利用液壓控制輪灌的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，是通過對(duì)微灌(滴灌、噴灌)首部輸出水壓的(手動(dòng)、自動(dòng))控制，產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理的控制信號(hào)；控制信號(hào)通過田間灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，到達(dá)安裝于管網(wǎng)上的液壓控制器件(閥);液壓控制器件(閥)接收到首部傳來的控制信號(hào)，以灌溉系統(tǒng)自身的水壓為動(dòng)力，執(zhí)行控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)微灌系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)輪灌控制的方法，特別是一種利用液壓控制輪灌的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前灌溉系統(tǒng)主要為滴灌系統(tǒng)和噴灌系統(tǒng)，灌溉系統(tǒng)首部通常由水泵、變頻器、壓力調(diào)節(jié)閥等設(shè)備構(gòu)成，變頻器固定安裝在水泵上，水泵和干管固定安裝在一起，在干管上固定分布安裝有支管，在支管上固定分布有毛管，在支管或毛管上固定安裝有閥門，在毛管的出水端上固定安裝有滴頭或噴頭，水經(jīng)干管、支管和毛管以水滴的形式或噴灑的形式滴入植物根部附近土壤或植物葉面的一種灌水方法，可有效減少灌溉用水。
[0003]輪灌，英文名稱:rotat1nal irrigat1n定義:灌溉期間上一級(jí)渠道對(duì)下一級(jí)渠道輪流供水的配水方式。灌溉系統(tǒng)的輪灌制度有兩種基本類型，一種是干、支渠問的輪灌，另一種是斗、農(nóng)渠以及田間渠系的輪灌；灌溉系統(tǒng)的輪灌制度詳見中國知網(wǎng):《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)))1964年第04期。
[0004]通常灌溉系統(tǒng)采用的是輪灌的工作方式，灌溉過程按照設(shè)計(jì)的輪灌制度進(jìn)行灌溉管理，即將系統(tǒng)分成若干個(gè)輪灌組，劃分輪灌組后灌溉的管理就是按輪灌制度對(duì)田間閥門進(jìn)行開、閉的管理；每次開啟一個(gè)輪灌組的閥門，其余閥門則處于關(guān)閉狀態(tài)，一個(gè)輪灌組灌水結(jié)束后關(guān)閉該輪灌組的閥門，開啟下一輪灌組的閥門，進(jìn)行下一組灌溉，直至所有輪灌組都灌溉一次，則一個(gè)灌溉周期結(jié)束，現(xiàn)有灌溉管理分為人工灌溉管理和自動(dòng)化灌溉管理，人工灌溉管理就是在灌溉時(shí)靠人工開啟或關(guān)閉支管上的閥門進(jìn)行灌溉，但這種人工灌溉管理方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低；自動(dòng)化灌溉管理通常是以電磁閥作為系統(tǒng)的執(zhí)行器件，以電能或太陽能為動(dòng)力，構(gòu)建自動(dòng)化的灌溉系統(tǒng)，但這種自動(dòng)化灌溉管理方式灌溉成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種利用液壓控制輪灌的方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決人工灌溉管理存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力和工作效率低，自動(dòng)化灌溉管理成本高的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種利用液壓控制輪灌的方法，包括實(shí)施該方法的裝置，該裝置包括水泵、干管、支管和毛管，在每個(gè)毛管上固定安裝有具有N個(gè)位置狀態(tài)的采用液壓控制的多位閥，在多位閥上有N個(gè)控制位置，其中只有一個(gè)控制位置為通水狀態(tài)，其余N-1個(gè)控制位置為關(guān)閉狀態(tài)；灌溉周期的輪灌次數(shù)與選定多位閥上控制位置的位數(shù)N相等；在毛管上安裝多位閥時(shí)毛管上多位閥的初始控制位置處于隨機(jī)狀態(tài)；在灌溉過程中是按下述步驟進(jìn)行毛管輪灌的:通過控制水泵的啟?；驂毫ψ兓a(chǎn)生一個(gè)所需要的水壓控制信號(hào)的輸出，使每個(gè)毛管上連接的多位閥發(fā)生一次控制位置的變化，通過控制N次水泵的啟?；驂毫ψ兓a(chǎn)生N個(gè)所需要的水壓控制信號(hào)，多位閥位置變換一周，灌溉系統(tǒng)完成一個(gè)輪灌周期。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種利用液壓控制輪灌的方法，包括實(shí)施該方法的裝置，該裝置包括水泵、干管、支管和毛管，在每個(gè)支管上固定安裝有具有N個(gè)位置狀態(tài)的采用液壓控制的多位閥，在多位閥上有N個(gè)控制位置，其中只有一個(gè)控制位置為通水狀態(tài)，其余N-1個(gè)控制位置為關(guān)閉狀態(tài)；灌溉周期的輪灌次數(shù)與選定多位閥上控制位置的位數(shù)N相等；在支管上安裝多位閥時(shí)應(yīng)首先設(shè)定好多位閥的初始控制位置，以使多位閥在接收到水壓控制信號(hào)時(shí)能夠按照設(shè)計(jì)時(shí)的輪灌制度開啟或關(guān)閉；在灌溉過程中是按下述步驟進(jìn)行支管輪灌的:通過控制水泵的啟?；驂毫ψ兓a(chǎn)生一個(gè)所需要的水壓控制信號(hào)的輸出，使每個(gè)支管上連接的多位閥發(fā)生一次控制位置的變化，通過控制N次水泵的啟?；驂毫ψ兓a(chǎn)生N個(gè)所需要的水壓控制信號(hào)，多位閥位置變換一周，灌溉系統(tǒng)完成一個(gè)輪灌周期。
[0008]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述N為等于或大于2的自然數(shù)。
[0009]上述水壓控制信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間間隔為每個(gè)輪灌組設(shè)計(jì)的灌溉時(shí)間；或/和，灌溉時(shí)間為2小時(shí)至20小時(shí)。
[0010]上述水壓控制信號(hào)為通斷式水壓控制信號(hào)或脈沖式水壓控制信號(hào)或緩慢降低式水壓控制信號(hào)或緩慢升高式水壓控制信號(hào)或階梯式水壓控制信號(hào)；或/和，水壓控制信號(hào)的控制方式為手動(dòng)控制或PLC控制或編程控制。
[0011]上述多位閥為液控輪灌閥，該液控輪灌閥包括閥殼體和閥芯體；閥殼體的內(nèi)部有閥腔，閥殼體上有進(jìn)水口和不少于一個(gè)的出水口，進(jìn)水口和出水口分別與閥腔相連通，閥腔內(nèi)安裝有能夠因液壓變化而由一個(gè)控制位轉(zhuǎn)動(dòng)至另一個(gè)控制位的閥芯體；所述控制位的數(shù)量不少于兩個(gè)，其中一個(gè)控制位為通水狀態(tài)，其余控制位為截止?fàn)顟B(tài)。
[0012]上述閥芯體可為開口朝下的杯狀體，閥芯體的內(nèi)部有芯體腔，芯體腔的開口與閥殼體的進(jìn)水口相通，對(duì)應(yīng)閥殼體出水口位置的閥芯體外側(cè)面上有芯體出水孔，芯體出水孔的內(nèi)端與芯體腔相通；閥芯體通過彈性壓力件和棘齒裝置安裝在閥腔內(nèi)，彈性壓力件壓緊在閥芯體的上端并使其固定在閥殼體的相應(yīng)控制位上，能夠被壓力液體推動(dòng)上移的閥芯體通過棘齒裝置能夠相對(duì)閥殼體按規(guī)定角度定向轉(zhuǎn)動(dòng)而由一個(gè)控制位切換至另一個(gè)控制位。
[0013]上述棘齒裝置可包括導(dǎo)引凸臺(tái)、波齒環(huán)、下凸齒臺(tái)和上凸齒臺(tái)；閥腔的底壁上或側(cè)壁下部設(shè)有不少于兩個(gè)的導(dǎo)引凸臺(tái)，各導(dǎo)引凸臺(tái)呈環(huán)狀排布，各導(dǎo)引凸臺(tái)的上端分別有導(dǎo)引斜面，各導(dǎo)引凸臺(tái)的導(dǎo)引斜面為一致沿逆時(shí)針向上傾斜的斜面或一致沿順時(shí)針向上傾斜的斜面，相鄰兩個(gè)導(dǎo)引凸臺(tái)之間形成限位卡槽，閥芯體上方的閥腔內(nèi)固定有波齒環(huán)，波齒環(huán)的下端面均勻分布有齒尖向下的波狀齒，相鄰兩波狀齒之間形成波齒槽，各波狀齒的齒尖與兩側(cè)相鄰的波齒槽之間分別連接有平滑的導(dǎo)向面，彈性壓力件套裝在波齒環(huán)內(nèi)；環(huán)繞閥芯體的下部外側(cè)均勻分布有下凹槽，相鄰兩個(gè)下凹槽之間形成下凸齒臺(tái)，下凸齒臺(tái)位于限位卡槽內(nèi)，下凸齒臺(tái)的下端面為與導(dǎo)引斜面傾斜方向一致的下凸齒斜面，環(huán)繞閥芯體的上部外側(cè)均勻分布有上凹槽，相鄰兩個(gè)上凹槽之間形成上凸齒臺(tái)，上凸齒臺(tái)的上端面為與導(dǎo)引斜面傾斜方向相反的上凸齒斜面，上凸齒斜面的頂端與其上方波狀齒的導(dǎo)向面中部位置相對(duì)應(yīng)。
[0014]上述閥殼體可包括壓蓋和殼本體，壓蓋固定安裝在殼本體上端，殼本體的上部內(nèi)壁上有定位卡槽，對(duì)應(yīng)定位卡槽位置的波齒環(huán)外側(cè)設(shè)有定位凸臺(tái)，波齒環(huán)通過定位凸臺(tái)和定位卡槽固定安裝在殼本體上，閥芯體上端中部設(shè)有彈性件安裝環(huán)臺(tái)，壓蓋的下端中部設(shè)有彈性件固定柱。
[0015]上述彈性壓力件可為螺旋彈簧或碟簧或空氣彈簧或橡膠彈簧；或/和，環(huán)繞芯體出水孔的閥芯體外側(cè)面上可有芯體出水密封槽并安裝有芯體出水密封圈；或/和，環(huán)繞出水口的閥腔側(cè)壁上可有殼體出水密封槽并安裝有殼體出水密封圈；或/和，對(duì)應(yīng)上述進(jìn)水口和出水口外端的閥殼體上可設(shè)有連接法蘭或連接螺紋或密封錐臺(tái)。
[0016]本發(fā)明通過對(duì)微灌(滴灌、噴灌)首部輸出水壓的(手動(dòng)、自動(dòng))控制，產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理的水壓控制信號(hào)；水壓控制信號(hào)通過田間灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，到達(dá)安裝于管網(wǎng)上的液控輪灌閥；液控輪灌閥接收到首部傳來的水壓控制信號(hào)，以灌溉系統(tǒng)自身的水壓為動(dòng)力，執(zhí)行控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)微灌系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)輪灌控制的方法，本發(fā)明田間無需其它閥門，自動(dòng)化程度高，本發(fā)明中的液控輪灌閥的價(jià)格僅為同口徑電磁閥價(jià)格的1/10，通過電磁閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的成本為200元/畝，通過本發(fā)明中的液控輪灌閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的成本為40元/畝至50元/畝，本發(fā)明提供了一種控制便捷、性價(jià)比更高的灌溉自動(dòng)化的方法，方便了操作，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0017]附圖1為本發(fā)明最佳實(shí)施例中液控輪灌閥的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖中的編碼分別為:I為閥芯體，2為閥腔，3為進(jìn)水口，4為出水口，5為芯體腔，
6為芯體出水孔，7為螺旋彈簧，8為導(dǎo)引凸臺(tái)，9為波齒環(huán)，10為下凸齒臺(tái)，11為上凸齒臺(tái)，
12為導(dǎo)引斜面，13為限位卡槽，14為波狀齒，15為導(dǎo)向面，16為下凸齒斜面，17為上凸齒斜面，18為壓蓋，19為殼本體，20為定位卡槽，21為彈性件安裝環(huán)臺(tái)，22為彈性件固定柱，23為芯體出水密封槽。