▎技术简介
水稻节水灌溉控制系统是一种可以在全天候条件下,按照浅、湿、干的循环交替灌溉方法设计,在保证水稻能够正常生长和高产的前提下,对水稻田的供水灌溉实时而有效地进行自动控制的节水系统(装置),由三个单元组成,分别是:信号采集及输出单元、信号接收及命令执行单元、辅助命令输出及执行单元。具体组成部件有:水位探测器(也称水位监测仪)、信号发射机、信号接收机、供水阀门、进水导管、机井电控箱、控水闸门、远程遥控器、连接导线等组成。

▎应用范围
用于水稻田节水灌溉,即适用于农场大面积种植水稻使用,也适用于农村小块种植使用。

▎技术原理
(一)远距离检测水稻田水位
将水位探测器上的湿开关打开,此时水位探测器上进入水位高低检测工作模式,用水稻田水位探针检测稻田水位深度状况。当水稻田水位下降到水位下限值时,水位探测器的下水位探针检测到低水位信号,通过遥控信号发射器发出供水信号,遥控接收器接收到供水信号后,通过高低水位检测电路模块,指令供水阀门开启供水,水位高度逐渐上升,直至达到高水位。
当水位探测器的高水位探针检测到高水位信号时,通过遥控信号发射器发出停水信号,遥控接收器接收到供水信号后,通过高低水位检测电路模块,指令供水阀门停止供水,水位高度逐渐下降,直至达到低水位。如此反复循环,完成了水稻田灌溉的自动节水控水。
(二)近距离检测水稻田水位
将水位探测器上的湿开关打开,此时水位探测器上进入水位高低检测工作模式。将水位探测器与供水阀门直接相连,不用信号发射器。当低水位检测探针检测到低水位信号时,通过高低水位检测电路模块直接控制供水阀门打开,自动供水,直至达到高水位。
当高水位探针检测到高水位信号时,通过高低水位检测电路模块直接控制供水阀门关闭,停止供水,直至达到低水位,如此反复循环,完成了水稻田灌溉的自动节水控水。
(三)水渠水位检测
将水位探测器上的湿开关打开,此时水位探测器上进入水位高低检测工作模式。当主水渠向水稻田灌溉注水后,主水渠水位下降,当水位下降到设定的下水位下限值时,水渠水位探测器的低水位探针检测到低水位信号,通过信号发射器发出供水信号,信号接收器接收到供水信号后,通过高低水位检测电路模块,指令晒水池供水阀门开启供水,水渠水位高度逐渐上升,直至达到高水位。
当水渠水位探测器的高水位检测探针检测到高水位信号时,通过遥控信号发射器发出停水信号,遥控接收器接收到供水信号后,通过高低水位检测电路模块,指令晒水池供水阀门停止,供水水渠水位高度逐渐下降,直至达到低水位。如此反复循环,完成了水渠的自动供水控水。
(四)晒水池水位检测
当晒水池使用机井供水时,与水渠水位检测工作循环基本相同,只是供水阀门改为机井电控箱和机井。
(五)特殊控制情况控制
使用远程遥控器,直接发射控制信号,信号接收器接受信号后,通过安装在供水阀门上的阀门启闭控制电路模块,直接开启或关闭供水阀门。还可以使用远程遥控器,对信号发射器、接收器和供水阀门上安装的蓄电池下达充电的命令。
(六)串池水田水位控制
当水稻田位串池时,在水稻田的池埂上安装控水闸门,通过闸门上带有刻度的闸门架和滑板上下滑动设置水位高度值,实现对串池水位的控制。同时,当雨天稻田水位高于设定值时,还能起到排水防洪作用。
(七)土壤温湿度监测
将水位探测器上的干开关打开,此时水位探测器上进入土壤温湿度监测工作模式。当土壤干湿检测探针检测土壤电阻值达到设定的干值时,土壤干湿检测控制模块导电回路连通,发出土壤干信号,下达开始供水指令,供水阀门打开供水,土壤含水量将逐步升高,土壤电阻逐步下降,当下降至土壤电阻值低限时,土壤干湿检测控制模块导电回路断开,发出土壤湿信号,下达停止供水指令,供水阀门关闭,水位将逐步下降。当回落至地面无水,土壤干燥一定程度,电阻达到设定的干值时,又开始一个新的循环。
▎技术指标
·水位检测精度:±2mm;
·水位监测可调节范围:200mm;
·连池水位可调节范围:200mm;
·信号控制距离:≥2000m;
·系统工作电压:6-12V;
·供水阀门直径:140-500mm;
·系统供水能力:30-800m3/h。
▎适用前景
1、市场形势
我国是一个水资源短缺,水旱灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第六位,淡水资源总量占全球水资源的6%,但人均只仅为世界平均水平的1/4,在世界上名列121位,已被联合国列为13个贫水国家之一。但是,以往的农田灌溉,很多没有配套完整的灌溉系统,灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费,而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足,难以控制水均匀度,对植物的正常生长产生不利影响。
我国农业用水量约为总用水量的80%,但农业灌溉用水的利用率普遍低下,水的利用率仅为45%。对水资源产生了大量浪费,导致水资源严重不足,及水资源的成本大幅提升,严重地制约了农业发展,特别是像水稻这样严重依赖水的种植业面临这一问题更为突出。推广应用农田节水灌溉的自动化装备,采用高效的灌水控制方式已势在必行。一方面可以集中管理,加强控制;另一方面可以按时按需供水,科学地控制灌溉用水量,达到节水用水目的,为农业生产和人民生活带来巨大的社会效益和经济利益。因此,水稻田节水灌溉自动控水系统应用意义重大,前景广阔。
2、市场需求情况
根据有关统计,黑龙江省现有水稻田面积6000多万亩,全国现有水稻面积4.5亿亩,按每15公顷(225目)配置一套(标准配置)计算,仅黑龙江省就需要26万套以上,全国需要200万套以上。如考虑到产品更新换代和使用寿命到期等因素,市场需求量还会更大。
3、市场竞争优势
一 该产品是目前我国唯一一款实用型、成熟型支水稻田节水灌溉自动控水设备,可对《水稻种植浅、湿、干循环交替灌溉法》等水稻灌溉模式或其它灌溉模式进行精确、数字级控制,为这些技术的应用推广提供了有力的技术保障。
二是该产品的性价比优势明显
在同样一个水利示范工程应用,其投资仅是许多大专院校建立在计算机模型分析的基础上,通过与现代传感器技术、控制技术结合,提出并建立起一种采用计算机控制,监测、预测与灌溉于一体的水稻田节水灌溉系统的几十分之一至百分之一。
三是该产品的应用推广范围广、条件低,可在水利示范区、农垦灌区等条件好的地区推广使用。也可在其他技术根本无使用条件的一般农村使用。即不需要架供电线路(利用太阳能供电)、又不需要安装供水管路(有供水水渠即可),既可以与现有的水利工程配套,也可以用于普通的自流灌区。
四是该产品的应用推广效果显著,可节水35%以上、增产7-10%、节省看水劳力80%以上,有着巨大的经济效益、社会效益和生态效益。黑龙江省现有水稻田面积6000万亩,如有50%使用水稻田节水灌溉自动控制系统(装置),可达3000万亩。按典型规模配置计价,市场规模约近73亿元。全国现有水稻面积4.5亿亩,如有30%使用水稻田节水灌溉自动系统(装置),可达1.35亿亩,将有约328亿元规模的市场。增产增收方面:按每亩平均增产7%计算,可增产水稻70斤/亩,全省3000万亩可增产水稻21亿斤。可增收27.3亿元。