CN114320942B - 一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其中包括太阳能井用潜水泵、井体和智能调节系统，所述太阳能井用潜水泵包括潜水泵、太阳能电池，所述潜水泵内部固定安装有泵体传动机构，所述泵体传动机构后侧固定连接有变齿轮，所述变齿轮右侧啮合有固齿轮，所述固齿轮后侧固定连接有电机，所述太阳能电池与电机电连接，所述电机安装于潜水泵内部，所述变齿轮包括气泵，所述气泵外侧均匀管道连接有液腔且管道内设置有电子阀，若干所述液腔内部填充有非牛顿流体，若干所述液腔外侧均管道连接有伸缩腔，若干所述伸缩腔外侧均固定连接有滑动齿，该装置解决了当前无法进行智能化调控潜水泵功率的问题。
Description
技术领域
本发明属于潜水泵技术领域，具体涉及一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵。
背景技术
随着潜水泵技术的不断推进，越来越多的太阳能潜水泵适合农业灌溉，如果你的农田需要市电持续的驱动水泵进行浇灌，但是却面临缺电停电的问题。这个时候太阳能潜水泵能够为你解决缺电停电的问题，大多是太阳能潜水泵系统使用的电池都是可蓄电的，随时都可以进行充电，并且能够很长时间持续供应水泵工作。
现有的太阳能井用潜水泵运行时无法根据潜水泵下降的实时高度、环境温度和水质情况控制电池和潜水泵的运行模式和功率发生改变。该现象成为本领域人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的集材装置一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，包括太阳能井用潜水泵、井体和智能调节系统，其特征在于：所述太阳能井用潜水泵包括潜水泵、太阳能电池，所述潜水泵内部固定安装有泵体传动机构，所述泵体传动机构后侧固定连接有固齿轮，所述固齿轮右侧履带连接有变齿轮且履带上设有齿条与固齿轮、变齿轮啮合，所述变齿轮后侧固定连接有电机，所述太阳能电池与电机电连接，所述电机安装于潜水泵内部，所述变齿轮包括气泵，所述气泵与外部气源管道连接，所述气泵外侧均匀管道连接有液腔且管道内设置有电子阀，若干所述液腔内部填充有非牛顿流体，若干所述液腔外侧均管道连接有伸缩腔，若干所述伸缩腔外侧均固定连接有滑动齿，所述滑动齿与变齿轮内壁滑动连接，所述变齿轮右侧表面均匀固定安装有固定齿，所述潜水泵底部固定安装有水压传感器，所述水压传感器内部设置有灵敏度调节模块，所述智能调节系统分别与电机、气泵、水压传感器、灵敏度调节模块、电子阀电连接。
本发明进一步说明，所述智能调节系统包括智能分析模块、数据传输模块、数据接收模块、控制模块，所述水压传感器、灵敏度调节模块、数据传输模块均与智能分析模块电连接，所述数据传输模块、控制模块与数据接收模块电连接，所述控制模块和气泵、电子阀电连接；
所述智能分析模块用于对水压和测水压时的水压传感器灵敏度进行数据分析，所述数据传输模块用于传输数据，所述数据接收模块用于接收数据，所述控制模块用于控制气泵运行功率和电子阀运行状态。
本发明进一步说明，所述智能调节系统包括判断模块、信息发射模块、信息接收模块、精控模块，所述判断模块与智能分析模块、信息发射模块电连接，所述信息接收模块与信息发射模块、精控模块电连接，所述精控模块和气泵、电子阀电连接；
所述判断模块用于判断水压标准并进行灵敏度调控，所述信息发射模块用于发射判断模块中的数据，所述信息接收模块用于对发射的数据进行接收，所述精控模块用于对气泵和电子阀进行高精度控制。
本发明进一步说明，所述智能调节系统包括远程端口模块、显示模块、数据反映模块、快速识别模块，所述快速识别模块和智能分析模块、数据反映模块电连接，所述数据反映模块与远程端口模块电连接，所述远程端口模块与显示模块电连接；
所述快速识别模块用于对水压进行快速识别工作，所述数据反映模块用于将识别的数据反映到远程端口模块中，所述远程端口模块用于对反映的数据进行接收并反映给操作人员，所述显示模块用于将反映的数据显示给操作人员观察。
本发明进一步说明，所述智能调节系统包括以下运行步骤：
S1、智能调节系统运行；
S2、抽水工作开始，水压传感器开始对水体进行压力检测工作，并且当水压传感器测得压力小于系统设定值后，灵敏度调节模块对水压传感器进行灵敏度调整；
S3、根据水体压力大小控制气泵运行功率，并控制电子阀开启数量，当水压小于系统设定值进入S4，反之进入S5；
S4、根据水压大小和灵敏度调整大小对气泵运行功率和电子阀开启数量和开启程度进行高精度控制，并在水压极小时通知操作人员关闭电机，之后进入S5；
S5、抽水工作完成，智能调节系统停止运行，如需继续抽水重复S1至S4。
本发明进一步说明，所述S3中，10PA≥F≥5PA时，F为测得的水压大小，气泵运行功率发生改变，P气=F*P系，P气为气泵运行功率，P系为单个单位的水压下气泵运行功率，从而使滑动齿向外侧滑动距离越长，与履带的啮合程度更大，并驱动电子阀开启数量越多，从而伸出的滑动齿数量更多，潜水泵抽水效率更高。
本发明进一步说明，所述S3中，15PA≥F≥10PA时，气泵对伸缩腔内的非牛顿流体进行气压冲击，并根据水压不同控制电子阀开启数量，选择性对非牛顿流体进行冲击，水压越大，被冲击到的滑动齿越多，相应的逐步增大气泵气体冲击量，保证选择到的非牛顿流体都能够被冲击到。
本发明进一步说明，所述S4包括以下运行步骤：
S4.1、水压小于系统设定值后，这时潜水泵没入水中的量少，容易出现脱水运转现象，从而对测水压的灵敏度进行精准把控，控制气泵和电子阀高精度运行，控制出水量；
S4.2、水压极小时通知操作人员潜水泵即将露出水面出现脱水空转现象，提醒操作人员关闭电机，对潜水泵进行保护，同时在太阳能电池电量显示给操作人员，操作人员根据电量选择性驱动潜水泵运行。
本发明进一步说明，所述S4.1中，当F＜5PA时，对水压的测定需要精准，Ps= 10lg (KT)+ 10lg(BW)+ NF + SNR，Ps为测水压时的灵敏度，lg为对数函数，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，BW为带宽值，NF为噪声系数，SNR为信噪比，从而对测水压时的灵敏度进行把控，水压越小，灵敏度越高，测得的水压越准确，同时气泵运行精度和电子阀运行精度越高，并根据气泵运行精度和电子阀运行精度控制潜水泵的出水速度。
本发明进一步说明，所述S4.2中，F＜1PA时，表示潜水泵即将脱水运转，通过数据传输反映给操作人员，使操作人员知晓潜水泵容易脱水，这时能够手动控制电机关闭，停止抽水工作，对潜水泵进行保护，同时操作人员通过识别太阳能电池内电量大小，选择性驱动潜水泵，防止潜水泵损坏。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，采用智能调节系统，根据抽水泵下降的实时高度、环境温度和水质情况控制电池和抽水泵的运行模式发生改变，实现智能化调控抽水泵运行功率的效果，提高灌溉效果。
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是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的潜水泵内部结构示意图；
图3是本发明的变齿轮内部结构平面示意图；
图4是本发明的智能调节系统流程示意图；
图5是本发明的智能调节系统的反馈流程示意图；
图中：1、变齿轮；2、固齿轮；3、电机；4、气泵；5、液腔；6、伸缩腔；7、滑动齿；8、固定齿；9、水压传感器；10、电子阀。
实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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1-5，本发明提供技术方案：一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，包括太阳能井用潜水泵、井体和智能调节系统，太阳能井用潜水泵包括潜水泵、太阳能电池，潜水泵内部固定安装有泵体传动机构，泵体传动机构后侧固定连接有固齿轮2，固齿轮2右侧履带连接有变齿轮1且履带上设有齿条与固齿轮2、变齿轮1啮合，变齿轮1后侧固定连接有电机3，太阳能电池与电机3电连接，电机3安装于潜水泵内部，变齿轮1包括气泵4，气泵4与外部气源管道连接，气泵4外侧均匀管道连接有液腔5且管道内设置有电子阀10，若干液腔5内部填充有非牛顿流体，若干液腔5外侧均管道连接有伸缩腔6，若干伸缩腔6外侧均固定连接有滑动齿7，滑动齿7与变齿轮1内壁滑动连接，变齿轮1右侧表面均匀固定安装有固定齿8，潜水泵底部固定安装有水压传感器9，水压传感器9内部设置有灵敏度调节模块，智能调节系统分别与电机3、气泵4、水压传感器9、灵敏度调节模块、电子阀10电连接，操作人员将潜水泵放入井水中，通过对水压进行判断，降低潜水泵出现脱水运转的可能性，使潜水泵顺利进行抽水工作，外部太阳能电池利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能，产生电流输入进电池中，操作人员通过外部电源驱动智能调节系统运行，智能调节系统通过电驱动控制电机3开启，电机3带动变齿轮1转动，变齿轮1带动履带传动，从而使固齿轮2转动，固齿轮2带动泵体传动机构运行，从而使潜水泵开始运行，进行抽水工作，同时水压传感器9运行，被测水压的压力直接作用于水压传感器9的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使水压传感器9的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量数据，灵敏度调节模块则用于在水压较小的情况下，加强测量水压的灵敏度，根据水压大小控制气泵4运行，气泵4对液腔5内注入气体，电子阀10用于调节对若干液腔5依次注入气体，推动内部的非牛顿流体进入伸缩腔6，伸缩腔6受到管道支撑伸长带动滑动齿7向外侧滑动，变齿轮1齿条与履带啮合的数量发生改变，使履带传动速度改变，从而对功率进行智能化的调节工作，通过对气泵4进行调节能够比调节电机3更为节能。
智能调节系统包括智能分析模块、数据传输模块、数据接收模块、控制模块，水压传感器9、灵敏度调节模块、数据传输模块均与智能分析模块电连接，数据传输模块、控制模块与数据接收模块电连接，控制模块和气泵4、电子阀10电连接；
智能分析模块用于对水压和测水压时的水压传感器9灵敏度进行数据分析，数据传输模块用于传输数据，数据接收模块用于接收数据，控制模块用于控制气泵4运行功率和电子阀10运行状态。
智能调节系统包括判断模块、信息发射模块、信息接收模块、精控模块，判断模块与智能分析模块、信息发射模块电连接，信息接收模块与信息发射模块、精控模块电连接，精控模块和气泵4、电子阀10电连接；
判断模块用于判断水压标准并进行灵敏度调控，信息发射模块用于发射判断模块中的数据，信息接收模块用于对发射的数据进行接收，精控模块用于对气泵4和电子阀10进行高精度控制。
智能调节系统包括远程端口模块、显示模块、数据反映模块、快速识别模块，快速识别模块和智能分析模块、数据反映模块电连接，数据反映模块与远程端口模块电连接，远程端口模块与显示模块电连接；
快速识别模块用于对水压进行快速识别工作，数据反映模块用于将识别的数据反映到远程端口模块中，远程端口模块用于对反映的数据进行接收并反映给操作人员，显示模块用于将反映的数据显示给操作人员观察。
智能调节系统包括以下运行步骤：
S1、智能调节系统运行；
S2、抽水工作开始，水压传感器9开始对水体进行压力检测工作，并且当水压传感器9测得压力小于系统设定值后，灵敏度调节模块对水压传感器9进行灵敏度调整；
S3、根据水体压力大小控制气泵4运行功率，并控制电子阀10开启数量，当水压小于系统设定值进入S4，反之进入S5；
S4、根据水压大小和灵敏度调整大小对气泵4运行功率和电子阀10开启数量和开启程度进行高精度控制，并在水压极小时通知操作人员关闭电机3，之后进入S5；
S5、抽水工作完成，智能调节系统停止运行，如需继续抽水重复S1至S4。
S3中，10PA≥F≥5PA时，F为测得的水压大小，气泵4运行功率发生改变，P气=F*P系，P气为气泵4运行功率，P系为单个单位的水压下气泵4运行功率，从而使滑动齿7向外侧滑动距离越长，与履带的啮合程度更大，并驱动电子阀10开启数量越多，从而伸出的滑动齿7数量更多，潜水泵抽水效率更高，针对水压越大，气泵4运行功率越大，同时电子阀10开启数量越多，变齿轮1与履带啮合数量越多，潜水泵运作效率越大，这时表示水位较深，能够进行抽水工作，提高抽水效率，针对水压越小，气泵4运行功率越小，同时电子阀10开启数量越少，变齿轮1与履带啮合数量越少，潜水泵运作效率越小，这时表示水位变浅，从而减缓潜水泵的运作效率，减缓对水的抽取速度，给后续操作人员提供充足的反应时间。
S3中，15PA≥F≥10PA时，气泵4对伸缩腔6内的非牛顿流体进行气压冲击，并根据水压不同控制电子阀10开启数量，选择性对非牛顿流体进行冲击，水压越大，被冲击到的滑动齿7越多，相应的逐步增大气泵4气体冲击量，保证选择到的非牛顿流体都能够被冲击到，针对水压越大，这时的水位极深，使气泵4大功率运行若干次，对非牛顿流体进行压力冲击，使非牛顿流体变硬，齿条啮合时受到的支撑力增大，并使支撑力增大的齿条数量越多，加大齿条之间的啮合强度，避免滑动齿7受到履带上齿条的挤压向内侧滑动，对滑动齿7进行加固，防止滑动齿7受力后出现上下滑动的现象影响传动，进一步加大抽水效率，并针对水压越小，这时的水位相对不深，使支撑力增大的齿条数量越少，防止水位下降后齿条无法快速收回导致潜水泵运行功率保持不变，避免影响对潜水泵的保护。
S4包括以下运行步骤：
S4.1、水压小于系统设定值后，这时潜水泵没入水中的量少，容易出现脱水运转现象，从而对测水压的灵敏度进行精准把控，控制气泵4和电子阀10高精度运行，控制出水量；
S4.2、水压极小时通知操作人员潜水泵即将露出水面出现脱水空转现象，提醒操作人员关闭电机3，对潜水泵进行保护，同时在太阳能电池电量显示给操作人员，操作人员根据电量选择性驱动潜水泵运行。
S4.1中，当F＜5PA时，对水压的测定需要精准，Ps= 10lg(KT)+ 10lg(BW)+ NF + SNR，Ps为测水压时的灵敏度，lg为对数函数，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，BW为带宽值，NF为噪声系数，SNR为信噪比，从而对测水压时的灵敏度进行把控，水压越小，灵敏度越高，测得的水压越准确，同时气泵4运行精度和电子阀10运行精度越高，并根据气泵4运行精度和电子阀10运行精度控制潜水泵的出水速度，针对水位越浅，对测水压时的灵敏度提升越大，加强对气泵4和电子阀10的运行精度，从而对潜水泵运行功率较大精度的控制，使潜水泵能够快速对即将脱水做出反应，针对水位极浅，对测水压时的灵敏度提升极大，使气泵4和电子阀10运行精度极高，从而对潜水泵运行功率进行极大精度的控制，保证能够出水的同时又能够在脱水时快速控制电机3停止运行，对潜水泵进行最大程度的保护工作。
S4.2中，F＜1PA时，表示潜水泵即将脱水运转，通过数据传输反映给操作人员，使操作人员知晓潜水泵容易脱水，这时能够手动控制电机3关闭，停止抽水工作，对潜水泵进行保护，同时操作人员通过识别太阳能电池内电量大小，选择性驱动潜水泵，防止潜水泵损坏。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，包括太阳能井用潜水泵、井体和智能调节系统，其特征在于：所述太阳能井用潜水泵包括潜水泵、太阳能电池，所述潜水泵内部固定安装有泵体传动机构，所述泵体传动机构后侧固定连接有固齿轮（2），所述固齿轮（2）右侧履带连接有变齿轮（1）且履带上设有齿条与固齿轮（2）、变齿轮（1）啮合，所述变齿轮（1）后侧固定连接有电机（3），所述太阳能电池与电机（3）电连接，所述电机（3）安装于潜水泵内部，所述变齿轮（1）包括气泵（4），所述气泵（4）与外部气源管道连接，所述气泵（4）外侧均匀管道连接有液腔（5）且管道内设置有电子阀（10），若干所述液腔（5）内部填充有非牛顿流体，若干所述液腔（5）外侧均管道连接有伸缩腔（6），若干所述伸缩腔（6）外侧均固定连接有滑动齿（7），所述滑动齿（7）与变齿轮（1）内壁滑动连接，所述变齿轮（1）右侧表面均匀固定安装有固定齿（8），所述潜水泵底部固定安装有水压传感器（9），所述水压传感器（9）内部设置有灵敏度调节模块，所述智能调节系统分别与电机（3）、气泵（4）、水压传感器（9）、灵敏度调节模块、电子阀（10）电连接；
所述智能调节系统包括智能分析模块、数据传输模块、数据接收模块、控制模块，所述水压传感器（9）、灵敏度调节模块、数据传输模块均与智能分析模块电连接，所述数据传输模块、控制模块与数据接收模块电连接，所述控制模块和气泵（4）、电子阀（10）电连接；
所述智能分析模块用于对水压和测水压时的水压传感器（9）灵敏度进行数据分析，所述数据传输模块用于传输数据，所述数据接收模块用于接收数据，所述控制模块用于控制气泵（4）运行功率和电子阀（10）运行状态；
所述智能调节系统包括判断模块、信息发射模块、信息接收模块、精控模块，所述判断模块与智能分析模块、信息发射模块电连接，所述信息接收模块与信息发射模块、精控模块电连接，所述精控模块和气泵（4）、电子阀（10）电连接；
所述判断模块用于判断水压标准并进行灵敏度调控，所述信息发射模块用于发射判断模块中的数据，所述信息接收模块用于对发射的数据进行接收，所述精控模块用于对气泵（4）和电子阀（10）进行高精度控制；
所述智能调节系统包括远程端口模块、显示模块、数据反映模块、快速识别模块，所述快速识别模块和智能分析模块、数据反映模块电连接，所述数据反映模块与远程端口模块电连接，所述远程端口模块与显示模块电连接；
所述快速识别模块用于对水压进行快速识别工作，所述数据反映模块用于将识别的数据反映到远程端口模块中，所述远程端口模块用于对反映的数据进行接收并反映给操作人员，所述显示模块用于将反映的数据显示给操作人员观察；
所述智能调节系统包括以下运行步骤：
S1、智能调节系统运行；
S2、抽水工作开始，水压传感器（9）开始对水体进行压力检测工作，并且当水压传感器（9）测得压力小于系统设定值后，灵敏度调节模块对水压传感器（9）进行灵敏度调整；
S3、根据水体压力大小控制气泵（4）运行功率，并控制电子阀（10）开启数量，当水压小于系统设定值进入S4，反之进入S5；
S4、根据水压大小和灵敏度调整大小对气泵（4）运行功率和电子阀（10）开启数量和开启程度进行高精度控制，并在水压极小时通知操作人员关闭电机（3），之后进入S5；
S5、抽水工作完成，智能调节系统停止运行，如需继续抽水重复S1至S4。
2.根据权利要求1所述的一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其特征在于：所述S3中，10PA≥F≥5PA时，F为测得的水压大小，气泵（4）运行功率发生改变，P气=F*P系，P气为气泵（4）运行功率，P系为单个单位的水压下气泵（4）运行功率，从而使滑动齿（7）向外侧滑动距离越长，与履带的啮合程度更大，并驱动电子阀（10）开启数量越多，从而伸出的滑动齿（7）数量更多，潜水泵抽水效率更高。
3.根据权利要求2所述的一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其特征在于：所述S3中，15PA≥F≥10PA时，气泵（4）对伸缩腔（6）内的非牛顿流体进行气压冲击，并根据水压不同控制电子阀（10）开启数量，选择性对非牛顿流体进行冲击，水压越大，被冲击到的滑动齿（7）越多，相应的逐步增大气泵（4）气体冲击量，保证选择到的非牛顿流体都能够被冲击到。
4.根据权利要求3所述的一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其特征在于：所述S4包括以下运行步骤：
S4.1、水压小于系统设定值后，这时潜水泵没入水中的量少，容易出现脱水运转现象，从而对测水压的灵敏度进行精准把控，控制气泵（4）和电子阀（10）高精度运行，控制出水量；
S4.2、水压极小时通知操作人员潜水泵即将露出水面出现脱水空转现象，提醒操作人员关闭电机（3），对潜水泵进行保护，同时在太阳能电池电量显示给操作人员，操作人员根据电量选择性驱动潜水泵运行。
5.根据权利要求4所述的一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其特征在于：所述S4.1中，当F＜5PA时，对水压的测定需要精准，Ps= 10lg(KT)+ 10lg(BW)+ NF + SNR，Ps为测水压时的灵敏度，lg为对数函数，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，BW为带宽值，NF为噪声系数，SNR为信噪比，从而对测水压时的灵敏度进行把控，水压越小，灵敏度越高，测得的水压越准确，同时气泵（4）运行精度和电子阀（10）运行精度越高，并根据气泵（4）运行精度和电子阀（10）运行精度控制潜水泵的出水速度。
6.根据权利要求5所述的一种具有智能功率调节功能的太阳能井用潜水泵，其特征在于：所述S4.2中，F＜1PA时，表示潜水泵即将脱水运转，通过数据传输反映给操作人员，使操作人员知晓潜水泵容易脱水，这时能够手动控制电机（3）关闭，停止抽水工作，对潜水泵进行保护，同时操作人员通过识别太阳能电池内电量大小，选择性驱动潜水泵，防止潜水泵损坏。
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