CN111365490B - 一种智能灌溉球阀及灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，通过阀门驱动器驱动阀芯球旋转，进而连通进水管和出水管，其中，阀芯球通过内径比之稍大的进水螺纹管从下至上安装于阀体进而与所述阀门驱动器的输出轴通过联轴器或异形孔相对接，而后经穿过第一出水螺纹管和第二出水螺纹管的第一出水短管和第二出水短管相对卡接于所述阀体中心，结构简单，安装方便，且只需一个球阀和一个阀门驱动器便可实现左右轮灌控制。

Description

一种智能灌溉球阀及灌溉系统

技术领域

本发明涉及农田智能灌溉技术领域，特别是一种智能灌溉球阀及灌溉系统。

背景技术

水资源紧缺已经成为全球性的问题，节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求，也是全球经济社会的需求。水资源很可能为继石油资源后人类面临的又一紧缺资源，这是我们不能回避的现实。我国作为贫水国家之一，加之人口众多，又正值经济建设发展时期，对水资源的需求日益增多。由于农业用水占据了我国总用水量中的70％，且农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，缺水与灌溉面积增加之间的矛盾日益激化。为了缓解水资源紧缺，实现作物高产稳产，需要在自动灌溉系统中合理地推广自动化智能控制。

目前，我国农田灌溉大多还停留在传统的以人工手动控制为主的灌溉模式，特别是在轮灌制中，每隔一段时间，比如玉米田灌溉时每隔3-6小时就要走到田间地头，手动关闭已灌溉区域阀门并手动打开待灌溉区域的阀门，当灌溉面积较大时，阀门众多，人力投入大、耗时长、阀门启闭不及时，这不仅造成了人力资源和水资源的浪费，还不便于精准控制灌溉量，对作物的生长极为不利。

为了解决上述问题，现有的自动化农业灌溉机械，特别是灌溉阀门的自动控制采用了电磁阀控制，但是电磁阀需要存在一定的憋压才能启动，且为开关量控制，仅能实现阀体的开闭，灌溉时，特别是滴灌作业时，对管道压力的控制依赖人为经验，随意性大，在整个灌溉过程没有科学的数据支撑，若灌溉区域存在坡度，则不同坡度处的出水桩出水压力不同，极易出现管道破裂或爆管的现象，将会导致灌溉用水、施肥随意，水肥利用率低，资源严重浪费(水肥利用率只有40％左右)，而长久随意的管控，更滋生了土壤结构破坏、环境污染等农业种植问题。

且目前的智能灌溉系统中，为了方便轮灌制的施行，一般地表出水桩上设置包含一个进水口多个出水口的转换头如三通管或五通管，三通管或五通管的出水口位置各设置一个电磁阀，故而一个地表出水桩需要布置多个电磁阀。且轮灌时，需要同时对多个电磁阀进行控制，稍有不慎就会造成管内水压波动，进而产生水锤现象，灌溉软管或毛管极易脱管或爆管，极大地缩短了智能灌溉系统的使用寿命。在田间地头进行软管与阀体管道对接时，为了防止漏水，安装人员一般会使用塑料薄膜和止水带等在接头处进行缠绕，灌溉后这些塑料薄膜和止水带便被直接丢弃，成为极难被降解的农田塑料垃圾，对自然环境和农田的可持续发展产生很大的影响。

此外，现有的电磁阀控制系统，需要在田间地头建立用于安置发射基站的机房，且一个发射基站仅能控制方圆1-10公里范围内的电磁阀，一旦超过该范围，电磁阀便不再受控，故而当农田面积较大时，需建立多个发射基站及机房，成本十分高昂，不能大面积推广应用。电磁阀工作时，需要持续供电维持其开启状态，因此耗电量大，蓄能模块体积笨重、成本高昂，这对建立区块链农业管理系统极为不利，进而严重影响了智能农业的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能灌溉球阀及灌溉系统，解决现有智能控制灌溉系统在一个出水桩使用多个电磁阀造成的阀门控制复杂及成本高昂的问题。

本发明技术方案如下：

一种智能灌溉球阀，包括阀门驱动器、阀体、阀芯球和出水短管，所述阀门驱动器固定于所述阀体的上方并驱动所述阀芯球旋转，所述阀体的底部下延伸有进水螺纹管，所述进水螺纹管的内径大于所述阀芯球的外径，所述阀体的侧面向外对称延伸设有第一出水螺纹管和第二出水螺纹管，所述第一出水螺纹管和第二出水螺纹管通过出水短管外接灌溉软管；所述阀芯球通过分别套接于所述第一出水螺纹管的第一出水短管和套接于所述第二出水螺纹管内部的第二出水短管相对卡接于所述阀体中心。

作为优选，所述出水短管均通过密封圈与所述阀芯球的外侧面相对接，所述出水短管接近所述阀芯球一端的外径等于所述出水螺纹管的内径，所述出水短管外侧面中间位置与所述出水螺纹管的端面相齐平均设有定位轴肩，在所述定位轴肩处所述出水短管通过螺纹管接头套接固定于所述出水螺纹管；所述出水短管根据位于所述螺纹管接头外侧部分的管径大小设计为出水短管系列。

作为优选，所述出水短管远离所述阀芯球一端的外表面依次设有套管锥面、第一凹槽、防漏凸起和第二凹槽，所述套管锥面的小径端面在所述出水短管的管口位置，所述套管锥面的大径端面稍大于所述出水短管的外径。

作为优选，所述智能灌溉球阀还包括进水短管，所述进水短管上端通过密封圈与所述阀芯球的底面相对接，所述进水短管上端外径等于所述进水螺纹管的内径，所述进水短管外侧面中间位置与所述进水螺纹管的端面相齐平设有阀体安装轴肩，在所述阀体安装轴肩处，所述进水短管通过螺纹管接头套接于所述进水螺纹管的内部；所述进水短管从下至上包括第一进水孔和第二进水孔，所述第二进水孔的孔径小于所述第一进水孔的孔径形成出水桩套接端面，所述第二进水孔的孔径大于或等于所述阀芯球的进水孔孔径。

作为优选，所述阀芯球向上延伸有台阶轴状阀杆，所述台阶轴状阀杆的末端轴为异形轴，所述异形轴伸出所述阀体与所述阀门驱动器的输出轴相对接；所述阀体的上部内表面对应所述台阶轴状阀杆开有阶梯状通孔。

作为优选，所述进水短管上端设有轴承座，所述进水短管通过轴承和设于轴承上部的密封圈与上述阀芯球相对接。

作为优选，所述阀芯球开有L型孔道或T型孔道，或所述阀芯球为空心球体，所述空心球体的底部开有进水口，侧面开有一个或多个出水口。

作为优选，所述阀体的侧面向外延伸设有第三出水螺纹管和第四出水螺纹管，所述第一出水螺纹管、第二出水螺纹管、第三出水螺纹管和第四出水螺纹管中心对称布置且均通过螺纹管接头套接有所述出水短管，所述出水短管位于所述螺纹管接头外侧的部分为135°弯曲的弯管，且所述第一出水螺纹管和第三出水螺纹管对接的所述出水短管的出水管口相互平行，所述第二出水螺纹管和第四出水螺纹管对接的所述出水短管的出水管口相互平行。

作为优选，所述阀门驱动器包括太阳能蓄电系统和控制箱，所述控制箱包括电机箱和传动箱，所述传动箱为上下两层结构，上层箱体用于固定控制器，下层箱体用于放置垂直传动机构；所述控制器包括相互电连接的控制主板、阀门开度反馈板继电器板和太阳能控制板，所述控制主板包括与所述进水短管处的流量压力传感器相连的数据采集模块和与控制终端进行数据传送的无线通讯模块；所述电机箱的电机主轴与所述垂直传动机构的输入轴同轴心水平连接，所述垂直传动机构输出轴的上端同轴心竖直连接有可编程磁钢；所述垂直传动机构输出轴的下端与所述阀芯球的阀杆同轴心竖直连接；所述阀芯球在控制终端的反馈控制下，通过电机驱动垂直传动机构进而驱动所述阀芯球旋转到合适压力值对应的开度。所述输入轴的轴心位置开有异形通孔，且在用于固定所述输入轴的下层箱体位置，对应所述异形通孔位置开有手动孔；所述电机的主轴与所述输入轴之间通过与之同轴心的套筒相连，所述套筒与所述主轴连接端设有弹性装置，使得所述套筒可在穿过所述异形通孔的外力的作用下向所述主轴所在方向移动并脱离所述输入轴，所述异形通孔的截面为与六角棒状扳手相对应的正六边形。

一种智能灌溉系统，包括灌溉管网、无线通讯系统和控制终端，将权利要求8所述的智能灌溉球阀设于所述灌溉管网内的出水桩上，所述智能灌溉球阀附近还设有与所述数据采集模块相连接的气象信息采集装置、土壤墒情信息采集装置和作物生长信息采集装置，所述无线通讯系统包括窄带物联网通信模块。

本发明相对于现有技术优势在于：

1、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，通过阀门驱动器驱动阀芯球旋转，进而连通进水管和出水管，其中，阀芯球通过内径比之稍大的进水螺纹管从下至上安装于阀体进而与所述阀门驱动器的输出轴通过联轴器或异形孔相对接，而后经穿过第一出水螺纹管和第二出水螺纹管的第一出水短管和第二出水短管相对卡接于所述阀体中心，结构简单，安装方便，且只需一个球阀和一个阀门驱动器便可实现左右轮灌控制。

2、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，其出水短管以定位轴肩处为分界线，一端管径和形状与出水螺纹管固定相匹配，另一端根据连接的出水灌溉软管的不同，设计为多种孔径，便于不同农作物的不同形式的灌溉。当所述出水灌溉软管与所述出水短管相匹配时，所述出水灌溉软管刚好能够套接到所述出水短管的外侧。此时就算垫入塑料薄膜或扎上止水带也难免会漏水，故而在所述出水短管的出水口位置依次设有套管锥面、第一凹槽、防漏凸起和第二凹槽，所述出水灌溉软管从套管锥面套入，以过盈配合的形式穿过所述套管锥面，进而依次经过第一凹槽、防漏凸起和第二凹槽，只需在出水灌溉软管位于第一凹槽和第二凹槽外侧的位置进行捆扎即可，避免了白色污染和漏水现象，促进了精准灌溉的发展。

3、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，所述进水短管第二进水孔的孔径小于所述第一进水孔的孔径形成出水桩套接端面，方便将出水桩的出水口套接入所述第一进水孔且在所述套接端面位置定位，进而支撑起整个智能灌溉球阀。所述进水短管的第一进水孔也可根据出水桩出水口的大小设计为一个套系，且所述进水短管通过螺纹管接头套接于所述进水螺纹管的内部，方便更换，智能灌溉球阀使用后，可以将所述进水短管留在所述出水桩，且上面拧入螺纹盖，即可保护出水桩的出水口，又方便智能灌溉球阀的下次安装和使用。

4、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，智能灌溉球阀可以为多通阀，当阀体有四个中心对称布置的出水螺纹管时，将出水短管的出水端设计为135°弯曲的弯管，安装时，分为左侧出水管和右侧出水管，其中位于左侧的两个出水短管的出水管口相互平行，一个在距离出水管口0-N米范围内接毛管，另一个在距离出水管口N到100米范围内接毛管，这样能够在保证足够水压的基础上，扩大浇灌面积。且能够在灌溉管网埋设布置时，同样的灌溉面积至少能够节省一到两列出水桩，大幅降低了灌溉管网的基础设备铺设成本。

5、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，阀门驱动器包括太阳能蓄电系统和控制箱，所述控制箱仅在需要灌溉时才会向电机和控制器通电，能够大幅减小储能装置和控制箱的体积和重量。所述控制器采集阀体进水口处的流量压力信息，通过无线通讯模块发送到所述控制终端，由阀门开度反馈板和控制终端之间的反馈控制来驱动电机及垂直传动机构驱动所述球阀的阀芯旋转到合适压力值对应的开度，能够精准控制阀门的出水量和出水压力，实现精准灌溉，且能避免因出水桩坡度不同造成压力差异而致使的支管和毛管脱管或爆管等问题。

6、本发明所述的智能灌溉球阀及灌溉系统，所述电机主轴与所述阀体之间通过垂直传动机构相连，且所述垂直传动机构输出轴的上端与所述可编程磁钢同轴心竖直连接、下端与所述球阀的阀芯同轴心竖直连接，不仅能通过所述输出轴的转动直接将阀芯转动角度精确地传递到阀门开度反馈板的可编程磁钢芯片上，使得阀体转动与档位控制形成闭环反馈，控制更加精准，还能通过在输入轴的轴心位置开异形通孔，进而使得所述套筒可在穿过所述异形通孔的外力的作用下向所述主轴所在方向移动并脱离所述输入轴，通过旋转与异形通孔相嵌合的六角棒状扳手等实现智能灌溉阀的无电手动控制，结构简单而紧凑，进一步缩小了控制箱的体积和重量。

附图说明

图1是本发明智能灌溉球阀一种实施方式的主视剖视图(省去阀门驱动器)；

图2是本发明智能灌溉球阀阀门驱动器的控制箱一种实施方式的局部剖视图；

图3是本发明智能灌溉球阀另一种实施方式的结构简图(省去阀门驱动器)；

图4是本发明智能灌溉管网的布局简图；

图5是本发明智能灌溉系统的模块框图。

附图标记列示如下：

1-阀门驱动器，2-阀体，21-进水螺纹管，22-第一出水螺纹管，23-第二出水螺纹管，24-第三出水螺纹管，25-第四出水螺纹管，3-阀芯球，31-台阶轴状阀杆，4-出水短管，4a-第一出水短管，4b-第二出水短管，41-定位轴肩，42-套管锥面，43-第一凹槽，44-防漏凸起，45-第二凹槽，5-密封圈，6-螺纹管接头，7-进水短管，71-阀体安装轴肩，72-第一进水孔，73-第二进水孔，74-出水桩套接端面，11-太阳能蓄电系统；12-控制箱；121-电机箱，1211-主轴，122-传动箱，1221-上层箱体，122-下层箱体，1221-手动孔，13-控制器，131-控制主板，132-阀门开度反馈板，1331-可编程磁钢，14-垂直传动机构，141-输入轴(蜗杆)，1411-异形通孔，142-输出轴(蜗轮轴)，1421-蜗轮，143-套筒，144-弹性装置(弹簧)，8-灌溉软管，81-左侧第一灌溉软管，82-左侧第二灌溉软管，83-右侧第一灌溉软管，84-右侧第二灌溉软管，9-毛管。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

实施例1

一种智能灌溉球阀，如图1-5所示，包括阀门驱动器1、阀体2、阀芯球3和出水短管4，所述阀门驱动器1固定于所述阀体2的上方并驱动所述阀芯球3旋转，所述阀体2的底部下延伸有进水螺纹管21，所述进水螺纹管21的内径大于所述阀芯球3的外径，方便将阀芯球3通过进水螺纹管21从下至上安装于阀体2进而与所述阀门驱动器1的输出轴1241通过联轴器或异形孔相对接，所述阀体2的侧面向外对称延伸设有第一出水螺纹管22和第二出水螺纹管23，所述第一出水螺纹管22和第二出水螺纹管23通过出水短管4外接灌溉软管8；所述阀芯球3通过分别套接于所述第一出水螺纹管22的第一出水短管4a和套接于所述第二出水螺纹管23内部的第二出水短管4b相对卡接于所述阀体2的中心，结构简单，安装方便，可以随用随装，且只需一个球阀和一个阀门驱动器便可实现左右轮灌控制。

作为优选，所述出水短管4均通过密封圈5与所述阀芯球3的外侧面相对接，所述出水短管4接近所述阀芯球3一端的外径等于所述出水螺纹管22(23)的内径，所述出水短管4外侧面中间位置与所述出水螺纹管22的端面相齐平均设有定位轴肩41，在所述定位轴肩41处所述出水短管4通过螺纹管接头6套接固定于所述出水螺纹管22；所述出水短管4根据位于所述螺纹管接头6外侧部分的管径大小设计为出水短管系列。出水短管4以定位轴肩41处为分界线，一端管径和形状与出水螺纹管22固定相匹配，另一端根据连接的出水灌溉软管8的不同，设计为多种孔径，便于不同农作物的不同形式的灌溉。

当所述出水软管与所述出水短管相匹配时，所述出水软管刚好能够套接到所述出水短管的外侧。此时就算垫入塑料薄膜或扎上止水带也难免会漏水，作为优选，所述出水短管4远离所述阀芯球3一端的外表面依次设有套管锥面42、第一凹槽43、防漏凸起44和第二凹槽45，所述套管锥面42的小径端面在所述出水短管4的管口位置，所述套管锥面42的大径端面稍大于所述出水短管4的外径和所述出水灌溉软管8的内径。所述出水灌溉软管8从套管锥面42套到所述出水短管4的外侧，以过盈配合的形式穿过所述套管锥面42(所述灌溉软管8在中午温度较高或稍加热的状态下套入所述出水短管4)，进而依次经过第一凹槽43、防漏凸起44和第二凹槽45，防漏凸起44的外径小于所述套管锥面42的大径端面直径大于所述出水短管4的外径，只需在出水灌溉软管8位于第一凹槽43和第二凹槽45的位置进行捆扎即可，避免了白色污染和漏水现象，促进了精准灌溉的发展。

作为优选，所述智能灌溉球阀还包括进水短管7，所述进水短管7上端通过密封圈5与所述阀芯球3的底面相对接，所述进水短管7上端外径等于所述进水螺纹管21的内径，所述进水短管7外侧面中间位置与所述进水螺纹管21的端面相齐平设有阀体安装轴肩71，在所述阀体安装轴肩71处，所述进水短管7通过与之相匹配的螺纹管接头6套接于所述进水螺纹管21的内部；所述进水短管从下至上包括第一进水孔72和第二进水孔73，所述第二进水孔73的孔径小于所述第一进水孔71的孔径形成出水桩套接端面74，所述第二进水孔73的孔径大于或等于所述阀芯球3的进水孔孔径。

作为优选，所述阀芯球3向上延伸有台阶轴状阀杆31，所述台阶轴状阀杆31的末端轴为异形轴(截面为正方行或其他正多边形)，所述异形轴伸出所述阀体2与所述阀门驱动器1的输出轴142相对接；所述阀体2的上部内表面对应所述台阶轴状阀杆31开有阶梯状通孔。

作为优选，所述进水短管7上端设有轴承座，所述进水短管7通过承压轴承和设于轴承上部的密封圈与上述阀芯球3相对接，或所述轴承座设于所述进水螺纹管21的上部，使所述阀芯球3更加稳定的旋转，且所述承压轴承能够承受一定的径向水压，防止所述阀芯球被可能出现的水锤现象破坏，提高阀芯和阀体的使用寿命。

作为优选，所述阀芯球3开有L型孔道或T型孔道，以方便水流顺利的从进水短管7流入出水短管4。或所述阀芯球3为空心球体，所述空心球体的底部开有进水口，侧面开有一个或多个出水口，多个所述出水口根据阀体3的出水螺纹管数目进行设计，或所述阀芯球3可根据实际需要设计成阀芯球系列，以便于随时更换调整。

实施例2

与上述实施例不同的是，如图3所示，所述阀体2的侧面中心对称布置设有第一出水螺纹管22、第二出水螺纹管23、第三出水螺纹管24和第四出水螺纹管25，相邻的第一出水螺纹管22、第二出水螺纹管23、第三出水螺纹管24和第四出水螺纹管25之间相互呈90度布置且均通过螺纹管接头6套接有所述出水短管4，所述出水短管4位于所述螺纹管接头6外侧的部分为135°弯曲的弯管，安装时，和右侧出水管，所述第一出水螺纹管22和第三出水螺纹管24对接的所述出水短管4的出水管口相互平行，即与所述第一出水螺纹管22和第三出水螺纹管24对接的所述出水短管4相连的左侧第一灌溉软管81和左侧第二灌溉软管82在灌溉中能够保持相互平行，所述第二出水螺纹管23和第四出水螺纹管25对接的所述出水短管的出水管口相互平行，即为图3中与所述第二出水螺纹管23和第四出水螺纹管25对接的所述出水短管相连的右侧第一灌溉软管83和右侧第二灌溉软管84在灌溉中能够保持相互平行。其中左侧第一灌溉软管81在距离出水管口50米范围内接毛管9，左侧第二灌溉软管82在距离其出水管口50到100米范围内接毛管9，其0到50米范围内不接毛管9。右侧第一灌溉软管83和右侧第二灌溉软管84也按相同方式布置。这样能够在保证足够水压的基础上，扩大浇灌面积。或能够在灌溉管网埋设布置时，同样的灌溉面积至少能够节省一半或三分之二的出水桩，大幅降低了灌溉管网的基础设备铺设成本。

实施例3

作为优选，如图2所示，所述阀门驱动器1包括太阳能蓄电系统11和控制箱12，所述控制箱12包括电机箱121和传动箱122，所述传动箱122为上下两层结构，上层箱体1221用于固定控制器13，下层箱体1222用于放置垂直传动机构14；所述控制器13包括相互电连接的控制主板131、阀门开度反馈板132、继电器板和太阳能控制板，所述控制主板131包括与所述进水短管处的流量压力传感器相连的数据采集模块和与控制终端进行数据传送的无线通讯模块；所述电机箱121的电机主轴1211与所述垂直传动机构的输入轴141同轴心水平连接，所述垂直传动机构14输出轴142的上端同轴心竖直连接有可编程磁钢；所述垂直传动机构输出轴142的下端与所述阀芯球3的台阶轴状阀杆31同轴心竖直连接；所述阀芯球3在控制终端的反馈控制下，通过电机及垂直传动机构14驱动所述阀芯球3旋转到合适压力值对应的开度。所述阀门开度反馈板132上设有可编程磁钢芯片，所述可编程磁钢芯片位于所述可编程磁钢的正上方，能够实时精确读取所述可编程磁钢的旋转角度。所述继电器板用于控制电机的正反转，故而当所述阀芯球3旋转到预定开度值时，所述控制主板131能够及时作出反应停止向继电器板供电，进而所述电机停止驱动所述阀芯球，实现阀芯球旋转的反馈控制。

其中，所述太阳能蓄电系统11仅在需要灌溉时才会向继电器板和控制主板131通电，能够大幅减小太阳能蓄电系统11的储能锂电池的体积和重量，进而控制箱2的体积和重量也会大幅减小。所述控制主板131采集阀芯球3进水口和出水口处的流量压力信息，通过无线通讯模块发送到所述控制终端，进而控制驱动电机及垂直传动机构24动作使所述阀芯球3旋转到合适压力值对应的开度，并通过阀门开度反馈板132精确反馈所述阀芯球3的旋转角度，能够精准控制球阀的进出水量和进出水压力，实现精准灌溉，且能避免因出水桩坡度不同造成压力差异而致使的支管和毛管脱管或爆管等问题。

所述电机主轴1211与所述阀芯球3之间通过垂直传动机构14相连，且所述垂直传动机构14输出轴141的上端与所述可编程磁钢1331同轴心竖直连接、下端与所述阀芯球同轴心竖直连接，不仅结构简单而紧凑，还能通过所述输出轴141的转动直接将阀芯球转动角度精确地传递到控制主板131，使得阀芯球3的转动与阀门开度反馈板的开度控制形成闭环反馈，压力和流量控制更加精准，实现高效节水的自动化管理。

作为优选，所述输入轴141的轴心位置开有异形通孔1411，且在用于固定所述输入轴141的下层箱体位置，对应所述异形通孔1411位置开有手动孔1221；所述电机的主轴1211与所述输入轴141之间通过与之同轴心的套筒143相连，所述套筒143与所述主轴1211连接端设有弹性装置144，使得所述套筒143可在穿过所述异形通孔1411的外力的作用下向所述主轴1211所在方向移动并脱离所述输入轴141，所述异形通孔1411的截面为与六角棒状扳手相对应的正六边形。

通过旋转插入所述异形通孔1411的棒状六角扳手可实现智能灌溉球阀的无电手动控制，以防止控制主板故障或停电时，智能灌溉球阀不能关闭，且该种设置也方便在安装调试时，手动调整不同高度出水桩的阀门开度，使其管压维持在合适的范围内而避免首次安装调试时出现脱管爆管的现象，提高了智能灌溉阀的使用安全性。

实施例4

一种智能灌溉系统，其模块框图如图5所示，包括灌溉管网、无线通讯系统和控制终端，所述灌溉管网的出水桩上设有上述智能灌溉球阀，所述智能灌溉球阀附近还设有与所述数据采集模块相连接的气象信息采集装置、土壤墒情信息采集装置和作物生长信息采集装置，所述控制终端通过无线通讯系统能够获取来自于灌溉管网的所有智能灌溉球阀采集的压力流量信息、气象信息、土壤墒情信息和作物生长信息，自动控制所述灌溉管网的智能灌溉阀的启闭及开度，实现精准灌溉。且上述压力流量信息、气象信息、土壤墒情信息和作物生长信息可存储于云端，允许多台控制终端获取上述信息。

作为优选，所述无线通讯模块包括窄带物联网NB-IOT(Narrow Band Internet ofThings)通信模块，一个基站能够实现将近几万台的智能灌溉阀控制，极大地降低了智能灌溉系统的成本，方便大面积的推广应用。方便建立区块链农业管理系统，使得全国范围内的智能农业管理成为可能。

具体如图3和图4所示，所述出水桩上的智能灌溉球阀，其阀体2的侧面中心对称布置设有第一出水螺纹管22、第二出水螺纹管23、第三出水螺纹管24和第四出水螺纹管25，相邻的第一出水螺纹管22、第二出水螺纹管23、第三出水螺纹管24和第四出水螺纹管25之间相互呈90度布置且均通过螺纹管接头6套接有所述出水短管4，所述出水短管4位于所述螺纹管接头6外侧的部分为135°弯曲的弯管，安装时，和右侧出水管，所述第一出水螺纹管22和第三出水螺纹管24对接的所述出水短管4的出水管口相互平行，即与所述第一出水螺纹管22和第三出水螺纹管24对接的所述出水短管4相连的左侧第一灌溉软管81和左侧第二灌溉软管82在灌溉中能够保持相互平行，所述第二出水螺纹管23和第四出水螺纹管25对接的所述出水短管的出水管口相互平行，即为图3中与所述第二出水螺纹管23和第四出水螺纹管25对接的所述出水短管相连的右侧第一灌溉软管83和右侧第二灌溉软管84在灌溉中能够保持相互平行。其中左侧第一灌溉软管81在距离出水管口50米范围内接毛管9，左侧第二灌溉软管82在距离其出水管口50到100米范围内接毛管9，其0到50米范围内不接毛管9。右侧第一灌溉软管83和右侧第二灌溉软管84也按相同方式布置。这样能够在保证足够水压的基础上，扩大浇灌面积。或能够在灌溉管网埋设布置时，同样的灌溉面积至少能够节省一半或三分之二的出水桩，大幅降低了灌溉管网的基础设备铺设成本。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种智能灌溉球阀，其特征在于，包括阀门驱动器、阀体、阀芯球、出水短管和进水短管，所述阀门驱动器固定于所述阀体的上方并驱动所述阀芯球旋转，所述阀体的底部下延伸有进水螺纹管，所述进水螺纹管的内径大于所述阀芯球的外径，所述阀体的侧面向外对称延伸设有第一出水螺纹管和第二出水螺纹管，所述第一出水螺纹管和第二出水螺纹管通过出水短管外接灌溉软管；所述阀芯球通过分别套接于所述第一出水螺纹管的第一出水短管和套接于所述第二出水螺纹管内部的第二出水短管相对卡接于所述阀体中心；所述出水短管远离所述阀芯球一端的外表面依次设有套管锥面、第一凹槽、防漏凸起和第二凹槽，所述套管锥面的小径端面在所述出水短管的管口位置，所述套管锥面的大径端面稍大于所述出水短管的外径；所述阀门驱动器包括太阳能蓄电系统和控制箱，所述控制箱包括电机箱和传动箱，所述传动箱为上下两层结构，上层箱体用于固定控制器，下层箱体用于放置垂直传动机构；所述控制器包括相互电连接的控制主板、阀门开度反馈板继电器板和太阳能控制板，所述控制主板包括与所述进水短管处的流量压力传感器相连的数据采集模块和与控制终端进行数据传送的无线通讯模块；所述电机箱的电机主轴与所述垂直传动机构的输入轴同轴心水平连接，所述垂直传动机构输出轴的上端同轴心竖直连接有可编程磁钢；所述垂直传动机构输出轴的下端与所述阀芯球的阀杆同轴心竖直连接；所述阀芯球在控制终端的反馈控制下，通过电机驱动垂直传动机构进而驱动所述阀芯球旋转到合适压力值对应的开度；所述输入轴的轴心位置开有异形通孔，且在用于固定所述输入轴的下层箱体位置，对应所述异形通孔位置开有手动孔；所述电机的主轴与所述输入轴之间通过与之同轴心的套筒相连，所述套筒与所述主轴连接端设有弹性装置，使得所述套筒可在穿过所述异形通孔的外力的作用下向所述主轴所在方向移动并脱离所述输入轴，所述异形通孔的截面为与六角棒状扳手相对应的正六边形；所述进水短管上端通过密封圈与所述阀芯球的底面相对接，所述进水短管上端外径等于所述进水螺纹管的内径，所述进水短管外侧面中间位置与所述进水螺纹管的端面相齐平设有阀体安装轴肩，在所述阀体安装轴肩处，所述进水短管通过螺纹管接头套接于所述进水螺纹管的内部；所述进水短管从下至上包括第一进水孔和第二进水孔，所述第二进水孔的孔径小于所述第一进水孔的孔径形成出水桩套接端面，所述第二进水孔的孔径大于或等于所述阀芯球的进水孔孔径。

2.根据权利要求1所述的智能灌溉球阀，其特征在于，所述出水短管均通过密封圈与所述阀芯球的外侧面相对接，所述出水短管接近所述阀芯球一端的外径等于所述出水螺纹管的内径，所述出水短管外侧面中间位置与所述出水螺纹管的端面相齐平均设有定位轴肩，在所述定位轴肩处所述出水短管通过螺纹管接头套接固定于所述出水螺纹管；所述出水短管根据位于所述螺纹管接头外侧部分的管径大小设计为出水短管系列。

3.根据权利要求1所述的智能灌溉球阀，其特征在于，所述阀芯球向上延伸有台阶轴状阀杆，所述台阶轴状阀杆的末端轴为异形轴，所述异形轴伸出所述阀体与所述阀门驱动器的输出轴相对接；所述阀体的上部内表面对应所述台阶轴状阀杆开有阶梯状通孔。

4.根据权利要求3所述的智能灌溉球阀，其特征在于，所述进水短管上端设有轴承座，所述进水短管通过轴承和设于轴承上部的密封圈与上述阀芯球相对接。

5.根据权利要求1所述的智能灌溉球阀，其特征在于，所述阀芯球开有L型孔道或T型孔道，或所述阀芯球为空心球体，所述空心球体的底部开有进水口，侧面开有一个或多个出水口。

6.根据权利要求1所述的智能灌溉球阀，其特征在于，所述阀体的侧面向外延伸设有第三出水螺纹管和第四出水螺纹管，所述第一出水螺纹管、第二出水螺纹管、第三出水螺纹管和第四出水螺纹管中心对称布置且均通过螺纹管接头套接有所述出水短管，所述出水短管位于所述螺纹管接头外侧的部分为135°弯曲的弯管，且所述第一出水螺纹管和第三出水螺纹管对接的所述出水短管的出水管口相互平行，所述第二出水螺纹管和第四出水螺纹管对接的所述出水短管的出水管口相互平行。

7.一种智能灌溉系统，其特征在于，包括灌溉管网、无线通讯系统和控制终端，将权利要求1-6之一所述的智能灌溉球阀设于所述灌溉管网内的出水桩上，所述智能灌溉球阀附近还设有与所述数据采集模块相连接的气象信息采集装置、土壤墒情信息采集装置和作物生长信息采集装置，所述无线通讯系统包括窄带物联网通信模块。

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