適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種適合不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，通過合理配置噴頭的位置，實時控制噴頭的仰角大小，從而噴灑出不同的噴灌形狀，實現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)無縫隙全面覆蓋。本實用新型解決了居民小區(qū)、農(nóng)業(yè)及園林景觀中由于植物分布形狀不規(guī)則而導(dǎo)致灌溉受限的問題，提高了灌溉效率，降低了灌溉成本，對于加快我國農(nóng)業(yè)及園林灌溉技術(shù)的發(fā)展，提高我國灌溉技術(shù)的現(xiàn)代化、智能化水平具有重要的意義。
【專利說明】適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，具體灌溉裝置，尤其是涉及一種適用于不規(guī)則形狀灌溉區(qū)的灌溉裝置及灌溉方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國農(nóng)業(yè)灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。由于園林造型多樣化，由此引起噴灌區(qū)域的形狀多變，從而對灌溉裝置提出了以下幾點要求:(I)噴灌灌水器的射程必須多變而且可調(diào)節(jié)，避免噴灑在路上，盡量不影響游人興致，以適應(yīng)園林植物配水的要求；(2)要求在同一區(qū)域的園林植物都需要在噴頭覆蓋范圍內(nèi)。然而，由于目前噴頭噴水覆蓋的面積為扇形，當(dāng)噴灌區(qū)域是方形、多邊形或則其他復(fù)雜形狀時，即使合理配置噴頭的位置和射程，仍然不能較好的解決噴灌覆蓋面積的問題。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供了一種適用于不規(guī)則形狀灌溉區(qū)的灌溉裝置及灌溉方法。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0005]適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，包括控制裝置和灌溉裝置，所述灌溉裝置包括噴灑裝置和微控制盒，所述控制裝置通過串行通訊線與微控制盒相連，所述微控制盒通過電源線與噴灑裝置相連。所述噴灑裝置為旋轉(zhuǎn)噴灑裝置，所述旋轉(zhuǎn)噴灑裝置包括支架以及設(shè)置在支架上的噴頭和旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)。所述支架包括由上到下依次排布的第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第一固定板、第二固定板和第三固定板通過加強板固定相連。所述旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)包括舵機、步進(jìn)電機、主軸、環(huán)形撥叉、直線連叉和聯(lián)擺平臺。
[0006]所述噴頭設(shè)置在聯(lián)擺平臺上。所述舵機通過舵機支架設(shè)置在第三固定板上，所述舵機的側(cè)面設(shè)置有舵盤，所述舵盤通過連桿與設(shè)置在第一固定板上的支臂相連，所述支臂通過軸承套與主軸活動相連。所述連桿的一端設(shè)有球頭，所述球頭與舵盤通過螺栓連接；所述連桿的另一端為撥叉結(jié)構(gòu)，所述撥叉結(jié)構(gòu)與支臂一端的球頭活動相連。所述支臂的另一端為軸承套，軸承套中間留有通孔，通孔直徑稍微大于軸承的外徑，軸承套通過軸承套在主軸上。所述卡環(huán)安裝在軸承的下端面，用于對軸承套進(jìn)行固定和限制。所述步進(jìn)電機通過電機支架設(shè)置在第二固定板上，所述步進(jìn)電機通過聯(lián)軸器與主軸相連。所述主軸與步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)軸平行放置并處于一條直線上，主軸的一端和軸套連接器的垂直通孔連接，主軸的另一端通過聯(lián)軸器和步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)軸連接。所述橫軸的直徑稍小于軸套連接器的水平通孔的直徑，以便橫軸可以插入軸套連接器的水平通孔中。橫軸的兩端分別設(shè)置銷孔，以確保聯(lián)擺平臺插入橫軸中并不被甩出。橫軸的垂直方向上的中間位置處設(shè)置有垂直通孔，垂直通孔的直徑稍微大于主軸的直徑，以便主軸從橫軸的垂直通孔位置插入。
[0007]所述舵機支架通過螺栓結(jié)構(gòu)和步進(jìn)電機支架連接，舵機的轉(zhuǎn)軸上套有舵盤，舵機的接線口通過電線與微控制盒內(nèi)的舵機驅(qū)動器連接。所述舵盤的盤面上間隔均勻的留有內(nèi)螺紋孔，方便與連桿上的球頭結(jié)構(gòu)連接。所述步進(jìn)電機通過螺栓固定在步進(jìn)電機支架上，步進(jìn)電機支架還通過螺栓與第一固定板的下端面連接，步進(jìn)電機的接線口通過電線與微控制盒內(nèi)的步進(jìn)電機驅(qū)動器連接。通過步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而通過聯(lián)軸器帶動主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
[0008]所述環(huán)形撥叉的底端設(shè)置在主軸上軸承套的上側(cè)，所述環(huán)形撥叉的頂端與直線連叉底端的第二支臂轉(zhuǎn)動相連；所述直線連叉的頂端為第一支臂，第一支臂通過螺栓與聯(lián)擺平臺背離噴頭的一側(cè)固定相連。第二支臂為雙臂叉形結(jié)構(gòu)。所述環(huán)形撥叉為封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形撥叉的中間位置處設(shè)置有通孔，通孔處放置軸承，并通過軸承套在主軸上；所述軸承能在主軸上自由滑動。所述聯(lián)擺平臺包括兩個小平臺，所述兩個小平臺之間通過橫軸固定相連，所述橫軸的中心通過軸套連接器與主軸固定相連。
[0009]所述噴頭的數(shù)量為兩個，所述噴頭包括一對射線霧化噴頭、噴頭固定支架和噴頭進(jìn)水口，所述射線霧化噴頭通過噴頭固定架固定在聯(lián)擺平臺上，所述一對射線霧化噴頭相互平行放置，兩射線霧化噴頭的噴水方向一致。所述兩射線霧化噴頭的各自噴頭進(jìn)水口分別與與三通水接頭的出水口相連，所述三通分水接頭的進(jìn)水口與管道進(jìn)水口連接。
[0010]所述節(jié)水灌溉裝置還包括太陽能電池板，所述太陽能電池板通過支撐架設(shè)置在所述微控制盒的頂端，所述微控制盒的底端設(shè)有地插；所述旋轉(zhuǎn)噴灑裝置的底端設(shè)有地插。所述太陽能電池板為20W單晶硅光伏電池，單晶硅光伏電池與支撐架的上端連接，所述太陽能電池板與微控制盒中的太陽能充放電控制器連接并為其提供電能。所述地插為2套，一套用于支撐和固定旋轉(zhuǎn)噴灑裝置，另一套用于支撐和固定微控制柜和太陽能電池板。
[0011]所述擺動機構(gòu)中，通過舵機帶動舵盤轉(zhuǎn)動，舵盤帶動連桿上下運動，進(jìn)而通過連桿帶動軸承上下移動，軸承帶動環(huán)形撥叉、直線連叉運動，直線連叉進(jìn)而帶動聯(lián)擺平臺實現(xiàn)左右傾斜運動，聯(lián)擺平臺進(jìn)而帶動兩射線霧化噴頭擺動。
[0012]所述微控制盒包括控制器、步進(jìn)電機驅(qū)動器、舵機驅(qū)動器、太陽能充放電控制器、鋰電池和斷層；所述微控制盒內(nèi)部垂直方向上設(shè)置4個斷層用于內(nèi)部電路板等之間的電氣隔離，所述斷層之間留有通孔用于電路板之間的電氣信號等傳遞。所述控制器與步進(jìn)電機驅(qū)動器、舵機驅(qū)動器相連，實現(xiàn)對步進(jìn)電機和舵機的控制。所述太陽能充放電控制器與鋰電池和太陽能電池板連接，用于實現(xiàn)鋰電池的充放電控制。所述鋰電池與控制器、步進(jìn)電機驅(qū)動器和舵機驅(qū)動器連接為其提供電能。所述微控制盒的下端面還留有內(nèi)螺紋孔，方便其與地插連接。
[0013]所述控制裝置為電腦，所述電腦中安裝有管理軟件，串行通訊線的一端與電腦相連，串行通訊線另一端在下載數(shù)據(jù)時和微控制盒中控制器的串口連接。
[0014]基于上述灌溉系統(tǒng)，本實用新型還提供一種適用于不規(guī)則形狀灌溉區(qū)的灌溉方法，包括如下步驟:
[0015]①對待灌溉區(qū)域的最外圍輪廓曲線進(jìn)行標(biāo)定，即:必須測量出灌溉系統(tǒng)距離待灌溉區(qū)域的最外圍輪廓曲線上每個點的實際距離。得到標(biāo)定后的各個點的坐標(biāo)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)噴頭的位置坐標(biāo)參數(shù)。這里所說的點可以根據(jù)實際情況選取，密度大小根據(jù)實際的輪廓線形狀選取，一般來說，當(dāng)可以把兩點之間的曲線近似等同于直線時剛好。如:待灌溉區(qū)域的最外圍輪廓曲線上存在A、B兩點，而且A，B兩點之間的輪廓曲線呈現(xiàn)直線形狀，那么盡管A、B兩點距離較長，依舊不需要在A、B兩點之間選取其它任何點。
[0016]②在電腦中輸入標(biāo)定后的各個點的坐標(biāo)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)噴頭的位置坐標(biāo)參數(shù)；輸入完畢后，待灌溉輪廓曲線上的灌溉點與旋轉(zhuǎn)噴頭的距離R確定；然后計算機根據(jù)公式(II)計算出射線霧化噴頭的仰角大小α對應(yīng)的舵機角度Θ:
[0017]

arcsin(,),
θ = arcsin(-^---'-),θ e (—75。,75。)(II)
2rk r
[0018]式中:g:重力加速度,單位:9.8m/s2 ；v:噴頭出水口的速度,單位:m/s山:連桿長度，單位:cm ；R:從噴頭中噴出水的半徑,單位:cm ；r為舵盤的半徑,單位:cm ；k為比例系數(shù)，取值為10。
[0019]公式(II)推導(dǎo)過程如下:
[0020]步驟1，居民小區(qū)、農(nóng)業(yè)及園林景觀等植物或作物的分布區(qū)域一般是固定的。首先由工作人員根據(jù)待灌溉區(qū)域確定灌溉系統(tǒng)的安裝位置。旋轉(zhuǎn)噴頭的安裝位置固定后，則射線霧化噴頭到待灌溉區(qū)域最外圍輪廓線上每個點的距離L便唯一確定。此外，水壓hp —定時，噴嘴的出水口水流速度V便一定，此時射線霧化噴頭的仰角大小α對應(yīng)著從噴頭中噴出水的半徑R的大小。即有如下關(guān)系式:
「 ? ? V2 sin 2α/τ、
[0021]R=--(I)
g
[0022]式中，R:噴頭的水平方向射程，單位:m ； α:旋轉(zhuǎn)噴頭的仰角，單位:° ;v:噴嘴出水口的水流速度，單位m/s ；g:水流的重力加速度，單位m/s2。其中，暫時不考慮風(fēng)的阻力對水流產(chǎn)生的影響。
[0023]公式⑴推導(dǎo)過程如下:
[0024]如圖5所示，將水流的運動過程分解為OA段和AB段。
[0025]在豎直方向上，水流到達(dá)A點的豎直方向上的速度為0，速度公式為:
[0026]0 = v* sin a -gtj (I)
[0027]由公式(I)求得水流在OA段的運動時間公式為:
v-sina
[0028]=- (2)
g
[0029]同樣，可以求得在OA段水平方向上運動的距離公式:
,V si n a v2 - sin a- cos a
[0030]I1 = V，.cos a -11 =v.cos a--=--(3)
σσ
&5
[0031]在AB段，同OA段一樣，由于水流在運動期間只受到重力加速度的影響，因此在上升期間和下降期間運動所用的時間是相同的，即:
V.sin α…
[0032]h=t2=--(4)
[0033]因此，可以求得水流在AB段水平方向上運動的距離公式:
,vsina v2 -sina-cosa
[0034]I2 = v-cosa - ^2 =V-COSOf--=--(5)
^ g g
[0035]通過公式(4)和(5)可以求得水流在OB段水平方向的總的運動距離:
? , , Iv2 -sina -cosa v2 - sin 2a...
[0036]R = h+k=--=------(I)
g g
[0037]為了下一步方便，可以將公式(6)化為角度的關(guān)系式，即公式(7):

1
[0038]α = —-arcsin(—^-)(6)
2V**
[0039]至此，公式(I)推導(dǎo)完畢。
[0040]如圖6所示，r為舵盤的半徑，也就是舵盤的圓心到連接和舵盤連接點之間的距離。圖6中連桿從舵盤水平中心線到頂端的距離L的長度公式為:
[0041]L = rsin Θ +I1, -90° ^ Θ <90。 (7)
[0042]其中，I1為連桿的長度，單位cm。由于連桿通過聯(lián)擺機構(gòu)和固定在聯(lián)擺平臺上的噴頭連接。所以，噴頭的仰角α和該距離L存在以下關(guān)系式:
[0043]a = kL (8)
[0044]式中，k為比例系數(shù)，在本設(shè)計中取值為10。由公式(7)和公式⑶得到α和L的公式如下:
[0045]a = kL = k (rsin Θ +I1), a e (-55。，55。) (9)
[0046]將公式(9)轉(zhuǎn)換為α關(guān)于Θ的函數(shù)，可以得到:
[0047]
Θ = arcsin(—e (-75。,75。)(10)

rk r
[0048]將公式(6)帶入公式(10)中，得到R關(guān)于Θ的函數(shù)關(guān)系式:
[0049]

Ro

arcsin( * ),
6> = a]csm(-^~ —75°,75°)(II)
2rk r
[0050]式中:g:重力加速度，單位:9.8m/s2 ；v:噴頭出水口的速度，單位:m/s，已知山:連桿長度，單位:cm ;已知。R:從噴頭中噴出水的半徑，單位:cm，可以通過事先的測量得知。
[0051]由上式可以知道，在噴水設(shè)備固定的情況下，舵盤半徑、連桿長度均確定，因此每個噴水半徑R對應(yīng)著唯一確定的舵機角度Θ。只要通過測量不同位置處需要噴水的半徑R，就確定了舵機需要的轉(zhuǎn)動角度Θ。
[0052]③電腦中的計算完成后，工作人員通過串行通訊線將控制器與電腦連接，將數(shù)據(jù)通過串口傳輸至控制器。
[0053]④工作人員啟動灌溉裝置，此時控制器在控制步進(jìn)電機均勻旋轉(zhuǎn)的同時，同時根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)參數(shù)實時控制舵機的角度Θ，從而實現(xiàn)射線霧化噴頭的仰角α的調(diào)節(jié)，從而也就實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)噴頭的變半徑噴灑。這樣灌溉系統(tǒng)會自動噴灑處與待灌溉區(qū)域最外圍輪廓線相吻合的曲線區(qū)域。
[0054]本實用新型的有益效果是:提出一種適合不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置及灌溉方法，解決了居民小區(qū)、農(nóng)業(yè)及園林景觀中由于植物分布形狀不規(guī)則而導(dǎo)致灌溉受限的問題，通過合理配置噴頭的位置，實時控制噴頭的仰角大小，從而噴灑出不同的噴灌形狀，實現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)無縫隙全面覆蓋。本實用新型提高了灌溉效率，降低了灌溉成本，對于加快我國農(nóng)業(yè)及園林灌溉技術(shù)的發(fā)展，提高我國灌溉技術(shù)的現(xiàn)代化、智能化水平具有重要的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1為本實用新型中灌溉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖2為本實用新型中旋轉(zhuǎn)噴灑裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0057]圖3為本實用新型中旋轉(zhuǎn)噴灑裝置(不包括地插)的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0058]圖4為本實用新型中旋轉(zhuǎn)噴灑裝置(不包括地插)的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0059]圖5為本實用新型中公式(3)推導(dǎo)的原理圖；
[0060]圖6為本實用新型中舵盤和連桿的連接示意圖；
[0061]圖7為本實用新型中實施例1-3不規(guī)則灌溉區(qū)域的示意圖；
[0062]其中:4.微控制盒，4-1.控制器，4-2.步進(jìn)電機驅(qū)動器，4_3.舵機驅(qū)動器，4_4.太陽能充放電控制器，4-5.鋰電池，5.太陽能電池板，6.地插，7.支撐架。8.電源線，9.噴頭，10.聯(lián)擺平臺，11.第一固定板，12.第二固定板,13.第三固定板，14.加強板,15.舵機，16.步進(jìn)電機，17.主軸，18.環(huán)形撥叉，19.舵盤，20.連桿，21.支臂，22.三通水接頭，23.聯(lián)軸器，24.電機支架，25.橫軸，26.軸套連接器，27.直線連叉。

【具體實施方式】
[0063]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0064]實施例1:
[0065]適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，包括控制裝置和灌溉裝置，所述灌溉裝置包括噴灑裝置和微控制盒4，所述控制裝置通過串行通訊線與微控制盒4相連，所述微控制盒4通過電源線8與噴灑裝置相連。所述微控制盒4包括控制器4-1、步進(jìn)電機驅(qū)動器4-2、舵機驅(qū)動器4-3、太陽能充放電控制器4-4和鋰電池4-5 ;所述控制器4-1與步進(jìn)電機驅(qū)動器4-2、舵機驅(qū)動器4-3相連，所述太陽能充放電控制器4-4與鋰電池4-5和太陽能電池板5連接，所述鋰電池4-5與控制器4-1、步進(jìn)電機驅(qū)動器4-2和舵機驅(qū)動器4-3連接為其提供電能。所述控制裝置為電腦，所述電腦中安裝有管理軟件，串行通訊線的一端與電腦相連，串行通訊線另一端在下載數(shù)據(jù)時和微控制盒中控制器4-1的串口連接。
[0066]所述噴灑裝置為旋轉(zhuǎn)噴灑裝置，所述旋轉(zhuǎn)噴灑裝置包括支架以及設(shè)置在支架上的噴頭9和旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)，所述支架包括由上到下依次排布的第一固定板11、第二固定板12和第三固定板13,所述第一固定板11、第二固定板12和第三固定板13通過加強板14固定相連。所述旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)包括舵機15、步進(jìn)電機16、主軸17、環(huán)形撥叉18、直線連叉27和聯(lián)擺平臺10，所述噴頭9設(shè)置在聯(lián)擺平臺10上。
[0067]所述舵機15通過舵機支架設(shè)置在第三固定板13上，所述舵機15的側(cè)面設(shè)置有舵盤19，所述舵盤19通過連桿20與設(shè)置在第一固定板11上的支臂21相連，所述支臂21通過軸承套與主軸17相連。所述連桿20的一端設(shè)有球頭，所述球頭與舵盤19通過螺栓連接；所述連桿20的另一端為撥叉結(jié)構(gòu)，所述撥叉結(jié)構(gòu)與支臂21 —端的球頭活動相連。所述支臂21的另一端為軸承套，軸承套中間留有通孔，通孔直徑稍微大于軸承的外徑，軸承套通過軸承套在主軸17上。所述卡環(huán)安裝在軸承的下端面，用于對軸承套進(jìn)行固定和限制。所述步進(jìn)電機16通過電機支架24設(shè)置在第二固定板12上，所述步進(jìn)電機16通過聯(lián)軸器23與主軸17相連。所述主軸17與步進(jìn)電機16的轉(zhuǎn)軸平行放置并處于一條直線上，主軸17的一端和軸套連接器的垂直通孔連接，主軸17的另一端通過聯(lián)軸器23和步進(jìn)電機16的轉(zhuǎn)軸連接。所述橫軸的直徑稍小于軸套連接器的水平通孔的直徑，以便橫軸可以插入軸套連接器的水平通孔中。橫軸的兩端分別設(shè)置銷孔，以確保聯(lián)擺平臺10插入橫軸中并不被甩出。橫軸的垂直方向上的中間位置處設(shè)置有垂直通孔，垂直通孔的直徑稍微大于主軸的直徑，以便主軸從橫軸的垂直通孔位置插入。
[0068]所述舵機支架通過螺栓結(jié)構(gòu)和步進(jìn)電機支架連接，舵機15的轉(zhuǎn)軸上套有舵盤19，舵機15的接線口通過電線與微控制盒4內(nèi)的舵機驅(qū)動器4-3連接。所述舵盤19的盤面上間隔均勻的留有內(nèi)螺紋孔，方便與連桿20上的球頭結(jié)構(gòu)連接。所述步進(jìn)電機16通過螺栓固定在步進(jìn)電機支架上，步進(jìn)電機支架還通過螺栓與第一固定板11的下端面連接，步進(jìn)電機16的接線口通過電線與微控制盒4內(nèi)的步進(jìn)電機驅(qū)動器4-2連接。通過步進(jìn)電機16的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而通過聯(lián)軸器23帶動主軸17旋轉(zhuǎn),從而帶動旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
[0069]所述環(huán)形撥叉18的底端設(shè)置在主軸17上軸承套的上側(cè)，所述環(huán)形撥叉18的底端設(shè)置在主軸17上軸承套的上側(cè)，所述環(huán)形撥叉18的頂端與直線連叉27底端的第二支臂轉(zhuǎn)動相連；所述直線連叉27的頂端為第一支臂，第一支臂通過螺栓與聯(lián)擺平臺10背離噴頭的一側(cè)固定相連。第二支臂為雙臂叉形結(jié)構(gòu)。所述環(huán)形撥叉18的中間位置處設(shè)置有通孔，通孔處放置軸承，并通過軸承套在主軸17上；所述軸承能在主軸17上自由滑動。
[0070]所述噴頭9包括射線霧化噴頭、噴頭固定支架和噴頭進(jìn)水口，所述射線霧化噴頭通過噴頭固定架固定在聯(lián)擺平臺10上。
[0071]選擇如圖7所示的不規(guī)則灌溉區(qū)域，灌溉方法如下:
[0072]①對待灌溉區(qū)域的最外圍輪廓曲線進(jìn)行標(biāo)定，即:必須測量出灌溉系統(tǒng)距離待灌溉區(qū)域的最外圍輪廓曲線上每個點的實際距離。得到標(biāo)定后的各個點的坐標(biāo)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)噴頭的位置坐標(biāo)參數(shù)。為了描述簡單，我們在圖7所示的不規(guī)則形狀的中心位置放置了一個噴頭，事先由工作人員確定灌溉系統(tǒng)的安裝位置，一旦旋轉(zhuǎn)噴頭的安裝位置固定后，則射線霧化噴頭到待灌溉區(qū)域最外圍輪廓線上每個點的距離R便唯一確定。具體的數(shù)據(jù)如表I所
/Jn ο
[0073]②在電腦中輸入標(biāo)定后的各個點的坐標(biāo)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)噴頭的位置坐標(biāo)參數(shù)；輸入完畢后，待灌溉輪廓曲線上的灌溉點與旋轉(zhuǎn)噴頭的距離R確定；然后計算機根據(jù)公式(II)計算出射線霧化噴頭的仰角大小α對應(yīng)的舵機角度Θ:
[0074]

arcsin(?);
Θ = arcsin(-^~ — ^),6* e (—75。,75。)(II)
2rk r
[0075]式中:g:重力加速度,單位:9.8m/s2 ；v:噴頭出水口的速度,單位:m/s山:連桿長度，單位:cm ；R:從噴頭中噴出水的半徑,單位:cm ；r為舵盤的半徑,單位:cm ；k為比例系數(shù)，取值為10。具體參數(shù)取值如下:k = 10, r = 2, I1 = 3, V = 87。
[0076]表I待灌溉區(qū)域最外圍輪廓線上所取點的距離R和對應(yīng)舵機仰角列表
[0077] 頂點名稱 R(cm)θ(°)頂點名稱R(Cm) 0(。)
A458-36.2°Y475-33.4。
B471-34.0。Z517-26.7。
C486-31.6°AA533-24.1。
D502-29.1°BB534-23.9°
E519 一-26.3。CC531-24.4°
F544-22.3。DD533-24.1。
G573-17.6°EE544-22.3°
H607-1 1.8°FF552-21.0°
I644一 -5.0°GG571-17.9°
J6853^5°HH596-13.7°
K719123°--632^73°~
L75820°Π672066°~
M75526.4°KK72915^5°^
N75828.2°?Σ6411^6°~
O739?9?°MM569_】ο。
P709NN502-29.1。
Q652^3A°OO450-37.5°
R572-17.7°PP409-44.4°
S496^30°QQ374-50.8°
T420-42.5°RR352-55.3。
U373-51.0。SS346-56.5°
V356-54.4°TT361.53.40
W369-51.8°--397-46.6°
X419-42.7。W435-40.0°
[0078]③電腦中的計算完成后，工作人員通過串行通訊線將控制器4-1與電腦連接，將數(shù)據(jù)通過串口傳輸至控制器4-1。
[0079]④工作人員啟動灌溉裝置，此時控制器在控制步進(jìn)電機16均勻旋轉(zhuǎn)的同時，同時根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)參數(shù)實時控制舵機15的角度Θ，從而實現(xiàn)射線霧化噴頭的仰角α的調(diào)節(jié)，從而也就實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)噴頭的變半徑噴灑。這樣灌溉系統(tǒng)會自動噴灑處與待灌溉區(qū)域最外圍輪廓線相吻合的曲線區(qū)域。
[0080]實施例2:
[0081]與實施例1不同的是，所述聯(lián)擺平臺10包括兩個小平臺，所述兩個小平臺之間通過橫軸固定相連，所述橫軸的中心通過軸套連接器與主軸17固定相連。所述噴頭9的數(shù)量為兩個，所述噴頭9包括射線霧化噴頭、噴頭固定支架和噴頭進(jìn)水口，所述射線霧化噴頭通過噴頭固定架固定在聯(lián)擺平臺10上，所述一對射線霧化噴頭相互平行放置，兩射線霧化噴頭的噴水方向一致。所述兩射線霧化噴頭的各自噴頭進(jìn)水口分別與與三通水接頭22的出水口相連，所述三通分水接頭22的進(jìn)水口與管道進(jìn)水口連接。
[0082]實施例3:
[0083] 與實施例1不同的是，所述節(jié)水灌溉裝置還包括太陽能電池板5，所述太陽能電池板5通過支撐架7設(shè)置在所述微控制盒4的頂端，所述微控制盒4的底端設(shè)有地插6-1 ;所述旋轉(zhuǎn)噴灑裝置的底端設(shè)有地插6-2。
【權(quán)利要求】
1.適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，包括控制裝置和灌溉裝置，所述灌溉裝置包括噴灑裝置和微控制盒(4)，所述控制裝置通過串行通訊線與微控制盒(4)相連，所述微控制盒(4)通過電源線(8)與噴灑裝置相連，其特征在于:所述噴灑裝置為旋轉(zhuǎn)噴灑裝置，所述旋轉(zhuǎn)噴灑裝置包括支架以及設(shè)置在支架上的噴頭(9)和旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)，所述支架包括由上到下依次排布的第一固定板(11)、第二固定板(12)和第三固定板(13)，所述第一固定板(11)、第二固定板(12)和第三固定板(13)通過加強板(14)固定相連；所述旋轉(zhuǎn)擺動機構(gòu)包括舵機(15)、步進(jìn)電機(16)、主軸(17)、環(huán)形撥叉(18)、直線連叉(27)和聯(lián)擺平臺(10)，所述噴頭(9)設(shè)置在聯(lián)擺平臺(10)上；所述舵機(15)通過舵機支架設(shè)置在第三固定板(13)上，所述舵機(15)的側(cè)面設(shè)置有舵盤(19)，所述舵盤(19)通過連桿(20)與設(shè)置在第一固定板(11)上的支臂(21)相連，所述支臂(21)通過軸承套與主軸(17)活動相連；所述步進(jìn)電機(16)通過電機支架(24)設(shè)置在第二固定板(12)上，所述步進(jìn)電機(16)通過聯(lián)軸器(23)與主軸(17)相連；所述環(huán)形撥叉(18)的底端設(shè)置在主軸(17)上軸承套的上側(cè)，所述環(huán)形撥叉(18)的頂端與直線連叉(27)轉(zhuǎn)動相連，所述直線連叉的頂端與聯(lián)擺平臺(10)背離噴頭(9)的一側(cè)固定相連，所述聯(lián)擺平臺(10)的中心與主軸(17)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述噴頭(9)的數(shù)量為兩個，所述聯(lián)擺平臺(10)包括兩個小平臺，所述兩個小平臺之間通過橫軸(25)固定相連，所述橫軸(25)的中心通過軸套連接器(26)與主軸(17)固定相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述噴頭包括射線霧化噴頭、噴頭固定支架和噴頭進(jìn)水口，所述射線霧化噴頭通過噴頭固定架固定在聯(lián)擺平臺(10)上，所述噴頭進(jìn)水口與三通水接頭(22)的出水口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述節(jié)水灌溉裝置還包括太陽能電池板(5)，所述太陽能電池板(5)通過支撐架(7)設(shè)置在所述微控制盒(4)的頂端，所述微控制盒(4)的底端設(shè)有地插￠-1);所述支架的底端設(shè)有地插(6-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述微控制盒(4)包括控制器(4-1)、步進(jìn)電機驅(qū)動器(4-2)、舵機驅(qū)動器(4-3)、太陽能充放電控制器(4-4)和鋰電池(4-5);所述控制器(4-1)與步進(jìn)電機驅(qū)動器(4-2)、舵機驅(qū)動器(4_3)相連，所述太陽能充放電控制器(4-4)與鋰電池(4-5)和太陽能電池板(5)連接，所述鋰電池(4-5)與控制器(4-1)、步進(jìn)電機驅(qū)動器(4-2)和舵機驅(qū)動器(4-3)連接為其提供電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于不規(guī)則區(qū)域的節(jié)水灌溉裝置，其特征在于:所述控制裝置為電腦，所述串行通訊線的一端與電腦相連，串行通訊線另一端與微控制盒中控制器(4-1)的串口連接。
【文檔編號】A01G25/16GK203912775SQ201420323957
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李娟 , 郭亭亭, 孫曉鳳, 楊麗麗, 閆法兵, 程世田, 王艷艷 申請人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)