一种防止结冻的节水型灌溉装置及其工作方法与流程

1.本技术涉及农用机械的领域，尤其是涉及一种防止结冻的节水型灌溉装置及其工作方法。


背景技术：

2.水是生物生存之源，是农林业生产发展的必要条件，直接影响着农产品的产量、品质和生产效益，并且直接或间接的影响着生态环境。由于水资源贫乏已经是制约我国农业、乃至经济社会可持续发展的一个主要因素，因此，大力发展精准灌溉、挖掘节水潜力，进一步提高灌溉用水利用率，利用有限的水资源，生产高产量且安全的粮食和果蔬，是保证我国粮食和果蔬生产安全的新途径。
3.cn2018100032570公开了一种具有节水功能的农业灌溉装置，其技术方案为包括进水管和输水管，所述进水管的右侧连接有水阀，且水阀的右侧安装有水流槽，所述水流槽的上方安装有增压泵，且水流槽的下方固定有底座，所述输水管通过三通管连接有驱动杆，且驱动杆的底端安装有发电机，所述驱动杆的外侧安装有止回阀，且驱动杆的右侧连接有灌溉装置，所述灌溉装置的左侧安装有转动杆，所述进水管的内部固定有第一过滤板，且第一过滤板的下方安装有第二过滤板。
4.该具有节水功能的农业灌溉装置具有以下优点：通过转动杆调节与出水口连接的出水孔的半径，从而调节水流量的大小，促使该装置达到具有节水功能的目的；通过第一过滤板和第二过滤板能够有效的对进入进水管内的水进行过滤，防止该装置内部出现堵塞的现象。
5.但是，该具有节水功能的农业灌溉装置也具有以下缺点：无法根据当地实际降雨或干旱情况对灌溉量进行调整，可能会造成农作物过涝或缺水；在冬季温度寒冷时，装置可能会结冻，导致灌溉水无法正常输出，装置故障。
6.因此，需要一种能根据当地实际降雨或干旱情况对灌溉量进行调整并且能防止结冻的节水型灌溉装置。


技术实现要素：

7.为了解决无法根据当地实际降雨或干旱情况对灌溉量进行调整、寒冷天装置易结冻的问题，本技术提供一种防止结冻的节水型灌溉装置。
8.本技术提供一种防止结冻的节水型灌溉装置，包括外壳、传动部、过滤室和控制箱：所述外壳包括：第一室，设置在外壳下部；第二室，设置在外壳上部，侧壁与第一室上部滑动连接；万向轮，固定连接在第一室下方；所述过滤部设置在第一室内，包括：加热箱，储存并加热一定量的热水，用于流出热水解冻灌溉装置；所述传动部设置在第二室内，包括：减速电机，固定连接在外壳上；升降机构，与减
速电机驱动连接；俯仰机构，设置在升降机构上部，并与减速电机驱动连接；喷淋头，设置在俯仰机构上，与俯仰机构驱动连接；伸缩水管，连接喷淋头与过滤部上部；所述所有水流线路上缠绕有电伴热带；所述控制箱设置在第一室内，包括：控制模块，接收和发出控制信号；通讯模块，与互联网连接，并向控制模块发出信号。
9.进一步的，所述过滤部包括：进水接头，设置在第一室侧壁中部，与外接水管连接；排水口，设置在第一室侧壁下部；出水接头，设置在第一室上部，与所述伸缩水管连接；管路，分别与所述加热箱、进水接头、出水接头、排水口连接，控制水流方向；电子流量计，设置在出水接头与管路连接处，统计出水量，与控制模块电性连接。
10.通过采用上述技术方案，可以通过电子流量计统计出水接头的流出量，对灌溉用水量有整体把握，提高了观察灌溉情况的直观程度。
11.所述加热箱包括：电热器，设置在加热箱下部，与控制模块电性连接；水位传感器，设置在加热箱上部，与控制模块电性连接；温度传感器，设置在加热箱侧壁中部，与控制模块电性连接；若干个出气孔，设置在加热箱顶部。
12.进一步的，所述管路包括：电控进液阀，右侧端与进水接头通过水管连接；第一电控换向阀，右侧端与电控进液阀左侧端通过水管连接，左侧端与加热箱下部通过水管连通；增压泵，下端与第一电控换向阀上端通过水管连接；三通接头，右端与增压泵左端通过水管连接；过滤器，下端与三通接头上端通过水管连接；第二电控换向阀，左端与过滤器上端通过水管连接，下端与加热箱上部通过水管连通，上端与出水接头通过水管连接；电控排液阀，上端与三通接头下端通过水管连接，下端与排水口通过水管连接；所述电控进液阀与控制模块电性连接；所述第一电控换向阀与控制模块电性连接；所述增压泵与控制模块电性连接；所述第二电控换向阀与控制模块电性连接；所述电控排液阀与控制模块电性连接。
13.通过采用上述技术方案，可以将灌溉用水进行过滤，以防止灌溉用水中的杂质流出时聚集在喷淋头中，堵塞管路和喷淋头，造成装置故障，影响生产效率。
14.进一步的，所述减速电机设置在一弧形滑轨上，与弧形滑轨滑动连接，所述减速电机与弧形滑轨末端之间设置有复位弹簧；还包括双槽主动轮，套接在减速电机的电机轴上，并与减速电机驱动连接；所述弧形滑轨形状为以第一转轴为圆心、以第一转轴与减速电机的电机轴之间距离为半径的一段圆周。
15.通过采用上述技术方案，减速电机具有更大的转矩，能提高传动部的负荷能力；并且弧形滑轨可使减速电机滑动，升降机构上升时，减速电机在弧形滑轨内向上滑动，以配合第二从动轮的高度，升降机构下降时，复位弹簧再将减速电机复位。
16.进一步的，所述升降机构包括：第一转轴，设置在第二室中部，与外壳固定连接；齿轮，套接在第一转轴上，与第一转轴转动连接；第一从动轮，套接在第一转轴上，与齿轮固定连接；第一传动皮带，两端分别套接在第一从动轮和双槽主动轮上，连接第一从动轮和双槽主动轮；齿条，竖直设置在第二室内，上部与第二室上部抵接，与齿轮啮合；滑套，套接在齿条上，与齿条滑动连接，并与第二室下部固定连接；所述俯仰机构包括：第二转轴，设置在所述齿条上部，与齿条固定连接；第二从动轮，套接在第二转轴上，与第二转轴转动连接；第二传动皮带，两端分别套接在第二从动轮
和双槽主动轮上，连接第二从动轮和双槽主动轮；所述喷淋头设置在第二从动轮侧部，与第二从动轮固定连接，并通过软管与伸缩水管连接。
17.通过采用上述技术方案，升降机构和俯仰机构配合，实现了单减速电机同时控制升降机构和俯仰机构的目的，一体化程度更高，降低了零件成本。
18.进一步的，所述齿条的齿部长度与齿轮的周长一致；所述第一从动轮与第二从动轮的传动比为8:1。
19.通过采用上述技术方案，控制升降高度和俯仰角度匹配，与第一从动轮固定连接的齿轮旋转一圈时，第二从动轮旋转45度，即喷淋头上升至最大高度时仰角呈45度，而喷淋头至最低处时仰角为0度。
20.进一步的，所述伸缩水管包括：内管，为热塑性弹性体即tpe材质；外管，套在内管外侧，为编织物材质；若干个限位箍，设置在外管内，与外管固定连接，套接在内管上。
21.通过采用上述技术方案，伸缩水管与升降机构配合，能随着升降机构升降进行伸缩，保证了水管的正常连通；并且通过设置限位箍，抑制了内管的水平方向变形。
22.一种防止结冻的节水型灌溉装置的工作方法，包括以下步骤：步骤一，近处灌溉，控制模块控制第一电控换向阀左闭右开，第二电控换向阀上开下闭，电控排液阀关闭，电控进液阀打开，增压泵开始工作，外接水管的水从进水接头流入，经电控进液阀、第一电控换向阀、增压泵、三通接头、过滤器、第二电控换向阀，从出水接头流出，完成过滤，并通过伸缩水管，由喷淋头喷出，此时，传动部未启动，喷淋头位于初始高度并且位于水平方向；步骤二，远处灌溉，控制模块控制减速电机正转，分别带动第一从动轮和第二从动轮正转，齿轮被第一从动轮带动正转并驱动齿条向上移动，其上的喷淋头随之向上移动，而喷淋头也被第二从动轮驱动着仰角逐渐变大，同时，增压泵加大压力，喷淋头喷出的水形成抛物线；步骤三，近远交替，齿条位移至到达最高处且喷淋头仰角呈45度时，控制模块控制减速电机反转，分别带动第一从动轮和第二从动轮反转，齿轮被第一从动轮带动反转并驱动齿条向下移动，其上的喷淋头随之向下移动，而喷淋头也被第二从动轮驱动着仰角逐渐变小，至齿条位移至到达最低处且喷淋头方向水平时，重复步骤一和步骤二；步骤四，排污，控制模块控制电控排液阀打开，过滤器下方的杂质受重力从排水口流出。
23.通过采用上述技术方案，远处灌溉时，通过增压泵增压，喷淋头高度提高并且仰角变大，能够喷淋更远的位置；而近处灌溉时，若水压过大则对农作物造成伤害，因此只需泵出灌溉水即可，并且喷淋头高度降低，仰角变小，覆盖近处的农作物。使用灵活，提高了灌溉装置对于不同距离的适应性，提高了灌溉效率和灌溉质量。
24.进一步的，还包括：补给加热箱并解冻；补给加热箱，控制模块第一电控换向阀左闭右开，第二电控换向阀上闭下开，电控排液阀关闭，电控进液阀打开，增压泵开始工作，外接水管的水从进水接头流入，经电控进液阀、第一电控换向阀、增压泵、三通接头、过滤器、第二电控换向阀，流入加热箱内，水位至水位传感器时，电控进液阀关闭，电热器开始加热，至温度传感器监测温度达到80度时停止加热；解冻，控制模块控制电伴热带启动，将近管壁
处结冻化开，形成近管壁处的通道，再第一电控换向阀左开右闭，第二电控换向阀上开下闭，热水从加热箱流出，进入近管壁处已化开的通道，经第一电控换向阀、增压泵、三通接头、过滤器、第二电控换向阀，从出水接头流出，由管壁边缘向内不断化冻，完成解冻。
25.通过采用上述技术方案，通过电伴热带可将近管壁处结冻化开，形成近管壁处的通道，再将加热箱内的热水引出，从近管壁处已化开的通道进入，由管壁边缘向内不断化冻，完成解冻，避免了灌溉装置结冻导致影响生产效率的问题，提高了生产稳定性；而对水管的长期性使用，水温不宜过高，否则易造成水管老化，尤其是伸缩水管的内管为tpe材质，不宜在80度以上长期使用，因此保持加热箱中热水温度为80度以下。
26.进一步的，还包括：智能喷灌，通讯模块通过互联网接收实时气象信息，天气干燥日照较强时进行喷灌，阴雨天气停止喷灌，并根据天气预报信息，在即将连续干旱前，对农作物进行充分灌溉，应对干旱。
27.通过采用上述技术方案，可根据当地实际的降雨或干旱情况，对灌溉量进行灵活调整，提高了对于天气的应对能力，有利于提升产量。
28.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.通过升降机构和俯仰机构配合，实现了近远交替灌溉，使用灵活，提高了灌溉装置对于不同距离的适应性，提高了灌溉效率和灌溉质量；2.通过控制传动比，实现了单减速电机同时控制升降机构和俯仰机构的目的，一体化程度更高，降低了零件成本；3.通过电伴热带对近管壁处进行加热化冻，再导入加热箱内的热水，从近管壁处向内化冻，二者配合，提高了解冻效率，避免了灌溉装置结冻导致影响生产效率的问题，提高了生产稳定性；4.通过通讯模块连接互联网接收实时气象信息，可根据当地实际的降雨或干旱情况，对灌溉量进行灵活调整，提高了对于天气的应对能力，有利于提升产量。
附图说明
29.图1是本技术实施例的一种防止结冻的节水型灌溉装置的结构图。
30.附图标记说明：外壳1、第一室11、第二室12、万向轮13、传动部2、减速电机21、双槽主动轮211、弧形滑轨212、复位弹簧213、升降机构22、第一转轴221、齿轮222、第一从动轮223、第一传动皮带224、齿条225、滑套226、支架227、俯仰机构23、第二转轴232、第二从动轮233、第二传动皮带234、喷淋头24、软管241、伸缩水管25、内管251、外管252、限位箍253、过滤部3、进水接头31、出水接头32、排水口33、 管路34、电控进液阀341、第一电控换向阀342、增压泵243、三通接头344、过滤器345、第二电控换向阀346、电控排液阀347、加热箱35、出气孔351、电热器352、水位传感器353、温度传感器354、电子流量计36、控制箱4、控制模块41、通讯模块42。
具体实施方式
31.下面对照附图，通过对实施例的描述，本技术的具体实施方式如所涉及的各构件
的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。为方便说明，本技术提及方向以附图所示方向为准。
32.参照图1所示，一种防止结冻的节水型灌溉装置，包括外壳1、传动部2、过滤室和控制箱4：所述外壳1包括：第一室11，设置在外壳1下部；第二室12，设置在外壳1上部，侧壁与第一室11上部滑动连接；万向轮13，固定连接在第一室12下方；所述过滤部3设置在第一室11内，包括：加热箱35，储存并加热一定量的热水，用于流出热水解冻灌溉装置；所述传动部2设置在第二室12内，包括：减速电机21，固定连接在外壳1上；升降机构22，与减速电机21驱动连接；俯仰机构23，设置在升降机构22上部，并与减速电机21驱动连接；喷淋头24，设置在俯仰机构23上，与俯仰机构23驱动连接；伸缩水管25，连接喷淋头24与过滤部3上部；所述所有水流线路上缠绕有电伴热带；所述控制箱4设置在第一室12内，包括：控制模块41，接收和发出控制信号；通讯模块42，与互联网连接，并向控制模块41发出信号。
33.所述过滤部3包括：进水接头31，设置在第一室11侧壁中部，与外接水管连接；排水口33，设置在第一室11侧壁下部；出水接头32，设置在第一室11上部，与所述伸缩水管25连接；管路34，分别与所述加热箱35、进水接头31、出水接头32、排水口33连接，控制水流方向；电子流量计36，设置在出水接头32与管路34连接处，统计出水量，与控制模块41电性连接；所述加热箱35包括：电热器352，设置在加热箱35下部，与控制模块41电性连接；水位传感器353，设置在加热箱35上部，与控制模块41电性连接；温度传感器354，设置在加热箱35侧壁中部，与控制模块41电性连接；若干个出气孔351，设置在加热箱35顶部。
34.所述管路34包括：电控进液阀341，右侧端与进水接头31通过水管连接；第一电控换向阀342，右侧端与电控进液阀341左侧端通过水管连接，左侧端与加热箱35下部通过水管连通；增压泵243，下端与第一电控换向阀342上端通过水管连接；三通接头344，右端与增压泵243左端通过水管连接；过滤器345，下端与三通接头344上端通过水管连接；第二电控换向阀346，左端与过滤器345上端通过水管连接，下端与加热箱35上部通过水管连通，上端与出水接头32通过水管连接；电控排液阀347，上端与三通接头344下端通过水管连接，下端与排水口33通过水管连接；所述电控进液阀341与控制模块41电性连接；所述第一电控换向阀342与控制模块41电性连接；所述增压泵243与控制模块41电性连接；所述第二电控换向阀346与控制模块41电性连接；所述电控排液阀347与控制模块41电性连接。
35.所述减速电机21设置在一弧形滑轨212上，与弧形滑轨212滑动连接，所述减速电机21与弧形滑轨212末端之间设置有复位弹簧213；还包括双槽主动轮211，套接在减速电机21的电机轴上，并与减速电机21驱动连接；所述升降机构22包括：第一转轴221，设置在第二室12中部，与外壳1固定连接；齿轮222，套接在第一转轴221上，与第一转轴221转动连接；第一从动轮223，套接在第一转轴221上，与齿轮222固定连接；第一传动皮带224，两端分别套接在第一从动轮223和双槽主动
轮211上，连接第一从动轮223和双槽主动轮211；齿条225，竖直设置在第二室12内，上部与第二室12上部抵接，与齿轮222啮合；滑套226，套接在齿条225上，与齿条225滑动连接，并与第二室12下部固定连接；所述弧形滑轨212形状为以第一转轴221为圆心、以第一转轴221与减速电机21的电机轴之间距离为半径的一段圆周。
36.所述俯仰机构23包括：第二转轴232，设置在所述齿条225上部，与齿条225固定连接；第二从动轮233，套接在第二转轴232上，与第二转轴232转动连接；第二传动皮带234，两端分别套接在第二从动轮233和双槽主动轮211上，连接第二从动轮233和双槽主动轮211；所述喷淋头24设置在第二从动轮233侧部，与第二从动轮233固定连接，并通过软管241与伸缩水管25连接。
37.所述齿条225的齿部长度与齿轮222的周长一致；所述第一从动轮223与第二从动轮233的传动比为8:1。
38.所述伸缩水管25包括：内管251，为热塑性弹性体即tpe材质；外管252，套在内管251外侧，为编织物材质；若干个限位箍253，设置在外管(252)内，与外管252固定连接，套接在内管上。
39.一种防止结冻的节水型灌溉装置的工作方法，包括以下步骤：步骤一，近处灌溉，控制模块41控制第一电控换向阀342左闭右开，第二电控换向阀346上开下闭，电控排液阀347关闭，电控进液阀341打开，增压泵243开始工作，外接水管的水从进水接头31流入，经电控进液阀341、第一电控换向阀342、增压泵243、三通接头344、过滤器345、第二电控换向阀346，从出水接头32流出，完成过滤，并通过伸缩水管25，由喷淋头24喷出，此时，传动部2未启动，喷淋头24位于初始高度并且位于水平方向；步骤二，远处灌溉，控制模块41控制减速电机21正转，分别带动第一从动轮223和第二从动轮233正转，齿轮222被第一从动轮223带动正转并驱动齿条225向上移动，其上的喷淋头24随之向上移动，而喷淋头24也被第二从动轮233驱动着仰角逐渐变大，同时，增压泵243加大压力，喷淋头24喷出的水形成抛物线；步骤三，近远交替，齿条225位移至到达最高处且喷淋头24仰角呈45度时，控制模块41控制减速电机21反转，分别带动第一从动轮223和第二从动轮233反转，齿轮222被第一从动轮223带动反转并驱动齿条225向下移动，其上的喷淋头24随之向下移动，而喷淋头24也被第二从动轮233驱动着仰角逐渐变小，至齿条225位移至到达最低处且喷淋头24方向水平时，重复步骤一和步骤二；步骤四，排污，控制模块41控制电控排液阀347打开，过滤器345下方的杂质受重力从排水口33流出。
40.还包括：补给加热箱并解冻；补给加热箱，控制模块41第一电控换向阀342左闭右开，第二电控换向阀346上闭下开，电控排液阀347关闭，电控进液阀341打开，增压泵243开始工作，外接水管的水从进水接头31流入，经电控进液阀341、第一电控换向阀342、增压泵243、三通接头344、过滤器345、第二电控换向阀346，流入加热箱35内，水位至水位传感器353时，电控进液阀341关闭，电热器352开始加热，至温度传感器354监测温度达到80度时停止加热；解冻，控制模块41控制电伴热带启动，将近管壁处结冻化开，形成近管壁处的通
道，再第一电控换向阀342左开右闭，第二电控换向阀346上开下闭，热水从加热箱35流出，进入近管壁处已化开的通道，经第一电控换向阀342、增压泵243、三通接头344、过滤器345、第二电控换向阀346，从出水接头32流出，由管壁边缘向内不断化冻，完成解冻。
41.还包括：智能喷灌，通讯模块42通过互联网接收实时气象信息，天气干燥日照较强时进行喷灌，阴雨天气停止喷灌，并根据天气预报信息，在即将连续干旱前，对农作物进行充分灌溉，应对干旱。
42.本技术实施例，一种防止结冻的节水型灌溉装置的工作原理为：通过控制减速电机正转，可分别带动第一从动轮和第二从动轮正转，齿轮被第一从动轮带动正转并驱动齿条向上移动，其上的喷淋头随之向上移动，而由于喷淋头固定在第二从动轮上，因此喷淋头由第二从动轮驱动着仰角逐渐变大，此时，增压泵加大压力，使喷淋头喷出的水形成抛物线，灌溉范围更广；通过控制减速电机反转，可分别带动第一从动轮和第二从动轮反转，齿轮被第一从动轮带动反转并驱动齿条向下移动，其上的喷淋头随之向下移动，而由于喷淋头固定在第二从动轮上，因此喷淋头由第二从动轮驱动着仰角逐渐变小，可灌溉近处的农作物。
43.本技术实施例中，通过电子流量计统计出水接头的流出量，对灌溉用水量有整体把握，提高了观察灌溉情况的直观程度。
44.通过优化管路的结构，配合过滤器，可以将灌溉用水进行过滤，以防止灌溉用水中的杂质流出时聚集在喷淋头中，堵塞管路和喷淋头，造成装置故障，影响生产效率。
45.通过使用减速电机，获得更大的转矩，能提高传动部的负荷能力；通过设置弧形滑轨可使减速电机滑动，升降机构上升时，减速电机在弧形滑轨内向上滑动，以配合第二从动轮的高度，升降机构下降时，复位弹簧再将减速电机复位。
46.通过升降机构和俯仰机构配合，实现了单减速电机同时控制升降机构和俯仰机构的目的，一体化程度更高，降低了零件成本；同时，使升降高度和俯仰角度匹配，与第一从动轮固定连接的齿轮旋转一圈时，第二从动轮旋转45度，即喷淋头上升至最大高度时仰角呈45度，而喷淋头至最低处时仰角为0度。
47.通过伸缩水管与升降机构配合，能随着升降机构升降进行伸缩，保证了水管的正常连通；并且通过设置限位箍，抑制了内管的水平方向变形。
48.通过近远交替灌溉，远处灌溉时，通过增压泵增压，喷淋头高度提高并且仰角变大，能够喷淋更远的位置；而近处灌溉时，若水压过大则对农作物造成伤害，因此只需泵出灌溉水即可，并且喷淋头高度降低，仰角变小，覆盖近处的农作物。使用灵活，提高了灌溉装置对于不同距离的适应性，提高了灌溉效率和灌溉质量。
49.通过采用上述技术方案，通过电伴热带可将近管壁处结冻化开，形成近管壁处的通道，再将加热箱内的热水引出，从近管壁处已化开的通道进入，由管壁边缘向内不断化冻，完成解冻，避免了灌溉装置结冻导致影响生产效率的问题，提高了生产稳定性；而对水管的长期性使用，水温不宜过高，否则易造成水管老化，尤其是伸缩水管的内管为tpe材质，不宜在80度以上长期使用，因此保持加热箱中热水温度为80度以下。
50.通过通讯模块连接互联网接收实时气象信息，可根据当地实际的降雨或干旱情况，对灌溉量进行灵活调整，提高了对于天气的应对能力，有利于提升产量。
51.以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图所示
的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限与此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。