CN114319267B - 一种智慧灌溉系统及使用的自动控制闸门 - Google Patents

Abstract

一种智慧灌溉系统，包括智慧灌溉管理终端和自动控制闸门，所述自动控制闸门包括闸门架和能够在闸门架上升降的移动闸板，所述闸门架上设置有支撑顶板，所述移动闸板连接有滚珠丝杠，且能够在滚珠丝杠上移动，所述滚珠丝杠贯穿支撑顶板，且能够转动，所述支撑顶板上设置有保护外壳，所述保护外壳内设置有编码器，所述编码器连接滚珠丝杠，所述保护外壳内还设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动滚珠丝杠转动，所述编码器和驱动装置还连接有处理器和控制器，所述处理器设置在保护外壳内。根据农业灌溉的特性，对现有的闸门进行改进，使其在保持紧凑型的同时能够完成常规闸门的功能，并且在设计时兼备防水效果，能够对自动控制电路进行保护。

Description

一种智慧灌溉系统及使用的自动控制闸门

技术领域

本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种智慧灌溉系统及使用的自动控制闸门。

背景技术

在农作物种植过程中，需要考量气候、降水和土壤等条件进行人为灌溉，以便获得高产，但是随着社会的进步，农作物种植工业化成为主流，不仅便于管理，而且只需要极少的工作人员即可完成大面积农田的作物种植和维护。

为了顺应市场需求，研究智慧灌溉系统和能够实现智慧灌溉系统的自动控制闸门是非常有必要的，现有的自动控制闸门一般需要设置在管路上，而大面积农田铺设灌溉管路的成本是非常高的，为了节省成本，选用挖水渠的方法是最适合且最有效的。

而水渠常用的升降启闭闸门，一般不具备自动控制功能，并且因为闸门大部分设置在水库、河道上，因此需要外接电源来带动移动闸板，因此不用考虑紧凑性的设计效果，但是应用在农业灌溉中的闸门，如果需要进行大面积应用，就不能选用带外接电源的方式，因此需要将电源设计在自动控制闸门之内，为此，需要合理规划自动闸门的结构，使其能够在拥有紧凑性的同时，不会影响正常功能，并且现有的闸门中，因为不需要自动控制功能，因此不需要密封的结构，导致防水功能较差，在设计时也需要对其进行改进。

农业灌溉中，需要根据实际情况对闸门的最大流量进行改变，现有的方式一般为拆卸行程开关，将其更换位置，从而改变移动闸板的最大高度，进而获得改变最大流量的效果，但是考虑到防水性，如果将行程开关密封后，拆卸更换位置就变得十分繁琐，不利用农业灌溉的实际应用，因此，改变闸门的最大流量调节方式也是一个很重要的方向。

在设计相应的自动控制闸门后，如何实现智慧灌溉，也需要根据实际使用情况进行修改，因此研发专用于自动控制闸门的智慧灌溉系统也是非常有必要的。

发明内容

为解决上述缺少合适的农业灌溉自动控制闸门及相关智慧灌溉系统的问题，本发明提供了一种智慧灌溉系统及使用的自动控制闸门，能够根据农业灌溉实际情况对现有闸门进行改进，使其在保持紧凑型的同时，具备良好的防水性，并且兼顾调节最大流量的功能，并且根据自动控制闸门的设计要点，做出专用的智慧灌溉系统，能够发挥自动控制闸门的优点，并实现智慧灌溉要求。

本发明的技术方案如下：

一种自动控制闸门，包括闸门架和能够在闸门架上升降的移动闸板，所述闸门架上设置有支撑顶板，所述移动闸板连接有滚珠丝杠，且能够在滚珠丝杠上移动，所述滚珠丝杠贯穿支撑顶板，且能够转动；只能够转动的滚珠丝杠在实际应用时会节省更多的空间，并且通过在支撑顶板设置固定丝杠座连接滚珠丝杠即可实现滚珠丝杠的转动固定，而在移动闸板上设置移动丝杠座，即可实现其相对于滚珠丝杠的驱动移动。

所述支撑顶板上设置有保护外壳，所述保护外壳内设置有编码器，所述编码器连接滚珠丝杠，所述保护外壳内还设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动滚珠丝杠转动；设置密封的保护外壳用于保护隔离外界，保护内部结构，而编码器能够直接检测滚珠丝杠的转速和转动距离，更加方便，驱动装置可以选择合适的电机。

所述编码器和驱动装置还连接有处理器和控制器，所述处理器设置在保护外壳内。处理器作为电器件的重要组成，需要设计在保护外壳内，保证防水效果；

作为优选，所述保护外壳内设置有上限位组件，所述支撑顶板设置有触发结构，所述触发结构贯穿支撑顶板且当移动闸板位于最上方时，能够通过触发结构触发上限位组件。为了防水效果考虑，将上限位组件设置在保护外壳内是最合适的，而触发结构可以选用能够在支撑顶板上上下移动的杆件，用于触发上限位组件。

作为优选，所述闸门架上设置下限位组件，当移动闸板位于最下方时，能够触发所述下限位组件，且此时所述下限位组件高于移动闸板。虽然设置在外部，但是实际位置需要高于移动闸板，以便在其控制水位内不会出现浸水的情况。

作为优选，所述移动闸板上设置有外接触发件，所述外接触发件用于触发上限位组件和下限位组件。外接触发件靠近下限位组件的一端要高于移动闸板，以便触发下限位组件。

作为优选，所述保护外壳设置有斜面，所述斜面处设置控制器，所述控制器外设置有保护盖板，所述保护盖板连接保护外壳。斜面相比较横置控制器的方式，防水效果更好，并且便于操作。

作为优选，所述编码器竖直设置，所述驱动装置的驱动轴与滚珠丝杠垂直连接。编码器竖直连接是检测最直接且最简单的方式，而通过设置锥形齿轮，能够实现驱动装置与滚珠丝杠的相交轴传动，且通过这种方式，可以设置电动驱动组件和手动驱动组件两种驱动方式。

作为优选，所述保护外壳内设置有蓄电池，所述蓄电池远离驱动装置设置，且蓄电池连接有太阳能逆变器，所述太阳能逆变器设置在保护外壳内。

作为优选，所述保护外壳外设置有雷达水位计，所述雷达水位计设置在进水一侧。能够检测水位，不再需要人为观察。

作为优选，所述控制器设置有无线传输模块，所述无线传输模块设置在保护外壳外部。实现无线传输功能。

一种智慧灌溉系统，包括智慧灌溉管理终端和自动控制闸门，所述智慧灌溉管理终端包括：

远程控制模块，发出控制信号，通过无线交互模块传输至自动控制闸门，并控制自动控制闸门做出相应控制动作；

数据显示模块，显示自动控制闸门上传的各项数据；

无线交互模块，与自动控制闸门的无线传输模块建立无线连接，进行数据交互；

数据存储模块，将自动控制闸门上传的数据进行存储；

数据分析模块，分析自动控制闸门上传的数据，当出现问题数据时，控制警报模块发出警报信息；

警报模块，接收到数据分析模块的警报信息，通过短信或者弹窗等各种形式的信息提醒工作人员。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果在于：根据农业灌溉的特性，对现有的闸门进行改进，使其在保持紧凑型的同时能够完成常规闸门的功能，并且在设计时兼备防水效果，能够对自动控制电路进行保护，根据农业灌溉的实际情况考虑，本发明还具备调节最大进水量的功能，并且不需要拆卸整体结构，极其方便。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为实施例1中自动控制闸门结构示意图；

图2为实施例1中自动控制闸门隐藏保护外壳后结构示意图；

图3为实施例1中自动控制闸门不同视角下部分结构示意图；

图4为图3隐藏保护外壳后结构示意图；

图5为实施例1中上限位组件结构示意图；

图6为实施例1中下限位组件结构示意图；

图中各附图标记所代表的组件为：

1、闸门架；2、移动闸板；2-1、外接触发件；3、滚珠丝杠；3-1、锥形齿轮；4、支撑顶板；5、保护外壳；6、保护盖板；7、支撑杆；8、雷达水位计；9、下限位组件；9-1、行程开关；10、触发结构；11、上限位组件；12、编码器；13、处理器；14、控制器；14-1、无线传输模块；15、太阳能逆变器；16、蓄电池；17、手动驱动组件；18、电动驱动组件。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例1

如图1-6所示的一种自动控制闸门，包括闸门架1和能够在闸门架1上升降的移动闸板2，所述闸门架1上设置有支撑顶板4，所述移动闸板2连接有滚珠丝杠3，且能够在滚珠丝杠3上移动，所述滚珠丝杠3贯穿支撑顶板4，且能够转动；只能够转动的滚珠丝杠3在实际应用时会节省更多的空间，并且通过在支撑顶板4设置固定丝杠座连接滚珠丝杠3即可实现滚珠丝杠的转动固定，而在移动闸板2上设置移动丝杠座，即可实现其相对于滚珠丝杠3的驱动移动，并且此时的移动闸板2需要为中心能够由滚珠丝杠3贯穿的结构，以便能够在由滚珠丝杠3贯穿的同时在滚珠丝杠3上移动。

由于上述结构中，滚珠丝杠3实现固定，因此可以在所述支撑顶板4上设置有保护外壳5，并且能够密封，不需要传统的为滚珠丝杠3留贯穿孔的结构，所述保护外壳5内设置有编码器12，所述编码器12连接滚珠丝杠3，所述编码器12需要竖直设置，直接与滚珠丝杠3固定连接，直接检测滚珠丝杠3的转速和转动距离，检测结果更加精准。

所述保护外壳5内还设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动滚珠丝杠3转动；由于滚珠丝杠3已经连接编码器12，因此驱动方式为通过设置锥形齿轮3-1的方式，实现相交轴的传动，并且可以设置两种驱动方式，分别为电动驱动组件18和手动驱动组件17，电动驱动组件18选用合适的电机，并且在电机输出轴连接相啮合的锥形齿轮3-1即可实现对滚珠丝杠3的驱动，而手动驱动组件17需要设置转动把手，并且转动把手最好能够实现360°的旋转，因此设置在闸门的进水和出水两侧（宽度方向）时最合适的，需要的转轴也比较短，并且相应的电机就可以设置在闸门的长度方向上，更加稳定且能够设置在保护外壳5内，拥有更好的防水性，而手动驱动组件17的转动把手需要设置在保护外壳5的外侧，通过轴承等结构与保护外壳5实现转动连接即可，并且密封效果也比较好。

所述编码器12和驱动装置还连接有处理器13和控制器14，所述处理器13设置在保护外壳5内。处理器13作为电器件的重要组成，需要设计在保护外壳5内，保证防水效果；于此同时，所述保护外壳5设置有斜面，所述斜面处设置控制器14，所述控制器14外设置有保护盖板6，所述保护盖板6连接保护外壳5。保护盖板6能够相对保护外壳5实现转动或者滑动，在对控制器14进行密封保护的同时，还能够将其打开，对自动控制闸门进行操控，进一步的，保护盖板6还能够选择带有柜锁的规格，以便不熟悉的人出现误操作，而控制器14设置为斜面，相比较横置控制器14的方式，防水效果更好，并且便于操作。而相比较竖直放置的方式，便于观察，由于常规的闸门需要下沉至水渠内，因此高度有限，如果平置，还有可能需要蹲下操作等，相比较之下，斜置防水等各方面都是最优选择。

进一步的，所述控制器14设置有无线传输模块14-1，所述无线传输模块14-1设置在保护外壳5外部。实现无线传输功能。便于远程操作，并且由于信号的问题，设置在保护外壳5外更加符合要求。

所述保护外壳5外设置有雷达水位计8，所述雷达水位计8设置在进水一侧。能够检测水位，不再需要人为观察。并且能够通过无线传输模块14-1实现对检测结果的上传，代替人力。

所述保护外壳5内设置有蓄电池16，所述蓄电池16远离驱动装置设置，也就是设置在远离电机的一侧，基于紧凑性需求的考虑，由于滚珠丝杠3是固定在中间位置的，因此在一侧设置电机后，体积较大的蓄电池16就需要设置在对称侧，并且蓄电池16连接有太阳能逆变器15，所述太阳能逆变器15设置在保护外壳5内，能够用于连接外部的太阳能发电板，因为在实际应用中，通过更换蓄电池16的方式是很困难的，需要对保护外壳5进行拆卸，极不方便，选择合适的充电方式更加符合要求，而户外情况下，使用太阳能发电板进行充电是非常方便的。

在自动控制闸门具备上述结构后，就需要解决控制闸门启闭位置的问题，也就是最重要的流量控制需求，为此，选择的解决结构为：

在所述保护外壳5内设置有上限位组件11，保证上限位组件11的防水要求，之后所述支撑顶板4设置有触发结构10，所述触发结构10贯穿支撑顶板4且当移动闸板2位于最上方时，能够通过触发结构10触发上限位组件11。相应的触发结构10能够选用在支撑顶板4上上下移动的杆件，并且杆件的上下两端均设置膨大端，防止其脱离工作位置，因此能够在移动闸板2上升后，通过推动杆件的方式，进而抵触上限位组件11，也就是上限位组件11的行程开关9-1的触发杆，并且由于上限位组件11设置在保护外壳5内，拆卸更换位置比较繁琐，通过触发结构10实现触发的方式是非常方便的，并且相应的改变触发结构10杆件的长度，就可以改变移动闸板2触发上限位组件11的高度，完成对最大流量的改变，而此时，最佳的方式为，将杆件设置为两段，第一段为正常的螺栓，用于贯穿支撑顶板4，且膨大端在上限位组件11位置，另一端连接膨大端带螺纹孔的螺栓，如图5所示，此时拆卸比较方便，并且工作人员可以携带不同规格长度的膨大端带螺纹孔的螺栓，用于调节自动控制闸门的最大流量。

所述闸门架1上设置下限位组件9，当移动闸板位于最下方时，能够触发所述下限位组件9，且此时所述下限位组件9高于移动闸板2，并且需要偏离移动闸板2的运动轨迹，以免影响移动闸板2的移动。虽然设置在外部，但是实际位置需要高于移动闸板2，以便在闸门控制水位内不会出现浸水的情况。进一步的，下限位组件9包括行程开关9-1和壳体，能够适度的调节位置，并且保护行程开关9-1。

所述移动闸板2上设置有外接触发件2-1，所述外接触发件2-1用于触发上限位组件11和下限位组件9。外接触发件2-1靠近下限位组件9的一端要高于移动闸板2，以便触发下限位组件9。而且移动闸板2是比较薄的，如果不增加合适的外接触发件2-1，对于上限位组件11和下限位组件9的位置要求就比较严格，而考虑到保护外壳5内是需要紧凑性设计的，因此需要优先考虑，而与移动闸板2固定的外接触发件2-1要求比较低且能够自由发挥，可以根据上限位组件11和下限位组件9的实际情况进行选择合适的结构，只要能够实现触发效果即可。

一种智慧灌溉系统，包括智慧灌溉管理终端和自动控制闸门，所述智慧灌溉管理终端包括：

远程控制模块，发出控制信号，通过无线交互模块传输至自动控制闸门，并控制自动控制闸门做出相应控制动作；实现工作人员在办公室控制自动控制闸门启闭等功能。

数据显示模块，显示自动控制闸门上传的各项数据；便于工作人员根据数据进行闸门启闭或者其他类型操作。

无线交互模块，与自动控制闸门的无线传输模块14-1建立无线连接，进行数据交互。

数据存储模块，将自动控制闸门上传的数据进行存储；方便以后进行查阅。

数据分析模块，分析自动控制闸门上传的数据，当出现问题数据时，控制警报模块发出警报信息；比如水位较高，马上漫过移动闸板2的情况，需要及时防水。

警报模块，接收到数据分析模块的警报信息，通过短信或者弹窗等各种形式的信息提醒工作人员。以便工作人员能够做出相应的反应，操控自动控制闸门解决问题。

所述自动控制闸门的处理器可以设置自适应模块，如果在雷达水位计8检测水位过高，接近移动闸板2高度的90%时，可以自动控制电动驱动组件18驱动滚珠丝杠3转动，进行放水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自动控制闸门，包括闸门架（1）和能够在闸门架（1）上升降的移动闸板（2），其特征在于，所述闸门架（1）上设置有支撑顶板（4），所述移动闸板（2）连接有滚珠丝杠（3），且能够在滚珠丝杠（3）上移动，所述滚珠丝杠（3）贯穿支撑顶板（4），且能够转动；

所述支撑顶板（4）上设置有保护外壳（5），所述保护外壳（5）内设置有编码器（12），所述编码器（12）连接滚珠丝杠（3），所述保护外壳（5）内还设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动滚珠丝杠（3）转动；

所述编码器（12）和驱动装置还连接有处理器（13）和控制器（14），所述处理器（13）设置在保护外壳（5）内；

所述保护外壳（5）外设置有雷达水位计（8），所述雷达水位计（8）设置在进水一侧；

所述保护外壳（5）内设置有上限位组件（11），所述支撑顶板（4）设置有触发结构（10），所述触发结构（10）贯穿支撑顶板（4）且当移动闸板（2）位于最上方时，能够通过触发结构（10）触发上限位组件（11），所述触发结构（10）为在支撑顶板（4）上上下移动的杆件，且杆件设置为两段，第一段为正常的螺栓，用于贯穿支撑顶板（4），且膨大端在上限位组件（11）位置，另一端连接膨大端带螺纹孔的螺栓，所述螺栓能够拆卸且包括不同长度规格；

所述闸门架（1）上设置下限位组件（9），所述下限位组件（9）偏离移动闸板（2）的运动轨迹且实际位置高于移动闸板（2）；

所述移动闸板（2）上设置有外接触发件（2-1），所述外接触发件（2-1）用于触发上限位组件（11）和下限位组件（9），且外接触发件（2-1）靠近下限位组件（9）的一端要高于移动闸板（2）；

当移动闸板（2）位于最下方时，能够触发所述下限位组件（9），且此时所述下限位组件（9）高于移动闸板（2）。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制闸门，其特征在于，所述保护外壳（5）设置有斜面，所述斜面处设置控制器（14），所述控制器（14）外设置有保护盖板（6），所述保护盖板（6）连接保护外壳（5）。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制闸门，其特征在于，所述编码器（12）竖直设置，所述驱动装置的驱动轴与滚珠丝杠（3）垂直连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制闸门，其特征在于，所述保护外壳（5）内设置有蓄电池（16），所述蓄电池（16）远离驱动装置设置，且蓄电池（16）连接有太阳能逆变器（15），所述太阳能逆变器（15）设置在保护外壳（5）内。

5.根据权利要求1所述的一种自动控制闸门，其特征在于，所述控制器（14）设置有无线传输模块（14-1），所述无线传输模块（14-1）设置在保护外壳（5）外部。

6.一种智慧灌溉系统，其特征在于，包括智慧灌溉管理终端和权利要求1-5所述的自动控制闸门，所述智慧灌溉管理终端包括：

远程控制模块，发出控制信号，通过无线交互模块传输至自动控制闸门，并控制自动控制闸门做出相应控制动作；

数据显示模块，显示自动控制闸门上传的各项数据；

无线交互模块，与自动控制闸门的无线传输模块（14-1）建立无线连接，进行数据交互；

数据存储模块，将自动控制闸门上传的数据进行存储；

数据分析模块，分析自动控制闸门上传的数据，当出现问题数据时，控制警报模块发出警报信息；

警报模块，接收到数据分析模块的警报信息，通过短信或者弹窗提醒工作人员。