一种井渠双灌智能化管控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种井渠双灌智能化管控系统，包括地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置，地表输水组和地下水泵组分别连接在双吸螺旋离心泵的两进水端，地表输水组和地下水泵组分别设置有用于控制地表水或地下水进水流量的变频供水设备，且地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置均设有相应的水位水温检测器件，控制器用于根据水位水温检测数据控制可控球阀的开度或变频供水设备的转速以分别调节地表水或地下水的进水流量。本发明专利技术采取井灌与渠灌相结合的方式，联合运用地下水与地表水，将地下水和地表水两类不同水温的水根据农作物实际生长需求按照比例混合后通过渠道或管道进行田间灌溉，使得农作物可以在适宜的水温和水量下生长。水量下生长。水量下生长。

【技术实现步骤摘要】
一种井渠双灌智能化管控系统


[0001]本专利技术涉及灌溉
，具体为一种井渠双灌智能化管控系统。

技术介绍

[0002]为了保证作物正常生长，并高质量、高稳定性地获取成熟农作物，必须供给农作物以充足的水分，在自然条件下往往因降水量不足或地表水分布不均匀，不能满足农作物对水分的要求，于是人们采用地下水灌溉，导致很多地区地下水严重超采，为此采取调水工程以及现代灌区的建设以缓解地下水超量开采的情形。调水工程将其他地区的水引用到本地进行农业供水，但是大量的灌溉水渗透到地下转为地下水，并没有充分利用起来，从而造成了灌溉规模不合理、成本高的问题；单一利用地下水对农作物进行灌溉，由于地下水温度低，不适合农作物生长，需要用晒水池来提高水体温度，然后再引入田间灌溉，晒水池面积往往占灌溉面积百分之十左右，影响了农田产出；另外有些地方也使用地表水和地下水同时灌溉，但都是各自独立系统，无法满足农作物需求和地下水“三条红线”保护要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了一种应用于井渠双灌智能化管控系统，采取井灌与渠灌相结合的方式，联合运用地下水与地表水，将地下水和地表水两类不同水温的水根据农作物实际生长需求按照比例混合后通过渠道或管道进行田间灌溉，使得农作物可以在适宜的水温和水量下生长。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种井渠双灌智能化管控系统，包括地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置，所述混合搅拌装置包括双吸螺旋离心泵，所述地表输水组和地下水泵组分别连接在双吸螺旋离心泵的两进水端，用于分别向双吸螺旋离心泵输送地表水和地下水；所述地表输水组和地下水泵组分别设置有用于控制地表水或地下水进水流量的可控球阀或变频供水设备，且所述地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置均设有相应的水位水温检测器件，所述水位水温检测器件均与控制器相连接，所述控制器的输出端与所述可控球阀和变频供水设备电连接，所述控制器用于根据水位水温检测数据控制可控球阀的开度或变频供水设备的转速以分别调节地表水或地下水的进水流量。
[0005]由此采取井灌与渠灌相结合的方式，联合运用地下水与地表水，并通过水位水温检测器件检测地下水与地表水的温度，将地下水和地表水两类不同水温的水根据农作物实际生长需求按照比例混合后通过渠道或管道进行田间灌溉，使得农作物可以在适宜的水温和水量下生长。
[0006]优选的，所述混合搅拌装置包括地埋式筒体，所述双吸螺旋离心泵设置在所述地埋式筒体底部，地埋式筒体的侧壁分别设有与地表输水组和地下水泵组相连通的进水管，两组进水管分别连接在双吸螺旋离心泵的两进水端，双吸螺旋离心泵的出水端贯穿地埋式筒体侧壁连接有出水汇总管，所述出水汇总管通过出水分配管连接若干末端出水管，所述末端出水管的出水端设有螺旋排水管，用于将地表水与地下水进行混合。
[0007]水泵的出口处呈螺纹状态的排水管，利用水的动力将地下深井和渠道水更加充分的混合，可以得到温度更加均匀适应农作物生长的灌溉水。
[0008]优选的，所述地表输水组设置有地表蓄水点和与地表水进水管相连接的取水格栅，取水格栅设置在地表蓄水点处，地表水进水管处可以设置可控球阀或变频水泵，且地表蓄水点设置有水位水温传感器，用于测量地表水的水位和水温数据，所述地下水泵组设置有机井和安装在机井内的机井潜水泵以及水位水温传感器，用于测量地下水的水位和水温数据，机井潜水泵的输出端与地下水进水管相连接。可以实时测量地表水的水位和水温以及地下水的水位和水温数据，然后根据当前可供允许水量实时动态进行取水，根据管理机构制定的超采红线，随时预警。
[0009]优选的，所述地埋式筒体的顶部设置有顶盖，所述顶盖的一端与地埋式筒体侧壁铰接连接，地埋式筒体通过气动弹簧与井盖支撑连接；顶盖与地埋式筒体连接处采用优质氯丁胶条，同时设置气动弹簧结构很好的解决了井盖的跳动和噪音问题。
[0010]优选的，所述双吸螺旋离心泵的出水汇总管处设置有出水流量计，若干出水管处均设有相应的自动蝶阀，所述出水分配管和自动蝶阀均安装在阀门井内，可以方便对出水分配管和自动蝶阀开进行检修操作。
[0011]优选的，所述地表输水组和地下水泵组分别设置有用于控制地表水或地下水进水流量的第一变频水泵和第二变频水泵，所述井渠双灌智能化管控系统还包括需水量测量子系统，所述需水量测量子系统包括气象监测单元和土壤监测单元，所述气象监测单元用于获取当前时间及未来一端时间相应的气象指标，所述土壤监测单元用于获取当前土壤指标，所述需水量测量子系统配置有生长需水量计算策略，所述生长需水量计算策略包括依据所述气象指标和所述土壤指标计算作物生长需水量，所述作物生长需水量包括生理需水量和生态需水量，生理需水量包括作物各项生理活动所需要的水分，生态需水量包括给作物提供适宜生长发育的环境所需要的水分。
[0012]由于灌溉期间大量水向下渗透导致地下水位不断升高，直接影响土壤的积盐程度影响农作物产物，本系统可以自动控制来保持地下水位和地表水的平衡，改善土壤盐碱化程度，相反长时间使用井水灌溉将会导致地下水位下降严重影响植被生长和生态环境，使用井渠双灌智能化管控系统既可以保持农作物健康生长又可以保护生态环境，可以实现采补平衡。
[0013]优选的，所述需水量测量子系统配置有生长需水量预测模型，所述生长需水量预测模型采用Holt
‑
Winters三次指数滑动平均算法对历史数据进行处理，具体计算公式为：其中，为t+1时刻预测值；为t时刻真实值,l
t
、b
t
和s
t
分别为时刻t的级别分量、趋势分量和季节性分量对应元素值，α、β和γ为平滑系数，m为周期性频率。
[0014]优选的，所述需水量测量子系统配置有TCN实时需水量预测模型，用于对作物实时需水量进行预测，所述TCN实时需水量预测模型以级别分量l
t
、趋势分量b
t
和季节性分量s
t
作为输入特征，并与常规特征共同构成特征因子组合，所述常规特征包括混合水温、水泵流量和时间特征，TCN实时需水量预测模型包括膨胀因果卷积、权重归一化、ReLU激活函数和Dropout正则化。
[0015]优选的，所述TCN实时需水量预测模型的构建包括训练过程和测试过程，采用滚动窗口方式构建数据集样本，数据集包括训练集和测试集，训练集内单个样本如公式（5）所示：其中， 为预测模型的输入，包括四个输入特征，从上至下依次为历史需水量、级别分量、趋势分量和季节性分量，四个输入特征具有相同维度， 为预测时刻真实值。对于测试集，单个样本如公式（6）所示：仅包括 部分，式中：i = 0，1，
⋯
，k
ꢀ‑ꢀ
h (T + 1)，其中，k为训练数据中水泵流量序列总长度，h为滑动窗口长度，T为单个样本中历史水泵流量序列长度；j = 0，1，
⋯
，q
ꢀ‑ꢀ
h (T + 1)，其中，q为测试数据中负荷序列总长度；M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，包括地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置，所述混合搅拌装置包括双吸螺旋离心泵(1)，所述地表输水组和地下水泵组分别连接在双吸螺旋离心泵(1)的两进水端，用于分别向双吸螺旋离心泵(1)输送地表水和地下水；所述地表输水组和地下水泵组分别设置有用于控制地表水或地下水进水流量的可控球阀(3)或变频供水设备，且所述地表输水组、地下水泵组和混合搅拌装置均设有相应的水位水温检测器件，所述水位水温检测器件均与控制器相连接，所述控制器的输出端与所述可控球阀(3)和变频供水设备电连接，所述控制器用于根据水位水温检测数据控制可控球阀(3)的开度或变频供水设备的转速以分别调节地表水或地下水的进水流量。2.根据权利要求1所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述混合搅拌装置包括地埋式筒体(10)，所述双吸螺旋离心泵(1)设置在所述地埋式筒体(10)底部，地埋式筒体(10)的侧壁分别设有与地表输水组和地下水泵组相连通的进水管，两组进水管分别连接在双吸螺旋离心泵(1)的两进水端，双吸螺旋离心泵(1)的出水端贯穿地埋式筒体(10)侧壁连接有出水汇总管(7)，所述出水汇总管(7)通过出水分配管(24)连接若干末端出水管(26)，所述末端出水管(26)的出水端设有螺旋排水管，用于将地表水与地下水进行混合。3.根据权利要求2所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述地表输水组设置有地表蓄水点和与地表水进水管相连接的取水格栅(22)，取水格栅(22)设置在地表蓄水点处，且地表蓄水点设置有水位水温传感器(28)，用于测量地表水的水位和水温数据，所述地下水泵组设置有机井和安装在机井内的机井潜水泵(27)以及水位水温传感器(28)，用于测量地下水的水位和水温数据，机井潜水泵(27)的输出端与地下水进水管相连接。4.根据权利要求3所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述地埋式筒体(10)的顶部设置有顶盖，所述顶盖的一端与地埋式筒体(10)侧壁铰接连接，地埋式筒体(10)通过气动弹簧(14)与井盖(15)支撑连接。5.根据权利要求4所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述双吸螺旋离心泵(1)的出水汇总管(7)处设置有出水流量计(9)，若干出水管处均设有相应的自动蝶阀(25)，所述出水分配管(24)和自动蝶阀(25)均安装在阀门井内。6.根据权利要求1
‑
5中任一项权利要求所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述地表输水组和地下水泵组分别设置有用于控制地表水或地下水进水流量的第一变频水泵和第二变频水泵，所述井渠双灌智能化管控系统还包括需水量测量子系统，所述需水量测量子系统包括气象监测单元和土壤监测单元，所述气象监测单元用于获取当前时间及未来一段时间内相应的气象指标，所述土壤监测单元用于获取当前土壤指标，所述需水量测量子系统配置有生长需水量计算策略，所述生长需水量计算策略包括依据所述气象指标和所述土壤指标计算作物生长需水量，所述作物生长需水量包括生理需水量和生态需水量，生理需水量包括作物各项生理活动所需要的水分，生态需水量包括给作物提供适宜生长发育的环境所需要的水分。7.根据权利要求6所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述需水量测量子系统配置有生长需水量预测模型，所述生长需水量预测模型采用Holt
‑
Winters三次指数滑动平均算法对历史数据进行处理，具体计算公式为：
其中，为t+1时刻预测值；
t
为t时刻真实值,l
t
、b
t
和s
t
分别为时刻t的级别分量、趋势分量和季节性分量对应元素值，α、β和γ为平滑系数，m为周期性频率。8.根据权利要求7所述的井渠双灌智能化管控系统，其特征在于，所述需水量测量子系统配置有TCN实时需水量预测模型，用于对作物实时需水量进行预测，所述TCN实时需水量预测模型以级别分量l
t
、趋势分...

【专利技术属性】
技术研发人员：程卫国，宋长虹，程一，赵双兰，孔祥元，徐波，李应富，
申请(专利权)人：北京新水光谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：