CN106386404A - 一种全自动喷灌系统及其喷灌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动喷灌系统及其喷灌方法，全自动喷灌系统设置在农田地头的喷灌机通道内、农田对称布置在喷灌机通道两侧，本全自动喷灌系统包括自行走喷灌机、定位移动装置、定位给水栓、土壤湿度监测装置和电控装置；定位移动装置沿喷灌机通道的长度方向设置在喷灌机通道内；多个定位给水栓沿左右方向对应取水机构的取水接头均布设置在喷灌机通道内，且定位给水栓的顶端设有快速接头结构；土壤湿度监测装置包括多个均布埋置在农田内的土壤湿度传感器。本全自动喷灌系统能够实现卷盘式喷灌机根据农田的需喷灌量自动进行定点喷灌及自动控制喷灌速度，进而实现可避免人为因素影响的全自动化喷灌，特别适用于大面积整齐规划的农田喷灌作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种农田喷灌系统及其喷灌方法，具体是一种基于卷盘式喷灌机的全自动喷灌系统及其喷灌方法，属于喷灌设备装备技术领域。
背景技术
喷灌是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地喷灌面和作物表面的灌溉方法，喷灌机又称喷灌机具、喷灌机组，即喷灌所采用的专用设备。
卷盘式喷灌机是喷灌机中比较常见的一种，是将牵引PE管缠绕在绞盘上、利用喷灌压力水驱动变速箱带动绞盘旋转，并牵引喷头车自动移动和喷洒的灌溉机械，全自动喷灌系统能够灌溉大面积的农田，也可以根据喷头控制喷水量的大小，以满足使用者对喷灌水量的不同要求，是农田节水灌溉通常选用的喷灌设备。
卷盘式喷灌机一般均采用水涡轮式动力驱动系统，通常主要包括底架、卷盘、PE管、水涡轮、变速箱、速度补偿装置和喷头车，喷灌压力水带动水涡轮旋转，从水涡轮轴传入到减速器中，降速后链条传动产生较大的扭矩力驱动绞盘转动，从而实现PE管的自动回收。
现有的基于卷盘式喷灌机的喷灌系统还存在以下缺陷：
1. 现有的卷盘式喷灌机的喷头车通常不具有动力，在工作时通常需要利用拖拉机或绞车等牵引设备把缠绕在卷盘上的PE输水管以及连接在PE输水管上的喷头车拖出至预设的喷灌地点，然后再开启压力水驱动水涡轮工作提供PE管的回卷动力实现PE管自动回收，这种需额外设置牵引设备的传统卷盘式喷灌机需额外的功耗、且操作复杂；
2. 现有的基于卷盘式喷灌机的喷灌系统通常是根据人为观察需喷灌农田的需喷灌量进行喷灌，无法实现自动喷灌，且人为观察操作往往是经验式操作，操作人员的喷灌经验对喷灌效果的影响较大；
3. 现有的基于卷盘式喷灌机的喷灌系统通常是人为根据需喷灌的农田进行移动卷盘式喷灌机后再进行喷灌操作，无法实现自动定位喷灌操作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种全自动喷灌系统及其喷灌方法，能够实现卷盘式喷灌机根据农田的需喷灌量自动进行定点喷灌及自动控制喷灌速度，进而实现可避免人为因素影响的全自动化喷灌，特别适用于大面积整齐规划的农田喷灌作业。
为实现上述目的，本全自动喷灌系统设置在农田地头的喷灌机通道内，农田对称布置在喷灌机通道两侧，其特征在于，本全自动喷灌系统包括自行走喷灌机、定位移动装置、定位给水栓、土壤湿度监测装置和电控装置；
所述的自行走喷灌机包括底盘、卷盘、前支撑、自行走喷头车、取水机构和喷灌机电控机构；
底盘底部设有底盘移动驱动定位机构；卷盘和前支撑通过卷盘回转驱动及回转支承架设在底盘上；缠绕在卷盘上的PE管的出水端与自行走喷头车上的喷头连接，卷盘上还设有可以在自行走喷头车完全收回后控制卷盘脱档停转的联动脱档控制机构；前支撑上设有前支撑伸缩控制机构；设置在底盘上的带有卷盘回卷驱动的变速箱的输出轴与卷盘连接；自行走喷头车上设有喷头车驱动机构；取水机构安装在底盘上，包括取水接头和取水接头伸缩控制机构，缠绕在卷盘上的PE管的入水端通过管路与取水接头连接；喷灌机电控机构包括喷灌机控制器，喷灌机控制器分别与底盘移动驱动机构、卷盘回转驱动、前支撑伸缩控制机构、卷盘回卷驱动、喷头车驱动机构、取水接头伸缩控制机构电连接；
所述的定位移动装置沿喷灌机通道的长度方向对应底盘的底盘移动驱动定位机构设置在喷灌机通道内；
所述的定位给水栓设置为多个，多个定位给水栓沿喷灌机通道的长度方向对应取水机构的取水接头按照喷灌机喷灌范围均布设置在喷灌机通道内，多个定位给水栓通过管路互相连通，且快速接头结构通过电磁截止阀设置在定位给水栓的顶端；
所述的土壤湿度监测装置包括多个土壤湿度传感器，多个土壤湿度传感器均布埋置在农田内；
所述的电控装置包括中央控制计算机、土壤湿度反馈回路、土壤湿度判断回路、喷灌机及喷头车体位控制回路，喷灌机定位取水控制回路、顺序喷灌控制回路，中央控制计算机分别与土壤湿度传感器、定位给水栓的电磁截止阀和喷灌机电控机构的喷灌机控制器电连接。
作为本发明定位移动装置的一种实施方式，所述的定位移动装置是沿左右方向设置的导向齿条，所述的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导向齿条齿部配合并啮合的驱动齿轮。
作为本发明定位移动装置的另一种实施方式，所述的定位移动装置包括沿左右方向设置的导轨或导槽和沿左右方向均布埋置于喷灌机通道内的多个定位磁极，所述的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导轨或导槽配合的驱动轮，所述的底盘上对应定位磁极的位置还设有磁极数据采集传感器，磁极数据采集传感器与所述的喷灌机电控机构的喷灌机控制器电连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置还包括无线收发模块、故障判断回路和故障报警回路，无线收发模块与电控装置的中央控制计算机电连接。
作为本发明的优选方案，所述的电控装置的中央控制计算机、定位给水栓的电磁截止阀和喷灌机电控机构的喷灌机控制器上均设有无线收发射模块，所述的土壤湿度传感器上设有无线发射模块，电控装置的中央控制计算机与土壤湿度传感器、定位给水栓的电磁截止阀和喷灌机电控机构的喷灌机控制器分别无线连接。
作为本发明的进一步改进方案，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘上的喷灌机太阳能电源装置、设置在自行走喷头车上的喷头车太阳能电源装置和设置在电控装置上的系统太阳能电源装置，喷灌机太阳能电源装置、喷头车太阳能电源装置和系统太阳能电源装置均包括电连接的太阳能集电板和电池组，喷灌机太阳能电源装置的电池组与喷灌机电控机构的喷灌机控制器电连接，喷头车太阳能电源装置的电池组与自行走喷头车的喷头车驱动机构电连接，系统太阳能电源装置的电池组与电控装置的中央控制计算机电连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的定位给水栓的电磁截止阀是流量调节电磁截止阀，所述的电控装置还包括流量调节回路。
作为本发明的进一步改进方案，所述的卷盘的回转支承中心位置设有回转接头，回转接头的输入端通过管路与取水机构的取水接头连接，回转接头的输出端通过管路与缠绕在卷盘上的PE管的入水端连接。
作为本发明的优选方案，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘上的喷灌机液压装置和设置在自行走喷头车上的喷头车液压装置，喷灌机液压装置和喷头车液压装置均包括分别与喷灌机电控机构的喷灌机控制器电连接的液压泵站和电磁控制阀组，所述的卷盘的卷盘回转驱动和卷盘回卷驱动是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的回转驱动液压马达，所述的前支撑的前支撑伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的前支撑伸缩液压油缸，所述的自行走喷头车的喷头车驱动机构通过液压管路与喷头车液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的喷头车驱动液压马达，所述的取水机构的取水接头伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的取水接头伸缩液压油缸。
一种全自动喷灌系统喷灌方法，包括以下步骤：
a. 土壤湿度数据采集及分析：土壤湿度反馈回路和土壤湿度判断回路工作，土壤湿度监测装置的土壤湿度传感器周期性给电控装置的中央控制计算机反馈土壤湿度数据，中央控制计算机通过程序将土壤湿度传感器反馈的土壤湿度数据与预置的土壤湿度数据进行比较；
b. 喷灌机及喷头车体位控制：当某块农田的土壤湿度监测装置的土壤湿度传感器反馈的土壤湿度数据低于程序设定的土壤湿度数据时，喷灌机及喷头车体位控制回路工作，中央控制计算机根据程序预置的农田坐标信息和定位给水栓的坐标信息发出指令使喷灌机电控机构的喷灌机控制器动作；
喷灌机及喷头车体位控制回路工作，底盘的底盘移动驱动定位机构首先驱动底盘根据程序指定的坐标信息通过定位移动装置左右移动至对应需喷灌农田的地头位置并定位，此时取水机构的取水接头正对定位给水栓的位置；
然后喷灌机电控机构的喷灌机控制器根据设定程序控制卷盘回转驱动旋转使自行走喷头车正对需喷灌的农田；
然后喷灌机控制器根据设定程序控制前支撑的前支撑伸缩控制机构动作使前支撑伸出并支撑于地面；
然后喷灌机控制器控制自行走喷头车的喷头车驱动机构动作使自行走喷头车推动卷盘的联动脱档控制机构释放出并根据设定程序控制自行走喷头车牵引PE管自行走至土壤湿度传感器反馈的需喷灌位置；
c. 自动取水：喷灌机定位取水控制回路工作，喷灌机控制器控制取水机构的取水接头伸缩控制机构伸出使取水机构的取水接头插入定位给水栓顶端的快速接头结构内进行定位连接；
d. 自动喷灌作业：当自行走喷头车牵引PE管自行走至设定距离并停止后，顺序喷灌控制回路工作，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓的电磁截止阀打开，压力水经PE管自自行走喷头车上的喷头喷出进行喷灌作业，喷灌过程中卷盘回卷驱动通过变速箱驱动卷盘回卷使PE管牵引自行走喷头车边喷灌边回退，当卷盘回卷至自行走喷头车反向推动卷盘的联动脱档控制机构时卷盘脱档停止旋转完成该地段的喷灌作业，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓的电磁截止阀关闭；
e. 最后中央控制计算机发出指令使喷灌机电控机构的喷灌机控制器动作控制前支撑收回、取水机构的取水接头收回后卷盘回转驱动旋转使卷盘回转至初始状态待命。
与现有技术相比，本全自动喷灌系统由于设有包括多个土壤湿度传感器的土壤湿度监测装置，因此电控装置的中央控制计算机通过土壤湿度传感器的反馈可以实现土壤湿度的准确把握，可以避免人为观察土壤湿度经验不同对喷灌作业效果的影响；由于采用底盘移动驱动定位机构驱动底盘在定位移动装置上移动并定位，因此可以实现根据程序自动移动并定位底盘的位置，进而实现准确喷灌；由于采用具有自行走喷头车的自行走喷灌机，因此不需要额外设置牵引设备、且更易于根据程序设定实现喷头车自行走，同时可以根据具体的喷灌地点进行定点喷灌作业；本全自动喷灌系统是完全微电脑控制，能够实现卷盘式喷灌机根据农田的需喷灌量自动进行定点喷灌及自动控制喷灌速度，进而实现可避免人为因素影响的全自动化喷灌，特别适用于大面积整齐规划的农田喷灌作业。
附图说明
图1是本发明自行走喷灌机处于待命状态时设置在农田地头的布置示意图；
图2是图1的A向示图；
图3是本发明自行走喷灌机处于喷灌状态时设置在农田地头的布置示意图；
图4是图3的B向示图。
图中：1、自行走喷灌机，11、底盘，12、卷盘，13、前支撑，14、自行走喷头车，15、取水机构，16、喷灌机电控机构，2、定位移动装置，3、定位给水栓，4、土壤湿度监测装置，5、电控装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本全自动喷灌系统设置在农田地头的喷灌机通道内，农田上下方向对称布置在喷灌机通道两侧。
本全自动喷灌系统包括自行走喷灌机1、定位移动装置2、定位给水栓3、土壤湿度监测装置4和电控装置5。
所述的自行走喷灌机1包括底盘11、卷盘12、前支撑13、自行走喷头车14、取水机构15和喷灌机电控机构16；
底盘11底部设有底盘移动驱动定位机构，如图1所示，底盘移动驱动机构可以驱动底盘11在左右方向上移动并定位；卷盘12和前支撑13通过卷盘回转驱动及回转支承架设在底盘11上；缠绕在卷盘12上的PE管的出水端与自行走喷头车14上的喷头连接，卷盘12上还设有可以在自行走喷头车14完全收回后控制卷盘12脱档停转的联动脱档控制机构；前支撑13上设有前支撑伸缩控制机构；设置在底盘11上的带有卷盘回卷驱动的变速箱的输出轴与卷盘12连接，卷盘回卷驱动可通过变速箱驱动卷盘12回卷；自行走喷头车14上设有喷头车驱动机构；取水机构15安装在底盘11上，包括取水接头和取水接头伸缩控制机构，缠绕在卷盘12上的PE管的入水端通过管路与取水接头连接；喷灌机电控机构16包括喷灌机控制器，喷灌机控制器分别与底盘移动驱动机构、卷盘回转驱动、前支撑伸缩控制机构、卷盘回卷驱动、喷头车驱动机构、取水接头伸缩控制机构电连接。
所述的定位移动装置2沿左右方向对应底盘11的底盘移动驱动定位机构设置在喷灌机通道内。
所述的定位给水栓3设置为多个，多个定位给水栓3沿左右方向对应取水机构15的取水接头按照喷灌机喷灌范围均布设置在喷灌机通道内，多个定位给水栓3通过管路互相连通，且快速接头结构通过电磁截止阀设置在定位给水栓3的顶端。
所述的土壤湿度监测装置4包括多个土壤湿度传感器，多个土壤湿度传感器均布埋置在农田内。
所述的电控装置5包括中央控制计算机、土壤湿度反馈回路、土壤湿度判断回路、喷灌机及喷头车体位控制回路，喷灌机定位取水控制回路、顺序喷灌控制回路，中央控制计算机分别与土壤湿度传感器、定位给水栓3的电磁截止阀和喷灌机电控机构16的喷灌机控制器电连接。
本全自动喷灌系统在使用时电控装置5的土壤湿度反馈回路和土壤湿度判断回路始终工作，土壤湿度传感器周期性给中央控制计算机反馈土壤湿度，初始状态时，如图1、图2所示，自行走喷灌机1停滞在定位移动装置2上待命，此时自行走喷头车14、PE管、前支撑13和取水机构15处于完全收纳状态。
当某块农田的土壤湿度监测装置4的土壤湿度传感器反馈的土壤湿度数据低于程序设定的土壤湿度数据时，中央控制计算机根据程序预置的农田坐标信息和定位给水栓3坐标信息发出指令使喷灌机电控机构16的喷灌机控制器动作；如图3、图4所示，喷灌机及喷头车体位控制回路工作，底盘11的底盘移动驱动定位机构首先驱动底盘11根据程序指定的坐标信息通过定位移动装置2左右移动至对应需喷灌农田的地头位置并定位，此时取水机构15的取水接头正对定位给水栓3的位置；然后喷灌机电控机构16的喷灌机控制器根据设定程序控制卷盘回转驱动旋转使自行走喷头车14正对需喷灌的农田，然后喷灌机控制器根据设定程序控制前支撑13的前支撑伸缩控制机构动作使前支撑13伸出并支撑于地面，然后喷灌机控制器控制自行走喷头车14的喷头车驱动机构动作使自行走喷头车14推动卷盘12的联动脱档控制机构释放出并根据设定程序控制自行走喷头车14牵引PE管自行走至土壤湿度传感器反馈的需喷灌位置；同时喷灌机定位取水控制回路工作，喷灌机控制器控制取水机构15的取水接头伸缩控制机构伸出使取水机构15的取水接头插入定位给水栓3顶端的快速接头结构内进行定位连接；当自行走喷头车14牵引PE管自行走至设定距离并停止后，顺序喷灌控制回路工作，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓3的电磁截止阀打开，压力水经PE管自自行走喷头车14上的喷头喷出进行喷灌作业，喷灌过程中卷盘回卷驱动通过变速箱驱动卷盘12回卷使PE管牵引自行走喷头车14边喷灌边回退，当卷盘12回卷至自行走喷头车14反向推动卷盘12的联动脱档控制机构时卷盘12脱档停止旋转完成该地段的喷灌作业，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓3的电磁截止阀关闭；最后中央控制计算机发出指令使喷灌机电控机构16的喷灌机控制器动作控制前支撑13收回、取水机构15的取水接头收回处于完全收纳的初始状态。
作为本发明定位移动装置2的一种实施方式，所述的定位移动装置2是沿左右方向设置的导向齿条，所述的底盘11的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导向齿条齿部配合并啮合的驱动齿轮，喷灌机电控机构16的喷灌机控制器可以通过控制伺服驱动电机的正反转实现底盘11在导向齿条上精确坐标移动并定位。
作为本发明定位移动装置2的另一种实施方式，所述的定位移动装置2包括沿左右方向设置的导轨或导槽和沿左右方向均布埋置于喷灌机通道内的多个定位磁极，所述的底盘11的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导轨或导槽配合的驱动轮，所述的底盘11上对应定位磁极的位置还设有磁极数据采集传感器，磁极数据采集传感器与所述的喷灌机电控机构16的喷灌机控制器电连接；喷灌机电控机构16的喷灌机控制器可以通过控制伺服驱动电机的正反转实现底盘11在导轨或导槽上移动并定位、并通过磁极数据采集传感器反馈实现更加精确的坐标移动和定位。
为了实现便于管理人员随时了解及人为调整整个喷灌过程及喷灌机设备情况，作为本发明的进一步改进方案，所述的电控装置5还包括无线收发模块、故障判断回路和故障报警回路，无线收发模块与电控装置5的中央控制计算机电连接，程序运行过程中出现未响应的程序时整个系统即停止运行，电控装置5的中央控制计算机可根据故障判断回路和故障报警回路对程序进程及未响应的程序通过无线收发模块与管理人员的手机或计算机进行数据网络连通，管理人员通过网络可以直接了解喷灌进度及故障点，便于管理人员及时修正程序或修复设备。
所述的电控装置5的中央控制计算机与土壤湿度传感器、定位给水栓3的电磁截止阀和喷灌机电控机构16的喷灌机控制器的电连接方式可以采用有线连接的方式，或者采用无线连接的方式，由于后者可以避免复杂的铺设布线，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，所述的电控装置5的中央控制计算机、定位给水栓3的电磁截止阀和喷灌机电控机构16的喷灌机控制器上均设有无线收发射模块，所述的土壤湿度传感器上设有无线发射模块，电控装置5的中央控制计算机与土壤湿度传感器、定位给水栓3的电磁截止阀和喷灌机电控机构16的喷灌机控制器分别无线连接。
为了实现节能减排、绿色环保，作为本发明的进一步改进方案，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘11上的喷灌机太阳能电源装置、设置在自行走喷头车14上的喷头车太阳能电源装置和设置在电控装置5上的系统太阳能电源装置，喷灌机太阳能电源装置、喷头车太阳能电源装置和系统太阳能电源装置均包括电连接的太阳能集电板和电池组，喷灌机太阳能电源装置的电池组与喷灌机电控机构16的喷灌机控制器电连接，喷头车太阳能电源装置的电池组与自行走喷头车14的喷头车驱动机构电连接，系统太阳能电源装置的电池组与电控装置5的中央控制计算机电连接。
为了能够实现更准确地根据土壤湿度进行喷灌作业，作为本发明的进一步改进方案，所述的定位给水栓3的电磁截止阀是流量调节电磁截止阀，所述的电控装置5还包括流量调节回路，通过调节流量调节电磁截止阀的开度可以实现PE管内的压力水流量，进而实现更准确地根据土壤湿度进行喷灌作业。
为了防止卷盘12在回转支承上回转时对缠绕在卷盘12上的PE管的入水端与取水机构15的取水接头之间的管路造成回转干涉、进而损伤管路，作为本发明的进一步改进方案，所述的卷盘12的回转支承中心位置设有回转接头，回转接头的输入端通过管路与取水机构15的取水接头连接，回转接头的输出端通过管路与缠绕在卷盘12上的PE管的入水端连接。
所述的卷盘12的卷盘回转驱动、前支撑13的前支撑伸缩控制机构、自行走喷头车14的喷头车驱动机构、取水机构15的取水接头伸缩控制机构可以直接采用伺服电机进行驱动，也可以采用通过液压装置进行驱动，由于后者可以防止伺服电机过载烧毁、进而保护伺服电机，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘11上的喷灌机液压装置和设置在自行走喷头车14上的喷头车液压装置，喷灌机液压装置和喷头车液压装置均包括分别与喷灌机电控机构16的喷灌机控制器电连接的液压泵站和电磁控制阀组，所述的卷盘12的卷盘回转驱动和卷盘回卷驱动是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的回转驱动液压马达，所述的前支撑13的前支撑伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的前支撑伸缩液压油缸，所述的自行走喷头车14的喷头车驱动机构通过液压管路与喷头车液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的喷头车驱动液压马达，所述的取水机构15的取水接头伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的取水接头伸缩液压油缸。
本全自动喷灌系统由于设有包括多个土壤湿度传感器的土壤湿度监测装置4，因此电控装置5的中央控制计算机通过土壤湿度传感器的反馈可以实现土壤湿度的准确把握，可以避免人为观察土壤湿度经验不同对喷灌作业效果的影响；由于采用底盘移动驱动定位机构驱动底盘11在定位移动装置2上移动并定位，因此可以实现根据程序自动移动并定位底盘11的位置，进而实现准确喷灌；由于采用具有自行走喷头车14的自行走喷灌机1，因此不需要额外设置牵引设备、且更易于根据程序设定实现喷头车自行走，同时可以根据具体的喷灌地点进行定点喷灌作业；本全自动喷灌系统是完全微电脑控制，能够实现卷盘式喷灌机根据农田的需喷灌量自动进行定点喷灌及自动控制喷灌速度，进而实现可避免人为因素影响的全自动化喷灌，特别适用于大面积整齐规划的农田喷灌作业。
Claims (10)
1.一种全自动喷灌系统，设置在农田地头的喷灌机通道内，农田对称布置在喷灌机通道两侧，其特征在于，本全自动喷灌系统包括自行走喷灌机（1）、定位移动装置（2）、定位给水栓（3）、土壤湿度监测装置（4）和电控装置（5）；
所述的自行走喷灌机（1）包括底盘（11）、卷盘（12）、前支撑（13）、自行走喷头车（14）、取水机构（15）和喷灌机电控机构（16）；
底盘（11）底部设有底盘移动驱动定位机构；卷盘（12）和前支撑（13）通过卷盘回转驱动及回转支承架设在底盘（11）上；缠绕在卷盘（12）上的PE管的出水端与自行走喷头车（14）上的喷头连接，卷盘（12）上还设有可以在自行走喷头车（14）完全收回后控制卷盘（12）脱档停转的联动脱档控制机构；前支撑（13）上设有前支撑伸缩控制机构；设置在底盘（11）上的带有卷盘回卷驱动的变速箱的输出轴与卷盘（12）连接；自行走喷头车（14）上设有喷头车驱动机构；取水机构（15）安装在底盘（11）上，包括取水接头和取水接头伸缩控制机构，缠绕在卷盘（12）上的PE管的入水端通过管路与取水接头连接；喷灌机电控机构（16）包括喷灌机控制器，喷灌机控制器分别与底盘移动驱动机构、卷盘回转驱动、前支撑伸缩控制机构、卷盘回卷驱动、喷头车驱动机构、取水接头伸缩控制机构电连接；
所述的定位移动装置（2）沿喷灌机通道的长度方向对应底盘（11）的底盘移动驱动定位机构设置在喷灌机通道内；
所述的定位给水栓（3）设置为多个，多个定位给水栓（3）沿喷灌机通道的长度方向对应取水机构（15）的取水接头按照喷灌机喷灌范围均布设置在喷灌机通道内，多个定位给水栓（3）通过管路互相连通，且快速接头结构通过电磁截止阀设置在定位给水栓（3）的顶端；
所述的土壤湿度监测装置（4）包括多个土壤湿度传感器，多个土壤湿度传感器均布埋置在农田内；
所述的电控装置（5）包括中央控制计算机、土壤湿度反馈回路、土壤湿度判断回路、喷灌机及喷头车体位控制回路，喷灌机定位取水控制回路、顺序喷灌控制回路，中央控制计算机分别与土壤湿度传感器、定位给水栓（3）的电磁截止阀和喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的定位移动装置（2）是沿左右方向设置的导向齿条，所述的底盘（11）的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导向齿条齿部配合并啮合的驱动齿轮。
3.根据权利要求1所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的定位移动装置（2）包括沿左右方向设置的导轨或导槽和沿左右方向均布埋置于喷灌机通道内的多个定位磁极，所述的底盘（11）的底盘移动驱动定位机构包括安装有伺服驱动电机的驱动变速箱和安装在驱动变速箱输出轴上的与导轨或导槽配合的驱动轮，所述的底盘（11）上对应定位磁极的位置还设有磁极数据采集传感器，磁极数据采集传感器与所述的喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的电控装置（5）还包括无线收发模块、故障判断回路和故障报警回路，无线收发模块与电控装置（5）的中央控制计算机电连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的电控装置（5）的中央控制计算机、定位给水栓（3）的电磁截止阀和喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器上均设有无线收发射模块，所述的土壤湿度传感器上设有无线发射模块，电控装置（5）的中央控制计算机与土壤湿度传感器、定位给水栓（3）的电磁截止阀和喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器分别无线连接。
6.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘（11）上的喷灌机太阳能电源装置、设置在自行走喷头车（14）上的喷头车太阳能电源装置和设置在电控装置（5）上的系统太阳能电源装置，喷灌机太阳能电源装置、喷头车太阳能电源装置和系统太阳能电源装置均包括电连接的太阳能集电板和电池组，喷灌机太阳能电源装置的电池组与喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器电连接，喷头车太阳能电源装置的电池组与自行走喷头车（14）的喷头车驱动机构电连接，系统太阳能电源装置的电池组与电控装置（5）的中央控制计算机电连接。
7.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的定位给水栓（3）的电磁截止阀是流量调节电磁截止阀，所述的电控装置（5）还包括流量调节回路。
8.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，所述的卷盘（12）的回转支承中心位置设有回转接头，回转接头的输入端通过管路与取水机构（15）的取水接头连接，回转接头的输出端通过管路与缠绕在卷盘上的PE管的入水端连接。
9.根据权利要求1或2或3所述的全自动喷灌系统，其特征在于，本全自动喷灌系统还包括设置在底盘（11）上的喷灌机液压装置和设置在自行走喷头车（14）上的喷头车液压装置，喷灌机液压装置和喷头车液压装置均包括分别与喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器电连接的液压泵站和电磁控制阀组，所述的卷盘（12）的卷盘回转驱动和卷盘回卷驱动是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的回转驱动液压马达，所述的前支撑（13）的前支撑伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的前支撑伸缩液压油缸，所述的自行走喷头车（14）的喷头车驱动机构通过液压管路与喷头车液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的喷头车驱动液压马达，所述的取水机构（15）的取水接头伸缩控制机构是通过液压管路与喷灌机液压装置的泵站和电磁控制阀组连接的取水接头伸缩液压油缸。
10.一种全自动喷灌系统喷灌方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 土壤湿度数据采集及分析：土壤湿度反馈回路和土壤湿度判断回路工作，土壤湿度监测装置（4）的土壤湿度传感器周期性给电控装置（5）的中央控制计算机反馈土壤湿度数据，中央控制计算机通过程序将土壤湿度传感器反馈的土壤湿度数据与预置的土壤湿度数据进行比较；
b. 喷灌机及喷头车体位控制：当某块农田的土壤湿度监测装置（4）的土壤湿度传感器反馈的土壤湿度数据低于程序设定的土壤湿度数据时，喷灌机及喷头车体位控制回路工作，中央控制计算机根据程序预置的农田坐标信息和定位给水栓（3）的坐标信息发出指令使喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器动作；
喷灌机及喷头车体位控制回路工作，底盘（11）的底盘移动驱动定位机构首先驱动底盘（11）根据程序指定的坐标信息通过定位移动装置（2）左右移动至对应需喷灌农田的地头位置并定位，此时取水机构（15）的取水接头正对定位给水栓（3）的位置；
然后喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器根据设定程序控制卷盘回转驱动旋转使自行走喷头车（14）正对需喷灌的农田；
然后喷灌机控制器根据设定程序控制前支撑（13）的前支撑伸缩控制机构动作使前支撑（13）伸出并支撑于地面；
然后喷灌机控制器控制自行走喷头车（14）的喷头车驱动机构动作使自行走喷头车（14）推动卷盘（12）的联动脱档控制机构释放出并根据设定程序控制自行走喷头车（14）牵引PE管自行走至土壤湿度传感器反馈的需喷灌位置；
c. 自动取水：喷灌机定位取水控制回路工作，喷灌机控制器控制取水机构（15）的取水接头伸缩控制机构伸出使取水机构（15）的取水接头插入定位给水栓（3）顶端的快速接头结构内进行定位连接；
d. 自动喷灌作业：当自行走喷头车（14）牵引PE管自行走至设定距离并停止后，顺序喷灌控制回路工作，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓（3）的电磁截止阀打开，压力水经PE管自自行走喷头车（14）上的喷头喷出进行喷灌作业，喷灌过程中卷盘回卷驱动通过变速箱驱动卷盘（12）回卷使PE管牵引自行走喷头车（14）边喷灌边回退，当卷盘（12）回卷至自行走喷头车（14）反向推动卷盘（12）的联动脱档控制机构时卷盘（12）脱档停止旋转完成该地段的喷灌作业，中央控制计算机发出指令控制定位给水栓（3）的电磁截止阀关闭；
e. 最后中央控制计算机发出指令使喷灌机电控机构（16）的喷灌机控制器动作控制前支撑（13）收回、取水机构（15）的取水接头收回后卷盘回转驱动旋转使卷盘（12）回转至初始状态待命。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170215 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |