CN204518733U - 无线控制混合式动力喷灌机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线控制混合式动力喷灌机，该无线控制混合式动力喷灌机包括喷水车、卷盘车和水泵，所述喷水车包括电气箱，过滤器、水涡轮、皮带轮和发电机，电气箱内安装有整流稳压电路器、编程逻辑控制器、无线通讯模块、蓄电池和充电器，蓄电池与充电器相连接，充电器与整流稳压电路器相连接；过滤器与水涡轮相连接，水涡轮通过皮带轮与发电机呈传动连接，发电机与电气箱相连接。结构简单，操作简单可控，采用水涡轮式动力系统，使水能转化机械能再转化为电能，为其提供电源；实现了节水灌溉，将机械与电力相结合，实现了混合式动力；采用PLC和触摸屏控制系统配合无线通讯模块，实现了无线控制功能，省时省工。

Description

无线控制混合式动力喷灌机

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉设备技术领域，尤其是涉及一种无线控制混合式动力喷灌机。

背景技术

目前，对旱作物农田的大面积浇水灌溉，采用喷灌的方法，是一种高效节能的先进措施。卷盘式喷灌机由卷盘车和喷水车两部分组成，一般喷水车用两轮支撑，输送水流的塑料水管缠绕在卷盘上，并与喷水车上的喷水头相连，其作业流程为：先定位好卷盘车和喷水车，再把喷水车用人力（至少4人）或农用车牵引至最远端（一般300～400m远），然后人或牵引车撤回，再由水泵供水，一边喷水浇灌，同时由卷盘车上的卷盘收回水管而牵引喷水车复位，每个工作循环一般需要2～3小时。在整个喷灌过程中，始终需要占用4个人工，或占用一辆车和一个高级工——司机，使用成本是比较高的。

在中国专利文献CN201911132U中公开了一种充电式电动喷灌机，包括外壳、电源开关、指示灯、电压表，其特征在于提供电池组，通过电压控制电路连接直流电机，直流电机通过传动部分连接水泵，所述的电压控制电路还接有功率控制旋钮；所述的传动部分为4 ∶ 1 的变速器、皮带或链条。该充电式电动喷灌机成功地使用直流电源代替了柴油、煤油或交流电源转化为动力，减少了环境污染，提高了喷灌机的使用范围，但是该充电式电动喷灌机采用是先给电池组充电，然后再使用，使用完再充电，电池组的容量是有限的，可以使用时间也是有限，有时会出现还未工作完成则没电了，此时会影响灌溉效率，耽误灌溉时间。

在中国专利文献CN 103858733 A中公开了一种多功能卷盘式喷灌机，包括喷水行车、机架和设置在机架上的卷盘、水涡轮机、变速箱、排管机构及行走轮，所述变速箱上设置有手动变速杆和刹车轮，所述刹车轮上设置有刹车带；所述水涡轮机上设置有与调节阀连接的手动调速装置，手动调速装置包括螺纹杆和设置在螺纹杆上的调速旋钮；所述喷水行车包括行车架、悬臂和金属连接管，悬臂的顶端固定在行车架的横梁中间；所述水涡轮机通过传动皮带与所述变速箱连接，变速箱的输出端过传动链条与所述卷盘连接；所述排管机构包括滚珠丝杠总成、排管架和底架，所述滚珠丝杠总成包括螺杆、套筒和滚珠，所述套筒套设在螺杆上，所述滚珠设置在套筒和螺杆之间，所述螺杆通过传动链条与所述卷盘连接，卷盘上的PE 软管前端穿过所述排管架后沿着所述悬臂延伸到喷水行车的喷嘴处并与喷嘴连接，它还包括回车停止联动装置和水涡轮自动调速装置。该多功能卷盘式喷灌机设置了回车停止联动装置，实现卷盘自动刹车，但是它仍需要多人操控，可控性还有待完善。

在中国专利文献CN203692100U公开了一种卷盘式喷灌机，包括：垂直摇臂式喷头、输水带、水车行走架、喷头支架、压管器、操纵杆、滚筒、水轮机、快速接头、左右两个支架、往复丝杠、通水轴、水轮机大板、牵引钩、底盘、变速器、主车车轮、水车车轮、转盘和横梁，所述底盘的后端设有主车车轮，底盘的前端设有牵引钩，底盘上设有转盘，转盘上设有横梁，横梁上安装有左右两个支架，支架上安装滚筒，一侧的支架上设有变速器，变速器的上部设有水轮机，水轮机上连接有快速接头，通水轴与水轮机相连通，水轮机大板设置在水轮机上，变速器上连有操纵杆，支架上设有压管器，底盘前端的上部设有喷头支架，喷头支架的前端设有垂直摇臂式喷头，垂直摇臂式喷头与输水带相连通，喷头支架的中段设有水车行走架，水车行走架的下端设有水车车轮，支架上设有往复丝杠。该卷盘式喷灌机虽然采用水涡轮式动力系统，使水能转化为机械能，为喷灌机提供动力，但是该机械能不能存储，也不能对其它设备供能，造成了能源浪费，也不能实现仅一个人操控该喷灌机。

因此，提高其操作便利性，实现用一个普通农业工人操作该设备的目标，减少能源消耗、降低使用成本，是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种省时省工、结构简单、操作简单可控、移动方便、灌溉效率高、自动化，系统化且能耗少成本低的无线控制混合式动力喷灌机。

    为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，该无线控制混合式动力喷灌机包括喷水车、卷盘车和水泵，所述喷水车包括电气箱，过滤器、水涡轮、皮带轮和发电机，所述电气箱内安装有整流稳压电路器、可编程逻辑控制器、无线通讯模块、蓄电池和充电器，所述蓄电池与所述充电器相连接，所述充电器与所述整流稳压电路器相连接；所述可编程逻辑控制器通过无线通讯模块与所述喷水车、所述卷盘车和所述水泵相连接，并控制所述喷水车、所述卷盘车和所述水泵；所述过滤器与所述水涡轮相连接，所述水涡轮通过所述皮带轮与所述发电机呈传动连接，所述水涡轮可通过所述皮带轮驱动所述发电机转动；所述发电机与所述电气箱相连接。

采用上述技术方案，采用可编程逻辑控制器通过触摸屏控制系统并配合无线通讯模块，把该自走无线控制喷灌装置的三个单元（水泵，卷盘车，喷水车）进行连接，实现实时双向数据传输；同时利用该可编程逻辑控制器来完成每个单元的任何动作，在每个单元上装有控制器接收装置，每个接收装置上有多路输出的开关量，从而来操控各个控制执行器件如电磁铁，电磁阀等；该无线控制混合式动力喷灌机工作时每个工作点采集的数据全部送给PLC进行分析处理及调整和保护；实现了可以一个人用多路控制系统可实现整套设备的工作；即仅需一个则可以操控多台无线控制混合式动力喷灌机进行灌溉作业，节约了人力资源成本，省时省工；同时该无线控制混合式动力喷灌机的水流先经过滤器后变成高速压力水流，再通过高速压水流带动水涡轮转动，一方面水涡轮带动发电机转动，发电机则产生电能并给蓄电池充电，从而蓄电池储存电量，可以为喷水车及其它设备提供动力；另一方面水涡轮则通过水涡轮产生的机械动力带动喷水车移动，直接为喷水车提供动力；即实现了采用水涡轮动力系统使水能转化为机械能同时实现了使水能转化为电能，从而实现了电能与机械能混合式动力，这样设置既实现了高的灌溉效率又有利于能源的节约，降低了成本，适合于广泛推广应用。

进一步改进在于，所述电气箱上设有充电插孔，所述充电插孔与所述蓄电池相连接。通过充电插口可以给蓄电池充电，这样的设置更好地保证该混合式动力喷灌装置的动力能源，保证了该混合式动力喷灌装置在灌溉过程中能连续工作。

进一步的改进在于，所述喷水车还包括传动部分、转向驱动轮、第一气缸和第一控制执行器件，所述水涡轮通过所述传动部分连接所述转向驱动轮；所述过滤器与所述第一控制执行器件相连接；所述第一控制执行器件通过所述皮带轮与所述水涡轮相连接，所述第一控制执行器控制第一气缸，所述第一气缸通过操作手柄控制所述水涡轮。

进一步改进在于，所述传动部分为变速器和链轮，所述变速器与所述皮带轮呈传动连接，所述变速器通过链轮与所述转向驱动轮相连接。

操控第一控制执行器件，设定行走前后方向，使其处于“前进”或“后退”位置；并开启水泵供水，第一气缸则带动水涡轮开启，水流经过过滤器变成高速压力水流后依次进入水涡轮、第一控制执行器件再经管道流至喷水头，同时高速压力水流流进水涡轮后使其转动，然后通过变速器和链轮带动转向驱动轮转动，从而喷水车则前进或后退，实现了该自走式无线控制喷灌装置的无线操控功能；变速器是一种多功能变速装置，可实现四级变速功能，成功地提高了灌溉效率。

进一步的改进在于，所述喷水车还包括第二气缸、定位销和第二控制执行器件；所述定位销设置在所述喷水车的机架且与所述喷水车的喷水头相连接，所述定位销上还设有所述第二气缸；所述第二控制执行器件用于控制所述第二气缸。定位销的作用是控制喷水头转动范围，将定位销与第二气缸连接在一起，并与喷水头相连，由第二气缸带动定位销，可以控制喷水的范围；操控第二控制执行器件，通过第二气缸带动带动定位销，限定喷水头喷水的范围，如限定喷水头在左半幅摆动喷水；或者限定喷水头在右半幅摆动喷水等。

进一步的改进在于，所述喷水车还包括第三控制执行器件、第三气缸和曲柄；所述第三控制执行器件用于控制所述第三气缸，所述曲柄与所述第三气缸相连接；所述曲柄与所述第三气缸联接所述喷水车的机架和所述转向驱动轮的转向驱动轮架。采用第三气缸和曲柄把转向驱动轮的转向驱动轮架和机架联接起来；操控第三控制执行器件动作，第三控制执行器件使第三气缸带动曲柄，通过曲柄带动转向驱动轮的转向驱动轮架左右摆动，来控制行走转向动作。

进一步的改进在于，所述喷水车还包括直流电机，所述蓄电池通过电压控制电路连接所述直流电机，所述直流电机通过所述传动部分连接所述水泵和所述转向驱动轮。

作为本实用新型的优选方案，所述第一控制执行器件、第二控制执行器件和第三控制执行器件为电磁铁或电磁阀。

进一步的改进在于，所述水泵的开关为软启动开关，所述软启动开关为采用变频器或晶闸管电路或电抗器的开关。目前此类喷灌机对于水泵电机的启动都采用直接启动和直接关闭，直接启动的电流一般是5-7倍的额定电流，对于电网和水泵本身都会造成伤害，而采用软启动，则可以将起动电流控制在3倍的额定电流，对电网和水泵都起到保护作用，而在水泵直接关闭的时候，会产生水利学当中的“水锤效应”，同理，在直接开启水泵时也会产生负水锤效应。因此，在关闭水泵的时候不采用直接关闭而采用软关闭，就是将水泵的输入电压慢慢减小直至关断电压。对水泵完成软起动和软关闭，则有效地避免了“水锤效应”的发生，有效地保护了设备和电网。软起动和软关闭可采用的方式有变频器，晶闸管电路及电抗器等等。

进一步的改进在于，第一控制执行器件和第二控制执行器件为电磁换向阀；第三控制执行器件为三位四通电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用PLC和触摸屏控制系统配合无线通讯模块，实现了该无线控制混合式动力喷灌机无线控制功能；实现了可以一个人用多路控制系统可实现整套设备的工作，省时省工；采用水涡轮式动力系统，使水能转化机械能再转化为电能，为其提供电源；实现了节水灌溉和自走功能；通过水涡轮驱动及链条传动，可实现管道的自动回收和喷水车的自动移动；该无线控制混合式动力喷灌机结构简单，操作简单可控，将机械与电力相结合，实现了自动化，系统化。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型无线控制混合式动力喷灌机的喷水车结构的左视图示意图；

图2为图1从AB处截断的主视图示视图；

图3为本实用新型无线控制混合式动力喷灌机的喷水车结构的俯视图示意图；

其中：1-电气箱；101-指示灯；102-电源开关；103-充电插口；2-发电机；3-皮带轮；4-机架；5-第二气缸；6-定位销；7-喷水头；8-支撑轮；9-转向驱动轮；10-过滤器；11-第一气缸；12-操作手柄；13-分流阀13；14-第一控制执行器件；15-水涡轮；16-变速器；17-链轮；18-第三控制执行器件；19-第四控制执行器件；20-第二控制执行器件；21-曲柄；22-第三气缸22；23-转向驱动轮架；24-进水管。

具体实施方式

实施例1：该无线控制混合式动力喷灌机，包括喷水车、卷盘车和水泵，如图1-3所示，该无线控制混合式动力喷灌机的喷水车包括电气箱1、发电机2、皮带轮3、机架4、喷水头7、支撑轮8、过滤器10、分流阀13、操作手柄12、水涡轮15和进水管24；电气箱1安装在机架4的尾端上，机架4的前端设有喷水头7；喷水车还包括传动部分、转向驱动轮9、第一气缸11和第一控制执行器件14，水涡轮15通过传动部分连接转向驱动轮9；传动部分包括变速器16和链轮17；机架4的底部的前端设有一对支撑轮8；机架4的底部的后端通过转向驱动轮架23安装转向驱动轮9；转向驱动轮架23的一侧上安装有第一控制执行器件14，第一控制执行器件14为电磁换向阀，分流阀13设置在第一控制执行器件14上，且安装在转向驱动轮架23上，第一气缸5通过操作手柄12控制分流阀13，第一控制执行器件14控制第一气缸5；发电机2通过皮带轮3与水涡轮15相连接，皮带轮3安装在水涡轮15的轴上，水涡轮15可通过皮带轮3带动发电机2；水涡轮15的轴上还连接有变速器16，变速器16通过链轮17与转向驱动轮9相连接，且链轮17位于转向驱动轮架23的另一侧；进水管24通过过滤器10与分流阀13相连通，喷水头7通过管道与分流阀13的出水管和水涡轮15的出水管的合并管道相连通；喷水车7还包括第二气缸5、定位销6和第二控制执行器件20，第二控制执行器件20为电磁换向阀；定位销6设置在机架4的前端且与喷水头7相连接，定位销6上还设有第二气缸5；第二气缸5用于控制定位销6，第二控制执行器件20用于控制第二气缸6。第二电磁换向阀20安装在转向驱动轮架23上；喷水车还包括第三控制执行器件18、第三气缸22和曲柄21；第三控制执行器件18为三位四通电磁阀，第三控制执行器件18安装在转向驱动轮架23上；曲柄21与第三气缸22相连接，第三气缸22和曲柄21连接转向驱动轮架23和机架4；喷水车还包括第四控制执行器件19，第四控制执行器件19为三位四通电磁阀，第四控制执行器件19安装在转向驱动轮架23上，并安装在第二控制执行器件20与第三控制执行器件18之间；电气箱1内安装有整流稳压电路器、可编程逻辑控制器、触摸屏控制系统和无线通讯模块；可编程逻辑控制器通过连接并控制喷水车、卷盘车和水泵；电气箱1上设有指示灯101、电源开关102和充电插口103，充电插口与蓄电池相连接，可以在其闲时为其充电；喷水车还包括蓄电池和充电器，蓄电池和充电器均安装在电气箱1内，蓄电池与充电器相连接，充电器与整流稳压电路器相连接；喷水车还包括直流电机，蓄电池通过电压控制电路连接直流电机，直流电机通过传动部分连接水泵和转向驱动轮9，第一气缸11、第二气缸5和第三气缸22使用的压力流体均为进水管24经过过滤器10过滤后的压力水流；水泵的开关为软启动开关，软启动开关为采用变频器的开关。

此外，在卷盘车上也安装了蓄电池、微型发电机和整流稳压电路器。当卷盘车与喷水车相连后则可以通过水涡轮15的动力带动卷盘车上的微型发电机发电，从而为卷盘车提供稳定的电源。

工作原理：本实用新型采用工业的可编程逻辑控制器（PLC）和触摸屏控制系统配合无线通讯模块，把该无线控制混合式动力喷灌机的三个单元（水泵，卷盘车，喷水车）进行连接，实现实时双向数据传输；同时利用控制器来完成每个单元的任何动作，在每个单元上装有控制器接收装置，每个接收装置上有多路输出的开关量，从而来控制执行器件如第一控制执行器件14、第二控制执行器件20、第三控制执行器件18和第四控制执行器件19；这样可以一个人用多路控制系统可实现整套设备的工作；该无线控制混合式动力喷灌机工作时每个工作点采集的数据全部送给PLC进行分析处理及调整和保护。本实用新型采用水涡轮式动力系统，使水能转化电能再转化为机械能；将高压水流经喷水头7均匀喷洒在作物上空，形成细小的水滴均匀落下，实现了节水灌溉；该无线控制混合式动力喷灌机通过水涡轮驱动及链条传动，可实现管道的自动回收和喷水车的自动移动。将进水管24连接分流阀13，通过分流阀13把进水管24的水流截断并分流，使进水管24的水流分为两路：一路通过管道直接连接进入喷水头7，另一路经第一电磁换向阀14和水涡轮15后，再并入管道进入喷水头7；通过水涡轮15的水流是先经过滤器10后变成高速压力水流，高速压力水流经水涡轮后通过变速器16和链轮17带动转向驱动轮9，从而驱动喷水车行走，同时水涡轮15转动时通过其轴上的皮带轮3可带动发电机2发电，一方面可以为蓄电池充电，可以将水涡轮动力系统转化的多余的能量储存起来，节约了能源，实现混合式动力；另一方面经整流稳压电路器后供可蓄电池使用，从而为喷水车及整个混合式动力喷灌装置提供电源；此外蓄电池还具有外接充电插口103，可以在其闲时为其充电，这样可以保证混合式动力喷灌装置工作的时间；蓄电池可以作为电源，供可编程逻辑控制器使用。此外，PLC还可以设定程序对水泵进行电流，电压检测，如超出数据设定的数据范围，及时地进行关机保护，并对水泵可通过显示屏开关机；同时对卷盘车输出的水管长度进行用编码器来测量和长度设定，对卷盘车的水涡轮调整分流阀启闭的大小进行无级控制，从而无极控制卷盘回收管子的速度。

具体工作过程：把喷水车对准方向，并使卷盘车处于放管状态；设定左半幅喷水：在触摸屏控制系统上操控第二控制执行器件20动作，由第二气缸5带动定位销6，限定喷水头7在左半幅摆动喷水；设定行走速度：操控第四控制执行器件19动作；设定行走前后方向：在触摸屏控制系统上操控第一控制执行器件14处于“前进”位置；开启水泵供水，进水管24供水；第一气缸11则带动分流阀13开启，从过滤器10流出的高速压力水流依次进入水涡轮15、第一控制执行器件14至喷水头7，同时带动水涡轮15转动，然后通过变速器16、链轮17带动转向驱动轮9前进，此外分流阀13启闭的大小也可控制行走速度；设定行走左右转向：在触摸屏控制系统上操控第三控制执行器件18动作，第三气缸22通过曲柄21带动驱动轮的转向轮架23左右摆动，来控制行走方向；如此喷水车则一边喷水一边前进，直至所需位置，操控停车。然后，使卷盘车处于收管状态；设定右半幅喷水：在触摸屏控制系统上操控第二控制执行器件20动作，第二气缸5带动定位销6，限定喷水头7在右半幅摆动喷水；设定行走前后方向：在触摸屏控制系统上操控第一控制执行器件14处于“后退”位置；开启水泵供水；设定行走速度：在触摸屏控制系统上操控第四控制执行器件19动作，第一气缸11带动分流阀13开启，从过滤器10流出的高速压力水流依次进入水涡轮15、电磁换向阀14至喷水头7，水涡轮15转动，通过变速器16、链轮17带动转向驱动轮9后退，调整分流阀13启闭的大小也可控制行走速度；设定行走左右转向：在触摸屏控制系统上操控第三控制执行器件18动作，第三气缸22通过曲柄21带动转向驱动轮的转向驱动轮架23左右摆动，来控制行走方向。如此喷水车则一边喷水一边后退，直至所需位置，操控停车。如此则完成了一个工作循环。               

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型；凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线控制混合式动力喷灌机，包括喷水车、卷盘车和水泵，其特征在于，所述喷水车包括电气箱，过滤器、水涡轮、皮带轮和发电机，所述电气箱内安装有整流稳压电路器、可编程逻辑控制器、无线通讯模块、蓄电池和充电器，所述蓄电池与所述充电器相连接，所述充电器与所述整流稳压电路器相连接；所述可编程逻辑控制器通过无线通讯模块与所述喷水车、所述卷盘车和所述水泵相连接，并控制所述喷水车、所述卷盘车和所述水泵；所述过滤器与所述水涡轮相连接，所述水涡轮通过所述皮带轮与所述发电机呈传动连接，所述水涡轮可通过所述皮带轮驱动所述发电机转动；所述发电机与所述电气箱相连接。

2.根据权利要求1所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述电气箱上设有充电插孔，所述充电插孔与所述蓄电池相连接。

3.根据权利要求2所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述喷水车还包括传动部分、转向驱动轮、第一气缸和第一控制执行器件，所述水涡轮通过所述传动部分连接所述转向驱动轮；所述过滤器与所述第一控制执行器件相连接；所述第一控制执行器件通过所述皮带轮与所述水涡轮相连接，所述第一控制执行器控制第一气缸，所述第一气缸通过操作手柄控制所述水涡轮。

4.根据权利要求3所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述传动部分为变速器和链轮，所述变速器与所述皮带轮呈传动连接，所述变速器通过链轮与所述转向驱动轮相连接。

5.根据权利要求4所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述喷水车还包括第二气缸、定位销和第二控制执行器件；所述定位销设置在所述喷水车的机架且与所述喷水车的喷水头相连接，所述定位销上还设有所述第二气缸；所述第二控制执行器件用于控制所述第二气缸。

6.根据权利要求5所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述喷水车还包括第三控制执行器件、第三气缸和曲柄；所述第三控制执行器件用于控制所述第三气缸，所述曲柄与所述第三气缸相连接；所述曲柄与所述第三气缸联接所述喷水车的机架和所述转向驱动轮的转向驱动轮架。

7.根据权利要求5或6所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述喷水车还包括直流电机，所述蓄电池通过电压控制电路连接所述直流电机，所述直流电机通过所述传动部分连接所述水泵和所述转向驱动轮。

8.根据权利要求7所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述第一控制执行器件、第二控制执行器件和第三控制执行器件为电磁铁或电磁阀。

9.根据权利要求8所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，所述水泵的开关为软启动开关，所述软启动开关为采用变频器或晶闸管电路或电抗器的开关。

10.根据权利要求9所述的无线控制混合式动力喷灌机，其特征在于，第一控制执行器件和第二控制执行器件为电磁换向阀；第三控制执行器件为三位四通电磁阀。