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一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置.pdf

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一種 轉葉型 灌溉 水量 計量 控制 一體化 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510321094.7

申請日:

2015.06.12

公開號:

CN104897223A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01F 11/44申請日:20150612|||公開
IPC分類號: G01F11/44; A01G25/16 主分類號: G01F11/44
申請人: 河海大學
發明人: 王沛芳; 饒磊; 王超; 錢進; 任凌霄
地址: 210098江蘇省南京市西康路1號
優先權:
專利代理機構: 南京君陶專利商標代理有限公司32215 代理人: 沈根水
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510321094.7

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.27|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:包括過水箱、轉葉裝置、電磁鎖、編碼計數器和控制器;其中過水箱安裝于溝渠護坡中,過水箱內部安裝有轉葉裝置,該轉葉裝置有轉葉和轉軸,其轉葉可繞轉軸轉動,轉軸端部安裝有編碼計數器,過水箱側壁上安裝有電磁鎖,控制器固定在過水箱頂部并與編碼計數器和電磁鎖連接,控制器接收編碼計數器的信號,還能控制電磁鎖的開啟和關閉。本發明具有結構簡單、量程覆蓋范圍大、計量精確、易實現遠程自動控制等優點,尤其適合實現對田間灌溉用水量的精確計量及控制。

權利要求書

權利要求書
1.   一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:包括過水箱、轉葉裝置、電磁鎖、編碼計數器和控制器;其中過水箱安裝于溝渠護坡中,過水箱內部安裝有轉葉裝置,該轉葉裝置有轉葉和轉軸,其轉葉可繞轉軸轉動,轉軸端部安裝有編碼計數器,過水箱側壁上安裝有電磁鎖,控制器固定在過水箱頂部并與編碼計數器和電磁鎖連接,控制器接收編碼計數器的信號,還能控制電磁鎖的開啟和關閉。

2.   根據權利要求1所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述過水箱為一長方體中空箱體,上下內壁面為兩個四分之一圓柱面,左右兩側透空,過水箱底部內邊緣與渠道底部齊平,渠內的水通過過水箱流入田塊中進行灌溉。

3.   根據權利要求1所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述轉葉為四片相互垂直的矩形葉片,繞轉軸轉動,轉葉的寬度與過水箱內部寬度相同,轉葉的旋轉半徑與過水箱的內部圓柱體空間半徑相同。

4.   根據權利要求1所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述轉軸固定于過水箱的側壁上,與過水箱的內部圓柱形空間同軸。

5.   根據權利要求1所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述電磁鎖安裝于過水箱側壁上部,電磁鎖處于開啟狀態時鎖芯縮進,轉葉可自由轉動,溝渠內的水可通過過水箱流入田塊中;當電磁鎖處于關閉狀態時其鎖芯伸出,阻擋住轉葉的轉動,從而使得溝渠內的水不能通過過水箱。

6.   根據權利要求1所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述控制器與編碼計數器連接,可接收編碼計數器的轉角脈沖信號并進行轉動圈數累計。

7.   根據權利要求6所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述控制器還與電磁鎖連接,可驅動電磁鎖進行開啟和關閉動作。

8.   根據權利要求6所述的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其特征在于:所述編碼計數器安裝于過水箱的外側,并與轉軸連接,用于記錄轉葉的轉動角度并轉換為數字信號輸入到控制器中。

9.   如權利要求1的一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置的工作方法,其特征是當實際灌溉用水量未達到設定用水量時,控制器驅動電磁鎖處于開啟狀態,此時溝渠內的水在自身壓力的作用下推動轉葉產生逆時針轉動,由于轉葉與過水箱底部形成的間斷封閉的扇柱形空間的體積是固定的,因此在轉葉轉動過程中每旋轉90°的過水量也是固定的,總過水量可以通過轉葉的旋轉角度與封閉的扇柱形空間的體積進行計算;轉葉的轉動角度可通過安裝在轉軸上的編碼計數器進行采集,并輸入到控制器中進行旋轉角度與過水量的換算;當實際灌溉用水量已達到設定用水量時,控制器驅動電磁鎖關閉,此時電磁鎖將限制轉葉轉動,由于過水箱內部的水流通道被轉葉封閉,使得溝渠內的水不能通過過水箱進入到田塊中,灌溉過程停止。

說明書

說明書一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置
技術領域
本發明涉及一種適用于灌溉水量計量裝置,特別涉及一種轉葉型灌溉水量計量及控制一體化裝置,屬于農田水利技術領域。
背景技術
長期以來,水資源的合理利用一直是影響人們生存和發展的重大問題。我國幅員遼闊,水資源分布極不均衡,在西北部缺水地區,對于農業灌溉用水的高效利用和合理配置已成為該地區發展的瓶頸。目前我國農業灌溉還普遍采用粗放低效的管理形式,水資源浪費巨大,人們對節約用水的意識不強,這在一定程度上加劇了水資源的短缺程度。作為灌區量水的重要組成部分,田間灌溉水量計量既是節約水資源、增加灌溉效率的有力措施,也是實行計劃用水和準確配水的重要手段。
對農業灌溉用水的逐級計量是對水資源管理的重要環節,但由于長期以來我國農業用水的傳統理念,田間灌溉水量計量裝置較少,即使有也大多安裝于主渠道內,而對于獨立田塊的灌溉用水量基本不計量,在灌溉結束后通常根據戶數平攤水費,造成了農民節水意識不強、大力漫灌、水資源浪費等現象嚴重,這就給農業水資源的控制管理帶來很大的困難。
灌溉水量的計量是一項基礎而又關鍵的技術,傳統方法通過在大斷面防滲渠道上建設巴歇爾量水槽或在支渠道上安裝U型量水槽等措施,實現地表水灌區明渠輸水的測量,但是這些方法會占用一定的農業用地且計量精度不高。而一些大型水流量計量裝置設備較大較復雜,也不適用于灌區單塊農田的小過水量計量。近年來相關科研機構與企業單位合作,開展了灌溉用水計量方式的創新試驗研究,如在灌溉泵點安裝超聲波流量計、采用紅外線遙控的預付費控制系統,這些方法計量精度較高,但是它們投資成本較高、安裝復雜且維護成本較高,會增加農民的負擔。現有技術在灌區單塊農田灌溉用水計量上使用缺點較多,這使得了農業水資源管理和生態農業的建設受到了很大的限制。因此目前急需一種結構簡單,成本低,計量精度高的田間灌溉水量計量裝置,用于對獨立田塊的灌溉水量進行精確計量,從而為灌溉用水定額管理及合理調配創造條件,以提高我國農業節水灌溉管理水平。
發明內容
本發明提出了一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其目的是實現對田間灌溉用水量的精確計量,從而實現對田間灌溉用水的統一管理和調配,實現對農業灌溉水量配給的科學管理。具有結構簡單、量程覆蓋范圍大、計量精確、易于實現遠程自動控制等優點。
本發明的技術解決方案:一種轉葉型灌溉水量計量及控制一體化裝置,其結構包括過水箱、轉葉裝置、電磁鎖、編碼計數器和控制器。過水箱安裝于溝渠護坡中,內部安裝有轉葉和轉軸,來自溝渠的水流經過水箱并驅動轉葉轉動。轉軸端部安裝有編碼計數器,可將轉葉的轉動角度轉換為數字信號輸入到控制器中,控制器可將轉葉轉動角度換算為過水量。過水箱側壁上安裝有電磁鎖,控制器可控制其開啟或關閉,用于限制轉葉的轉動。其結構是包括過水箱、轉葉裝置、電磁鎖、編碼計數器和控制器。
本發明所達到的有益效果:
1)本發明采用轉葉隔離體積法進行過水量計量,轉葉每轉動一圈所通過水量是固定的,通過累計轉葉的轉動圈數即可換算成總過水量,測量精度高;
2)水流速度只影響轉葉的轉動速度,不影響轉葉每轉動一圈所通過水量,因此本發明可用于各種流量水平的灌溉水流計量,應用量程范圍大,適應性強;
3)本發明對水流阻礙作用小,也不受灌溉水中泥沙等雜質的影響,具有較好的免維護性;
4)本發明可實過水量自動控制,當實際過水量超過預置過水總量時,電磁鎖關閉以限制轉葉轉動,從而停止灌溉,有效的避免了水資源的浪費;
5)本發明易于實現遠程網絡自動控制,從而對灌溉用水進行合理配置,大幅度提高水資源的使用效率;
6)本發明結構簡單,安裝方便,制造成本低,適合大面積推廣使用。
附圖說明
附圖1是本發明的主視圖;
附圖2是本發明的右視圖。
圖中的1是溝渠護坡、2是水面、3是電磁鎖、4是過水箱、5是控制器、6是轉葉、7是田塊、8是轉軸、9是編碼計數器、10是支架。
具體實施方式
如圖1、圖2所示,一種轉葉型灌溉水量計量、控制一體化裝置,其結構在于:包括過水箱4、轉葉裝置、電磁鎖3、編碼計數器9和控制器5;其中過水箱4安裝于溝渠護坡1中,過水箱內部安裝有轉葉裝置,該轉葉裝置有轉葉6和轉軸8,其轉葉可繞轉軸轉動,轉軸端部安裝有編碼計數器9,過水箱側壁上安裝有電磁鎖3,控制器5固定在過水箱頂部并與編碼計數器9和電磁鎖3連接,控制器8接收編碼計數器9的信號,還能控制電磁鎖的開啟和關閉。
所述過水箱4為一長方體中空箱體,上下內壁面為兩個四分之一圓柱面,左右兩側透空,過水箱底部內邊緣與渠道底部齊平,渠內的水通過過水箱流入田塊中進行灌溉。
所述轉葉6為四片相互垂直的矩形葉片,繞轉軸8轉動,轉葉的寬度與過水箱內部寬度相同,轉葉的旋轉半徑與過水箱的內部圓柱體空間半徑相同。
所述轉軸8固定于過水箱的側壁上,與過水箱的內部圓柱形空間同軸。
所述電磁鎖3安裝于過水箱側壁上部,電磁鎖處于開啟狀態時鎖芯縮進,轉葉6可自由轉動,溝渠內的水可通過過水箱4流入田塊7中。當電磁鎖3處于關閉狀態時其鎖芯伸出,阻擋住轉葉6的轉動,從而使得溝渠內的水不能通過過水箱4。電磁鎖處于關閉狀態時鎖芯伸出,可限制轉葉轉動。
所述控制器5與編碼計數器9連接,可接收編碼計數器的轉角脈沖信號并進行轉動圈數累計。
所述控制器5還與電磁鎖3連接,可驅動電磁鎖進行開啟和關閉動作。
所述編碼計數器9采用普通光柵型旋轉編碼器,脈沖數為100~200P/R。編碼計數器9安裝于過水箱4的外側,并與轉軸8連接,可將轉葉6的轉動角度轉換為數字脈沖信號輸入到控制器5中。
所述控制器5由數字脈沖計數器、電磁鎖驅動器及相關電路組成。所述數字脈沖計數器可接收來自編碼計數器9的脈沖信號并進行累計和角度換算。當實測角度值達到預設角度值時,數字脈沖計數器會相電磁鎖驅動器發出觸發信號,從而驅動電磁鎖進行開啟和關閉動作。
本發明的工作過程:
當實際灌溉用水量未達到設定用水量時,控制器5驅動電磁鎖3處于開啟狀態,此時溝渠內的水在自身壓力的作用下推動轉葉6產生逆時針轉動,由于轉葉6與過水箱4底部形成的間斷封閉的扇柱形空間的體積是固定的,因此在轉葉6轉動過程中每旋轉90°的過水量也是固定的,總過水量可以通過轉葉6的旋轉角度與封閉的扇柱形空間的體積進行計算。轉葉6的轉動角度可通過安裝在轉軸8上的編碼計數器9進行采集,并輸入到控制器5中進行旋轉角度與過水量的換算。當實際灌溉用水量已達到設定用水量時,控制器5驅動電磁鎖3關閉,此時電磁鎖3將限制轉葉6轉動,由于過水箱4內部的水流通道被轉葉6封閉,使得溝渠內的水不能通過過水箱4進入到田塊7中,灌溉過程停止。

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