一種改進(jìn)型防風(fēng)智能噴灌系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種改進(jìn)型防風(fēng)智能噴灌系統(tǒng)，屬于噴灌技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]噴灌指的是用專門的管道系統(tǒng)和設(shè)備將有壓水送至灌溉地段并噴射到空中形成細(xì)小水滴灑到田間的一種灌溉方法。噴灌作為一種新型灌溉方式，具有節(jié)水、保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制等優(yōu)點，近年來在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。目前該灌溉在應(yīng)用中存在很多問題:由于北方大風(fēng)持續(xù)時間長而且風(fēng)速大的問題，噴灌系統(tǒng)在很多時候都不能正常運(yùn)行；除了草坪等大塊綠地外，其他植被的澆灌都是采用大水漫灌的方式，費時費水，還容易造成土壤板結(jié)；在烈日炎炎的中午，噴灌系統(tǒng)還在工作，這樣很容易讓噴灑到植物葉片上的水滴發(fā)揮凸透鏡的作用，灼傷葉片，進(jìn)而損傷植物；有的時候噴灌系統(tǒng)剛停止工作不久或者還在工作的時候就有降雨，這樣無疑是對水資源的一種浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提出的改進(jìn)型防風(fēng)智能灌溉系統(tǒng)就是主要針對防風(fēng)這一問題對原有的噴灌系統(tǒng)進(jìn)行了改造，通過運(yùn)用風(fēng)力傳感器，結(jié)合風(fēng)能的利用，自動調(diào)整噴頭工作的角度和水流的出口速度，再輔以光傳感器和土壤濕度傳感器對該系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)控，將噴灌系統(tǒng)適用范圍擴(kuò)大，使操作更加自動化、智能化，以避免因為沒有專業(yè)的園林維護(hù)人員而對綠植造成的破壞。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為改進(jìn)型防風(fēng)智能灌溉系統(tǒng)包括風(fēng)扇1、傳動裝置2、噴管3、加壓葉輪4、加壓水箱5、加壓水6、補(bǔ)償電機(jī)7、單片機(jī)8、噴頭9 ;噴管3包括出水管3.1、風(fēng)力加壓管道3.2。
[0005]具體而言，風(fēng)扇I設(shè)置在該系統(tǒng)的頂部；噴頭9安裝在噴管3頂部，噴管3的中間為風(fēng)力加壓管道3.2，沿風(fēng)力加壓管道3.2周邊均勾對稱設(shè)有出水管3.1 ;噴管3與加壓水箱5相連；傳動裝置2 —端與風(fēng)扇I連接，另一端與加壓葉輪4連接，加壓葉輪4設(shè)置在加壓水箱5內(nèi)；所述傳動裝置2安裝在風(fēng)力加壓管道3.2內(nèi)；加壓水箱5內(nèi)充滿有加壓水6 ；補(bǔ)償電機(jī)7與加壓葉輪4連接；補(bǔ)償電機(jī)7與單片機(jī)8相連；出水管3.1均勻設(shè)置在噴管3的內(nèi)部四周。
[0006]所述風(fēng)扇I上設(shè)置有風(fēng)向、風(fēng)速傳感器，風(fēng)向、風(fēng)速傳感器與單片機(jī)8相連。
[0007]噴管區(qū)的土壤中設(shè)有濕度傳感器、光傳感器，光傳感器、濕度傳感器與單片機(jī)8相連。
[0008]所述風(fēng)扇I通過傳動裝置2帶動加壓葉輪4。
[0009]所述補(bǔ)償電機(jī)7對加壓葉輪4進(jìn)行驅(qū)動。
[0010]噴管3分為內(nèi)外兩個部分即出水管3.1、風(fēng)力加壓管道3.2，實際操作時，根據(jù)噴管3的直徑?jīng)Q定每根管中的出水管3.1的數(shù)量，加壓后的水柱將由此噴出；噴頭9上方的風(fēng)扇I逆風(fēng)將采集的風(fēng)力通過傳動裝置2帶動噴管3底部的加壓葉輪4轉(zhuǎn)動，加壓葉輪4轉(zhuǎn)動再帶動周圍的水快速運(yùn)動，從而為逆風(fēng)方向出水管3.1的水柱加壓；當(dāng)所需壓力不足時，補(bǔ)償電機(jī)7對加壓葉輪4進(jìn)行驅(qū)動，用以補(bǔ)償相應(yīng)水壓。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果。
[0012]1、風(fēng)本身就是一種能量，如果能有效地利用風(fēng)能，將其從影響噴灌系統(tǒng)實施的阻礙因素變?yōu)檩o助增強(qiáng)因素，這樣不僅解決了噴灌過程的問題還能節(jié)省能源。
[0013]2、將噴灌系統(tǒng)的管道改造，分割成許多小管，從而達(dá)到為不同方向的水柱提供不同壓力的目的。同時利用風(fēng)能帶動葉輪轉(zhuǎn)動來為逆風(fēng)方向水柱提供所缺的壓力，系統(tǒng)只需以順風(fēng)方向的壓力為整體供壓，而順風(fēng)方向所需壓力甚至小于無風(fēng)時的壓力，這樣相當(dāng)于把風(fēng)力對噴灌系統(tǒng)的危害變?yōu)榱擞欣麠l件。
[0014]3、綜合利用多種傳感器，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化、智能化控制。
【附圖說明】
[0015]圖1為該系統(tǒng)的整體平面結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為該系統(tǒng)的整體立體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖中:1、風(fēng)扇，2、傳動裝置，3、噴管，4、加壓葉輪，5、加壓水箱，6、加壓水，7、補(bǔ)償電機(jī)，8、單片機(jī)，9、噴頭，3.1、出水管，3.2、風(fēng)力加壓管道。
【具體實施方式】
[0018]實施例
[0019]如圖1-2所示，某一時刻風(fēng)向為東，傳感器感應(yīng)到風(fēng)向和風(fēng)速以后，將信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)上的程序運(yùn)算后得出應(yīng)該給朝向為東的水柱加壓X千帕，應(yīng)給朝向為西的水柱加壓I千帕(顯然，y〈x)，此時單片機(jī)控制總控室給全部供水加壓I千帕，因此在噴管底部應(yīng)給朝向為東的水柱補(bǔ)充(χ-y)千帕的壓力，通過計算葉輪的轉(zhuǎn)速為nrad/s，方向朝東。由風(fēng)力提供的能量如果不能滿足轉(zhuǎn)速要求，則由補(bǔ)償電機(jī)提供剩余能量來保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。
[0020]由于風(fēng)扇的方向是朝著與風(fēng)向相反的方向，即需要最大壓力的方向，因此以葉輪朝向為中心線，逐漸向兩側(cè)過渡時的加壓效果是漸變的，即出口速度是由逆風(fēng)向的最大速度到順風(fēng)向的最小速度漸變的。這樣，就實現(xiàn)了所預(yù)期的，避免了風(fēng)對噴灌的影響，使噴灌的范圍和效果達(dá)到預(yù)期值。
[0021]利用風(fēng)能首先要知道風(fēng)向和風(fēng)速，可以通過風(fēng)向、風(fēng)速傳感器來實現(xiàn)。在整體控制的一片綠地內(nèi)，可以根據(jù)綠地面積和地形狀態(tài)，設(shè)置多個觀測點，以使調(diào)整后的噴灌系統(tǒng)達(dá)到整體適用的效果。
[0022]噴灌系統(tǒng)噴灑出的小水滴的運(yùn)動狀態(tài)是一種斜上拋運(yùn)動，在這個過程中受到自身重力和空氣阻力的影響。由于噴頭旋轉(zhuǎn)噴水，每一時刻都有朝向不同的水柱從噴頭噴出。假定風(fēng)在短時間內(nèi)不會改變方向，則風(fēng)力對和它同方向的水柱的作用為加速，而對和它方向相反的水柱的作用為減速。為了調(diào)整噴水范圍與有風(fēng)之前一致，則應(yīng)該調(diào)整不同方向水柱的出口速度和出口角度。又考慮到噴頭在噴水時處在較高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果改變噴水角度，即讓噴口在旋轉(zhuǎn)過程中不斷調(diào)整方向，這樣的話對噴頭的強(qiáng)度要求就會很高，同時也就很容易損壞。因此，通過改變水柱出口速度來達(dá)到利用風(fēng)能實現(xiàn)正常噴灌的目的。
[0023]人們往往注意不到天氣對噴灌的影響。例如，工作人員將噴灌系統(tǒng)開啟后往往整日噴灌，正午時，光照強(qiáng)烈，噴灑到植物葉片上的水滴此刻便起到了凸透鏡聚光的作用，很容易將植物葉片灼傷；在降雨量達(dá)到一定水平、土壤濕度大的時候，植物不處于缺水狀態(tài)，不需要進(jìn)行噴灌。
[0024]在噴灌中，不需要對光照強(qiáng)度高精確測量，因而選擇光敏電阻-電壓變換電路來進(jìn)行感應(yīng)控制即可。這樣得到的是直流電壓，方便單片機(jī)識別利用。
[0025]土壤濕度傳感器同樣不需要高精度測量，因此采用電阻式或電容式的濕敏元件，結(jié)合電壓變換電路，得到的直流電壓輸入單片機(jī)進(jìn)行控制。
[0026]光傳感器和土壤濕度傳感器結(jié)合起來對系統(tǒng)進(jìn)行智能化、自動化控制的基礎(chǔ)就是單片機(jī)的編程控制，控制器的核心是單片機(jī)。
[0027]結(jié)合第一部分談到的風(fēng)力風(fēng)速傳感器來說，這些傳感器匯總的電信號數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理，這其中還需要多組實驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行程序化設(shè)定。設(shè)定好之后，單片機(jī)輸出數(shù)字量，數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路輸入電壓或電流，從而對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0028]當(dāng)土壤濕度傳感器感應(yīng)到土壤濕度大于某一個值的時候，單片機(jī)會控制系統(tǒng)停止工作；當(dāng)光傳感器感應(yīng)到光照強(qiáng)度大于某一值時，同樣通過單片機(jī)控制系統(tǒng)停止工作。
[0029]伯努利方程也叫做“壓力方程”，它是一維流動問題中的一個重要關(guān)系式，而且在整個不可壓縮、定常流體力學(xué)的領(lǐng)域里也具有根本的重要性。伯努利方程是理想正壓流體在有勢體積力作用下作定常運(yùn)動時，運(yùn)動方程(即歐拉方程)沿流線積分而得到的表達(dá)運(yùn)動流體機(jī)械能守恒的方程。對于重力場中的不可壓縮均質(zhì)流體，方程為P+P gh+(l/2)*P v~2 = Co流動中速度增大，壓強(qiáng)就減??；速度減小，壓強(qiáng)就增大；速度降為零，壓強(qiáng)就達(dá)到最大(理論上應(yīng)等于總壓)。本實用新型利用該原理，將逆風(fēng)向的水柱加壓加速，從而實現(xiàn)防風(fēng)目的。
【主權(quán)項】
1.一種改進(jìn)型防風(fēng)智能噴灌系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括風(fēng)扇(I)、傳動裝置(2)、噴管(3)、加壓葉輪(4)、加壓水箱(5)、加壓水(6)、補(bǔ)償電機(jī)(7)、單片機(jī)(8)、噴頭(9);噴管(3)包括出水管(3.1)、風(fēng)力加壓管道(3.2)； 具體而言，風(fēng)扇(I)設(shè)置在該系統(tǒng)的頂部；噴頭(9)安裝在噴管(3)頂部，噴管(3)的中間為風(fēng)力加壓管道(3.2)，沿風(fēng)力加壓管道(3.2)周邊均勻?qū)ΨQ設(shè)有出水管(3.1);噴管(3)與加壓水箱(5)相連；傳動裝置(2) —端與風(fēng)扇⑴連接，另一端與加壓葉輪⑷連接，加壓葉輪⑷設(shè)置在加壓水箱(5)內(nèi)；所述傳動裝置(2)安裝在風(fēng)力加壓管道(3.2)內(nèi)；加壓水箱(5)內(nèi)充滿有加壓水(6);補(bǔ)償電機(jī)(7)與加壓葉輪(4)連接；補(bǔ)償電機(jī)(7)與單片機(jī)⑶相連；出水管(3.1)均勻設(shè)置在噴管(3)的內(nèi)部四周； 所述風(fēng)扇(I)上設(shè)置有風(fēng)向、風(fēng)速傳感器，風(fēng)向、風(fēng)速傳感器與單片機(jī)(8)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型防風(fēng)智能噴灌系統(tǒng)，其特征在于:噴管區(qū)的土壤中設(shè)有濕度傳感器、光傳感器，光傳感器、濕度傳感器與單片機(jī)(8)相連。
【專利摘要】一種改進(jìn)型防風(fēng)智能噴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括風(fēng)扇、傳動裝置、噴管、加壓葉輪、加壓水箱、加壓水、補(bǔ)償電機(jī)、單片機(jī)、噴頭；噴管包括出水管、風(fēng)力加壓管道。具體而言，風(fēng)扇設(shè)置在該系統(tǒng)的頂部；噴頭安裝在噴管頂部，噴管的中間為風(fēng)力加壓管道，沿風(fēng)力加壓管道周邊均勻?qū)ΨQ設(shè)有出水管；噴管與加壓水箱相連；傳動裝置一端與風(fēng)扇連接，另一端與加壓葉輪連接，加壓葉輪設(shè)置在加壓水箱內(nèi)；所述傳動裝置安裝在風(fēng)力加壓管道內(nèi)；加壓水箱內(nèi)充滿有加壓水；補(bǔ)償電機(jī)與加壓葉輪連接；補(bǔ)償電機(jī)與單片機(jī)相連；出水管均勻設(shè)置在噴管3的內(nèi)部四周。
【IPC分類】A01G25/02, A01G25/16
【公開號】CN204721961
【申請?zhí)枴緾N201520138478
【發(fā)明人】趙旭, 程維虎, 付昕炎, 劉鑫, 張洋, 洪今滔, 姬慶慶, 趙天宇, 畢光耀
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年3月11日