CN106305367B - 一种自走式渠道灌溉装置及其灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自走式渠道灌溉装置，包括智能行走机构、供水机构、PLC控制器和直流电源，所述直流电源为所述智能行走机构、供水机构和PLC控制器提供电源；所述智能行走机构包括车架、设置在车架底部的移动轮、设置在移动轮上的距离测量模块和驱动所述移动轮运转的电机一，所述供水机构包括进水管、出水管和抽水装置，所述出水管上设置智能水表；所述PLC控制器与所述距离测量模块、电机一、智能水表电连接。该装置可以代替传统的渠道出水口，可增加渠道使用寿命，成本低，便于自动化控制，可实现自动灌溉，节省人力，节约用水。

Description

一种自走式渠道灌溉装置及其灌溉方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉领域，尤其是涉及一种自走式渠道灌溉装置及其灌溉方法。

背景技术

在我国，灌溉渠道及其硬化衬砌深受农户欢迎。灌溉时，水从机井或河流水库等进入灌溉渠道，然后通过建筑在渠道上的出水口进入田间进行灌溉。出水口承担着水从灌溉渠道进入田间的任务，然而现有的灌溉渠道出水口存在如下问题：（1）灌溉渠道出水口目前多采用混凝土砌筑的小闸门，按设计规范一般30~50m布置1座。由于目前农村仍以家庭联产承包为主，农户田地条块化，为方便每家每户能及时灌溉，农户往往希望每家田头均设1个出水口，显然这在工程中很不现实，部分农户为图方便自行在灌溉渠道上私自开口，使得渠道损坏甚至报废，增加了灌溉渠道的管理难度，减少了渠道使用寿命；（2）现在的渠道出水口乃至灌溉渠道的智能化自动化水平相对较低，农户每次灌溉均需人工操作，费时费力，同时，这种灌溉仍以农户“粪大水勤，不用问人”的传统灌溉经验为主，无法建立有效的灌溉监控管理，农业灌溉水利用率不高，水资源浪费严重；（3）由于出水口建设不达标，往往存在漏水现象，有时积水甚至冲毁渠道基础等，这进一步造成了水资源的浪费。为此，需要开发一种新型的自走式渠道灌溉设备，以取代现有的灌溉渠道出水口，能满足每家每户农民灌溉需求，实现渠道灌溉的自动监测控制，实现智能化渠道灌溉。

中国专利申请号201420237632.5公开了一种水力自动灌溉装置，所述装置包括水渠渠体，水渠渠体内壁与浮箱拍门通过第一连接件铰接，浮箱拍门一侧贴设有第一橡胶止水板，浮箱拍门上部设有排气孔，中部设有第一进水孔，下部设有第一排水孔；所述装置还包括涵管，涵管穿过水渠渠体，涵管进水端与第一橡胶止水板配合，涵管出水端位于农田上方；涵管出水端通过第二连接件与出水阀门铰接，出水端下方设有储水箱，储水箱内设有球形浮子，球形浮子通过连接件与出水阀门连接，球形浮子的上半球上设有第二进水孔，下半球上设有第二出水孔。该装置需要对每个进出水口进行操作，而且还需要经常进行维护，费时费力。中国专利申请号201220026838.4公开了一种移动喷灌设备，包括抽水泵与输送水管道，在田间使用的装载车辆上安装有自动盘管机构，该机构具有不同的速度挡位，对应于不同的灌溉水量；所述自动盘管机构外侧连接有通向水源的灌溉输送管道及通向田间的水泵供水软管，所述供水软管端部连接到高均匀度喷头；装载车辆上还安装有喷灌控制装置及柴油动力水泵。该装置可以代替灌溉渠道出水口，但是主要依靠人力控制，自动化程度低，劳动强度大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自走式渠道灌溉装置，该装置可以代替传统的渠道出水口，可增加渠道使用寿命，成本低，便于自动化控制，可实现自动灌溉，节省人力，节约用水。

本发明还提供了一种自走式渠道灌溉装置的灌溉方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自走式渠道灌溉装置，包括智能行走机构、供水机构、PLC控制器和直流电源，所述直流电源为所述智能行走机构、供水机构和PLC控制器提供电源；

所述智能行走机构包括车架、设置在车架底部的移动轮、设置在移动轮上的距离测量模块和驱动所述移动轮运转的电机一，所述供水机构包括进水管、出水管和连接所述进水管和出水管的抽水装置，所述出水管上设置智能水表；

所述PLC控制器与所述距离测量模块、电机一、智能水表电连接。

进一步的，所述PLC控制器上连接触摸屏，所述车架上设置防水罩，所述防水罩与所述触摸屏相对应位置上设置透明门。

进一步的，所述车架侧端设置多个通风孔，所述防水罩顶端设置提手。

进一步的，所述车架为两层结构，所述供水机构位于下层，所述PLC控制器和直流电源位于上层。

进一步的，所述距离测量模块为里程表传感器。

进一步的，所述抽水装置为水泵，所述水泵进水端连接所述进水管，所述水泵出水端连接所述出水管，所述PLC控制器与所述水泵电连接。

进一步的，所述抽水装置包括电机二，所述电机二固定连接的L型支架、所述L型支架转动连接转动杆，所述转动杆下部转动连接连杆，所述连杆底部固定活塞，所述活塞设置在筒体内，所述筒体一侧连接所述进水管，另一侧连接所述出水管，所述进水管上设置止回阀一，所述出水管上设置止回阀二，所述PLC控制器与所述电机二电连接。

进一步的，该自走式渠道灌溉装置还包括罩体，所述罩体上设置太阳能发电系统和防护门。

进一步的，所述进水管底端设置过滤网，所述车架底部两侧设置防护板。

一种利用自走式渠道灌溉装置的灌溉方法，包括以下步骤：

（1）根据田间农作物用水需求以及每户农田的间距在PLC控制器设定供水量和行走距离；

（2）自走式渠道灌溉装置沿着渠道顶端运行，距离测量模块测量出的运行距离达到设定行走距离后供水机构开始工作，当智能水表上的水量达到设定供水量时，供水机构停止工作，智能行走机构行走至下一供水点继续供水。

本发明的有益效果是：

1、本发明自走式渠道灌溉装置，包括智能行走机构、供水机构、PLC控制器和直流电源，其中直流电源为整个装置提供电源，直流电源可选用可充电电源，当供水结束，自走式渠道灌溉装置回到罩体中，罩体中设置有充电装置，可采用太阳能发电系统发电产生的电能充电，经济环保；另外罩体上可设置防护门，用以将该自走式渠道灌溉装置锁起来，防盗防雨，以增加该装置使用寿命。

2、智能行走机构包括车架、设置在车架底部的移动轮、设置在移动轮上的距离测量模块和驱动移动轮运转的电机一，其中车架为两层，车架侧端设置有通风孔，可有助于散热；车架下层为供水机构，供水机构包括进水管、出水管和抽水装置，出水管上设置智能水表，其中进水管底端设置在渠道的水中，出水管对应农田，为防止进水管和出水管出现拖拽现象，车架底部两侧分别设置防护板，以增加进水管和出水管使用寿命。PLC控制器与距离测量模块、电机一、智能水表电连接，可实现该灌溉装置自动化控制。

3、PLC控制器上连接触摸屏，车架上设置防水罩，防水罩罩在车架上并可以用锁锁上，一方面防盗，另一方面可以防风防雨防晒，而防水罩与触摸屏相对应位置上设置透明门，一方面可以观察车架内部情况，另一方面可以随时打开透明门对PLC控制器进行操作。

4、抽水装置可以设置为水泵，水泵进水端连接进水管，水泵出水端连接出水管，而PLC控制器与水泵电连接，当该灌溉装置开始运行时，PLC发出指令开启水泵，而当智能水表上的水量达到PLC设定供水量时，PLC发出指令关闭水泵，停止供水，方便对供水进行自动化控制。

5、抽水装置也可以设计成其他结构，包括电机二，与电机二固定连接的L型支架，L型支架转动连接转动杆，转动杆下部转动连接连杆，连杆底部固定活塞，活塞设置在筒体内，筒体一侧连接进水管，另一侧连接出水管，进水管上设置止回阀一，出水管上设置止回阀二，PLC控制器与电机二电连接，当开始供水时，PLC发出指令开启电机二，电机二带动L型支架旋转，进而带动转动杆运动，而转动杆带动连杆和活塞在筒体中上下运动，当活塞由筒体底部向上运动时，由于筒体内气压降低，进水管上设置的止回阀一开启，水流入进水管，当活塞向下运动时，止回阀一关闭，止回阀二开启，水通过出水管流出，随着活塞上下运动，将水从渠道输送至农田中，该结构供水比较稳定，水流流速更容易控制，比较适用于本发明渠道水输送。

6、总之，本发明的自走式渠道灌溉装置可以替代传统的渠道出水口，相较于现有的混凝土浇筑出水口，可以减少渠道开口量，便于渠道一体化高效施工，减少了出水口占地，也防止渠道因施工质量带来的漏水渗水问题。

另外，本发明的灌溉装置可在渠道上根据农田距离实现自动化移动，克服了现有浇筑出水口只能固定距离施工安装的问题，更适用于目前各家各户农田灌溉现状，更受农户欢迎接受，降低了农民毁坏渠道的风险。而且灌溉装置能智实现自动化控制，自动灌溉，可节省人力，更能节约用水，实现智能高效灌溉。

附图说明

图1为实施例1中自走式渠道灌溉装置的结构示意图；

图2为实施例1中自走式渠道灌溉装置的实施方式示意图；

图3为实施例1控制系统的结构框图；

图4为实施例2中自走式渠道灌溉装置的结构示意图；

图5为实施例2中抽水装置的结构示意图；

图6为实施例2控制系统的结构框图；

图7为实施例3中自走式渠道灌溉装置的结构示意图；

图8为实施例4控制系统的结构框图。

图中：1-PLC控制器，2-直流电源，3-车架，4-移动轮，5-距离测量模块，6-进水管，7-出水管，8-抽水装置，9-智能水表，10-防水罩，11-过滤网，12-触摸屏，13-透明门，14-电机一，15-电机二，16-转动杆，17-连杆，18-活塞，19-筒体，20-止回阀一，21-止回阀二，22-罩体，23-太阳能发电系统，24-L型支架，25-通风孔，26-提手，27-防护门，28-防护板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1-图3所示，一种自走式渠道灌溉装置，包括智能行走机构、供水机构、PLC控制器1和直流电源2，直流电源2为智能行走机构、供水机构和PLC控制器提供电源，直流电源2为可充电电源，PLC控制器通过串口通讯线连接触摸屏12，方便对该灌溉装置进行自动化控制。

智能行走机构包括车架3、设置在车架3底部的移动轮4、设置在移动轮4上的距离测量模块5和驱动移动轮4运转的电机一14，本实施例中的距离测量模块5为里程表传感器；其中车架3上设置有防水罩10，防水罩10直接罩在车架3上，并可以用锁锁上，能防盗防水，从而防止车架上的装置损坏，防水罩10顶端设置提手26，方便操作防水罩10，车架3侧端设置多个通风孔25，有利于车架3内的装置散热，防水罩10与触摸屏12相对应位置上设置透明门13，不仅方便查看设备的运行状态，还可以随时操作PLC控制器1。

供水机构包括进水管6、出水管7和抽水装置8，其中出水管7上设置智能水表9；本实施例中的抽水装置8为水泵，其中水泵进水端连接进水管6，水泵出水端连接出水管7。本实施例中车架3为两层结构，供水机构位于下层，PLC控制器1和直流电源2位于上层，以防止PLC控制器1和直流电源接触到水从而影响使用性能。

其中PLC控制器1与距离测量模块5、电机一14、智能水表9以及水泵电连接。

本发明自走式渠道灌溉装置还包括罩体22，罩体22顶端设置太阳能发电系统23，罩体22内部设置有充电装置，可直接给自走式渠道灌溉装置充电，罩体22上还设置有防护门27，用以将该自走式渠道灌溉装置锁起来，防盗防雨，以增加该装置使用寿命。

一种自走式渠道灌溉装置的灌溉方法，包括以下步骤：

（1）根据田间农作物用水需求以及每户农田的间距在PLC控制器1设定供水量和行走距离；

（2）自走式渠道灌溉装置沿着渠道顶端运动，当设置在移动轮4上的距离测量模块5测量出的运行距离达到设定行走距离后，PLC控制器1发出指令关闭电机一，移动轮4停止前进，同时PLC控制器1发出指令开启水泵，渠道中的水沿进水管6进入出水管7进而进入农田中，而当智能水表上的水量达到PLC控制器1设定供水量时，PLC控制器1发出指令关闭水泵，供水机构停止工作，智能行走机构行走至下一供水点继续供水。

（3）当供水结束后，该自走式渠道灌溉装置运动至渠道首段设置的罩体22中，利用太阳能发电系统23产生的电能对直流电源2进行充电，经济环保，可将防护门27锁上，防盗防水。

实施例2

本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于：如图4-图6所示，抽水装置8包括电机二15，电机二15输出端固定连接的L型支架24，L型支架24通过转轴转动连接转动杆16，转动杆16下部通过转轴转动连接连杆17上部，连杆17底部固定活塞18，活塞18设置在筒体19内，筒体19一侧连接进水管6，另一侧连接出水管7，进水管6上设置止回阀一20，出水管7上设置止回阀二21，PLC控制器1与电机二15电连接。

一种自走式渠道灌溉装置的灌溉方法，包括以下步骤：

（1）根据田间农作物用水需求以及每户农田的间距在PLC控制器1设定供水量和行走距离；

（2）自走式渠道灌溉装置沿着渠道顶端运动，当设置在移动轮4上的距离测量模块5测量出的运行距离达到设定行走距离后，PLC控制器1发出指令关闭电机一，移动轮4停止前进，同时PLC控制器1发出指令开启电机二15，电机二15带动L型支架24旋转，进而带动转动杆16运动，而转动杆16带动连杆17上下运动，从而带动活塞18在筒体19中上下运动，当活塞18由筒体19底部向上运动时，由于筒体19内气压降低，进水管6上设置的止回阀一20开启，水流入进水管6，当活塞18向下运动时，止回阀一关闭20，止回阀二21开启，水通过出水管7流出，随着活塞18上下运动，将水从渠道输送至农田中，该结构供水比较稳定，水流流速方便控制。而当智能水表上的水量达到PLC控制器1设定供水量时，PLC控制器1发出指令关闭水泵，供水机构停止工作，智能行走机构行走至下一供水点继续供水。

（3）当供水结束后，该自走式渠道灌溉装置运动至渠道首段设置的罩体22中，利用太阳能发电系统23产生的电能对直流电源2进行充电，可将防护门27锁上，防盗防水。

实施例3

本实施例的自走式渠道灌溉装置与实施例2结构基本相同，不同之处在于：如图7所示，进水管6底端设置过滤网11，用以对渠道中的水进行过滤，防止阻塞进水管6，车架3底部两侧设置防护板28，用以防护进水管6和出水管7，避免进水管6和出水管7在地面上发生拖拽现象，以增加进水管和出水管的使用寿命。

实施例4

本实施例的自走式渠道灌溉装置与实施例3结构基本相同，不同之处在于：如图8所示，移动轮4上设置制动器，制动器与PLC控制器1电连接，当设置在移动轮4上的距离测量模块5测量出的运行距离达到设定行走距离后，PLC控制器1发出指令关闭电机一，同时开启制动器对移动轮4进行制动，移动轮4停止前进，而当供水结束后，供水机构停止工作，PLC控制器1发出指令开启电机一，同时制动器停止对移动轮4制动，智能行走机构行走至下一供水点，制动器的设置能确保该灌溉装置即走即停。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自走式渠道灌溉装置，其特征在于：包括智能行走机构、供水机构、PLC控制器（1）和直流电源（2），所述直流电源（2）为所述智能行走机构、供水机构和PLC控制器（1）提供电源；

所述智能行走机构包括车架（3）、设置在车架（3）底部的移动轮（4）、设置在移动轮（4）上的距离测量模块（5）和驱动所述移动轮（4）运转的电机一（14），所述供水机构包括进水管（6）、出水管（7）和连接所述进水管（6）和出水管（7）的抽水装置（8），所述出水管（7）上设置智能水表（9）；

所述PLC控制器（1）与所述距离测量模块（5）、电机一（14）、智能水表（9）电连接；

所述PLC控制器（1）上连接触摸屏（12），所述车架（3）上设置防水罩（10），所述防水罩（10）与所述触摸屏（12）相对应位置上设置透明门（13）；

所述车架（3）侧端设置多个通风孔（25），所述防水罩（10）顶端设置提手（26）；

所述车架（3）为两层结构，所述供水机构位于下层，所述PLC控制器（1）和直流电源（2）位于上层；

所述抽水装置（8）为水泵，所述水泵进水端连接所述进水管（6），所述水泵出水端连接所述出水管（7），所述PLC控制器（1）与所述水泵电连接。

2.根据权利要求1所述的一种自走式渠道灌溉装置，其特征在于：所述距离测量模块（5）为里程表传感器。

3.根据权利要求1所述的一种自走式渠道灌溉装置，其特征在于：所述抽水装置（8）包括电机二（15），所述电机二（15）固定连接的L型支架（24）、所述L型支架（24）转动连接转动杆（16），所述转动杆（16）下部转动连接连杆（17），所述连杆（17）底部固定活塞（18），所述活塞（18）设置在筒体（19）内，所述筒体（19）一侧连接所述进水管（6），另一侧连接所述出水管（7），所述进水管（6）上设置止回阀一（20），所述出水管（7）上设置止回阀二（21），所述PLC控制器（1）与所述电机二（15）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种自走式渠道灌溉装置，其特征在于：该自走式渠道灌溉装置还包括罩体（22），所述罩体（22）上设置太阳能发电系统（23）和防护门（27）。

5.根据权利要求1所述的一种自走式渠道灌溉装置，其特征在于：所述进水管（6）底端设置过滤网（11），所述车架（3）底部两侧设置防护板（28）。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的自走式渠道灌溉装置的灌溉方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）根据田间农作物用水需求以及每户农田的间距在PLC控制器（1）设定供水量和行走距离；

（2）自走式渠道灌溉装置沿着渠道顶端运行，距离测量模块（5）测量出的运行距离达到设定行走距离后供水机构开始工作，当智能水表（9）上的水量达到设定供水量时，供水机构停止工作，智能行走机构行走至下一供水点继续供水。