CN112956402A - 一种农业灌溉装置及灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业灌溉领域，特别涉及一种农业灌溉装置及灌溉方法，装置主要由移动车架及设于移动车架上的水泵、主电机、软管、过滤器、主传送管、水阀底座、多个主电磁阀、多个传输水管、多个分流装置、多个管道压力流量显示开关阀、多个切断阀及多个支撑装置构成，进行农业灌溉时，通过水泵结合各分支管道上的压力流量显示开关阀获取到达管道的压力流量，达到额定值时才进行灌溉且达到额定灌溉量后停止。在灌溉时若各分支管道上的压力流量显示开关阀若获取的压力流量低于额定值时则进行关闭，以使其他分支管道上的压力流量处于额定值，保证无论在什么地形下水流在足够的水压下传输至任何灌溉区域进行灌溉，满足全部的灌溉总水量一致。

Description

一种农业灌溉装置及灌溉方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉领域，特别涉及一种农业灌溉装置及灌溉方法。

背景技术

长期以来，业界一直在追求系统灌水施肥的均匀性，比如现有的压力补偿滴灌技术，解决了由于压力变化引起的出水量不一的问题，实现了在工作压力范围内滴头出水量一直，从而基本实现了系统各处水和肥的均匀供给。

但随着水肥一体化系统的普及，应用的熟练，越来越多的农业种植者挖掘出水肥对作物产量品质的调控作用，对水肥一体化系统提出了更高的需求。目前依靠压力补偿滴灌管虽解决了水肥一体化系统在滴头0.5-4bar工作压力范围内，各处出水量一致，但由于地形条件的影响，距离水源远近不同的各处到达工作压力范围的时间有差异，仍然存在着灌溉的总水量不一致。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农业灌溉装置及灌溉方法，从而克服由于地形条件的影响，距离水源远近不同的各处到达工作压力范围的时间有差异，存在着灌溉的总水量不一致的缺陷。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种农业灌溉装置，包括移动车架及设于所述移动车架上的水泵、主电机、软管、过滤器、主传送管、水阀底座、多个主电磁阀、多个传输水管、多个分流装置、多个管道压力流量显示开关阀、多个切断阀及多个支撑装置；

所述主电机用于驱动所述水泵，所述过滤器连接所述软管的一端，所述软管的另一端连接所述水泵的入口，所述主传送管的一端连接所述水泵的出口；

所述水阀底座设有水阀入口及多个水阀出口，多个所述水阀出口分别通过开设于所述水阀底座的水阀通道连接所述水阀入口，每个所述水阀通道设有一个所述主电磁阀，所述水阀入口连接所述主传送管的另一端，多个所述水阀出口各连接一个所述传输水管的一端；

所述分流装置包括分支水管、水道分配器及分支压力流量显示开关阀；所述水道分配器具有进水口、出水口及多个分支出水口，所述分支水管的一端连接所述传输水管的另一端，另一端连接所述水道分配器的主进水口，多个分支出水口均设有分支压力流量显示开关阀；其中，多个所述分流装置的出水口与所述分支水管的一端之间依次通过所述管道压力流量显示开关阀和切断阀连接；

所述支撑装置包括转动销、摆臂、摆臂油缸、红外线测距传感器、支撑油缸及支撑脚；所述摆臂的一端通过转动销以能够横向转动的方式设于所述移动车架的底部，另一端连接所述支撑油缸的一端，所述支撑油缸的另一端设有支撑脚以用于驱动所述支撑脚往地面方向伸缩，所述红外线测距传感器设于所述摆臂的侧部用于测量离地高度，所述摆臂油缸用于驱动所述摆臂横向转动；多个所述支撑装置分别设置于所述移动车架的四周。

优选的，上述技术方案中，所述移动车架包括：主车架、前车轮、后车轮、行走电机、转向系统、行走控制器及行走遥控器，两个所述前车轮通过转向系统设于所述主车架的底部的前侧、两个后车轮以同轴的方式设于所述主车架的底部的后侧，所述行走电机用于驱动所述后车轮转动，所述转向系统、行走电机分别与所述行走控制器连接，所述行走控制器无线连接所述行走遥控器。

优选的，上述技术方案中，还包括PLC控制器、蓄电池及人机界面，所述水泵、主电机、多个主电磁阀、多个管道压力流量显示开关阀、多个切断阀、多个分支压力流量显示开关阀、多个摆臂油缸、多个红外线测距传感器、多个支撑油缸、蓄电池及人机界面分别与所述PLC控制器连接。

为实现上述目的，另一方面，本发明提供了一种农业灌溉方法，具体包括：

通过所述移动车架移动到多个待灌溉区，采用一抽水软管分别连接所述过滤器及水源，将多个所述待灌溉区的喷洒网管分别连接到所述水道分配器的分支出水口；

启动所述主电机处于额定功率的状态下带动所述水泵进行抽水，且打开多个所述主电磁阀、所述管道压力流量显示开关阀和切断阀将水分别传输到所述分流装置的分支水管，所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀实时获取分支水管内的流量值及压力值和分支出水口的流量值及压力值；

当所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值处于额定值时，打开所述分支压力流量显示开关阀进行灌溉，并且每个所述分支压力流量显示开关阀实时计量每个所述分支出水口的灌溉量且当每个所述分支出水口分别达到额定灌溉量时关闭；

同时，若某个所述分流装置前端的管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值则关闭该管道压力流量显示开关阀，待该管道压力流量显示开关阀的压力流量处于额定值时打开；若某个所述分支压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值时则关闭该所述分支压力流量显示开关阀，待该所述分支压力流量显示开关阀的压力流量处于额定值时打开。

优选的，上述技术方案中，当所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值高于额定值时计算实际值与额定值的差值，然后根据差值获取所述主电机的实际功率，根据实际功率控制所述主电机；

同时，若所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值时计算实际值与额定值的差值，然后根据差值获取主电机的实际功率，根据实际功率控制所述主电机。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明进行农业灌溉时，通过水泵结合各分支管道上的压力流量显示开关阀获取到达管道的压力流量，达到额定值时才进行灌溉，并且达到额定灌溉量后停止。并且，在灌溉时，若各分支管道上的压力流量显示开关阀若获取的压力流量低于额定值时则进行关闭，以保证其他分支管道上的压力流量处于额定值，以保证无论在什么地形下水流在足够的水压下传输至任何灌溉区域进行灌溉，从而能够满足全部的灌溉总水量一致。

2.本发明还可根据所有分支管道的总流量压力调节电机的实际功率，不仅能够增加电机寿命，而且能够起到节约能源的目的。

附图说明

图1是本发明农业灌溉装置的第一立体结构图。

图2是本发明农业灌溉装置的第二立体结构图。

图3是本发明农业灌溉装置的第三立体结构图。。

图4是本发明分流装置的第一立体结构图。。

附图中：

1-移动车架，2-过滤器，3-软管，4-水泵，5-主电机，6-主传送管，7-水阀底座，8-主电磁阀，9-传输水管，10-分流装置，11-管道压力流量显示开关阀，12-切断阀，13-蓄电池，14-前车轮，15-转动销，16-摆臂，17-支撑油缸，18-支撑脚，19-摆臂油缸，20-后车轮，21-分流装置，22-管道压力流量显示开关阀，23-红外线测距传感器；

101-分支水管，102-水道分配器，103-分支压力流量显示开关阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1-4所示，本实施例中的农业灌溉装置包括移动车架1及设于移动车架1上的水泵4、主电机5、软管3、过滤器2、主传送管6、水阀底座7、多个主电磁阀8、PLC控制器、蓄电池13、人机界面、多个传输水管9、多个分流装置10、多个管道压力流量显示开关阀11、多个切断阀12及多个支撑装置。

主电机5用于驱动水泵4，以使水泵4能够正常工作。过滤器2连接软管3的一端，软管3的另一端连接水泵4的入口，主传送管6的一端连接水泵4的出口。水阀底座7设有水阀入口及多个水阀出口，多个水阀出口分别通过开设于水阀底座7的水阀通道连接水阀入口，每个水阀通道设有一个主电磁阀8，水阀入口连接主传送管6的另一端，多个水阀出口各连接一个传输水管9的一端。

分流装置10包括分支水管101、水道分配器102及分支压力流量显示开关阀103。水道分配器102具有进水口、出水口及多个分支出水口，分支水管101的一端连接传输水管9的另一端，另一端连接水道分配器102的主进水口，多个分支出水口均设有分支压力流量显示开关阀103；其中，多个分流装置10的出水口与分支水管101的一端之间依次通过管道压力流量显示开关阀22和切断阀12连接。

支撑装置包括转动销15、摆臂16、摆臂油缸19、红外线测距传感器23、支撑油缸17及支撑脚18。摆臂16的一端通过转动销15以能够横向转动的方式设于移动车架1的底部，另一端连接支撑油缸17的一端，支撑油缸17的另一端设有支撑脚18以用于驱动支撑脚18往地面方向伸缩，红外线测距传感器23设于摆臂16的侧部用于测量离地高度，摆臂油缸19用于驱动摆臂16横向转动。其中，多个支撑装置分别设置于移动车架1的四周，如图3所示，该实施例采用了4个支撑装置，支撑装置使得移动车架被支撑得更稳。

水泵4、主电机5、多个主电磁阀8、多个管道压力流量显示开关阀11、多个切断阀12、多个分支压力流量显示开关阀103、多个摆臂油缸19、多个红外线测距传感器23、多个支撑油缸17、蓄电池13及人机界面分别与PLC控制器连接。

进一步地，上述支撑装置使用时，移动车架1行驶至预定地点，通过人机界面启动支撑装置，此时PLC控制器控制摆臂油缸19驱动摆臂16绕转动销15往外伸展，红外线测距传感器23测量距地面的距离回传PLC控制器，然后PLC控制器根据测量的距离控制支撑油缸17动作，使得支撑脚18支撑于地面上，从而把车架固定于地面上。

移动车架1包括：主车架、前车轮14、后车轮20、行走电机、转向系统、行走控制器及行走遥控器，两个前车轮14通过转向系统设于主车架的底部的前侧、两个后车轮20以同轴的方式设于主车架的底部的后侧，行走电机用于驱动后车轮20转动，转向系统、行走电机分别与行走控制器连接，行走控制器无线连接行走遥控器。移动车架主要通过行走遥控器控制其移动，即通过行走遥控器发送行走信号及方向信号至行走控制器，然后行走控制器控制行走电机带动后车轮前进或者后退，而方向信号控制转向系统带动前轮转向，以使移动车架完成远程遥控自动行走。

该实施例中不仅公开了农业灌溉装置，还公开与其匹配了对应的农业灌溉方法，具体包括：

通过行走遥控器控制移动车架1移动到多个待灌溉区指定的位置，然后在人机界面控制支撑装置的支撑脚18撑向地面，以将移动车架1支撑稳。采用一抽水软管分别连接过滤器2及水源，将多个待灌溉区的喷洒网管分别连接到水道分配器102的分支出水口。

通过人机界面启动灌溉程序，此时PLC控制器控制主电机5处于额定功率的状态下带动水泵4进行抽水，且打开多个主电磁阀8和管道压力流量显示开关阀11和切断阀12将水分别传输到分流装置10的分支水管101，分支压力流量显示开关阀103和管道压力流量显示开关阀11实时获取分支水管101内的流量值及压力值和分支出水口的流量值及压力值。当所有分支压力流量显示开关阀103和管道压力流量显示开关阀11的流量值及压力值处于额定值时，打开分支压力流量显示开关阀103进行灌溉，并且每个分支压力流量显示开关阀103实时计量每个分支出水口的灌溉量且当每个分支出水口分别达到额定灌溉量时关闭，当所有分支水管101均灌溉完毕时关闭全部切断阀12、管道压力流量显示开关阀11及分支压力流量显示开关阀103。

同时，在所有分支压力流量显示开关阀103和管道压力流量显示开关阀11的流量值及压力值处于额定值时打开分支压力流量显示开关阀103进行灌溉后，在若某个分流装置21前端的管道压力流量显示开关阀11的流量值及压力值低于额定值则关闭该管道压力流量显示开关阀22(比如在图1中，若3号分流装置21的前端的2号管道压力流量显示开关阀22的流量值及压力值低于额定值时此管道压力流量显示开关阀22关闭)，待该管道压力流量显示开关阀22的压力流量处于额定值时打开。同时，进一步的，若某个分支压力流量显示开关阀103的流量值及压力值低于额定值时则关闭该分支压力流量显示开关阀103，待该分支压力流量显示开关阀103的压力流量处于额定值时打开。减少打开压力流量显示开关阀的数量，能够增加管道的流量压力，使得其他管路的压力流量处于正常值，能够保证水能够传输到不同地形的指定区域，比如待灌溉完低洼地区，然后在灌溉高地。并且在压力流量显示开关阀计量流量的情况下使灌溉区域达到额定的灌溉量。

进一步的，在主电机5处于额定功率工作的情况下，当所有分支压力流量显示开关阀103和管道压力流量显示开关阀11的流量值及压力值高于额定值时计算流量值及压力值的实际值与额定值的差值，然后根据差值获取所述主电机5的实际功率，根据实际功率控制主电机5的转速。同时，若所有分支压力流量显示开关阀103和管道压力流量显示开关阀11的流量值及压力值低于额定值时计算流量值及压力值的实际值与额定值的差值，然后根据差值获取主电机5的实际功率，根据实际功率控制主电机的转速。该方式不仅能够增加电机寿命，使电机处于最佳的状态，而且能够起到节约能源的目的。

综上所述，本发明进行农业灌溉时，通过水泵结合各分支管道上的压力流量显示开关阀获取到达管道的压力流量，达到额定值时才进行灌溉，并且达到额定灌溉量后停止。并且，在灌溉时，若各分支管道上的压力流量显示开关阀若获取的压力流量低于额定值时则进行关闭，以保证其他分支管道上的压力流量处于额定值，以保证无论在什么地形下水流在足够的水压下传输至任何灌溉区域进行灌溉，从而能够满足全部的灌溉总水量一致。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种农业灌溉装置，其特征在于，包括移动车架及设于所述移动车架上的水泵、主电机、软管、过滤器、主传送管、水阀底座、多个主电磁阀、多个传输水管、多个分流装置、多个管道压力流量显示开关阀、多个切断阀及多个支撑装置；

所述主电机用于驱动所述水泵，所述过滤器连接所述软管的一端，所述软管的另一端连接所述水泵的入口，所述主传送管的一端连接所述水泵的出口；

所述水阀底座设有水阀入口及多个水阀出口，多个所述水阀出口分别通过开设于所述水阀底座的水阀通道连接所述水阀入口，每个所述水阀通道设有一个所述主电磁阀，所述水阀入口连接所述主传送管的另一端，多个所述水阀出口各连接一个所述传输水管的一端；

所述分流装置包括分支水管、水道分配器及分支压力流量显示开关阀；所述水道分配器具有进水口、出水口及多个分支出水口，所述分支水管的一端连接所述传输水管的另一端，另一端连接所述水道分配器的主进水口，多个分支出水口均设有分支压力流量显示开关阀；其中，多个所述分流装置的出水口与所述分支水管的一端之间依次通过所述管道压力流量显示开关阀和切断阀连接；

所述支撑装置包括转动销、摆臂、摆臂油缸、红外线测距传感器、支撑油缸及支撑脚；所述摆臂的一端通过转动销以能够横向转动的方式设于所述移动车架的底部，另一端连接所述支撑油缸的一端，所述支撑油缸的另一端设有支撑脚以用于驱动所述支撑脚往地面方向伸缩，所述红外线测距传感器设于所述摆臂的侧部用于测量离地高度，所述摆臂油缸用于驱动所述摆臂横向转动；多个所述支撑装置分别设置于所述移动车架的四周。

2.根据权利要求1所述的农业灌溉装置，其特征在于，所述移动车架包括：主车架、前车轮、后车轮、行走电机、转向系统、行走控制器及行走遥控器，两个所述前车轮通过转向系统设于所述主车架的底部的前侧、两个后车轮以同轴的方式设于所述主车架的底部的后侧，所述行走电机用于驱动所述后车轮转动，所述转向系统、行走电机分别与所述行走控制器连接，所述行走控制器无线连接所述行走遥控器。

3.根据权利要求1所述的农业灌溉装置，其特征在于，还包括PLC控制器、蓄电池及人机界面，所述水泵、主电机、多个主电磁阀、多个管道压力流量显示开关阀、多个切断阀、多个分支压力流量显示开关阀、多个摆臂油缸、多个红外线测距传感器、多个支撑油缸、蓄电池及人机界面分别与所述PLC控制器连接。

4.一种采用权利要求3所述农业灌溉装置的灌溉方法，其特征在于，具体包括：

通过所述移动车架移动到多个待灌溉区，采用一抽水软管分别连接所述过滤器及水源，将多个所述待灌溉区的喷洒网管分别连接到所述水道分配器的分支出水口；

启动所述主电机处于额定功率的状态下带动所述水泵进行抽水，且打开多个所述主电磁阀、管道压力流量显示开关阀和切断阀将水分别传输到所述分流装置的分支水管，所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀实时获取分支水管内的流量值及压力值和分支出水口的流量值及压力值；

当所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值处于额定值时，打开所述分支压力流量显示开关阀进行灌溉，并且每个所述分支压力流量显示开关阀实时计量每个所述分支出水口的灌溉量且当每个所述分支出水口分别达到额定灌溉量时关闭；

同时，若某个所述分流装置前端的管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值则关闭该管道压力流量显示开关阀，待该管道压力流量显示开关阀的压力流量处于额定值时打开；若某个所述分支压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值时则关闭该所述分支压力流量显示开关阀，待该所述分支压力流量显示开关阀的压力流量处于额定值时打开。

5.根据权利要求4所述的灌溉方法，其特征在于，当所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值高于额定值时计算流量值及压力值的实际值与额定值的差值，然后根据差值获取所述主电机的实际功率，根据实际功率控制所述主电机；

同时，若所有所述分支压力流量显示开关阀和所述管道压力流量显示开关阀的流量值及压力值低于额定值时计算流量值及压力值的实际值与额定值的差值，然后根据差值获取主电机的实际功率，根据实际功率控制所述主电机。

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