CN113951112A - 一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统 - Google Patents

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陶言民
张素芬
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Abstract

本发明公开了一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统，包括有主灌溉主体和辅助灌溉体，主灌溉主体的内部固定安装有混合罐，混合罐的顶部沿竖直方向连接有出料管，并且出料管的底部穿过主灌溉主体后与混合罐内部相连通，辅助灌溉体的顶部沿竖直方向连接有支撑柱，支撑柱的顶部与出料管的顶部之间连接有输料管，输料管上等间距的分布有多个喷头；主灌溉主体的外侧通过连接杆连接有安装板，安装板的底部转动连接有行走轮，安装板的顶部固定有两个支撑板，两个支撑板的顶部之间连接有固定轴，该固定轴的外部转动套接有连接件。本发明中的灌溉设备在行走的过程中，可保证水源持续不断的供应，从而实现了农田的连续性灌溉。

Description

一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统
技术领域
本发明涉及灌溉技术领域，具体涉及一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统。
背景技术
在人类所有的生产活动中农业灌溉用水量占至80％的比例，但传统的灌溉模式中使得水的实际利用率仅为30％～40％，大水漫灌不仅导致生产效率低下，而且造成了水资源的浪费。我国是水资源相对缺乏的国家，近年来节水灌溉技术在我国得到广泛的推广应用且效果显著。
随着物联网通信技术、大数据中心的发展，数字化控制在各大领域、各个行业得到应用，带来技术极大提升，提高了控制的精准度，改善了操控的便利性。但是目前国内的自走式移动灌溉设备在工作时，其水源还主要依靠设备自身进行存储，即在灌溉设备上安装有大容量的吨桶，通过外部的水泵将灌溉的水以及肥料洒在吨桶中，灌溉设备在行走的过程中，通过内部的加压设备将水加压形成雾状或细流状喷洒在田地里，但是当吨桶中存储的水使用完毕后，还需要花费时间来进行抽水，因此现有的灌溉设备在实际使用上还存在一定的不足，鉴于此提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自走式移动灌溉设备，包括有主灌溉主体和辅助灌溉体，主灌溉主体的内部固定安装有混合罐，混合罐的顶部沿竖直方向连接有出料管，并且出料管的底部穿过主灌溉主体后与混合罐内部相连通，辅助灌溉体的顶部沿竖直方向连接有支撑柱，支撑柱的顶部与出料管的顶部之间连接有输料管，输料管上等间距的分布有多个喷头；主灌溉主体的外侧通过连接杆连接有安装板，安装板的底部转动连接有行走轮，安装板的顶部固定有两个支撑板，两个支撑板的顶部之间连接有固定轴，该固定轴的外部转动套接有连接件，并且连接件的顶部呈立方体结构，连接件顶部的立方体结构内固定套接有抽水管，抽水管的一端沿背离主灌溉主体的方向延伸至沟渠中，抽水管的另一端穿过连接件后连接有软管，软管的末端延伸至混合罐的内部，抽水管延伸至沟渠中的末端可拆卸连接有过滤筒，并且抽水管的外部位于过滤筒的顶部套接有浮漂。
优选的，安装板朝向主灌溉主体的一侧边缘处沿竖直方向连接有调节板，调节板的内部沿其长度方向开设有限位槽，抽水管的另一端穿过该限位槽后与软管相连，调节板的外壁靠近其下端的位置插接有销钉，销钉沿水平方向贯穿限位槽。
优选的，过滤筒的圆周面上均布的分布有多个过滤孔，并且过滤筒的底部的开口处螺纹连接有塞板，塞板的底部转动连接有旋钮，塞板的顶部转动连接有圆板，圆板顶部的边缘处环形分布有三个刮片，每个刮片均向上延伸至过滤筒的内部，并且每个刮片均与过滤筒的内壁摩擦连接，旋钮穿过塞板后与圆板固定相连。
优选的，主灌溉主体的内部位于混合罐的一侧固定有水溶肥罐，水溶肥罐的外壁上从上至下依次形成有进液口和出液口，水溶肥罐通过连接短管与混合罐内部相连通，水溶肥罐的内部安装有高压雾化泵，水溶肥罐内部盛状的水溶肥经过高压雾化泵雾化后通过连接短管流通至水溶肥罐内部。
优选的，水溶肥罐的内部顶端固定连接有压力传感器，出液口的内部安装有与压力传感器电连接的电磁阀，水溶肥罐的内部设有与压力传感器相配合的浮球。
优选的，浮球的顶端固定连接有挡板，挡板的顶端两侧均固定连接有伸缩杆，伸缩杆的顶端与水溶肥罐固定连接，伸缩杆的外侧套设有弹簧，弹簧的顶端位于两个伸缩杆之间固定连接有固定杆，固定杆的顶端延伸至压力传感器的受力面。
本发明还提出一种灌溉控制系统，应用于上述提及的一种自走式移动灌溉设备，包括有云端服务器、Web端、APP端、水源水泵控制器、太阳能土壤墒情监测仪、电磁阀控制器、肥泵搅拌控制器、精准灌溉控制主机；
水源水泵控制器用于与云端服务器通过TD-LTE直接通信以获取启动停止指令来控制水源水泵；精准灌溉控制主机通过Modbus RS-与电磁阀控制器和肥泵搅拌控制器通信以控制电磁阀动作、肥泵启停、高压雾化泵启停，精准灌溉控制主机通过LoRa通信与土壤墒情监测仪通信以获取土壤墒情数据，精准灌溉控制主机通过TD-LTE与云端服务器通信以实时数据更新并获取服务器指令。
优选的，土壤墒情监测仪包括有检测仪主机、光伏板、LoRa天线和在线土壤传感器。
与现有技术相比，本发明提供了一种自走式移动灌溉设备及其灌溉控制系统，具备以下有益效果：
(1)本发明中的灌溉设备在工作时，主灌溉主体和辅助灌溉体分别位于耕田的两侧，并且主灌溉主体和辅助灌溉体保持同步向前行走，水泵连续不断的将沟渠中的水泵送至混合罐内部，最终经过多个喷头喷洒在耕田里。
(2)灌溉设备行走时，安装板与其同步前进，安装板上通过连接件连接有抽水管，抽水管的一端沿背离主灌溉主体的方向延伸至沟渠中，并且抽水管的外部位于过滤筒的顶部套接有浮漂，由于灌溉设备在向前移动的过程中，沟渠内部的水体积在不断的发生变化，因此其液面也始终在不断的下降，而浮漂可始终保持漂浮于水面上，同时也能保证过滤筒始终位于液面之下，沟渠中的水源源不断的抽入至混合罐内部。
(3)在安装板朝向主灌溉主体的一侧边缘处沿竖直方向连接有调节板，调节板的内部沿其长度方向开设有限位槽，当灌溉完毕后，人员拔出销钉，逆时针旋转旋转抽水管，抽水管在限位槽内向下移动至其底部，然后再次将销钉插入可使抽水管以及浮漂悬空，此时灌溉设备的水源被切断。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明实施例中整个装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中主灌溉主体的结构示意图；
图3为本发明实施例中主灌溉主体的局部结构示意图；
图4为本发明实施例中抽水管与过滤筒的装配连接示意图；
图5为本发明实施例中过滤筒的剖切后的三维结构示意图；
图6为本发明实施例中水溶肥罐的内部结构示意图。
图中：1、主灌溉主体；2、辅助灌溉体；3、混合罐；4、出料管；5、输料管；6、喷头；7、支撑柱；8、连接杆；9、安装板；10、水溶肥罐；11、出液口；12、软管；13、抽水管；14、浮漂；15、过滤筒；16、塞板；17、旋钮；18、刮片；19、进液口；20、浮球；21、挡板；22、固定杆；23、压力传感器；24、伸缩杆；25、弹簧；26、支撑板；27、连接件；28、调节板；29、限位槽；30、销钉；31、行走轮；32、圆板。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本实施例提出一种自走式移动灌溉设备，包括有主灌溉主体1和辅助灌溉体2，主灌溉主体1的内部固定安装有混合罐3，混合罐3的顶部沿竖直方向连接有出料管4，并且出料管4的底部穿过主灌溉主体1后与混合罐3内部相连通，辅助灌溉体2的顶部沿竖直方向连接有支撑柱7，支撑柱7的顶部与出料管4的顶部之间连接有输料管5，输料管5上等间距的分布有多个喷头6。整个设备工作时，主灌溉主体1和辅助灌溉体2分别位于耕田的两侧，并且主灌溉主体1和辅助灌溉体2保持同步向前行走，混合罐3内部的液体泵送至输料管5中，最终经过多个喷头6喷洒在耕田里。
为了实现连续性的灌溉，本发明在耕田的一侧修建一个沟渠用于向灌溉设备提供水源，而本申请中的主灌溉主体1的外侧通过连接杆8连接有安装板9，安装板9的底部转动连接有行走轮31，灌溉设备行走时，安装板9与其同步前进，安装板9的顶部固定有两个支撑板26，两个支撑板26的顶部之间连接有固定轴，该固定轴的外部转动套接有连接件27，并且连接件27的顶部呈立方体结构，连接件27顶部的立方体结构内固定套接有抽水管13，抽水管13的一端沿背离主灌溉主体1的方向延伸至沟渠中，抽水管13的另一端穿过连接件27后连接有软管12，软管12的末端延伸至混合罐3的内部，抽水管13能够以连接件27为中心进行旋转，由于灌溉设备在向前移动的过程中，沟渠内部的水体积在不断的发生变化，因此其液面也始终在不断的下降，因此，本实施例中，在抽水管13延伸至沟渠中的末端可拆卸连接有过滤筒15，过滤筒15可以对沟渠中的水进行过滤处理，防止输料管5上的喷头6堵塞，并且抽水管13的外部位于过滤筒15的顶部套接有浮漂14，浮漂14可选用木质或者塑料材质，浮漂14可始终保持漂浮于水面上，同时也能保证过滤筒15始终位于液面之下，沟渠中的水源源不断的抽入至混合罐10内部。
进一步的，本申请中，在安装板9朝向主灌溉主体1的一侧边缘处沿竖直方向连接有调节板28，调节板28的内部沿其长度方向开设有限位槽29，抽水管13的另一端穿过该限位槽29后与软管12相连，随着沟渠中液面的高度不断的在发生变换，抽水管13以连接件27为中心进行转动，而限位槽29则可以对抽水管13的旋转角度进行限位，即当沟渠中液面的高度过低时甚至没有水时，抽水管13位于限位槽29的最顶部，此时抽水管13以及底部的过滤筒15处于悬空状态，避免使其与沟渠的底部相接触，管理人员可向沟渠中注入水源，调节板28的外壁靠近其下端的位置则插接有销钉30，销钉30沿水平方向贯穿限位槽29，当灌溉完毕后，人员拔出销钉30，逆时针旋转旋转抽水管13，抽水管13在限位槽29内向下移动至其底部，然后再次将销钉30插入可使抽水管13以及浮漂14悬空，此时灌溉设备的水源被切断，其可以正常的行走。
作为优选的实施例，本实施例中的过滤筒15的圆周面上均布的分布有多个过滤孔，并且过滤筒15的底部的开口处螺纹连接有塞板16，塞板16的底部转动连接有旋钮17，塞板16的顶部转动连接有圆板32，圆板32顶部的边缘处环形分布有三个刮片18，每个刮片18均向上延伸至过滤筒15的内部，并且每个刮片18均与过滤筒15的内壁摩擦连接，旋钮17穿过塞板16后与圆板32固定相连，沟渠中的水经过过滤筒15后会积聚有少量的杂质，当过滤筒15长时间使用后，需要对其进行清理，清理时，人员直接旋转旋钮17驱动圆板32以及刮片18进行旋转，通过刮片18将过滤筒15内壁上附着的杂物清理掉，清理掉后取下塞板16可将其内部积聚的杂质倒出。
主灌溉主体1的内部位于混合罐3的一侧固定有水溶肥罐10，水溶肥罐10的外壁上从上至下依次形成有进液口19和出液口11，外部的肥泵可将水溶肥通过进液口19泵送至水溶肥罐10内部，水溶肥罐10通过连接短管与混合罐3内部相连通，由于本申请中的灌溉水源仅仅是经过混合罐3，因此如果采用常规的搅拌设备，水源和水溶肥没有足够的混合时间，导致水肥和水源无法彻底均匀的混合，因此本申请在水溶肥罐10的内部安装有高压雾化泵，水溶肥罐10内部盛装的水溶肥经过高压雾化泵雾化后通过连接短管流通至水溶肥罐10内部，水肥通过高压雾化泵处理后形成细颗粒的雾状，其流向至混合罐3中后能够充分的与水源混合均匀，从而保证了水肥的均匀灌溉喷洒。
水溶肥罐10的内部顶端固定连接有压力传感器23，出液口11的内部安装有与压力传感器23电连接的电磁阀，水溶肥罐10的内部设有与压力传感器23相配合的浮球20，浮球20的顶端固定连接有挡板21，挡板21的顶端两侧均固定连接有伸缩杆24，伸缩杆24的顶端与水溶肥罐10固定连接，伸缩杆24的外侧套设有弹簧25，弹簧25的顶端位于两个伸缩杆24之间固定连接有固定杆22，固定杆22的顶端延伸至压力传感器23的受力面。外部的肥泵向水溶肥罐10的内部加水肥，液位不断上升，浮球20在浮力的作用下向上移动，浮球20带动固定杆22向上移动并抵压压力传感器23，压力传感器23在受到一定的压力后会发出电信号控制外部的肥泵停止工作，此时停止加水肥。在肥泵关闭的过程中，可能仍有多出的水肥注入到水溶肥罐10内，导致水溶肥罐10的水压升高，此时压力传感器23所受的压力偏高，此时压力传感器23会发出电信号控制出液口11内部的电磁阀打开，水肥通过出液口11流向外部。液位下降，浮球20在弹簧25的弹性下也会下降，浮球20带动固定杆22下降，使压力传感器23所受的压力减少，在压力传感器23所受的压力下降到一定值时，压力传感器23会发出电信号控制出液口11内部的电磁阀关闭，此时水溶肥罐10内的压力为正常值。
本发明还提出一种灌溉控制系统，包括有云端服务器、Web端、APP端、水源水泵控制器、太阳能土壤墒情监测仪、电磁阀控制器、肥泵搅拌控制器、精准灌溉控制主机；
水源水泵控制器用于与云端服务器通过TD-LTE直接通信以获取启动停止指令来控制水源水泵；精准灌溉控制主机通过Modbus RS-485与电磁阀控制器和肥泵搅拌控制器通信以控制电磁阀动作、肥泵启停、高压雾化泵启停，精准灌溉控制主机通过LoRa通信与土壤墒情监测仪通信以获取土壤墒情数据，精准灌溉控制主机通过TD-LTE与云端服务器通信以实时数据更新并获取服务器指令。土壤墒情监测仪包括有检测仪主机、光伏板、LoRa天线和在线土壤传感器。精准灌溉主机通过LoRa通信与25个光伏土壤墒情检测仪实现通信，考虑到光伏设备低功耗特性，土壤传感器采集周期设定为5分钟/次，主机与25个检测仪依次循环通信，实时更新土壤参数。云端服务端实时接收设备定位和位置参数，当地块出现干旱时，云端服务器端实时命令下发控制灌溉行走至地块边缘，启动水源水泵，待沟渠中的水位大于750毫米后，启动主水泵，打开相应喷头6相对应的电磁阀，启动设备行走，开始自动灌溉，并根据土壤湿度情况设定行驶速度；灌溉结束后，停止设备行走，停止主泵和电磁阀。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种自走式移动灌溉设备，其特征在于，包括有主灌溉主体(1)和辅助灌溉体(2)，主灌溉主体(1)的内部固定安装有混合罐(3)，混合罐(3)的顶部沿竖直方向连接有出料管(4)，并且出料管(4)的底部穿过主灌溉主体(1)后与混合罐(3)内部相连通，辅助灌溉体(2)的顶部沿竖直方向连接有支撑柱(7)，支撑柱(7)的顶部与出料管(4)的顶部之间连接有输料管(5)，输料管(5)上等间距的分布有多个喷头(6)；主灌溉主体(1)的外侧通过连接杆(8)连接有安装板(9)，安装板(9)的底部转动连接有行走轮(31)，安装板(9)的顶部固定有两个支撑板(26)，两个支撑板(26)的顶部之间连接有固定轴，该固定轴的外部转动套接有连接件(27)，并且连接件(27)的顶部呈立方体结构，连接件(27)顶部的立方体结构内固定套接有抽水管(13)，抽水管(13)的一端沿背离主灌溉主体(1)的方向延伸至沟渠中，抽水管(13)的另一端穿过连接件(27)后连接有软管(12)，软管(12)的末端延伸至混合罐(3)的内部，抽水管(13)延伸至沟渠中的末端可拆卸连接有过滤筒(15)，并且抽水管(13)的外部位于过滤筒(15)的顶部套接有浮漂(14)。
2.根据权利要求1所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于：安装板(9)朝向主灌溉主体(1)的一侧边缘处沿竖直方向连接有调节板(28)，调节板(28)的内部沿其长度方向开设有限位槽(29)，抽水管(13)的另一端穿过该限位槽(29)后与软管(12)相连，调节板(28)的外壁靠近其下端的位置插接有销钉(30)，销钉(30)沿水平方向贯穿限位槽(29)。
3.根据权利要求1所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于：过滤筒(15)的圆周面上均布的分布有多个过滤孔，并且过滤筒(15)的底部的开口处螺纹连接有塞板(16)，塞板(16)的底部转动连接有旋钮(17)，塞板(16)的顶部转动连接有圆板(32)，圆板(32)顶部的边缘处环形分布有三个刮片(18)，每个刮片(18)均向上延伸至过滤筒(15)的内部，并且每个刮片(18)均与过滤筒(15)的内壁摩擦连接，旋钮(17)穿过塞板(16)后与圆板(32)固定相连。
4.根据权利要求1所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于，主灌溉主体(1)的内部位于混合罐(3)的一侧固定有水溶肥罐(10)，水溶肥罐(10)的外壁上从上至下依次形成有进液口(19)和出液口(11)，水溶肥罐(10)通过连接短管与混合罐(3)内部相连通，水溶肥罐(10)的内部安装有高压雾化泵，水溶肥罐(10)内部盛状的水溶肥经过高压雾化泵雾化后通过连接短管流通至水溶肥罐(10)内部。
5.根据权利要求4所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于：水溶肥罐(10)的内部顶端固定连接有压力传感器(23)，出液口(11)的内部安装有与压力传感器(23)电连接的电磁阀，水溶肥罐(10)的内部设有与压力传感器(23)相配合的浮球(20)。
6.根据权利要求5所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于：浮球(20)的顶端固定连接有挡板(21)，挡板(21)的顶端两侧均固定连接有伸缩杆(24)，伸缩杆(24)的顶端与水溶肥罐(10)固定连接，伸缩杆(24)的外侧套设有弹簧(25)，弹簧(25)的顶端位于两个伸缩杆(24)之间固定连接有固定杆(22)，固定杆(22)的顶端延伸至压力传感器(23)的受力面。
7.一种灌溉控制系统，应用于权利要求1-6任一所述的一种自走式移动灌溉设备，其特征在于，包括有云端服务器、Web端、APP端、水源水泵控制器、太阳能土壤墒情监测仪、电磁阀控制器、肥泵搅拌控制器、精准灌溉控制主机；
水源水泵控制器用于与云端服务器通过TD-LTE直接通信以获取启动停止指令来控制水源水泵；精准灌溉控制主机通过Modbus RS-485与电磁阀控制器和肥泵搅拌控制器通信以控制电磁阀动作、肥泵启停、高压雾化泵启停，精准灌溉控制主机通过LoRa通信与土壤墒情监测仪通信以获取土壤墒情数据，精准灌溉控制主机通过TD-LTE与云端服务器通信以实时数据更新并获取服务器指令。
8.权利要求7所述的一种灌溉控制系统，其特征在于：土壤墒情监测仪包括有检测仪主机、光伏板、LoRa天线和在线土壤传感器。
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