一种节水的农业灌溉系统及其方法
技术领域
本发明属于农业浇灌领域,特别涉及一种节水的农业灌溉系统及其方法。
背景技术
随着社会和经济的发展,科技的进步,现代农业生产技术也在快速的发展,对于大面积的多数量作物的灌溉,采用浇灌的方式完成,浇灌技术也因此得到了普及,其保证了粮食、果蔬的产量,效益巨大,而传统的浇灌方式是统一浇水,不仅浇灌部均匀而且还浪费大量的水资源,特别是在大棚种植中,植株所需的水大都直接来源与浇灌,浇灌的不均匀也会造成植株生长的参差不齐。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种节水的农业灌溉系统及其方法,保证对植株浇灌的均匀性和节水性。
技术方案:为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种节水的农业灌溉系统,包括架设在农作物上方的第一位移轨道,所述第一位移轨道上活动设置有第二位移轨道,所述第二位移轨道沿第一位移轨道的长度方向往复位移设置,且所述第二位移轨道与第一位移轨道相互垂直,所述第二位移轨道上往复位移设置有浇灌喷洒装置,所述浇灌喷洒装置包括进水口和出水口,所述进水口通过进水水管与蓄水池供水设置,所述出水口位于农作物上方且向农作物浇灌。
进一步的,所述第一位移轨道包含两组平行设置的第一导轨,所述第一导轨上设置有第一行走机构,所述第二位移轨道横架设置在两个第一行走机构上,所述第二位移机构包括第二导轨和设置在第二导轨上的第二行走机构,所述浇灌喷洒装置设置在第二行走机构上,所述连接水管为软管,且所述连接水管的管体缠绕在第二导轨上。
进一步的,所述浇灌喷洒装置包括输水通道和设置在所述输水通道内部的动态稳压组件,所述动态稳压组件通过输水通道内的水流速度变化动态的切换出水口的截面大小;
所述动态稳压组件包括动态转子和浮动堵头,所述浮动堵头设置在出水口处,所述动态转子转动设置在输水通道内,且所述动态转子通过进水口内流入的水流冲击转动,所述动态转子的转速与输水通道内的水流速度呈正比,所述动态转子上设置有离心组件,与所述离心组件对应设置有转动件,所述转动件架设在输水通道内,所述转动件上设置有驱动件,所述驱动件与浮动堵头相对设置。
进一步的,所述输水通道内的水正常流动状态下,所述转动件通过离心组件与动态转子同步转动;当所述输水通道内的水流速度或水压减小的状态下,所述转动件与动态转子分离,转动件停止转动,所述浮动堵头通过驱动件下压在出水口内使出水口的截面变小。
进一步的,所述驱动件为第一磁铁,且若干所述第一磁铁分别绕转动件的转动轴线圆周设置,所述浮动堵头上设置有第二磁铁,所述第一磁铁与第二磁铁相对设置,且所述第一磁铁与第二磁铁的相对面为异性极性,在转动件高速转动状态下,所述浮动堵头被第一磁铁与第二磁铁之间的相互吸引作用力持续上提至间距出水口。
进一步的,所述浮动堵头包括支撑板、堵头和弹性伸缩结构,两组所述弹性伸缩结构分别对称设置在出水孔两侧,所述支撑板通过两弹性伸缩结构相对于出水口弹性位移,所述弹性伸缩结构的弹性力小于第一磁铁与第二磁铁的相互吸引作用力,所述支撑板朝向出水口的一侧设置有堵头,且远离出水口的一侧设置有第二磁铁,所述堵头为下端小上端大的凸台结构。
进一步的,还包括第三磁铁和第四磁铁,若干所述第三磁铁分别相邻第一磁铁设置,且所述第三磁铁设置在转动件外缘,所述第四磁铁设在输水通道的内壁上,且若干所述第四磁铁分别与第三磁铁相对设置,且所述第三磁铁、第四磁铁仅有相对的一侧有磁性,且该相对的两磁性面为同性磁极;所述第三磁铁的磁性面为斜面设置,所述第四磁铁的磁性面为平面,所述第三磁铁的磁性面与第三磁铁的磁性面的间距沿转动件圆周转动的方向上由小至大过渡设置。
一种节水的农业灌溉系统的方法,包括以下步骤:S1:第一位移轨道架设在农作物产品的上方,浇灌喷洒装置在第二位移轨道上往复位移,第二位移轨道在第一位移轨道上往复位移,使浇灌喷洒装置可完成在农作物上方全部区域的浇灌作业;
S2:所述输水通道内的水正常流动状态下,所述转动件通过离心组件与动态转子同步转动,驱动件使浮动堵头上提至完全打开出水口;
所述浇灌喷洒装置在第二位移轨道上位移时,第二导轨上的连接水管也处于动态的过程,跟随浇灌喷洒装置位移出现堆积或拉开的状态,在连接水管堆积受压迫或连接水管对折状态下,所述输水通道内的水流速度减小,离心组件的离心力减小,所述转动件与动态转子分离,转动件停止转动,所述浮动堵头通过自身的回复力下压在出水口内使出水口的水流截面变小,出水口的水流速增加;
S3:在浇灌喷洒装置向远离连接水管进水端的一侧位移时连接水管处于拉开的状态下,水流速度正常,动态转子高速转动,转动件通过离心组件与动态转子同步转动,浮动堵头至完全打开出水口。
有益效果:本发明的整体结构简单、结构紧凑,以适应于各种浇灌环境;浇灌喷洒装置通过第一位移轨道和第二位移轨道可在植株的上方形成全面的喷洒区域,覆盖各个浇灌死角,在喷洒的过程中,其浇灌均匀,有效地减少了水资源的浪费;而且浇灌喷洒装置利用水流速度变化的作用,使叶轮、离心组件与转动件之间形成连接或分离的结构形式,并通过第一磁铁与第二磁铁的相互作用,浮动堵头使出水口的出水截面大小改变,从而增加在连接水管堆积状态时的出水口处的水流速度,保证水流存在一定的出射速度和均匀喷洒。
附图说明
附图1为本发明的整体结构立体示意图;
附图2为本发明的整体结构的俯视图;
附图3为本发明的局部I的放大结构示意图;
附图4为本发明的浇灌喷洒装置的俯视图;
附图5为本发明的浇灌喷洒装置的A-A向剖视图;
附图6为本发明的浇灌喷洒装置的俯视图的透视图;
附图7为本发明的动态转子和转动件的组合结构立体示意图;
附图8为本发明的动态转子和转动件的组合结构的半剖视图;
附图9为本发明的浮动堵头的结构示意图;
附图10为本发明局部A的离心组件的结构放大示意图;
附图11为本发明局部B的结构放大示意图;
附图12为本发明的浇灌喷洒装置的C-C向剖视图;
附图13为本发明的图12中局部C的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至附图3所示,一种节水的农业灌溉系统,包括架设在农作物上方的第一位移轨道101,所述第一位移轨道101上活动设置有第二位移轨道102,所述第二位移轨道102沿第一位移轨道101的长度方向往复位移设置,且所述第二位移轨道102与第一位移轨道101相互垂直,所述第二位移轨道102上往复位移设置有浇灌喷洒装置3,所述浇灌喷洒装置3包括进水口1和出水口2,所述进水口1通过进水水管105与蓄水池供水设置,所述出水口2位于农作物上方且向农作物浇灌,从出水口2流出的水流为喷雾状态。本发明的整体结构简单、结构紧凑,以适应于各种浇灌环境;浇灌喷洒装置通过第一位移轨道和第二位移轨道可在植株的上方形成全面的喷洒区域,覆盖各个浇灌死角,在喷洒的过程中,其浇灌均匀,有效地减少了水资源的浪费。
所述第一位移轨道101包含两组平行设置的第一导轨,所述第一导轨上设置有第一行走机构104,所述第二位移轨道102横架设置在两个第一行走机构104上,所述第二位移机构包括第二导轨110和设置在第二导轨上的第二行走机构103,所述第一行走机构和第二行走机构为相同的结构,均为行走遥控小车或者电动葫芦等行走机构,所述浇灌喷洒装置3设置在第二行走机构103上,所述连接水管105为软管,且所述连接水管105的管体松垮缠绕在第二导轨上,通过将连接水管缠在第二导轨上,可避免连接水管的搭陇,防止其下坠过多而在位移的过程中影响植株,有效地解决了对于高植株的水管走向及排布的难题;其中第一行走机构和第二行走机构上均设置有太阳能电池板106,通过太阳能电池板106产生电能对蓄电池107充电,而保证电量的充足,通过蓄电池107对直流电机108供电。
如附图4至附图9所示,所述浇灌喷洒装置3包括输水通道6和设置在所述输水通道6内部的动态稳压组件,所述动态稳压组件通过输水通道6内的水流速度变化动态的切换出水口2的截面大小;浇灌喷洒装置利用水流速度变化的作用,使叶轮、离心组件与转动件之间形成连接或分离的结构形式,并通过驱动件驱动浮动堵头,浮动堵头使出水口的出水截面大小改变,从而增加在连接水管堆积状态时的出水口处的水流速度,保证水流存在一定的出射速度和均匀喷洒。
如附图5所示,所述动态稳压组件包括动态转子5和浮动堵头10,所述浮动堵头10设置在出水口2处,所述动态转子5转动设置在输水通道6内,且所述动态转子5通过进水口1内流入的水流冲击转动,所述动态转子5的转速与输水通道6内的水流速度呈正比,所述动态转子5上设置有离心组件8,与所述离心组件8对应设置有转动件7,所述转动件7架设在输水通道6内,所述转动件7上设置有驱动件9,所述驱动件9与浮动堵头10相对设置。
所述稳压主体3还包括封闭结构的壳体11,所述动态转子5为叶轮,包括叶片52和转轴51,叶片与转动件间距设置,进水口1的水流与转轴偏心,且进水口的水流冲击叶片转动,出水口设置在与进水口相对的另一侧,叶轮的转轴51转动在壳体11内部,所述转轴51的其中一端的内部包含中空的离心腔52,所述离心组件8设置在所述离心腔52内,所述转动件7包含通孔72,所述转动件7通过通孔72套设在与离心组件8相对的转轴上。通过在转轴的内部开设离心腔,并将离心组件设置在该离心腔内,使得整体的结构简单、紧凑。
所述输水通道6内的水正常流动状态下,动态转子高速转动,所述转动件7通过离心组件8与动态转子5同步转动;所述浇灌喷洒装置在第二位移轨道上位移时,第二导轨上的连接水管也处于动态的过程,跟随浇灌喷洒装置位移出现堆积或拉开的状态,在连接水管堆积受压迫或连接水管对折状态下,所述输水通道6内的水流速度减小,离心组件的离心力减小,所述输水通道6内的水流速度或水压减小,所述转动件7与动态转子5分离,转动件停止转动,所述浮动堵头10通过驱动件9下压在出水口2内使出水口2的截面变小,从而使出水口的水流速度增加,出水口保持雾状喷洒。
如附图6至附图8所示,所述驱动件9为第一磁铁,且若干所述第一磁铁分别绕转动件7的转动轴线圆周设置,所述浮动堵头10上设置有第二磁铁12,所述第一磁铁与第二磁铁12相对设置,且所述第一磁铁与第二磁铁12的相对面为异性极性,在转动件高速转动状态下,所述浮动堵头10被第一磁铁与第二磁铁之间的相互吸引作用力持续上提至间距出水口。在转动件转动时,第一磁铁可吸附第二磁铁使浮动堵头上提的状态下,尽可能的减少第一磁铁在转动件7上的数量,减少转动件7的总质量,则在转动时,可减少转动件7的转动摩擦力、以及转动件的转动惯性作用,保证在离心组件脱离转动件7时,转动件7可快速停止转动,使浮动堵头10动作快速,减少转动件与浮动堵头平衡的时间。通过第一磁铁和第二磁铁的相互作用,使浮动堵头相对于出水量上提或下压改变出水口大小,结构简单,设计巧妙。
如附图9所示,所述浮动堵头10包括支撑板13、堵头16和弹性伸缩结构,两组所述弹性伸缩结构分别对称设置在出水孔2两侧,所述支撑板13通过两弹性伸缩结构相对于出水口2弹性位移,所述弹性伸缩结构的弹性力小于第一磁铁与第二磁铁的相互吸引作用力,所述支撑板13朝向出水口2的一侧设置有堵头16,且远离出水口2的一侧设置有第二磁铁12,所述堵头16为下端小上端大的凸台结构。所述弹性伸缩结构包括导向杆15和第二复位弹簧14,所述导向杆15平行于堵头16的位移方向设置在壳体11内壁,所述导向杆上套设有第二复位弹簧14,所述支撑板13通过第二复位弹簧14与壳体内壁连接,通过弹性伸缩结构使堵头16相对于出水口相对位移,并通过导向杆支撑导向,其中弹性伸缩结构的弹性力小于第一磁铁与第二磁铁之间的吸引作用力,以保证堵头可上提。
如附图11、附图12和附图13所示,还包括第三磁铁21和第四磁铁22,其中第三磁铁、第四磁铁设置在转动件7与叶轮5的叶片之间的区域,若干所述第三磁铁21分别相邻第一磁铁设置,且所述第三磁铁21设置在转动件7外缘,所述第四磁铁22设在输水通道的内壁上,且若干所述第四磁铁分别与第三磁铁21相对设置,且所述第三磁铁21、第四磁铁22仅有相对的一侧有磁性,且该相对的两磁性面为同性磁极;所述第三磁铁与第四磁铁的排斥作用力大于第一磁铁与第二磁铁的相互吸引作用力;在输水通道内的水流减小时,转动件脱离后停止转动,假若转动件7停止转动时,第一磁铁与第二磁铁刚好相对,则浮动堵头会受到驱动件的作用而上提,因此,通过第三磁铁与第四磁铁的排斥作用力,可使转动件性对于壳体11产生相对运动趋势,在转动件7即将停止转动时,转动件上的第三磁铁受到壳体上的第四磁铁的排次力而继续周向转动,使第一磁铁与第二磁铁错开,保证堵头16的正常下压。
所述第三磁铁21的磁性面为斜面设置,所述第四磁铁12的磁性面为平面,所述第三磁铁21的磁性面与第三磁铁22的磁性面的间距沿转动件7圆周转动的方向上由小至大过渡设置,通过其中一个磁铁的作用面为斜面,另一个磁铁的作用面为平面,使得两磁铁之间产生一定的排斥力的差值变化,即排斥作用力F0至Fn为逐渐减小,则在转动件停止转动时,假如第三磁铁、第四磁铁刚好位置相对,则可通过该排斥力的差值不同,使转动件沿周向偏转一定的角度,而使第三磁铁和第四磁铁相互错位、错开,减少两个磁铁相对时的作用力力对浮动堵头的影响。
如附图5和附图11所示,所述壳体11为圆形结构,所述壳体11的内壁上间距设置有两个环形的限位条75,所述转动件7为圆盘状结构,所述通孔72开设在圆盘轴心,所述转动件7的外缘凸设有一圈转动环73,所述转动环73转动设置在两个限位条75之间,所述转动环73与两个限位条75之间分别设置有若干滚珠74,通过限位条75将转动件悬空架设在壳体11的内部,合理利用内部空间,且减少空间占用,并通过滚珠74减小转动件转动的摩擦力,壳体的圆周内壁上还设置有内圈衬垫19,所述衬垫19为过滤层,可辅助过滤水体杂质。
如附图5和附图10所示,所述离心组件8包括固定座80、导向柱81、第一复位弹簧82和连接帽84,所述固定座80与转轴51同轴设置,至少一个导向柱81沿转轴51的径向圆周阵列设置在所述固定座80上,所述固定座80为三棱柱结构,三个所述导向柱81分别垂直设置在固定座80的三个棱面上,通过三棱柱结构,其空间占比小,且结构稳定性高,所述连接帽84为一端沿轴向凹设有盲孔83的圆柱形结构,所述连接帽84通过盲孔83套设在导向柱81上,所述连接帽84的另一端穿过离心腔52向外设置,所述转轴51上对应开设有穿孔53,所述导向柱81上套设有第一复位弹簧82,所述连接帽84通过第一复位弹簧82与固定座80伸缩连接;所述转动件7的通孔72内侧壁凹设有与连接帽84对应的插接槽71;当连接帽84通过转轴51高速转动产生离心运动向转动件7运动时,所述连接帽84插设在插接槽71内,所述转动件7与转轴51同步转动;当转轴51在低速转动状态下,所述连接帽84位于离心腔内,转动件7与转轴51分离,且所述转动件7相对壳体11静止。该离心组件的结构简单,易于实现。
一种节水的农业灌溉系统的方法,包括以下步骤:S1:第一位移轨道架设在农作物产品的上方,浇灌喷洒装置在第二位移轨道上往复位移,第二位移轨道在第一位移轨道上往复位移,使浇灌喷洒装置可完成在农作物上方全部区域的浇灌作业;
S2:所述输水通道6内的水正常流动状态下,所述转动件7通过离心组件8与动态转子5同步转动,驱动件使浮动堵头上提至完全打开出水口;
所述浇灌喷洒装置在第二位移轨道上位移时,第二导轨上的连接水管也处于动态的过程,跟随浇灌喷洒装置位移出现堆积或拉开的状态,在连接水管堆积受压迫或连接水管对折状态下,所述输水通道6内的水流速度减小,离心组件的离心力减小,所述转动件7与动态转子分离,转动件停止转动,所述浮动堵头10通过自身的回复力下压在出水口2内使出水口的水流截面变小,出水口的水流速增加;
S3:在浇灌喷洒装置向远离连接水管进水端的一侧位移时连接水管处于拉开的状态下,水流速度正常,动态转子高速转动,转动件通过离心组件与动态转子同步转动,浮动堵头至完全打开出水口。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。