CN109122216B - 一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台 - Google Patents

一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,属于农业灌溉技术领域。该多功能喷灌均匀度测试平台包括喷头部分、模拟不同地形部分、控制部分和水箱部分;喷头部分包括喷头、支架、软管喷头连接口、U形叉、丝杆、丝杆旋钮、丝杆支架、软管、进水口、平台、伸缩杆、旋转平台和支座,模拟不同地形部分包括若干排相同结构的模拟架,每排模拟架均包括连接轴、竖直支架、底面、圆形皮带、滑块、卡位器、旋钮、齿轮Ⅰ、齿轮柱、齿轮Ⅱ、把手、定滑轮、量筒支撑板、量筒、称重传感器和通孔;控制部分包括变频器和单片机;所述水箱部分包括水管、逆止阀、阀门Ⅱ、水泵的电机和水箱。本多功能喷灌均匀度测试平台结构可拆卸、稳定。

Description

一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台
技术领域
本发明涉及一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,属于农业灌溉技术领域。
背景技术
喷灌是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中,形成水滴落到地喷灌面和作物表面的灌溉方法,而喷灌均匀度是衡量喷洒在耕地的喷洒水量分布均匀程度的指标,它对于指导合理灌溉具有重要的意义。目前对于测量均匀度的设备较少,而且多数是针对平整的地面设计的,而对于有坡度的地面,且坡地形状不规则的难以进行实际测量,对于研究不规则地形喷灌均匀度规律及解决办法的探究,有必要设计一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,它比传统测量更快捷,有效,适用范围更广,自动化程度高,成本低,具有广阔的前景。
近年来,围绕喷灌均匀度开发的实验设备并不多,而且功能性方面并不完善。如授权发明专利坡地喷灌均匀度测试平台(CN105277380B),该平台通过改变坡度角,然后放置量筒以收集不同点的喷水量而计算水量分布均匀度,但其效率不高,量筒中的水量读数还需要人工观察记录,又由于坡地的不规则性,但从倾斜的直板放置量筒收集来的数据无法精确反映出实际地形状况收集来的数据。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台。本多功能喷灌均匀度测试平台结构可拆卸、稳定,可以任意改变某一量筒板的高度再进行组合模拟出真实不规则的喷灌面的形状,自动测量数据并保存处理数据。该设备采用丝杆机构改变喷嘴的倾斜角度,采用旋转平台改变喷嘴的倾斜方向,为探究在坡地如何布置喷头提高喷灌均匀度提供实验平台;通过单片机调整变频器,变频器调整电机转速,进而使水泵产生不同的流量,为探究不同流量下的喷灌均匀度提供了实验平台;通过伸缩杆可以改变喷头的安装高度,进而为探究不同安装高度的喷头下喷灌均匀度的变化提供了实验平台;通过改变量筒支撑板高度,组合模拟出实际的地形情况,为探究不规则地形下喷灌均匀度提供了实验平台。本发明通过以下技术方案实现。
一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,包括喷头部分、模拟不同地形部分、控制部分和水箱部分;所述喷头部分包括喷头17、支架18、软管喷头连接口19、U形叉20、丝杆21、丝杆旋钮22、丝杆支架23、软管24、进水口25、平台27、伸缩杆28、旋转平台29和支座30,所述模拟不同地形部分包括若干排相同结构的模拟架,每排模拟架均包括连接轴1、竖直支架2、底面3、圆形皮带4、滑块5、卡位器6、旋钮7、齿轮Ⅰ8、齿轮柱9、齿轮Ⅱ10、把手11、定滑轮12、量筒支撑板13、量筒14、称重传感器15和通孔16;所述控制部分包括变频器36和单片机37;所述水箱部分包括水管31、逆止阀32、阀门Ⅱ33、水泵34的电机35和水箱38;
所述喷头部分中支座30顶面设有旋转平台29,旋转平台29顶面设有伸缩杆28并带动伸缩杆28旋转,伸缩杆28长度伸缩可调,伸缩杆28顶部设有平台27,平台27内部中空且侧部设有与平台27内部连通的进水口25,平台27顶部设有与平台27内部连通的软管24,软管24通过软管喷头连接口19连接喷头17,喷头17下部一侧铰接支架18将喷头17安装在平台27表面,喷头17下部另一侧铰接U形叉20,U形叉20端部依次与丝杆21、丝杆旋钮22连接,丝杆21通过丝杆支架23安装在平台27表面;
所述模拟不同地形部分中的每排模拟架两侧顶部均设有连接轴1且底部均设有底面3,连接轴1与底面3通过竖直支架2连接,每个竖直支架2背面设有机械传动结构,机械传动结构中的齿轮Ⅱ10安装在竖直支架2顶部,齿轮Ⅱ10上设有把手11,齿轮Ⅱ10与安装在竖直支架2顶部的齿轮Ⅰ8啮合,齿轮Ⅰ8轴心上设有齿轮柱9,齿轮柱9设有定滑轮12,定滑轮12和齿轮柱9上安装圆形皮带4,圆形皮带4顶部设有卡位器6,卡位器6上设有旋钮7,皮带其中一侧通过通孔16固定连接滑块5,两侧竖直支架2的滑块5设有横置的量筒支撑板13,量筒支撑板13上均匀设有若干的量筒14,量筒14底部均设有称重传感器15,每个称重传感器15与外置的前置机连接;
所述水箱部分中水管31一端连接所述喷头部分中进水口25,另一端依次通过逆止阀32、阀门Ⅱ33、水泵34的电机35连接到水箱38,水管31视实际情况有足够的长度;
所述单片机37通过变频器36与水泵34的电机35连接。
所述进水口25上设有阀门Ⅰ26。
该可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台的工作原理为:
1、探究喷头安装高度、流量大小、不同喷头对喷灌均匀度的影响
将单片机37发送不同信号给变频器36控制水泵34的电机35转速得到3种不同的流量,通过软管喷头连接口19安装和拆卸3种不同的喷头类型,调节伸缩杆28为3个不同的高度,以上需要进行3×3×3=27次试验(也可以采用正交试验,减少实验次数),根据试验数据进行分析,得出影响喷灌均匀度的主次因素和最佳搭配结果。下面具体以一次试验操作为例:通过软管喷头连接口19安装特定的一种喷头,调整伸缩杆28为特定高度,转动把手11调整量筒支撑板13高度以及不同模拟架中量筒支撑板13高度模拟出特定地形,打开阀门Ⅰ26和阀门Ⅱ33,利用单片机37发送信号给变频器36,变频器36调整电机35以一定转速运行,电机35带动水泵34从水箱38抽水,水流经过逆止阀32、流量计、压力计,进入进水口25,最后由喷头17喷口喷出,喷出一段时间以后,关闭电机35,利用前置机收集数据并发送到主控机,分析得出数据和图表。
2、探究喷灌面形状对喷灌均匀度的影响。
根据要模拟的喷灌面形状,如“一形”(如图4所示)、“V形”(如图5所示)、“S形”(如图6所示)、“倒V形”(如图7所示)、“斜坡形”(如图8所示)等,调整转动每个把手11使得量筒支撑板13位于一定高度,模拟出要试验的形状,利用卡位器6固定好圆形皮带4,使得量筒支撑板13稳定住,放置好量筒14,打开阀门Ⅰ26和阀门Ⅱ33,给电机35一定转速,电机35带动水泵34从水箱38抽水,水流经过逆止阀32、流量计、压力计,进入进水口25,最后由喷头17喷口喷出,喷出一段时间以后,关闭电机35,利用前置机收集数据并发送到主控机,分析得出数据和图表。
3、以一种喷头类型为例,探究喷头仰角、方向对喷灌均匀度的影响。
逆时针转动丝杆旋钮22,由于丝杆支架23是固定在平台27上,丝杆21与丝杆支架23内的通孔螺纹配合,所以丝杆21会推动U形叉20向前运动,又由于支架18、U形叉20分别铰接喷头17下部的管道,故以铰链Ⅱ40为支点,推动喷头17下部向前运动,喷头17会倾斜一定角度,以倾斜5度,15度,30度为例,再通过旋转平台29调整喷头17方向,转动把手11使得所有量筒支撑板13位于同一水平高度,利用单片机37发送信号给变频器36,变频器36调整电机35以一定转速运行,电机35带动水泵34从水箱38抽水,水流经过逆止阀32、流量计、压力计,进入进水口25,最后由喷头17喷口喷出,喷出一段时间以后,关闭电机35,利用前置机收集数据并发送到主控机,分析得出数据和图表。
上述没有提及具体结构的部件均为能实现结构功能的现有结构,本领域技术人员通过公知常识均能获的。
本发明的有益效果是:
1、本装置可探究喷头安装高度、流量大小、不同喷头对喷灌均匀度的影响。
2、本装置可探究喷灌面形状对喷灌均匀度的影响。
3、本装置以一种喷头类型为例,可探究喷头仰角、方向对喷灌均匀度的影响。
4、本装置将量筒支撑板与滑轮组结合在一起,可以调整量筒不同的高度位置,通过多个量筒支撑版组合,可模拟不规则喷灌面的形状。
5、本装置采用称重传感器获取量筒中的水量数据,传送到前置机,汇集到主控机,处理数据快捷,有效。
6、本装置多次测量过程中,简单方便,获取数据快捷。
7、本装置通过单片机发送不同信号给变频器,可以获取不同的流量。
8、本装置喷头的高度、方向、仰角可调。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图;
图2是本发明喷头部分结构示意图;
图3是本发明调节地形部分机械传动结构示意图;
图4是本发明模拟“一形”(平整喷灌面)喷灌面的结构示意图;
图5是本发明模拟“V形”喷灌面的结构示意图;
图6是本发明模拟“S形”喷灌面的结构示意图;
图7是本发明模拟“倒V形”喷灌面的结构示意图;
图8是本发明模拟斜坡形喷灌面的结构示意图。
图中:1-连接轴,2-竖直支架,3-底面,4-圆形皮带,5-滑块,6-卡位器,7-旋钮,8-齿轮Ⅰ,9-齿轮柱,10-齿轮Ⅱ,11-把手,12-定滑轮,13-量筒支撑板,14-量筒,15-称重传感器,16-通孔,17-喷头,18-支架,19-软管喷头连接口,20-U形叉,21-丝杆,22-丝杆旋钮,23-丝杆支架,24-软管,25-进水口,26-阀门Ⅰ,27-平台,28-伸缩杆,29-旋转平台,30-支座,31-水管,32-逆止阀,33-阀门Ⅱ,34-水泵,35-电机,36-变频器,37-单片机,38-水箱,39-铰链Ⅰ,40-铰链Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至3所示,该可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,包括喷头部分、模拟不同地形部分、控制部分和水箱部分;所述喷头部分包括喷头17、支架18、软管喷头连接口19、U形叉20、丝杆21、丝杆旋钮22、丝杆支架23、软管24、进水口25、平台27、伸缩杆28、旋转平台29和支座30,所述模拟不同地形部分包括若干排相同结构的模拟架,每排模拟架均包括连接轴1、竖直支架2、底面3、圆形皮带4、滑块5、卡位器6、旋钮7、齿轮Ⅰ8、齿轮柱9、齿轮Ⅱ10、把手11、定滑轮12、量筒支撑板13、量筒14、称重传感器15和通孔16;所述控制部分包括变频器36和单片机37;所述水箱部分包括水管31、逆止阀32、阀门Ⅱ33、水泵34的电机35和水箱38;
所述喷头部分中支座30顶面设有旋转平台29,旋转平台29顶面设有伸缩杆28并带动伸缩杆28旋转,伸缩杆28长度伸缩可调,伸缩杆28顶部设有平台27,平台27内部中空且侧部设有与平台27内部连通的进水口25,平台27顶部设有与平台27内部连通的软管24,软管24通过软管喷头连接口19连接喷头17,喷头17下部一侧铰接支架18将喷头17安装在平台27表面,喷头17下部另一侧铰接U形叉20,U形叉20端部依次与丝杆21、丝杆旋钮22连接,丝杆21通过丝杆支架23安装在平台27表面;
所述模拟不同地形部分中的每排模拟架两侧顶部均设有连接轴1且底部均设有底面3,连接轴1与底面3通过竖直支架2连接,每个竖直支架2背面设有机械传动结构,机械传动结构中的齿轮Ⅱ10安装在竖直支架2顶部,齿轮Ⅱ10上设有把手11,齿轮Ⅱ10与安装在竖直支架2顶部的齿轮Ⅰ8啮合,齿轮Ⅰ8轴心上设有齿轮柱9,齿轮柱9设有定滑轮12,定滑轮12和齿轮柱9上安装圆形皮带4,圆形皮带4顶部设有卡位器6,卡位器6上设有旋钮7,皮带其中一侧通过通孔16固定连接滑块5,两侧竖直支架2的滑块5设有横置的量筒支撑板13,量筒支撑板13上均匀设有若干的量筒14,量筒14底部均设有称重传感器15,每个称重传感器15与外置的前置机连接;
所述水箱部分中水管31一端连接所述喷头部分中进水口25,另一端依次通过逆止阀32、阀门Ⅱ33、水泵34的电机35连接到水箱38,水管31视实际情况有足够的长度;
所述单片机37通过变频器36与水泵34的电机35连接。
其中进水口25上设有阀门Ⅰ26。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,其特征在于:包括喷头部分、模拟不同地形部分、控制部分和水箱部分;所述喷头部分包括喷头(17)、支架(18)、软管喷头连接口(19)、U形叉(20)、丝杆(21)、丝杆旋钮(22)、丝杆支架(23)、软管(24)、进水口(25)、平台(27)、伸缩杆(28)、旋转平台(29)和支座(30),所述模拟不同地形部分包括若干排相同结构的模拟架,每排模拟架均包括连接轴(1)、竖直支架(2)、底面(3)、圆形皮带(4)、滑块(5)、卡位器(6)、旋钮(7)、齿轮Ⅰ(8)、齿轮柱(9)、齿轮Ⅱ(10)、把手(11)、定滑轮(12)、量筒支撑板(13)、量筒(14)、称重传感器(15)和通孔(16);所述控制部分包括变频器(36)和单片机(37);所述水箱部分包括水管(31)、逆止阀(32)、阀门Ⅱ(33)、水泵(34)的电机(35)和水箱(38);
所述喷头部分中支座(30)顶面设有旋转平台(29),旋转平台(29)顶面设有伸缩杆(28)并带动伸缩杆(28)旋转,伸缩杆(28)长度伸缩可调,伸缩杆(28)顶部设有平台(27),平台(27)内部中空且侧部设有与平台(27)内部连通的进水口(25),平台(27)顶部设有与平台(27)内部连通的软管(24),软管(24)通过软管喷头连接口(19)连接喷头(17),喷头(17)下部一侧铰接支架(18)将喷头(17)安装在平台(27)表面,喷头(17)下部另一侧铰接U形叉(20),U形叉(20)端部依次与丝杆(21)、丝杆旋钮(22)连接,丝杆(21)通过丝杆支架(23)安装在平台(27)表面;
所述模拟不同地形部分中的每排模拟架两侧顶部均设有连接轴(1)且底部均设有底面(3),连接轴(1)与底面(3)通过竖直支架(2)连接,每个竖直支架(2)背面设有机械传动结构,机械传动结构中的齿轮Ⅱ(10)安装在竖直支架(2)顶部,齿轮Ⅱ(10)上设有把手(11),齿轮Ⅱ(10)与安装在竖直支架(2)顶部的齿轮Ⅰ(8)啮合,齿轮Ⅰ(8)轴心上设有齿轮柱(9),齿轮柱(9)设有定滑轮(12),定滑轮(12)和齿轮柱(9)上安装圆形皮带(4),圆形皮带(4)顶部设有卡位器(6),卡位器(6)上设有旋钮(7),皮带其中一侧通过通孔(16)固定连接滑块(5),两侧竖直支架(2)的滑块(5)设有横置的量筒支撑板(13),量筒支撑板(13)上均匀设有若干的量筒(14),量筒(14)底部均设有称重传感器(15),每个称重传感器(15)与外置的前置机连接;
所述水箱部分中水管(31)一端连接所述喷头部分中进水口(25),另一端依次通过逆止阀(32)、阀门Ⅱ(33)、水泵(34)的电机(35)连接到水箱(38),水管(31)视实际情况有足够的长度;
所述单片机(37)通过变频器(36)与水泵(34)的电机(35)连接。
2.根据权利要求1所述的可模拟不同地形的多功能喷灌均匀度测试平台,其特征在于:所述进水口(25)上设有阀门Ⅰ(26)。
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