一种感风灌溉方法以及装置与流程

1.本发明涉及灌溉装置以及方法，具体涉及一种感风灌溉方法以及装置。


背景技术：

2.农业灌溉主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业，一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌，传统的喷灌技术的水利用效率不高，现代的农业灌溉方式主要为喷灌、滴灌、渗灌等方式，这些灌溉方式具有节水、利用率高等优点。
3.在对室外的耕作区进行灌溉时，由于喷灌的方式所喷出的水量较小，自身重力不足，容易受到外界环境的影响，例如风场；在遭遇气流时，会改变喷洒的方向以及喷洒的距离，难以精确控制喷灌的距离。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种感风灌溉方法，该感风灌溉方法能够利用风场的动力进行辅助喷射，具有节能的优点；而且还能精确控制喷灌的射程，有利于保证正常的灌溉工作。
5.本发明的另一个目的在于提供一种感风灌溉装置。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：
7.一种感风灌溉方法，包括以下步骤：
8.设定临界风力；
9.通过风向传感器和风力传感器检测风向和风力，并将风向和风力数据传输至控制模块中，由控制模块进行数据处理；
10.将风向与喷头的喷洒方向进行比较，若风向与喷头的喷洒方向不同时，通过旋转调节机构调节喷头的朝向，使喷头的喷洒方向与风向相同；
11.将检测到的风力与设定的临界风力进行比较，若检测到的风力大于临界风力，通过感风调节公式计算需要调节喷头的高度，并向竖向调节机构发送对应的调节指令；竖向调节机构执行调节指令调节喷头的高度；
12.喷头沿着与风向相同的方向进行喷洒作业。
13.本发明的一个优选方案，其中，所述感风调节公式为：
[0014][0015]
式中，x是喷头喷射的水平距离，v0为水流从喷头喷出的速度，v1为风速，h为喷头距离水平地面的高度，π取3.14，c是流量系数，g为重力加速度。通过上述公式，在风场的辅助作用下，可以精确控制喷灌的射程。
[0016]
本发明的一个优选方案，其中，在灌溉过程中，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，电热模块将太阳能电池板中的电能转换为热能，在换能送风腔中进行加热，提高换能送风腔内的压力；
[0017]
当换能送风腔内的压力大于外界大气压且到达设定值时，靠近出风端的密封门打开，辅助风管内形成往喷头出风端的风流，该风流移动至出风端后，从喷水嘴外侧的送风通道吹往外界环境。
[0018]
一种感风灌溉装置，包括喷头、控制模块、检测模块以及用于调节喷头的位置和姿态的灌溉调节机构；所述控制模块分别与检测模块和灌溉调节机构电连接；所述检测模块包括风向检测模块和风力检测模块；所述灌溉调节机构包括旋转调节机构和竖向调节机构。
[0019]
本发明的一个优选方案，其中，还包括太阳能集温辅助机构，该太阳能集温辅助机构包括辅助风管和集温换能组件；
[0020]
所述辅助风管包括出风端和生风端，所述出风端上设有出风孔；所述喷头设置在出风端的内腔中，该喷头上设有喷水嘴；所述喷水嘴延伸进出风孔中，该喷水嘴的侧壁与出风孔的孔壁之间构成环形的送风通道；
[0021]
所述集温换能组件包括太阳能电池板和电热模块，所述太阳能电池板与电热模块电连接；所述生风端的内腔中设有可开合的密封门，该密封门与生风端的内腔壁密闭构成换能送风腔；所述电热模块设置在所述换能送风腔中；所述换能送风腔中设有温度传感器和压力传感器。通过上述结构，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，电热模块再将太阳能电池板中的电能转换为热能，在换能送风腔中进行加热，提高换能送风腔内的压力；当换能送风腔内的压力大于外界大气压且到达设定值时，靠近出风端的密封门打开，由于存在压力差，辅助风管内会形成一股往喷头出风端的风流，该风流移动至出风端后，经过出风孔的送风通道吹往外界环境；其中，在风流在喷水嘴往外吹送时，不仅可以对喷水嘴喷射出来的水柱进行防护，减少水柱受到外界风场的影响，而且还可以对水柱进行辅助推送，增大喷洒的距离，提高灌溉效率以及节水率。
[0022]
进一步，所述出风孔和喷水嘴均设有多个，且数量相同；多个出风孔和喷水嘴沿着圆周方向均匀分布。
[0023]
进一步，所述太阳能电池板通过万向转换结构连接在辅助风管上，这样可根据太阳所在位置在水平面以及竖直平面进行180
°
的自动调节。
[0024]
本发明的一个优选方案，其中，所述喷头与输水管连接，该输水管上设有调节阀。
[0025]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0026]
1、本发明通过设置风向传感器和灌溉调节机构，可以调节喷头的朝向，使喷头的喷洒方向与风向相同，继而借助风场的作用力进行辅助喷洒，从而达到节能的效果。
[0027]
2、通过感风调节公式计算需要调节喷头的高度，由竖向调节机构发调节喷头的高度，从而可以精确控制喷灌的射程，有利于保证正常的灌溉工作。
附图说明
[0028]
图1为本发明中的感风灌溉装置的立体结构示意图。
[0029]
图2为本发明中的感风灌溉装置的侧视图。
[0030]
图3为本发明中的感风灌溉装置的剖视图。
[0031]
图4为图3中的x的放大图。
具体实施方式
[0032]
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
[0033]
参见图1
‑
3，本实施例中的感风灌溉装置，包括喷头1、控制模块、检测模块以及用于调节喷头1的位置和姿态的灌溉调节机构；所述喷头1与输水管2连接，该输水管2上设有调节阀3。
[0034]
所述控制模块分别与检测模块和灌溉调节机构电连接；所述检测模块包括风向检测模块9和风力检测模块；具体地，本实施例中的风向检测模块9和风力检测模块直接采用现成的检测仪器；所述控制模块采用现成的处理器。
[0035]
所述灌溉调节机构包括旋转调节机构和竖向调节机构，具体地，所述旋转调节机构可采用现有的旋转驱动机构，例如电机驱动机构等；所述竖向调节机构采用直线驱动机构，例如气缸驱动机构等。
[0036]
参见图1
‑
4，本实施例中的感风灌溉装置还包括太阳能集温辅助机构，该太阳能集温辅助机构包括辅助风管4和集温换能组件；所述辅助风管4包括出风端和生风端，所述出风端上设有出风孔4
‑
1；所述喷头1设置在出风端的内腔中，该喷头1上设有喷水嘴1
‑
1；所述喷水嘴1
‑
1延伸进出风孔4
‑
1中，该喷水嘴1
‑
1的侧壁与出风孔4
‑
1的孔壁之间构成环形的送风通道；所述集温换能组件包括太阳能电池板5和电热模块6(电热丝)，所述太阳能电池板5与电热模块6电连接；所述生风端的内腔中设有可开合的密封门7，该密封门7与生风端的内腔壁密闭构成换能送风腔8；所述电热模块6设置在所述换能送风腔8中；所述换能送风腔8中设有温度传感器和压力传感器(图中未显示)。通过上述结构，通过太阳能电池板5将太阳能转换为电能，电热模块6再将太阳能电池板5中的电能转换为热能，在换能送风腔8中进行加热，提高换能送风腔8内的压力；当换能送风腔8内的压力大于外界大气压且到达设定值时，靠近出风端的密封门7打开，由于存在压力差，辅助风管4内会形成一股往喷头1出风端的风流，该风流移动至出风端后，经过出风孔4
‑
1的送风通道吹往外界环境；其中，在风流在喷水嘴1
‑
1往外吹送时，不仅可以对喷水嘴1
‑
1喷射出来的水柱进行防护，减少水柱受到外界风场的影响，而且还可以对水柱进行辅助推送，增大喷洒的距离，提高灌溉效率以及节水率。
[0037]
进一步，所述出风孔4
‑
1和喷水嘴1
‑
1均设有多个，且数量相同；多个出风孔4
‑
1和喷水嘴1
‑
1沿着圆周方向均匀分布。
[0038]
进一步，所述太阳能电池板5通过万向转换结构(设有多个旋转关节)连接在辅助风管4上，这样可根据太阳所在位置在水平面以及竖直平面进行180
°
的自动调节。
[0039]
参见图1
‑
4，本实施例中的一种感风灌溉方法，包括以下步骤：
[0040]
设定临界风力。
[0041]
通过风向传感器和风力传感器检测风向和风力，并将风向和风力数据传输至控制模块中，由控制模块进行数据处理；其中，风力传感器的风力值通过下列公式计算得出：
[0042][0043]
式中：w
p
为风压(kn/m2)，a为喷头面积，r0为空气密度(kg/m3)，v1为风速(m/s)。
[0044]
将风向与喷头1的喷洒方向进行比较，若风向与喷头1的喷洒方向不同时，通过旋
转调节机构调节喷头1的朝向，使喷头1的喷洒方向与风向相同。
[0045]
将检测到的风力与设定的临界风力进行比较，若检测到的风力大于临界风力，通过感风调节公式计算需要调节喷头1的高度，并向竖向调节机构发送对应的调节指令；竖向调节机构执行调节指令调节喷头1的高度；其中，所述感风调节公式为：
[0046][0047]
式中，x是喷头1喷射的水平距离，v0为水流从喷头1喷出的速度，v1为风速，h为喷头1距离水平地面的高度，π取3.14，c是流量系数，g为重力加速度。
[0048]
喷头1沿着与风向相同的方向进行喷洒作业。
[0049]
在灌溉过程中，通过太阳能电池板5将太阳能转换为电能，电热模块6将太阳能电池板5中的电能转换为热能，在换能送风腔8中进行加热，提高换能送风腔8内的压力。
[0050]
当换能送风腔8内的压力大于外界大气压且到达设定值时，靠近出风端的密封门7打开，辅助风管4内形成往喷头1出风端的风流，该风流移动至出风端后，从喷水嘴1
‑
1外侧的送风通道吹往外界环境。
[0051]
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。