CN103153041B - 用于自动推动的机械化灌溉系统的配水组件 - Google Patents

Abstract

一种可变泵组件可以配置或联接到灌溉系统的水释放点。所述可变泵组件可以构造成控制输出水压力作为灌溉系统位置或定位的函数。当所述灌溉系统在灌溉路径上行进时，所述可变泵组件可动态地改变从所述水释放点释放的水和/或喷洒剂的输出水压力以对田地提供充足的灌溉覆盖。

Description

用于自动推动的机械化灌溉系统的配水组件

技术领域

本发明的技术领域是自动推动的机械化灌溉系统。更具体地，本发明的技术领域是与自动推动的机械化灌溉系统相关的水和/或喷洒剂分配和流体动力学。

背景技术

自六十多年前引入自动推动的机械化灌溉系统后，自动推动的机械化灌溉系统在今天的商业性农业中已经成为了一个必要因素。第一代灌溉系统具有的许多机械和设计缺点在它们存在期间已经得到了许多改进。在本领域引人关注的一个改进是引入和发展末端喷枪和弯管系统。这些设计喷洒水和喷洒剂到超出主机械化灌溉结构的端部的区域中。然而，即使利用这些改进，仍有田地的面积超出现有技术的范围，使农作物得不到所喷洒的水、肥料、除草剂或者杀虫剂，因而导致次优的农作物健康和成长。

所述自动推动的机械化灌溉系统可以是本领域已知的任意类型的灌溉系统，具有两个广泛使用的灌溉系统作为中心枢转系统和线性移动系统。中心枢转的机械化灌溉系统一般在围绕田地的圆形路径上行进。然而，由于一般方形或矩形的小块农田，这些农田存在位于中心枢转设备所能到达区域外侧的区域，即使中心枢转设备已经使用了弯管和末端喷枪，因而这些农田不能被充分覆盖。线性机械化灌溉系统一般在沿着田地而下的直线上行进。然而，由于方形或矩形田地的一般不规则的边界，这些田地存在所述线性设备不能到达的区域，这些田地一般不能充分灌溉。

通过克服现有技术中的缺点可以得到许多优点，包括但不限于以下几点：增加产量，增强疾病和害虫控制和增加耕种土地面积。因此，在该领域存在对如下灌溉系统的需求，这种灌溉系统具有固定到所述结构外端的配水组件以对超出现有技术可到达区域喷洒水、肥料、除草剂和杀虫剂。

发明内容

本发明是配置或联接到自动推动机械化灌溉系统的结构最外端的可变泵组件。所述可变泵组件可以构造成控制输出水/喷洒剂压力作为田地中机械化灌溉系统位置的函数。当所述机械化灌溉系统在灌溉路径上行进时，所述可变泵组件可以动态地改变从所述机械化灌溉结构的最外端释放的水和/或喷洒剂的输出水/喷洒剂压力以对农田提供充分灌溉覆盖。

通过引入在附图说明和具体实施方式中充分描述的主题充分提供本发明的内容。因此，本发明的内容不应认为是描述必要特征，也不应认为用来确定权利要求的保护范围。

附图说明

参照附图描述下面的详细说明。在附图中，附图标记的最左数字表示附图标记首先出现的附图。在所述说明和附图的不同实例中使用相同的附图标记可以表示类似或相同的物品。

本领域技术人员通过参阅下述附图可以更好地理解本发明的许多优点，在附图中：

图1是中心枢转灌溉系统的透视图；

图2是中心枢转灌溉系统的悬垂结构的透视图；

图3是可变泵组件的框图；

图4是电子速度控制器的流程图实例；

图5是用于喷洒剂分配范围与机器位置关系的用户定义表的实例；

图6是可变速度泵控制与范围和周期时间关系的实例；

图7是可变速度泵控制与机器速度关系的实例；

图8是第二实施例中可变泵组件的框图；

图9是装配有末端喷枪的中心枢转灌溉系统的喷洒剂分配的透视图；

图10是装配有弯管系统的中心枢转灌溉系统的喷洒剂分配的透视图；

图11是装配有末端喷枪的线性机械化灌溉系统的喷洒剂分配的透视图；以及

图12是装配有本发明的中心枢转和线性灌溉系统的透视图。

具体实施方式

还应理解的是，如果一个元件被称作“连接”或“联接”到另一个元件上，它可以直接连接或联接到其他元件上或者可以存在介入元件。与此相反，如果一个元件被称作“直接连接”或“直接联接”到另一个元件上，则不存在介入元件。另外，这里所用的表述“多个”是指至少两个元件。此外，相同的附图标记在全文中表示相同的元件。

现在更详细地参照本发明，在图1中示出两种类型的广泛使用的自动推动灌溉系统10。两种广泛使用的自动推动灌溉系统10是中心枢转系统和线性移动系统。图1显示本发明的一个实施例，在这里，灌溉系统10是中心枢转系统10。中心枢转系统10可以包括水管、管线或支臂11，它从常规中心枢转结构12向外延伸。水管线11由多个以端对端关系联结在一起的管线部段构成，多个管线部段被支撑在多个驱动单元13上。每个驱动单元13具有驱动它的轮子15的驱动装置14。在多数情况下，驱动装置14包括电动机，所述电动机可以逆转以使得中心枢转系统10可以在前进方向或逆转方向上被驱动。一般地，在中心枢转系统10上对齐的机器在每个驱动单元跨度接头处由连杆结构保持，其操纵微开关启动和关闭驱动单元13上的电动机以与下一跨度成一直线。灌溉系统10上的最终驱动单元13用附图标记16表示。一般地，悬臂支臂17称作悬垂组件17，从最终驱动单元16向外延伸并且具有安装在其上的末端喷枪18，末端喷枪18被致动以灌溉由位于中心枢转结构和最终驱动单元13之间的水管线覆盖区域外侧的区域。

速度控制器19一般安装在最终驱动单元16上。速度控制器19一般是百分比计时器。速度控制器19还可以是可变速度驱动器或其他速度控制设备，其连接到最终驱动单元16上的电动机14。

位置传感器也安装在中心枢转系统10上。一般地，位置传感器是安装在中心枢转结构12上的角度传感器20或者安装到最终驱动单元16上或其附近的GPS接收器。

常规计算机控制面板21可以安装到中心枢转结构上。计算机控制面板21可以控制许多机器功能，包括但不限于：速度、方向、打开水或关闭水、打开或关闭灌溉系统10，打开或关闭末端喷枪等。计算机控制面板21可以连接到角度传感器20和速度控制器19，速度控制器19又连接到驱动器14。计算机控制面板21还可以构造成接收用户定义的输入量。

更详细地，参照图2的内容，悬垂组件17可包括安装或联接到悬垂组件的水管线的可变速度泵组件130。具体地，可变速度泵组件130可以安装或联接在所述水管线的内侧。可变速度泵组件130可构造成控制水/喷洒剂压力作为灌溉系统10的位置或定位的函数。

更详细地，参照图3的内容，可变速度泵组件130可包括可变速度泵、电子速度控制器、电源和电力线载体构成的遥测装置。然而，所述遥测装置可以是当前现有技术中的任意装置，包括但不限于串行总线、展频无线电、VHF无线电、UHF无线电等。

更详细地，图4显示电子速度控制器19的流程图。在使用中，计算机控制面板21可包括用户定义表（图5中示出），所述用户定义表显示基于中心枢转结构的当前位置的理想水分配范围。计算机控制面板21将所述理想范围传递到可变速度泵组件的电子速度控制器19，连同包括最终驱动单元的速度的其他参数。电子速度控制器19使根据图6和图7所示的最终驱动单元16的理想范围和速度循环所述泵的速度。所述泵速度根据图6进行循环以将水和其他喷洒剂从悬垂机构末端喷洒到理想范围和其间的所有区域。类似地，泵速度的改变率根据图7进行控制以保证以灌溉系统10的任意速度均匀地喷洒水和/或喷洒剂。

更详细地，图8显示本发明的替代实施例，其中，所述可变速度泵组件不与计算机控制面板21通信，因而不包括遥测装置。相反地，所述可变速度泵组件与所述速度控制器和位置传感器直接通信。图5的表可以经由用户手动编制程序输入到所述电子速度控制器中，以使所述可变速度泵组件如上所述地操作。这个实施例对本发明进行改型以形成机械化灌溉系统10，这个实施例可能是令人满意的。

本发明的优点可包括但不限于将水和/或喷洒剂喷洒到100%的田地中期望位置的能力。图9和10分别显示配备有末端喷枪和弯管系统的中心枢转机械化灌溉系统10的已灌溉和非灌溉区域。图11显示配备有末端喷枪的线性机械化灌溉系统10的已灌溉和非灌溉区域。而且，利用末端喷枪的灌溉提供在末端喷枪的设定范围上的水分配，但不在图9和图11所示的中间范围中。

本发明的优点显示于图12中，在图12中，水和/或喷洒剂可以喷洒到100%的田地中期望位置，并且喷洒的均匀性不受到机械化灌溉系统速度变化的不利影响。

尽管本发明的前述书面说明能够使一个普通技术人员制作和使用本发明的目前被认为是最佳的实施方式，那些普通技术人员将理解且认识到这里的具体实施例、方法和实例的修改、组合及其等同。因而本发明不应受到上述实施例、方法和实例的限制，而是应受到本发明的保护范围和精神中的所有实施例和方法的限制。

Claims (7)

1.一种机械化灌溉系统，包括：

水管；

构造成支撑和移动所述水管的多个驱动塔；

构造成确定所述灌溉系统的位置的位置传感器；

末端喷枪，其用于灌溉位于所述水管覆盖区域外侧的区域；和

联接到所述水管的可变速度泵组件，所述可变速度泵组件构造成控制从所述末端喷枪释放的喷洒剂的喷洒剂输出压力作为所述灌溉系统的位置的函数，以将喷洒剂喷洒到距离所述末端喷枪的理想范围以及其间的所有区域；所述可变速度泵组件还构造成，泵速度的改变率被按照机器速度与泵周期时间之间以机器速度越大，泵周期时间越小的负斜率直线的关系进行控制，以保证喷洒剂被以所述机械化灌溉系统的任意速度均匀地喷洒。

2.根据权利要求1所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述位置传感器包括联接到所述驱动塔中的一个上的GPS接收器。

3.根据权利要求1所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述灌溉系统是中心枢转灌溉系统。

4.根据权利要求3所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述位置传感器包括联接到最外部驱动塔的GPS接收器。

5.根据权利要求4所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述灌溉系统还包括控制面板，所述控制面板具有构造成根据所述最外部驱动塔的位置设定所述可变速度泵组件的输出压力的程控逻辑。

6.根据权利要求1所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述灌溉系统还包括与所述位置传感器相通信的控制面板。

7.根据权利要求1所述的机械化灌溉系统，其特征在于，

所述位置传感器包括角度传感器。