流失嚴重，水生態環境脆弱。

人均和畝均水資源量只有2100立方米和1400立方米，僅為世界平均水平的28％和50％，北方地區土地面積佔全國的64％，人口佔46％，耕地佔60％，地區生產總值佔45％，而水資源量僅佔全國的19％。截至2011年底，我國在連續30多年灌溉用水總量保持零增長的情況下，有效灌溉面積增加了1.72億畝，糧食總產量增加了5000多億斤，農田灌溉水有效利用係數由0.30提高到0.51，畝均灌溉用水量由479立方米下降到367立方米，減少了23.4％。

我國缺水問題在很大程度上要靠節水解決，發展現代節水農業、通過各種節水灌溉理論與技術的創新和採取綜合節水措施來提高水分利用效率是未來中國糧食安全保障和水資源可持續利用的根本途徑。

目前在農田灌溉的過程中，無論是漫灌還是噴灌，在水分到達土壤根部的過程中，水分損失嚴重，即存在著大量的浪費。而微潤灌溉是用微量的水以緩慢滲透方式向土壤給水，使土壤保持溼潤的一種新型地下灌溉方式。微潤管(水纜)是一種以半透膜為核心材料製成的軟管狀給水器，具有雙層結構，是充分利用半透膜特性，將膜技術引進灌溉領域而製成的一種新型給水器。膜壁上孔的大小允許水分子通過，而不允許較大的分子團和固體顆粒通過。當管內充滿水時，水分子通過這些微孔向管壁外遷移，如果微潤管埋在土壤中，水分就會進一步向土壤遷移使土壤溼潤，起到灌溉作用。以微潤管為給水器所構成的灌溉系統稱微潤灌溉系統。

微潤灌溉系統中的水纜在埋設以後有可能因為各種意外情況導致破損，如野生動物的齧咬、他人在施工時誤挖或水纜本身質量問題等。目前還沒有較好的檢查手段，多數要靠人工徒步去排查，但是在一些大型的項目(如退沙還林的沙漠綠化工程)人工排查耗時耗力，有時隱蔽的破損點難以被發現。

現有技術中雖有通過土壤水分傳感器去檢測水纜是否有破損而出現跑水的案例，但是該方案仍然只適用小範圍的灌溉項目，因為土壤水分傳感器只能以「點」的方式檢測特定範圍大小的土壤水分含量，而大型項目中的水纜任意一點都有可能發生破損，如果密集安裝土壤水分傳感器會導致灌溉成本急劇上升，缺乏可行性。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的弊端，提供一種可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統，包括輸水主管道和與所述輸水主管道分別連通的多個水纜，在各水纜上分別設置有電磁閥，所述各電磁閥分別電性連接至電控櫃、並由電控櫃控制導通或關閉，還包括測溫主機和分別依傍於各水纜設置的溫感光纖，所述測溫主機分別與各溫感光纖連接、並根據溫感光纖的信號而實時顯示溫感光纖上各設定位置處的溫度值。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述測溫主機包括機殼，和設置於機殼內的溫感光纖接入接口單元、數據處理器、和信息輸出單元；

其中，所述數據處理器根據所述溫感光纖接入接口單元接入的各溫感光纖的信號而計算出對應的溫度值，並將計算出的溫度值輸出至信息輸出單元進行輸出顯示。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，還包括設置於機殼內的報警指示單元；

當所述數據處理器計算出的溫度值超過預先設定的閾值時，即向所述報警指示單元發出報警信號；

所述報警指示單元根據所述報警信號輸出報警指示信息。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，還包括設置於水纜上的水壓穩定器，且所述水壓穩定器設置於電磁閥的後端。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述水纜包括位於內圈的半透膜層和位於外圈、且包裹住所述半透膜層的無紡布層，在所述半透膜層的內部形成水流通道；

其中，所述半透膜層由如下重量份的原料聚合而成，即

聚丙烯50份～60份，活化碳酸鈣30份～40份，三氯乙烯4份～6份，二丁酯2份～4份，抗氧化劑1份～2份，活化碳酸鈣粘合劑1份～2份。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，在所述水纜上設置有支撐架，所述溫感光纖被所述支撐架支撐而螺旋繞設於所述水纜上。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述支撐架包括套設於水纜外表面的套環、和位於所述套環之外的支撐環，所述套環和所述支撐環之間設置有支撐杆；

在所述支撐環上還設置有用於固定溫感光纖的固定卡扣。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述支撐環的外緣還均布有三個卡槽；

還包括三個均布於支撐環外側的可彎曲而抽離的鱗狀彎弧護板，所述三個鱗狀彎弧護板合圍而將所述支撐環封閉其中，在所述鱗狀彎弧護板位於支撐環的一側設置有與所述卡槽配合的滑軌；

所述三個鱗狀彎弧護板中的一個鱗狀彎弧護板設置於支撐環的正上方，且其滑軌卡設於位於支撐環正上方的卡槽內；

所述三個鱗狀彎弧護板中的另外兩個鱗狀彎弧護板分別位於支撐環的左下方和右下方，且其滑軌分別卡設於位於支撐環的左下方和右下方的卡槽內。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述鱗狀彎弧護板包括首尾順序層疊連接的多個彎弧板；

所述彎弧板被彎折為120度的弧形，其左右兩個側邊為平直邊，前端的側邊為半圓邊，後端的側邊為圓弧形、且其弧度與彎弧板的彎折半徑相對應；

當相鄰兩個彎弧板中位於前方的彎弧板被向上掀起時，該位於前方的彎弧板的後端的側邊卡合於位於後方的彎弧板的弧形上表面。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，在相鄰兩個彎弧板之間設置有彈性連接柱；

所述彈性連接柱的一端連接於位於後方的彎弧板的前端的上表面，另一端則連接於位於前方的彎弧板的後端的下表面；

當相鄰兩個彎弧板中位於前方的彎弧板被外力作用而向上掀起時，所述彈性連接柱被拉長變形；

當外力作用消失時，所述彈性連接柱回縮並牽引位於前方的彎弧板的後端下表面貼近位於後方的彎弧板的前端的上表面。

本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，利用溫感光纖測量各設定位置處的溫度值，若偶有溫度值超出該設定的範圍，則表明了該處有水纜破損，以至於測得的溫度值明顯低於設定的範圍，進而根據該位置在溫感光纖上的坐標來確定水纜破損的位置，從而達到快速定位水纜破損位置的目的。

附圖說明

圖1為本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統的結構示意圖；

圖2為本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中的測溫主機的結構示意圖；

圖3為本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中的水纜橫切面示意圖；

圖4為本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中的鱗狀彎弧護板的結構示意圖；

圖5為本發明所述可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中的鱗狀彎弧護板的另一結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

如圖1、圖2所示，本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統，包括輸水主管道1和與所述輸水主管道1分別連通的多個水纜(如圖1中的水纜11、水纜12、水纜14、水纜14)，在各水纜上分別設置有電磁閥(如圖1中的電磁閥21、電磁閥22、電磁閥23、電磁閥24)，所述各電磁閥分別電性連接至電控櫃2、並由電控櫃2控制導通或關閉。為實現對水纜破損位置的快速定位和實時監測，本發明中還設置了測溫主機5和分別依傍於各水纜設置的溫感光纖(如圖2中所示的依傍於水纜11的溫感光纖31、依傍於水纜12的溫感光纖32、依傍於水纜13的溫感光纖33、依傍於水纜14的溫感光纖34)，所述測溫主機5分別與各溫感光纖(如圖2中的溫感光纖31、32、33、34)連接、並根據溫感光纖的信號而實時顯示溫感光纖上各設定位置處的溫度值。在水纜未發生破損的情況下，溫感光纖上各設定位置處的溫度值均應在一個設定的範圍之內，若偶有溫度值超出該設定的範圍，則表明了該處有水纜破損，以至於測得的溫度值明顯低於設定的範圍，進而根據該位置在溫感光纖上的坐標來確定水纜破損的位置，從而達到快速定位水纜破損位置的目的。

本實施例中所述的利用分別依傍於各水纜設置的溫感光纖進行測溫，是利用了分布式光纖感溫技術。這是一種實時、在線、多點的溫度傳感技術，可用於實時測量溫度場。在該分布式光纖溫度傳感系統中，光纖既是傳感器又是信號傳輸通道，系統利用光纖所處空間溫度場對光纖中的向後散射光信號進行調研，再經過信號調解、採集和處理將溫度信息實時顯示出來。在時間上，利用光纖中光波的傳輸速度和後向光回波的時間差，結合OTDR(光時域反射)技術對所測溫度點進行準確定位。

如圖2所示，本發明中，所述測溫主機5具體包括機殼51，和設置於機殼51內的溫感光纖接入接口單元55、數據處理器52、和信息輸出單元53。其中，所述數據處理器52根據所述溫感光纖接入接口單元55接入的各溫感光纖(例如溫感光纖31、32、33、34)的信號而計算出對應的溫度值，並將計算出的溫度值輸出至信息輸出單元53進行輸出顯示。進一步的，還在所述機殼51內設置有報警指示單元54；當所述數據處理器52計算出的溫度值超過預先設定的閾值時，即向所述報警指示單元54發出報警信號；所述報警指示單元54即根據所述報警信號輸出報警指示信息，以此來提醒監控者注意。

本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，為了確保供水壓力穩定，還在水纜上設置了水壓穩定器(圖中未示)，且所述水壓穩定器設置於電磁閥的後端。

如圖3所示，本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述水纜(以水纜11為例)具體包括位於內圈的半透膜層111和位於外圈、且包裹住所述半透膜層111的無紡布層112，在所述半透膜層111的內部形成水流通道110。本發明中，所述半透膜層111由如下重量份的原料聚合而成，即聚丙烯50份～60份，活化碳酸鈣30份～40份，三氯乙烯4份～6份，二丁酯2份～4份，抗氧化劑1份～2份，活化碳酸鈣粘合劑1份～2份。優選的比例為聚丙烯55份，活化碳酸鈣35份，三氯乙烯5份，二丁酯3份，抗氧化劑1.5份，活化碳酸鈣粘合劑1.5份。

由於溫感光纖硬且脆，無法進行大角度且小半徑的彎折，為此，如圖3所示，本發明中在所述水纜11上設置有支撐架61，所述溫感光纖31被所述支撐架61支撐而螺旋繞設於所述水纜11上。即通過在水纜11上平行設置多個支撐架61，以構成一個整體的支撐架體結構，再令溫感光纖31由前至後螺旋繞設於所述支撐架61上，也即螺旋繞設於水纜11上。設置的支撐架61不僅避免了溫感光纖31被過度彎折而引起的斷裂風險，也能夠確保溫感光纖31能夠與水纜11保持住一個固定的間距，從而保證溫度測量值的準確性和真實性。在實際應用中，該間距以5釐米～35釐米之間為宜。

仍如圖3所示，本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述支撐架61具體包括套設於水纜11外表面的套環611、和位於所述套環611之外的支撐環613，所述套環611和所述支撐環613之間設置有支撐杆612；在所述支撐環613上還設置有用於固定溫感光纖31的固定卡扣614。通過所述固定卡扣614的承託固定作用，所述溫感光纖31得以相對於支撐環613被固定而不至於竄動。

由於本發明中所述的水纜11是深埋於土壤之內的，並且，為了方便確定水纜的破損位置，還進一步在水纜11之外增加設置了溫感光纖31，而溫感光纖31是硬且脆的材料，稍有不慎就會發生斷裂，這給實際施工帶來很大的不便。為此，本發明中進一步在支撐環613的外部設置了鱗狀彎弧護板。具體來說，如圖3所示，在所述支撐環613的外緣均布設置了三個卡槽(即卡槽614、卡槽615、和卡槽616)，同時，還在支撐環613的外側均布設置了三個可彎曲而抽離的鱗狀彎弧護板(即鱗狀彎弧護板71、鱗狀彎弧護板72、和鱗狀彎弧護板73)，所述三個鱗狀彎弧護板合圍而將所述支撐環613封閉其中。在所述鱗狀彎弧護板位於支撐環613的一側設置有與所述卡槽配合的滑軌。具體來說，所述三個鱗狀彎弧護板中的一個鱗狀彎弧護板71設置於支撐環613的正上方，且其滑軌711卡設於位於支撐環613正上方的卡槽614內；所述三個鱗狀彎弧護板中的另外兩個鱗狀彎弧護板分別位於支撐環613的左下方和右下方(即位於支撐環613左下方的鱗狀彎弧護板72和位於支撐環613右下方的鱗狀彎弧護板73)，且所述鱗狀彎弧護板72的滑軌712卡設於位於支撐環613的左下方的卡槽615內，所述鱗狀彎弧護板73的滑軌713卡設於位於支撐環613的右下方的卡槽616內。

採用三個鱗狀彎弧護板的結構既可提升水纜11與溫感光纖31的整體強度，架設時不必直接握持溫感光纖31或者水纜11，以免造成溫感光纖31損壞，從而方便架設操作；另一方面，由於鱗狀彎弧護板是可彎曲且可抽離的結構，也使得鋪設完畢水纜11及溫感光纖31後，可將所述鱗狀彎弧護板抽離出來，不至於妨礙溫感光纖31對溫度的測量。更重要的一點，在埋設水纜11時，若不設置鱗狀彎弧護板，則土壤會隨時散落並填埋住施工挖設的溝槽，以至於無法順利的鋪設水纜11。而在採用了鱗狀彎弧護板後，則可先將三個鱗狀彎弧護板連同水纜11和溫感光纖31整體放入施工溝槽內，再將設置於支撐環614的正上方的鱗狀彎弧護板71抽離，使側上方的土壤進入到鱗狀彎弧護板72和鱗狀彎弧護板73圍成的空間內，並將水纜11、支撐架61、和溫感光纖31均掩埋其中，最後，再將位於支撐環613左下方和右下方的鱗狀彎弧護板72和鱗狀彎弧護板73抽離。然後，在下一個工位重複上述動作，直至全部水纜11鋪設完畢。

如圖4、圖5所示，本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，所述鱗狀彎弧護板具體包括首尾順序層疊連接的多個彎弧板(圖4中僅以三個彎弧板81、91、101為例進行說明，在實際操作中具體使用彎弧板的數量可根據現場需求而定)。所謂的多個彎弧板首尾順序層疊連接，即是指相鄰的兩個彎弧板中，位於前方的彎弧板的後端與位於後方的彎弧板的前端連接、且該位於前方的彎弧板的後端要置於位於後方的彎弧板的前端之上，以此類推，直至將所有彎弧板組合成鱗狀彎弧護板。

所述彎弧板(例如彎弧板81)被彎折為120度的弧形(即被彎折為如圖5中的彎弧板91一樣的形狀)，其左右兩個側邊(即側邊811和側邊812)為平直邊(兩個側邊採用平直邊的結構可以確保鱗狀彎弧護板的兩側平齊度，從而有利於與圓周方向相鄰的鱗狀彎弧護板相互配合併防止二者之間出現縫隙)，前端的側邊813為半圓邊，後端的側邊814為圓弧形、且該圓弧形的弧度與彎弧板(即弧度與相鄰的彎弧板91)的彎折半徑相對應。這樣，當相鄰兩個彎弧板中位於前方的彎弧板(例如彎弧板81)被向上掀起時，該位於前方的彎弧板81的後端的側邊814卡合於位於後方的彎弧板91的弧形上表面，從而防止土壤自彎弧板81和彎弧板91之間的接縫處漏下，並能夠確保鱗狀彎弧護板被順利的彎曲並抽離。

進一步的，本發明所述的可快速定位水纜破損位置的微潤灌溉系統中，還在相鄰兩個彎弧板(例如彎弧板81和彎弧板91)之間設置有彈性連接柱9。所述彈性連接柱9的一端連接於位於後方的彎弧板91的前端的上表面，另一端則連接於位於前方的彎弧板81的後端的下表面。當相鄰兩個彎弧板中位於前方的彎弧板81被外力作用而向上掀起時，所述彈性連接柱9被拉長變形；當外力作用消失時，所述彈性連接柱9回縮並牽引位於前方的彎弧板81的後端下表面貼近位於後方的彎弧板91的前端的上表面。採用彈性連接柱9可確保位於前方的彎弧板81與位於後方的彎弧板91的連接緊密度，既能夠滿足二者相互之間的位移裕度，又能促使二者在相互移動後能快速恢復原狀。

儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。