CN104148201A - 一种对喷头的喷液量进行调节的方法以及移动式喷液装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对喷头的喷液量进行调节的方法以及移动式喷液装置，方法包括以下步骤：对环境温度进行采集，计算出温度偏差值，将温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较，根据比较结果调节喷液量；装置至少包括：储液箱、液泵、多个喷头、分流器、温度传感器和控制器，储液箱、液泵和分流器依次通过管道连接，分流器的第一出液口与喷头通过管道相连，分流器的第二出液口与储液箱通过管道相连，控制器至少对分流器和液泵进行控制；本装置能够根据环境温度的变化调节喷液量且运行时不依赖于电网和水网，使用方便快捷。

Description

一种对喷头的喷液量进行调节的方法以及移动式喷液装置

技术领域

本发明属于喷液控制领域，涉及一种对喷液量进行调节的方法和移动式喷液装置。

背景技术

在游乐场、露天广场、运动场馆、小区、公园、阳台、顶楼、公共汽车站等某些大型的户外场所因为夏天温度较高而又无法安装空调，导致在这些场所活动的人们极易中暑，进而影响到了人们活动的舒适度。为了改善这些户外场所的高温环境，常常对这些场所进行人工浇水以降低其温度。由于这些户外场所不同区域的日照强度不同，故不同区域的温度可能不一样，从而不同区域所需的浇水量也不一样，而目前的浇水方式多为粗放型浇水，即无论这些不同区域的温度是否一样，对这些区域均进行大面积浇水，这会造成水资源的极大浪费。另一方面，用于供水的水龙头或者为浇水提供电力的电网接口在户外场所上分布的位置往往是固定的，使得浇水区域受到水龙头或者电网接口具体位置的限制，可能导致这些大型户外场所在离水龙头或者电网接口距离较远的区域往往无法被浇到水。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种对喷头的喷液量进行调节的方法，该方法根据周围的温度变化对喷雾量进行调节。

本发明的第二个目的在于提供一种移动式喷液装置，该装置不仅能够独立于电网和水网运行还能够根据周围的温度来决定喷液量，从而解决现有人工浇水方式的缺陷。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种对喷头的喷液量进行调节的方法，包括以下步骤：

(1)、对环境温度进行采集；

(2)、根据环境温度和温度基准值计算出温度偏差值；

(3)、将温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较得到第一类比较结果；

(4)、根据第一类比较结果对喷液量进行调节。

在步骤(4)中，当温度偏差值小于下限温差值时使喷液量为零；

当温度偏差值不小于下限温差值并且不大于上限温差值时使喷液量随着温度偏差值的增大而增大；

当温度偏差值大于上限温差值时使喷液量达到最大。

上述方法还包括以下步骤：

(5)、采集用于储存喷液的储液箱的液面高度；

(6)、对液面高度与基准高度进行比较得到第二类比较结果；

(7)、根据第二类比较结果调节喷液量。

在步骤(7)中，当液面高度小于或等于基准高度时停止喷液；当液面高度大于基准高度时开启喷液。

上述方法还包括以下步骤：当液面高度小于或等于基准高度时发送报警信号。

一种实现上述方法的移动式喷液装置，包括：可移动的底座组件、储液箱、与储液箱管道连接的液泵、与液泵电连接的蓄电池、多个喷头、用于采集环境温度的温度传感器、分流器和控制器，

分流器的进液口与液泵通过管道连接，分流器的第一出液口与喷头通过管道相连，分流器的第二出液口与储液箱通过管道相连；

控制器包括用于根据环境温度和温度基准值计算出温度偏差值的计算部、至少将温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较的比较部和至少对分流器进行调节的调控部。

在上述移动式喷液装置中，调控部在接收到温度偏差值小于下限温差值的比较结果时控制分流器关闭第一出液口；调控部在接收到温度偏差值不小于下限温差值并且不大于上限温差值的比较结果时控制分流器对第一出液口的液体流量和第二出液口的液体流量之比按照随着温度偏差值的增大而增大的趋势进行调节；调控部在接收到温度偏差值大于上限温差值的比较结果时控制分流器完全开启第一出液口并且完全关闭第二出液口。

上述移动式喷液装置还包括：用于监测储液箱内液面高度的液位监测器，比较部还对液面高度与基准高度进行比较；调控部在接收到液面高度小于或等于基准高度的比较结果时控制液泵停止工作；调控部在接收到液面高度大于基准高度时控制液泵正常工作。

上述移动式喷液装置还包括报警器，调控部在接收到液面高度小于或等于基准高度后控制报警器发送报警信号。

上述移动式喷液装置还包括：与蓄电池相连的风力发电机组或者太阳能发电板；或者，分流器为电动三通阀。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

首先，温度传感器对环境温度进行采集，计算部根据采集到的环境温度和温度基准值对温度偏差值进行计算，比较部把计算出来的温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较，调控部根据比较结果对喷头的喷液量进行相应的调节，因此，该移动式喷液装置能够根据环境温度的变化适时自我调节喷液量，在节省水资源的同时又能满足不同区域的降温需要。

其次，移动式喷液装置具有可移动的底座组件、储液箱、风力发电机组和太阳能发电板，可移动的底座组件使得移动式喷液装置在户外场所可以自由移动，储液箱使得移动式喷液装置在喷液时不依赖于户外场所的水源位置，风力发电机组和太阳能发电板使得移动式喷液装置以自然资源产生的电力为动力进行移动，而不消耗常规能源，不仅节能环保而且在移动时也不依赖于户外场所的电网接口，从而扩大了移动式喷液装置的使用范围，使其在停电、停水条件下或者离水网、电网较偏远的地区也能正常使用，克服了人工浇水方式的水源局限、动力局限和位置局限。

再者，移动式喷液装置具有监测储液箱内液面高度的液位监测器，当比较部比较出液面高度小于或等于基准高度时，调控部不仅控制蓄电池停止向液泵供电还控制报警器发送报警信号以提示操作人员进行加水，从而降低了液泵受损的几率，提高了运行的稳定性和连续性。

最后，每个喷头上都设有手动调节式开关，既能实现对每个喷头喷液量的单独调节，又能实现对喷头组整体喷液方向的控制，大大提高了使用的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例中的移动式喷液装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中的移动式喷液装置各组件的连接示意图。

图3为本发明实施例中的液位监测器的连接示意图。

图4为本发明实施例中的喷雾控制流程图。

图5为本发明实施例中的液面高度监测流程图。

附图标记：

底座组件1、储液箱 2、控制柜 3、液泵柜 4、刚性支架 5、喷头 6、喷水干管 7、太阳能发电板 8、风力发电机组 9、第一出液口 10、喷液干管 11、第二出液口 12、回液管 13、液泵14、电动三通阀 15和液位监测器16。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

本实施例提供了一种对喷头的喷液量进行调节的方法，该方法能够根据环境温度的变化对喷头的喷液量进行调节，具体包括以下步骤：

(1)、对环境温度进行采集；

(2)、根据环境温度和温度基准值计算出温度偏差值；

(3)、将温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较得到第一类比较结果；

(4)、根据第一类比较结果对喷液量进行调节。

在步骤(4)中，当温度偏差值小于下限温差值时使喷液量为零；

当温度偏差值不小于下限温差值并且不大于上限温差值时使喷液量随着温度偏差值的增大而增大；

当温度偏差值大于上限温差值时使喷液量达到最大。

另外，上述方法还包括以下步骤：

(5)、采集用于储存喷液的储液箱的液面高度；

(6)、对液面高度与基准高度进行比较得到第二类比较结果；

(7)、根据第二类比较结果调节喷液量。

在步骤(7)中，当液面高度小于或等于基准高度时停止喷液并且发送报警信号；当液面高度大于基准高度时开启喷液。

在本实施例的方法中，从喷头喷出的液体直接来源于储液箱，而并非直接来源于水网。因为储液箱中的液体量有限，当储液箱中的液面高度低于一个下限高度(即基准高度)时，就需要往储液箱内补充液体。为了确保喷液的安全，在补充液体之前需要停止喷液。因此，需要实时判断储液箱的液面高度是否低于基准高度。一旦液面高度小于或等于基准高度，则停止喷液并且发送报警信号以提示操作人员补充液体，同时暂停对温度偏差值的比较并且反复对液面高度和基准高度进行比较，直至比较出液面高度大于基准高度后(即储液箱的液体补充完毕)再开启喷液并继续对温度偏差值进行比较，并根据温度偏差值决定喷液量的大小。

实施例二

本实施例提供了一种用于对大型户外场所进行喷雾降温的移动式喷液装置，该移动式喷液装置能够实现实施例一提及的方法。

如图1所示，该移动式喷液装置包括底座组件1、储液箱2、控制柜3、液泵柜4、刚性支架5、喷水干管7、太阳能发电板8、风力发电机组9、温度传感器、喷头组等组件。

其中，储液箱2设有液位监测器16。控制柜3内设置有控制器、蓄电池组、继电器和逆变器。控制器包括计算部、比较部和调控部。蓄电池组由多个蓄电池组成。液泵柜4内设有液泵14和分流器。分流器优选为电动三通阀15。刚性支架5为中空支架，内铺设各种输液管道和电线，其表面安装了温度传感器，其顶部安装了太阳能发电板8和风力发电机组9。喷头组由多个喷头6组成。喷头6为雾化喷头。

如图2所示，上述各组件的连接方式如下(公知的连接方式未在图2给出)：

储液箱2的出液口与液泵14的进液口通过输液管道相连；液泵14的出液口与电动三通阀15的进液口通过输液管道相连；电动三通阀15的第一出液口10与喷头组中的各个喷头6通过喷液干管11相连；电动三通阀15的第二出液口12与储液箱通过回液管13相连。图2中的黑色箭头表示液体的流动方向。

太阳能发电板8(即太阳能光伏发电板)和风力发电机组9通过电线并联连接在蓄电池上；蓄电池、逆变器、继电器和液泵14的输电端依次通过电线串联连接；温度传感器、计算部、比较部和调控部依次通过电线串联连接；液位监测器16与比较部通过电线相连；调控部和报警器通过电线相连。

底座组件1为带车轮的底座，可以实现边移动边喷雾。

储液箱2置于底座组件1上，由底座组件1来承重。在实际使用时，储液箱2的容量根据户外场所的面积进行配置。储液箱2不与水源相连，由人工加水，这样可使移动式喷液装置不受离水源距离远近的限制而独立运行，在离水源较远的区域也能实现喷雾，从而实际上扩大了其喷雾范围。

如图3所示，液位监测器16用于实时监测储液箱2内的液面高度。液位监测器16采集储液箱2的液面高度的频率可以根据具体需要进行设定，应考虑到储液箱2的容积、液泵14的功率、喷液干管11和回液管13的尺寸等参数，如可以设置每个0.1秒采集一次液面高度，也可以设置每隔0.2秒采集一次液面高度，也可以设置每隔0.3秒采集一次液面高度，以此类推。当液位监测器16采集到储液箱2在某时刻的液面高度后将该时刻的液面高度发送至比较部。

温度传感器在图1中未标示，其用于实时采集环境温度并计算出一段时间内的平均环境温度并把该平均环境温度发送至计算部。温度传感器采集环境温度的频率可以根据具体的需要进行设定，如可以设置每隔0.1秒采集一次温度，也可以设置每隔0.2秒采集一次温度，也可以设置每隔0.3秒采集一次温度，以此类推。用于计算平均环境温度的时间段的长度也可以根据具体的需要进行设定，如可以将时间段的长度设置为0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒，以此类推。

计算部是一种逻辑电路模块，用于根据温度传感器发来的平均环境温度t_m和温度基准值t₀对温度偏差值Δt进行计算，即Δt＝t_m-t₀。温度基准值t₀根据ASHRAE手册的舒适区范围可以设定为24～26℃。本实施例中的温度基准值t₀优选设定为25℃。

比较部也是一种逻辑电路模块，不仅将温度偏差值Δt与预设偏差范围进行比较以得到第一类比较结果，而且将液面高度h_n与基准高度h₀进行比较以得到第二类比较结果，并将第一类比较结果或第二类比较结果发送至调控部。

其中，预设偏差范围为Δt₀～Δt₁，Δt₀表示下限温差值，本实施例中Δt₀优选为2℃，Δt₁表示上限温差值，本实施例中Δt₁优选为10℃。当比较部比较出温度偏差值Δt小于预设偏差范围的下限温差值Δt₀时，得到第一比较结果并把所得的第一比较结果发送至调控部；当比较部比较出温度偏差值Δt大于或等于预设偏差范围的下限温差值Δt₀并且小于或等于预设偏差范围的上限温差值Δt₁时，得到第二比较结果并把所得的第二比较结果发送至调控部；当比较部比较出温度偏差值Δt大于预设偏差范围的上限温差值Δt₁时，得到第三比较结果并把所得的第三比较结果发送至调控部。第一类比较结果包含第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果。

基准高度h₀是为了保证液泵14正常工作而设定的。基准高度h₀的设定应该保证液泵14不发生气蚀以及液泵14不吸入空气。由于液泵14安装在储液箱2的上方，安装高度小于1m，而几乎所有液泵14的进液口的真空度Hs都大于1m，所以气蚀现象不会发生；因此，基准高度h₀应大于液泵14的进液口的高度，使得液泵14不吸入空气而受到损坏。当比较部比较出液面高度h_n小于或等于基准高度h₀时，得到第四比较结果；当比较部比较出液面高度h_n大于基准高度h₀时，得到第五比较结果；第二类比较结果包含第四比较结果和第五比较结果。

调控部不仅根据接收到的第一类比较结果对电动三通阀15的分流比进行调节以控制喷液量，而且根据接收到的第二类比较结果控制液泵14的工作状态。具体如下：

当接收到第一比较结果时，调控部控制电动三通阀15关闭第一出液口10并且开启第二出液口12。

当接收到第二比较结果时，调控部控制电动三通阀15对分流比η按照与温度偏差值Δt呈正比的关系进行调节。电动三通阀15的分流比η为喷液干管11的液体流量(也即第一出液口10的液体流量)与回液管13的液体流量(也即第二出液口12的液体流量)的比值。液泵14的出液口的液体流量设为Q，喷液干管11中液体流量设为Q₁，回液管13中液体流量设为Q₂，则Q＝Q₁+Q₂； $\mathrm{\η}=\frac{Q_1}{Q_2}=\mathrm{\Δt}\×k=(t_m-t_0)\×k.$ k为比例系数。因此，在一定范围内，随着温度偏差值的逐渐增大，在电动三通阀15的调节下，喷液干管11中的液体流量逐渐增大，回液管13中的液体流量逐渐减小，使得喷液干管11中的液体流量和回液管13中的液体流量的比值和温度偏差值成线性正相关。

当接收到第三比较结果时，调控部控制电动三通阀15完全开启第一出液口10，同时完全关闭第二出液口12，使得液泵14泵出的液体全部经由喷液干管11从喷头6喷出，从而实现液泵14的全功率运行，以便尽快降低周围环境的温度。

当接收到第四比较结果时，调控部控制继电器处于开路状态，蓄电池停止向液泵14供电，液泵14处于停止工作状态，同时向报警器发送报警信号。

当接收到第五比较结果时，调控部控制继电器处于闭路状态，蓄电池向液泵14供电，液泵14处于正常工作状态。

刚性支架5用于对太阳能发电板8和风力发电机组9进行支承。

每个喷头6上都设有手动调节开关，能实现对每个喷头6喷液量的单独调节。

报警器接收到调控部发来的报警信号后进行报警，提示操作人员需要补充液体量。

如图4所示，本实施例中的移动式喷液装置在某个时间段内对喷液进行控制的流程如下：

步骤S1-1：

温度传感器按照预设的采集频率采集某个时间段内的环境温度，计算出该时间段内的平均环境温度t_m并把该温度发送至计算部，然后进入步骤S1-2；

步骤S1-2：

计算部根据平均环境温度t_m和温度基准值t₀计算出该时间段内的温度偏差值Δt＝t_m-t₀，然后把该时间段内的温度偏差值Δt发送至比较部，然后进入步骤S1-3；

步骤S1-3：

比较部将该时间段内的温度偏差值Δt与预设偏差范围Δt₀～Δt₁进行比较，当比较出温度偏差值Δt小于预设偏差范围的下限温差值Δt₀时，进入步骤S1-4；当比较出温度偏差值Δt大于或等于预设偏差范围的下限温差值Δt₀并且小于或等于预设偏差范围的上限温差值Δt₁时，进入步骤S1-5；当比较出温度偏差值Δt大于预设偏差范围的上限温差值Δt₁时，进入步骤S1-6；

步骤S1-4：

比较部得到第一比较结果，并把所得的第一比较结果发送至调控部，然后进入步骤S1-7；

步骤S1-5：

比较部得到第二比较结果，并把所得的第二比较结果发送至调控部，然后进入步骤S1-8；

步骤S1-6：

比较部得到第三比较结果，并把所得的第三比较结果发送至调控部，然后进入步骤S1-9；

步骤S1-7：

调控部控制电动三通阀15关闭第一出液口10并且开启第二出液口12，然后结束本次控制过程。

步骤S1-8：

调控部控制电动三通阀15调节分流比η＝Δt×k，然后结束本次控制过程。

步骤S1-9：

调控部控制电动三通阀15完全开启第一出液口10，同时完全关闭第二出液口12，然后结束本次控制过程。

在下一个时间段内移动式喷液装置对喷雾重复执行上述的控制流程。

如图5所示，本实施例中的移动式喷液装置在某个时间段内对液面高度进行监测的流程如下：

步骤S2-1：

液位监测器16按照预设的采集频率采集某一时刻的液面高度h_n，并把该液面高度h_n发送至比较部，然后进入步骤S2-2；

步骤S2-2：

比较部将该时刻的液面高度h_n与基准高度h₀进行比较，当比较出该时刻的液面高度h_n小于或等于基准高度h₀时，进入步骤S2-3；当比较出该时刻的液面高度h_n大于基准高度h₀时，进入步骤S2-4；

步骤S2-3：

比较部得到第四比较结果，并把所得的第四比较结果发送至调控部，然后进入步骤S2-5；

步骤S2-4：

比较部得到第五比较结果，并把所得的第五比较结果发送至调控部，然后进入步骤S2-6；

步骤S2-5：

调控部控制继电器处于开路状态，让液泵处于停止工作状态，同时向报警器发送报警信号，报警器进行报警，然后结束本次控制过程。

步骤S2-6：

调控部控制继电器处于闭路状态，让液泵处于正常工作状态，然后结束本次控制过程。

在下一时刻时移动式喷液装置对液面高度重复执行上述的监测流程。

比较部对接收到的温度偏差值Δt和液面高度h_n一般是按接收到的时间先后分别进行处理的，然而，一旦比较部比较出液面高度h_n小于或等于基准高度h₀，说明此时储液箱2里面的液体不足，为了保护液泵14，调控部控制继电器处于开路状态，液泵14停止运转，并且调控部控制报警器发送报警信号，提醒操作人员及时补充液体量。在这种情况下，虽然液位监测器16和温度传感器都在根据设定的频率采集数据，但为了节省比较的效率，比较部临时调高了对液面高度h_n进行处理的优先级，即先暂停对温度偏差值Δt的处理而反复按照预定的频率执行对液面高度h_n的处理，在操作人员未补充液体量之前，比较部会一直比较出液面高度h_n小于或等于基准高度h₀并且一直停止对温度偏差值Δt的处理，调控部则一直控制继电器处于开路状态。当操作人员未补充液体量之后，一旦比较部比较出某时刻的液面高度h_n大于基准高度h₀，则比较部恢复对接收到的温度偏差值Δt和预设偏差范围的比较，并且对温度偏差值Δt和液面高度h_n按接收到的时间先后分别进行处理。比较部只对液面高度h_n大于基准高度h₀之后的时刻接收到的温度偏差值Δt进行比较，而对液面高度h_n小于或等于基准高度h₀这段时间内接收到的温度偏差值Δt进行忽略处理。

综上所述，本实施例的移动式喷液装置集发电与喷雾降温于一体，适用于大、中、小型户外场所。该移动式喷液装置可离网(即电网和水网)独立运行，能够根据降温需要调节喷液量，从而节省水资源，利于环保。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对喷头的喷液量进行调节的方法，其特征在于：包括以下步骤：

对环境温度进行采集；

根据所述环境温度和温度基准值计算出温度偏差值；

将所述温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较得到第一类比较结果；

根据所述第一类比较结果对所述喷液量进行调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

当所述温度偏差值小于所述下限温差值时使所述喷液量为零；

当所述温度偏差值不小于所述下限温差值并且不大于所述上限温差值时使所述喷液量随着所述温度偏差值的增大而增大；

当所述温度偏差值大于所述上限温差值时使所述喷液量达到最大。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括以下步骤：

采集用于储存喷液的储液箱的液面高度；

对所述液面高度与基准高度进行比较得到第二类比较结果；

根据所述第二类比较结果调节所述喷液量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

当所述液面高度小于或等于所述基准高度时停止喷液；

当所述液面高度大于所述基准高度时开启喷液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当所述液面高度小于或等于所述基准高度时发送报警信号。

6.一种实现权利要求1至5中任一所述的方法的移动式喷液装置，包括：可移动的底座组件、储液箱、与所述储液箱管道连接的液泵、与所述液泵电连接的蓄电池、多个喷头，其特征在于：还包括：用于采集环境温度的温度传感器、分流器和控制器；

所述分流器的进液口与所述液泵通过管道连接，所述分流器的第一出液口与所述喷头通过管道相连，所述分流器的第二出液口与所述储液箱通过管道相连；

所述控制器包括用于根据所述环境温度和温度基准值计算出温度偏差值的计算部、至少将所述温度偏差值分别与下限温差值和上限温差值进行比较的比较部和至少对所述分流器进行调节的调控部。

7.根据权利要求6所述的移动式喷液装置，其特征在于：

所述调控部在接收到所述温度偏差值小于所述下限温差值的比较结果时控制所述分流器关闭所述第一出液口；

所述调控部在接收到所述温度偏差值不小于所述下限温差值并且不大于所述上限温差值的比较结果时控制所述分流器对所述第一出液口的液体流量和所述第二出液口的液体流量之比按照随着所述温度偏差值的增大而增大的趋势进行调节；

所述调控部在接收到所述温度偏差值大于所述上限温差值的比较结果时控制所述分流器完全开启所述第一出液口并且完全关闭所述第二出液口。

8.根据权利要求6所述的移动式喷液装置，其特征在于：还包括：用于监测所述储液箱内液面高度的液位监测器；

所述比较部还对所述液面高度与基准高度进行比较；

所述调控部在接收到所述液面高度小于或等于所述基准高度的比较结果时控制所述液泵停止工作；

所述调控部在接收到所述液面高度大于所述基准高度时控制所述液泵正常工作。

9.根据权利要求8所述的移动式喷液装置，其特征在于：还包括：报警器；

所述调控部在接收到所述液面高度小于或等于所述基准高度后控制报警器发送报警信号。

10.根据权利要求8所述的移动式喷液装置，其特征在于：还包括：与所述蓄电池相连的风力发电机组或者太阳能发电板；或者，所述分流器为电动三通阀。