CN104897223B - 一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置，其特征在于：包括过水箱、转叶装置、电磁锁、编码计数器和控制器；其中过水箱安装于沟渠护坡中，过水箱内部安装有转叶装置，该转叶装置有转叶和转轴，其转叶可绕转轴转动，转轴端部安装有编码计数器，过水箱侧壁上安装有电磁锁，控制器固定在过水箱顶部并与编码计数器和电磁锁连接，控制器接收编码计数器的信号，还能控制电磁锁的开启和关闭。本发明具有结构简单、量程覆盖范围大、计量精确、易实现远程自动控制等优点，尤其适合实现对田间灌溉用水量的精确计量及控制。

Description

一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置

技术领域

本发明涉及一种适用于灌溉水量计量装置，特别涉及一种转叶型灌溉水量计量及控制一体化装置，属于农田水利技术领域。

背景技术

长期以来，水资源的合理利用一直是影响人们生存和发展的重大问题。我国幅员辽阔，水资源分布极不均衡，在西北部缺水地区，对于农业灌溉用水的高效利用和合理配置已成为该地区发展的瓶颈。目前我国农业灌溉还普遍采用粗放低效的管理形式，水资源浪费巨大，人们对节约用水的意识不强，这在一定程度上加剧了水资源的短缺程度。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉水量计量既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水的重要手段。

对农业灌溉用水的逐级计量是对水资源管理的重要环节，但由于长期以来我国农业用水的传统理念，田间灌溉水量计量装置较少，即使有也大多安装于主渠道内，而对于独立田块的灌溉用水量基本不计量，在灌溉结束后通常根据户数平摊水费，造成了农民节水意识不强、大力漫灌、水资源浪费等现象严重，这就给农业水资源的控制管理带来很大的困难。

灌溉水量的计量是一项基础而又关键的技术，传统方法通过在大断面防渗渠道上建设巴歇尔量水槽或在支渠道上安装U型量水槽等措施，实现地表水灌区明渠输水的测量，但是这些方法会占用一定的农业用地且计量精度不高。而一些大型水流量计量装置设备较大较复杂，也不适用于灌区单块农田的小过水量计量。近年来相关科研机构与企业单位合作，开展了灌溉用水计量方式的创新试验研究，如在灌溉泵点安装超声波流量计、采用红外线遥控的预付费控制系统，这些方法计量精度较高，但是它们投资成本较高、安装复杂且维护成本较高，会增加农民的负担。现有技术在灌区单块农田灌溉用水计量上使用缺点较多，这使得了农业水资源管理和生态农业的建设受到了很大的限制。因此目前急需一种结构简单，成本低，计量精度高的田间灌溉水量计量装置，用于对独立田块的灌溉水量进行精确计量，从而为灌溉用水定额管理及合理调配创造条件，以提高我国农业节水灌溉管理水平。

发明内容

本发明提出了一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置，其目的是实现对田间灌溉用水量的精确计量，从而实现对田间灌溉用水的统一管理和调配，实现对农业灌溉水量配给的科学管理。具有结构简单、量程覆盖范围大、计量精确、易于实现远程自动控制等优点。

本发明的技术解决方案：一种转叶型灌溉水量计量及控制一体化装置，其结构包括过水箱、转叶装置、电磁锁、编码计数器和控制器。过水箱安装于沟渠护坡中，内部安装有转叶和转轴，来自沟渠的水流经过水箱并驱动转叶转动。转轴端部安装有编码计数器，可将转叶的转动角度转换为数字信号输入到控制器中，控制器可将转叶转动角度换算为过水量。过水箱侧壁上安装有电磁锁，控制器可控制其开启或关闭，用于限制转叶的转动。其结构是包括过水箱、转叶装置、电磁锁、编码计数器和控制器。

本发明所达到的有益效果：

1）本发明采用转叶隔离体积法进行过水量计量，转叶每转动一圈所通过水量是固定的，通过累计转叶的转动圈数即可换算成总过水量，测量精度高；

2）水流速度只影响转叶的转动速度，不影响转叶每转动一圈所通过水量，因此本发明可用于各种流量水平的灌溉水流计量，应用量程范围大，适应性强；

3）本发明对水流阻碍作用小，也不受灌溉水中泥沙等杂质的影响，具有较好的免维护性；

4）本发明可实过水量自动控制，当实际过水量超过预置过水总量时，电磁锁关闭以限制转叶转动，从而停止灌溉，有效的避免了水资源的浪费；

5）本发明易于实现远程网络自动控制，从而对灌溉用水进行合理配置，大幅度提高水资源的使用效率；

6）本发明结构简单，安装方便，制造成本低，适合大面积推广使用。

附图说明

附图1是本发明的主视图；

附图2是本发明的右视图。

图中的1是沟渠护坡、2是水面、3是电磁锁、4是过水箱、5是控制器、6是转叶、7是田块、8是转轴、9是编码计数器、10是支架。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置，其结构在于：包括过水箱4、转叶装置、电磁锁3、编码计数器9和控制器5；其中过水箱4安装于沟渠护坡1中，过水箱内部安装有转叶装置，该转叶装置有转叶6和转轴8，其转叶可绕转轴转动，转轴端部安装有编码计数器9，过水箱侧壁上安装有电磁锁3，控制器5固定在过水箱顶部并与编码计数器9和电磁锁3连接，控制器8接收编码计数器9的信号，还能控制电磁锁的开启和关闭。

所述过水箱4为一长方体中空箱体，上下内壁面为两个四分之一圆柱面，左右两侧透空，过水箱底部内边缘与渠道底部齐平，渠内的水通过过水箱流入田块中进行灌溉。

所述转叶6为四片相互垂直的矩形叶片，绕转轴8转动，转叶的宽度与过水箱内部宽度相同，转叶的旋转半径与过水箱的内部圆柱体空间半径相同。

所述转轴8固定于过水箱的侧壁上，与过水箱的内部圆柱形空间同轴。

所述电磁锁3安装于过水箱侧壁上部，电磁锁处于开启状态时锁芯缩进，转叶6可自由转动，沟渠内的水可通过过水箱4流入田块7中。当电磁锁3处于关闭状态时其锁芯伸出，阻挡住转叶6的转动，从而使得沟渠内的水不能通过过水箱4。电磁锁处于关闭状态时锁芯伸出，可限制转叶转动。

所述控制器5与编码计数器9连接，可接收编码计数器的转角脉冲信号并进行转动圈数累计。

所述控制器5还与电磁锁3连接，可驱动电磁锁进行开启和关闭动作。

所述编码计数器9采用普通光栅型旋转编码器，脉冲数为100~200P/R。编码计数器9安装于过水箱4的外侧，并与转轴8连接，可将转叶6的转动角度转换为数字脉冲信号输入到控制器5中。

所述控制器5由数字脉冲计数器、电磁锁驱动器及相关电路组成。所述数字脉冲计数器可接收来自编码计数器9的脉冲信号并进行累计和角度换算。当实测角度值达到预设角度值时，数字脉冲计数器会相电磁锁驱动器发出触发信号，从而驱动电磁锁进行开启和关闭动作。

本发明的工作过程：

当实际灌溉用水量未达到设定用水量时，控制器5驱动电磁锁3处于开启状态，此时沟渠内的水在自身压力的作用下推动转叶6产生逆时针转动，由于转叶6与过水箱4底部形成的间断封闭的扇柱形空间的体积是固定的，因此在转叶6转动过程中每旋转90°的过水量也是固定的，总过水量可以通过转叶6的旋转角度与封闭的扇柱形空间的体积进行计算。转叶6的转动角度可通过安装在转轴8上的编码计数器9进行采集，并输入到控制器5中进行旋转角度与过水量的换算。当实际灌溉用水量已达到设定用水量时，控制器5驱动电磁锁3关闭，此时电磁锁3将限制转叶6转动，由于过水箱4内部的水流通道被转叶6封闭，使得沟渠内的水不能通过过水箱4进入到田块7中，灌溉过程停止。

Claims (2)

1.一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置，其特征在于：包括过水箱、转叶装置、电磁锁、编码计数器和控制器；其中过水箱安装于沟渠护坡中，过水箱内部安装有转叶装置，该转叶装置有转叶和转轴，其转叶可绕转轴转动，转轴端部安装有编码计数器，过水箱侧壁上安装有电磁锁，控制器固定在过水箱顶部并与编码计数器和电磁锁连接，控制器接收编码计数器的信号，还能控制电磁锁的开启和关闭；

所述过水箱为一长方体中空箱体，上下内壁面为两个四分之一圆柱面，左右两侧透空，过水箱底部内边缘与渠道底部齐平，渠内的水通过过水箱流入田块中进行灌溉；

所述转叶为四片相互垂直的矩形叶片，绕转轴转动，转叶的宽度与过水箱内部宽度相同，转叶的旋转半径与过水箱的内部圆柱体空间半径相同；

所述转轴固定于过水箱的侧壁上，与过水箱的内部圆柱形空间同轴；

所述电磁锁安装于过水箱侧壁上部，电磁锁处于开启状态时锁芯缩进，转叶可自由转动，沟渠内的水可通过过水箱流入田块中；当电磁锁处于关闭状态时其锁芯伸出，阻挡住转叶的转动，从而使得沟渠内的水不能通过过水箱；

所述控制器与编码计数器连接，可接收编码计数器的转角脉冲信号并进行转动圈数累计；

所述控制器还与电磁锁连接，可驱动电磁锁进行开启和关闭动作；

所述编码计数器安装于过水箱的外侧，并与转轴连接，用于记录转叶的转动角度并转换为数字信号输入到控制器中。

2.如权利要求1的一种转叶型灌溉水量计量、控制一体化装置的工作方法，其特征是当实际灌溉用水量未达到设定用水量时，控制器驱动电磁锁处于开启状态，此时沟渠内的水在自身压力的作用下推动转叶产生逆时针转动，由于转叶与过水箱底部形成的间断封闭的扇柱形空间的体积是固定的，因此在转叶转动过程中每旋转90°的过水量也是固定的，总过水量可以通过转叶的旋转角度与封闭的扇柱形空间的体积进行计算；转叶的转动角度可通过安装在转轴上的编码计数器进行采集，并输入到控制器中进行旋转角度与过水量的换算；当实际灌溉用水量已达到设定用水量时，控制器驱动电磁锁关闭，此时电磁锁将限制转叶转动，由于过水箱内部的水流通道被转叶封闭，使得沟渠内的水不能通过过水箱进入到田块中，灌溉过程停止。