波涌噴灌系統(tǒng)一般由波涌灌調(diào)壓閥、自動(dòng)控制器、輸水管道等設(shè)施構(gòu)成，在其中調(diào)壓閥和自動(dòng)化控制器是全部體系的主要機(jī)器設(shè)備。現(xiàn)階段在海外已經(jīng)有波涌灌調(diào)壓閥投入市場(chǎng)。近些年在我國已從海外引入數(shù)套波涌噴灌設(shè)備，因?yàn)閮r(jià)格比較貴、數(shù)量有限僅用于實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究。充分考慮農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和澆灌自動(dòng)化技術(shù)是發(fā)展方向的大勢(shì)所趨，研發(fā)適用于基本國情的波涌噴灌設(shè)備是十分必要的。融合我國“九五”科技創(chuàng)新項(xiàng)目新項(xiàng)目，通過幾年來的勤奮，已開發(fā)設(shè)計(jì)出波涌灌調(diào)壓閥及自動(dòng)控制器，獲得基本成效。
1 波涌噴灌設(shè)備的組成
1.1 波涌灌調(diào)壓閥
充分考慮灌溉工程自動(dòng)化技術(shù)澆灌必須，研發(fā)的波涌灌調(diào)壓閥選用雙向開關(guān)構(gòu)造來轉(zhuǎn)換流水推動(dòng)方位，依據(jù)自動(dòng)化控制器命令完成對(duì)供電全過程的間歇性操縱。特別是在無人化情況下，澆灌結(jié)束后能快速全自動(dòng)斷開流水，防止過多澆灌造成的消耗。調(diào)壓閥現(xiàn)階段由鐵制原材料制成，關(guān)鍵構(gòu)成預(yù)制構(gòu)件包含：油路板、閘閥和降速.油路板構(gòu)造類似三通，由三段孔徑為200mm(8″)的鍍鋅管組成聯(lián)接成的，一端與水資源相接，兩邊為排水口。閘閥為含有附近防水密封圈的環(huán)形水利閘門，在其中后軸左右兩邊經(jīng)防水滾動(dòng)軸承各自與油路板和減速器聯(lián)接。受減速器操縱，水利閘門圍繞中心軸作斜角轉(zhuǎn)動(dòng)，完成流水打開和關(guān)閉模式。密閉式的減速器被確定在油路板兩邊并根據(jù)中心軸與水利閘門相連。箱里配有：(1)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，充分考慮蝸輪蝸桿傳動(dòng)具備工作中穩(wěn)定無噪音可鎖緊等優(yōu)勢(shì)，本設(shè)計(jì)中選用一般圓柱體蝸輪蝸桿傳動(dòng)及齒輪降速；(2)控制器，用于控制閥門開閉的小型直流電機(jī)；(3)定位儀，由光管控和光控開關(guān)板構(gòu)成，致力于明確閘閥的開關(guān)情況；(4)減速機(jī)，將高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(3000r/min)轉(zhuǎn)速比根據(jù)二級(jí)降速降到10r/min上下，再推動(dòng)閘閥；(5)油壓緩沖器，避免電機(jī)過載和確保閥體的關(guān)閉情況。
1.2 自動(dòng)控制器
自動(dòng)化控制器是波涌噴灌系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中心，控制電路板及軟件是控制板的關(guān)鍵一部分，它接納人力鍵入的主要參數(shù)，對(duì)波涌閥傳出實(shí)際操作命令，完成水利閘門的更替開閉。水利閘門部位由放電管精準(zhǔn)定位，控制器接收到放電管數(shù)據(jù)信號(hào)后，確定是不是開閉電機(jī)。自動(dòng)化控制器關(guān)鍵由以下部份組成。
主控芯片一部分。選用89C518位微處理器為主要，附屬電腦鍵盤及顯示屏構(gòu)成。電腦鍵盤用于設(shè)定時(shí)間格式、起始時(shí)間、每一次注水時(shí)長、間歇時(shí)間和波涌頻次等。這種輸入?yún)?shù)被自動(dòng)保存，開關(guān)電源關(guān)掉或斷電都不遺失。顯示屏由6位LED數(shù)碼管構(gòu)成，表明主要參數(shù)及上班時(shí)間情況，因?yàn)槭褂昧藪呙璺绞浇档土斯δ軗p耗。系統(tǒng)時(shí)鐘為24h制，選用儲(chǔ)備充電電池，待機(jī)后數(shù)字時(shí)鐘仍正常工作。
電機(jī)控制系統(tǒng)一部分。由74LS07推動(dòng)4組電磁閥，促進(jìn)左右兩個(gè)水利閘門的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。不工作的時(shí)候電動(dòng)機(jī)兩邊接地裝置。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，左邊接 6V，右端接地裝置，翻轉(zhuǎn)時(shí)，則左邊接地裝置，右線接 6V。
部位傳感器一部分。由4組光耦合器構(gòu)成，各自標(biāo)示2個(gè)水利閘門的開關(guān)狀態(tài)，并把接收信號(hào)傳回主控芯片一部分。
開關(guān)電源一部分。由太陽能光伏板、4A.h/6V電瓶和低電壓差抗開關(guān)電源接反穩(wěn)壓電源件LM2940構(gòu)成。平日太陽能光伏板對(duì)鉛酸蓄電池浮充。波涌灌系統(tǒng)軟件運(yùn)行中，電瓶為機(jī)器設(shè)備給予開關(guān)電源并經(jīng)LM2940穩(wěn)壓管后提供電腦主板。充分考慮十分狀況，開關(guān)電源也配備了交流充電系統(tǒng)軟件。
作用挑選一部分.用“控制方式”按鍵挑選波涌閥運(yùn)行方式，控制板能各自操縱左閥、右閥或雙閥，完成關(guān)完、開全，單閥更替運(yùn)作等作用。
控制板的使用實(shí)際操作包含基本參數(shù)和自動(dòng)化控制運(yùn)作兩部分。自動(dòng)化控制運(yùn)作要在接納到一些基本上輸入?yún)?shù)后，經(jīng)管理程序計(jì)算，由監(jiān)測(cè)中心傳出命令自動(dòng)執(zhí)行?；緟?shù)的操作流程如下所示：(1)開啟開關(guān)電源，控制板全自動(dòng)將波涌閥校準(zhǔn)――上下閘閥與此同時(shí)關(guān)掉；(2)挑選“控制方式”，明確波涌閥的運(yùn)行狀態(tài)，選擇項(xiàng)有左閥、右閥、雙閥；(3)挑選“時(shí)間格式”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)時(shí)間格式；(4)挑選“起始時(shí)長”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)波涌澆灌事情的起始時(shí)間；(5)挑選“注水時(shí)長”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”明確一次波涌澆灌流水推動(dòng)時(shí)長；(6)挑選“間歇時(shí)間”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”明確一次波涌澆灌斷水時(shí)長；(7)挑選“波涌頻次”，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)波涌頻次，每按一次“ ”在秒的數(shù)碼顯示管上添1，較大到99，每按一次“-”在秒的數(shù)碼顯示管上減1，最少到0。
之上設(shè)定完成后，控制板進(jìn)到全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。要表明是指，雙閥操縱指“左開右關(guān)”或“右開左關(guān)”的更替運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)“間歇時(shí)間”高于或等于“注水時(shí)長”時(shí)，在一個(gè)循環(huán)周期末，兩閥將與此同時(shí)關(guān)掉，關(guān)閉時(shí)間為“間歇時(shí)間”減掉“注水時(shí)長”，以后進(jìn)到第二輪循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)“間歇時(shí)間”低于“注水時(shí)長”時(shí)，雙閥沒法與此同時(shí)工作中，此前提下，只有單閥運(yùn)作。無論什么時(shí)候，一旦按住“系統(tǒng)軟件校準(zhǔn)”鍵，波涌閥上下閘閥將與此同時(shí)關(guān)掉，此次注水到此停止。
1.3 調(diào)壓閥與自動(dòng)化控制器的聯(lián)接
為使用方便，防止違法或操作失誤，控制板和波涌閥的接頭選用現(xiàn)代化規(guī)范，二者間的聯(lián)接只需應(yīng)用電纜對(duì)插就可以(惟一可插)，使用方便安全性。
2 設(shè)備及特性
開發(fā)設(shè)計(jì)研發(fā)的波涌灌機(jī)器設(shè)備具備如下所示工作中特性和特征。
雙閥運(yùn)行狀態(tài)下，每臺(tái)波涌閥的較大過總流量Q及相對(duì)應(yīng)可操縱的供水量S用下式估計(jì)
在其中式中A為輸水管道截面；d為輸水管道孔徑；ε為流量系數(shù)；h為農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處的工作壓力水口；λ為沿程阻力指數(shù)；ξ為部分阻力指數(shù)；L為輸水管道長短；T為輪灌周期時(shí)間；m為灌水定額；t為每日注水時(shí)長；η為水的合理可利用率。附注得出假設(shè)農(nóng)作物輪灌周期時(shí)間為7d，每日注水時(shí)長為12h，不一樣輸水管道長短和工作壓力水口組成下測(cè)算獲得的每臺(tái)波涌閥較大過總流量Q及相對(duì)應(yīng)可操縱的供水量總數(shù)。對(duì)渠灌溉工程來講，當(dāng)農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處的水口壓力差為30～50cm時(shí)，波涌灌設(shè)備控制的面積是4～6hm2，但在井灌溉工程，操縱總面積則在于水井泵的充裕水口。
附注 每臺(tái)波涌閥較大過總流量及相對(duì)應(yīng)可操縱供水量的估計(jì)
水口H/m輸水管道長短L/m
L=25mL=50m
εQ/m3.s-1S/hm2εQ/m3.s-1S/hm2
0.30.40.03054.610.32440.02473.74
0.50.40.03945.950.32440.03194.83
0.80.40.04987.530.32440.04046.11
1.00.40.05578.410.32440.04516.83
1.50.40.068210.310.32440.05538.36
2.00.40.078711.900.32440.06389.65
注：d=0.2m；λ=0.026；∑ξ=2；m=750m3/hm2；η=0.75。
自動(dòng)化控制器工作標(biāo)準(zhǔn)電壓6V，均值工作電流2.5A，定時(shí)開關(guān)T=3s，電瓶儲(chǔ)能技術(shù)為4A.h/6V?？茖W(xué)上講，工作中頻次為1920次，相對(duì)應(yīng)的波涌頻次對(duì)雙閥來講為480次，對(duì)單閥是960次。受設(shè)備加工、組裝精密度所限，具體功能損耗比較大會(huì)減少充電電池一次電池充電前的工作中頻次。即便如此，一次充電量或是可以達(dá)到澆灌運(yùn)行時(shí)閘閥開閉能耗的要求。
太陽能光伏板的規(guī)格為152mm×152mm，相對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)理論輸出功率為1V.A，在正常的陽光照射下均值工作電壓為8V，均值電流為0.1A。電瓶徹底充放電后充斥著需要的時(shí)間約30h，若按每日合理電池充電6h測(cè)算(早上10點(diǎn)至午后4點(diǎn))，則需5d。故提議每一次使用時(shí)應(yīng)先自動(dòng)化控制器放置戶外陽光底下電池充電一周保證安全運(yùn)作。
總體設(shè)計(jì)考慮了一閥常用，既可做為單管系統(tǒng)應(yīng)用，又能作為多管系統(tǒng)軟件更替換相應(yīng)用，增強(qiáng)了機(jī)器設(shè)備協(xié)調(diào)能力。因?yàn)闄C(jī)器設(shè)備具備全自動(dòng)關(guān)斷水流作用，可達(dá)到無人化和長距離操縱。
控制板基本參數(shù)簡潔明了，只牽涉到波涌灌的最主要參數(shù)，有利于村民學(xué)習(xí)培訓(xùn)把握，便于田里應(yīng)用推廣。
設(shè)備操作簡單，客戶只要用電纜將自動(dòng)化控制器和波涌閥聯(lián)接既可交付使用，且控制板與減速器的接頭選用防水防塵維護(hù)，適合于郊外田地的氣候環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
3 田里基本考評(píng)
開發(fā)設(shè)計(jì)研發(fā)的波涌灌機(jī)器設(shè)備已經(jīng)在1998年各自在井灌溉工程和渠灌區(qū)冬麥澆灌實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了基本田里考評(píng)。波涌閥進(jìn)水管選用PE塑料軟管與低電壓輸水管道排水口或農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口相接，而波涌閥的倆個(gè)排水口則由配有諸多閘孔的田里塑料軟管系統(tǒng)軟件聯(lián)接。塑料軟管里的閘孔可立即加水入畦開展?jié)补?。試?yàn)設(shè)計(jì)的單寬流量是0.003m3/s.m，畦長為150～200m，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示全套機(jī)器設(shè)備工作中運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，波涌閥突破上籃開閉正常的輕松，流水轉(zhuǎn)換時(shí)長準(zhǔn)確，水利閘門防水實(shí)際效果較好，做到了原設(shè)計(jì)要點(diǎn)和性能參數(shù)，具有極強(qiáng)的田里應(yīng)用性。
考核結(jié)果也說明，這套機(jī)器設(shè)備可以十分便捷地在井灌溉工程資金投入運(yùn)用，一方面目前的低壓管道排水口能夠方便快捷的與波涌閥進(jìn)水管相連，另一方面井泵的充裕工作壓力水口又為經(jīng)PE塑料軟管通水帶來了充足驅(qū)動(dòng)力，確保了波涌注水方式對(duì)入畦單寬總流量的規(guī)定。
渠灌區(qū)域內(nèi)應(yīng)用波涌閥會(huì)遭受2個(gè)要素的限制。其一來源于農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處水口壓力差的限定，當(dāng)水口一定時(shí)，輸水軟管的沿程阻力和波涌灌機(jī)器設(shè)備本身發(fā)生的部分阻力將造成入畦總流量降低，不能滿足波涌注水性能參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)測(cè)試結(jié)論，方式排水口處的水口壓力差最少應(yīng)超過30cm，波涌閥輸水管道長短也不可以太久。其二是必須對(duì)目前農(nóng)渠排水口的構(gòu)造開展適度更新改造，便于其與波涌閥進(jìn)水管對(duì)接。
4 結(jié) 論
研發(fā)合適基本國情的波涌灌機(jī)器設(shè)備是建立大規(guī)模應(yīng)用推廣這一農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式的必備條件之一。已開發(fā)設(shè)計(jì)出的波涌灌調(diào)壓閥及自動(dòng)控制器具備一閥常用、操控簡單的特性。農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基本考核結(jié)果證實(shí)這套機(jī)器設(shè)備已做到設(shè)計(jì)要點(diǎn)和性能參數(shù)，具有極強(qiáng)的田里應(yīng)用性。在此基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步提高和健全調(diào)壓閥及自動(dòng)化控制器的品質(zhì)和規(guī)范，選用輕形原材料取代目前材料，緩解機(jī)器設(shè)備自身重量，便于田里靈便挪動(dòng)。除此之外，還應(yīng)研發(fā)與波涌灌機(jī)器設(shè)備相配套的田里輸水管道和相對(duì)應(yīng)的管材閘孔等，進(jìn)而給予特性優(yōu)良、價(jià)錢適當(dāng)?shù)牟ㄓ繚补喑商自O(shè)備系統(tǒng)軟件。有原因堅(jiān)信，伴隨著在我國波涌灌機(jī)器設(shè)備的完成開發(fā)設(shè)計(jì)和優(yōu)化健全及其波涌灌系統(tǒng)軟件生產(chǎn)制造的通用化，波涌注水技術(shù)性一定可以在中國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工作中充分發(fā)揮出應(yīng)該有的推動(dòng)作用。
感激蔡林根專家對(duì)此項(xiàng)工作中給與細(xì)心輔導(dǎo)，本工程為“九五”攻關(guān)項(xiàng)目。
1 波涌噴灌設(shè)備的組成
1.1 波涌灌調(diào)壓閥
充分考慮灌溉工程自動(dòng)化技術(shù)澆灌必須，研發(fā)的波涌灌調(diào)壓閥選用雙向開關(guān)構(gòu)造來轉(zhuǎn)換流水推動(dòng)方位，依據(jù)自動(dòng)化控制器命令完成對(duì)供電全過程的間歇性操縱。特別是在無人化情況下，澆灌結(jié)束后能快速全自動(dòng)斷開流水，防止過多澆灌造成的消耗。調(diào)壓閥現(xiàn)階段由鐵制原材料制成，關(guān)鍵構(gòu)成預(yù)制構(gòu)件包含：油路板、閘閥和降速.油路板構(gòu)造類似三通，由三段孔徑為200mm(8″)的鍍鋅管組成聯(lián)接成的，一端與水資源相接，兩邊為排水口。閘閥為含有附近防水密封圈的環(huán)形水利閘門，在其中后軸左右兩邊經(jīng)防水滾動(dòng)軸承各自與油路板和減速器聯(lián)接。受減速器操縱，水利閘門圍繞中心軸作斜角轉(zhuǎn)動(dòng)，完成流水打開和關(guān)閉模式。密閉式的減速器被確定在油路板兩邊并根據(jù)中心軸與水利閘門相連。箱里配有：(1)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，充分考慮蝸輪蝸桿傳動(dòng)具備工作中穩(wěn)定無噪音可鎖緊等優(yōu)勢(shì)，本設(shè)計(jì)中選用一般圓柱體蝸輪蝸桿傳動(dòng)及齒輪降速；(2)控制器，用于控制閥門開閉的小型直流電機(jī)；(3)定位儀，由光管控和光控開關(guān)板構(gòu)成，致力于明確閘閥的開關(guān)情況；(4)減速機(jī)，將高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(3000r/min)轉(zhuǎn)速比根據(jù)二級(jí)降速降到10r/min上下，再推動(dòng)閘閥；(5)油壓緩沖器，避免電機(jī)過載和確保閥體的關(guān)閉情況。
1.2 自動(dòng)控制器
自動(dòng)化控制器是波涌噴灌系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中心，控制電路板及軟件是控制板的關(guān)鍵一部分，它接納人力鍵入的主要參數(shù)，對(duì)波涌閥傳出實(shí)際操作命令，完成水利閘門的更替開閉。水利閘門部位由放電管精準(zhǔn)定位，控制器接收到放電管數(shù)據(jù)信號(hào)后，確定是不是開閉電機(jī)。自動(dòng)化控制器關(guān)鍵由以下部份組成。
主控芯片一部分。選用89C518位微處理器為主要，附屬電腦鍵盤及顯示屏構(gòu)成。電腦鍵盤用于設(shè)定時(shí)間格式、起始時(shí)間、每一次注水時(shí)長、間歇時(shí)間和波涌頻次等。這種輸入?yún)?shù)被自動(dòng)保存，開關(guān)電源關(guān)掉或斷電都不遺失。顯示屏由6位LED數(shù)碼管構(gòu)成，表明主要參數(shù)及上班時(shí)間情況，因?yàn)槭褂昧藪呙璺绞浇档土斯δ軗p耗。系統(tǒng)時(shí)鐘為24h制，選用儲(chǔ)備充電電池，待機(jī)后數(shù)字時(shí)鐘仍正常工作。
電機(jī)控制系統(tǒng)一部分。由74LS07推動(dòng)4組電磁閥，促進(jìn)左右兩個(gè)水利閘門的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。不工作的時(shí)候電動(dòng)機(jī)兩邊接地裝置。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，左邊接 6V，右端接地裝置，翻轉(zhuǎn)時(shí)，則左邊接地裝置，右線接 6V。
部位傳感器一部分。由4組光耦合器構(gòu)成，各自標(biāo)示2個(gè)水利閘門的開關(guān)狀態(tài)，并把接收信號(hào)傳回主控芯片一部分。
開關(guān)電源一部分。由太陽能光伏板、4A.h/6V電瓶和低電壓差抗開關(guān)電源接反穩(wěn)壓電源件LM2940構(gòu)成。平日太陽能光伏板對(duì)鉛酸蓄電池浮充。波涌灌系統(tǒng)軟件運(yùn)行中，電瓶為機(jī)器設(shè)備給予開關(guān)電源并經(jīng)LM2940穩(wěn)壓管后提供電腦主板。充分考慮十分狀況，開關(guān)電源也配備了交流充電系統(tǒng)軟件。
作用挑選一部分.用“控制方式”按鍵挑選波涌閥運(yùn)行方式，控制板能各自操縱左閥、右閥或雙閥，完成關(guān)完、開全，單閥更替運(yùn)作等作用。
控制板的使用實(shí)際操作包含基本參數(shù)和自動(dòng)化控制運(yùn)作兩部分。自動(dòng)化控制運(yùn)作要在接納到一些基本上輸入?yún)?shù)后，經(jīng)管理程序計(jì)算，由監(jiān)測(cè)中心傳出命令自動(dòng)執(zhí)行?；緟?shù)的操作流程如下所示：(1)開啟開關(guān)電源，控制板全自動(dòng)將波涌閥校準(zhǔn)――上下閘閥與此同時(shí)關(guān)掉；(2)挑選“控制方式”，明確波涌閥的運(yùn)行狀態(tài)，選擇項(xiàng)有左閥、右閥、雙閥；(3)挑選“時(shí)間格式”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)時(shí)間格式；(4)挑選“起始時(shí)長”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)波涌澆灌事情的起始時(shí)間；(5)挑選“注水時(shí)長”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”明確一次波涌澆灌流水推動(dòng)時(shí)長；(6)挑選“間歇時(shí)間”，用“鐘頭/分/秒”按鍵選擇時(shí)間目標(biāo)，用“ ”、“-”明確一次波涌澆灌斷水時(shí)長；(7)挑選“波涌頻次”，用“ ”、“-”調(diào)節(jié)波涌頻次，每按一次“ ”在秒的數(shù)碼顯示管上添1，較大到99，每按一次“-”在秒的數(shù)碼顯示管上減1，最少到0。
之上設(shè)定完成后，控制板進(jìn)到全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。要表明是指，雙閥操縱指“左開右關(guān)”或“右開左關(guān)”的更替運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)“間歇時(shí)間”高于或等于“注水時(shí)長”時(shí)，在一個(gè)循環(huán)周期末，兩閥將與此同時(shí)關(guān)掉，關(guān)閉時(shí)間為“間歇時(shí)間”減掉“注水時(shí)長”，以后進(jìn)到第二輪循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)“間歇時(shí)間”低于“注水時(shí)長”時(shí)，雙閥沒法與此同時(shí)工作中，此前提下，只有單閥運(yùn)作。無論什么時(shí)候，一旦按住“系統(tǒng)軟件校準(zhǔn)”鍵，波涌閥上下閘閥將與此同時(shí)關(guān)掉，此次注水到此停止。
1.3 調(diào)壓閥與自動(dòng)化控制器的聯(lián)接
為使用方便，防止違法或操作失誤，控制板和波涌閥的接頭選用現(xiàn)代化規(guī)范，二者間的聯(lián)接只需應(yīng)用電纜對(duì)插就可以(惟一可插)，使用方便安全性。
2 設(shè)備及特性
開發(fā)設(shè)計(jì)研發(fā)的波涌灌機(jī)器設(shè)備具備如下所示工作中特性和特征。
雙閥運(yùn)行狀態(tài)下，每臺(tái)波涌閥的較大過總流量Q及相對(duì)應(yīng)可操縱的供水量S用下式估計(jì)
在其中式中A為輸水管道截面；d為輸水管道孔徑；ε為流量系數(shù)；h為農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處的工作壓力水口；λ為沿程阻力指數(shù)；ξ為部分阻力指數(shù)；L為輸水管道長短；T為輪灌周期時(shí)間；m為灌水定額；t為每日注水時(shí)長；η為水的合理可利用率。附注得出假設(shè)農(nóng)作物輪灌周期時(shí)間為7d，每日注水時(shí)長為12h，不一樣輸水管道長短和工作壓力水口組成下測(cè)算獲得的每臺(tái)波涌閥較大過總流量Q及相對(duì)應(yīng)可操縱的供水量總數(shù)。對(duì)渠灌溉工程來講，當(dāng)農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處的水口壓力差為30～50cm時(shí)，波涌灌設(shè)備控制的面積是4～6hm2，但在井灌溉工程，操縱總面積則在于水井泵的充裕水口。
附注 每臺(tái)波涌閥較大過總流量及相對(duì)應(yīng)可操縱供水量的估計(jì)
水口H/m輸水管道長短L/m
L=25mL=50m
εQ/m3.s-1S/hm2εQ/m3.s-1S/hm2
0.30.40.03054.610.32440.02473.74
0.50.40.03945.950.32440.03194.83
0.80.40.04987.530.32440.04046.11
1.00.40.05578.410.32440.04516.83
1.50.40.068210.310.32440.05538.36
2.00.40.078711.900.32440.06389.65
注：d=0.2m；λ=0.026；∑ξ=2；m=750m3/hm2；η=0.75。
自動(dòng)化控制器工作標(biāo)準(zhǔn)電壓6V，均值工作電流2.5A，定時(shí)開關(guān)T=3s，電瓶儲(chǔ)能技術(shù)為4A.h/6V?？茖W(xué)上講，工作中頻次為1920次，相對(duì)應(yīng)的波涌頻次對(duì)雙閥來講為480次，對(duì)單閥是960次。受設(shè)備加工、組裝精密度所限，具體功能損耗比較大會(huì)減少充電電池一次電池充電前的工作中頻次。即便如此，一次充電量或是可以達(dá)到澆灌運(yùn)行時(shí)閘閥開閉能耗的要求。
太陽能光伏板的規(guī)格為152mm×152mm，相對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)理論輸出功率為1V.A，在正常的陽光照射下均值工作電壓為8V，均值電流為0.1A。電瓶徹底充放電后充斥著需要的時(shí)間約30h，若按每日合理電池充電6h測(cè)算(早上10點(diǎn)至午后4點(diǎn))，則需5d。故提議每一次使用時(shí)應(yīng)先自動(dòng)化控制器放置戶外陽光底下電池充電一周保證安全運(yùn)作。
總體設(shè)計(jì)考慮了一閥常用，既可做為單管系統(tǒng)應(yīng)用，又能作為多管系統(tǒng)軟件更替換相應(yīng)用，增強(qiáng)了機(jī)器設(shè)備協(xié)調(diào)能力。因?yàn)闄C(jī)器設(shè)備具備全自動(dòng)關(guān)斷水流作用，可達(dá)到無人化和長距離操縱。
控制板基本參數(shù)簡潔明了，只牽涉到波涌灌的最主要參數(shù)，有利于村民學(xué)習(xí)培訓(xùn)把握，便于田里應(yīng)用推廣。
設(shè)備操作簡單，客戶只要用電纜將自動(dòng)化控制器和波涌閥聯(lián)接既可交付使用，且控制板與減速器的接頭選用防水防塵維護(hù)，適合于郊外田地的氣候環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
3 田里基本考評(píng)
開發(fā)設(shè)計(jì)研發(fā)的波涌灌機(jī)器設(shè)備已經(jīng)在1998年各自在井灌溉工程和渠灌區(qū)冬麥澆灌實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了基本田里考評(píng)。波涌閥進(jìn)水管選用PE塑料軟管與低電壓輸水管道排水口或農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口相接，而波涌閥的倆個(gè)排水口則由配有諸多閘孔的田里塑料軟管系統(tǒng)軟件聯(lián)接。塑料軟管里的閘孔可立即加水入畦開展?jié)补?。試?yàn)設(shè)計(jì)的單寬流量是0.003m3/s.m，畦長為150～200m，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示全套機(jī)器設(shè)備工作中運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，波涌閥突破上籃開閉正常的輕松，流水轉(zhuǎn)換時(shí)長準(zhǔn)確，水利閘門防水實(shí)際效果較好，做到了原設(shè)計(jì)要點(diǎn)和性能參數(shù)，具有極強(qiáng)的田里應(yīng)用性。
考核結(jié)果也說明，這套機(jī)器設(shè)備可以十分便捷地在井灌溉工程資金投入運(yùn)用，一方面目前的低壓管道排水口能夠方便快捷的與波涌閥進(jìn)水管相連，另一方面井泵的充裕工作壓力水口又為經(jīng)PE塑料軟管通水帶來了充足驅(qū)動(dòng)力，確保了波涌注水方式對(duì)入畦單寬總流量的規(guī)定。
渠灌區(qū)域內(nèi)應(yīng)用波涌閥會(huì)遭受2個(gè)要素的限制。其一來源于農(nóng)渠分水鎮(zhèn)口處水口壓力差的限定，當(dāng)水口一定時(shí)，輸水軟管的沿程阻力和波涌灌機(jī)器設(shè)備本身發(fā)生的部分阻力將造成入畦總流量降低，不能滿足波涌注水性能參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)測(cè)試結(jié)論，方式排水口處的水口壓力差最少應(yīng)超過30cm，波涌閥輸水管道長短也不可以太久。其二是必須對(duì)目前農(nóng)渠排水口的構(gòu)造開展適度更新改造，便于其與波涌閥進(jìn)水管對(duì)接。
4 結(jié) 論
研發(fā)合適基本國情的波涌灌機(jī)器設(shè)備是建立大規(guī)模應(yīng)用推廣這一農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式的必備條件之一。已開發(fā)設(shè)計(jì)出的波涌灌調(diào)壓閥及自動(dòng)控制器具備一閥常用、操控簡單的特性。農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基本考核結(jié)果證實(shí)這套機(jī)器設(shè)備已做到設(shè)計(jì)要點(diǎn)和性能參數(shù)，具有極強(qiáng)的田里應(yīng)用性。在此基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步提高和健全調(diào)壓閥及自動(dòng)化控制器的品質(zhì)和規(guī)范，選用輕形原材料取代目前材料，緩解機(jī)器設(shè)備自身重量，便于田里靈便挪動(dòng)。除此之外，還應(yīng)研發(fā)與波涌灌機(jī)器設(shè)備相配套的田里輸水管道和相對(duì)應(yīng)的管材閘孔等，進(jìn)而給予特性優(yōu)良、價(jià)錢適當(dāng)?shù)牟ㄓ繚补喑商自O(shè)備系統(tǒng)軟件。有原因堅(jiān)信，伴隨著在我國波涌灌機(jī)器設(shè)備的完成開發(fā)設(shè)計(jì)和優(yōu)化健全及其波涌灌系統(tǒng)軟件生產(chǎn)制造的通用化，波涌注水技術(shù)性一定可以在中國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工作中充分發(fā)揮出應(yīng)該有的推動(dòng)作用。
感激蔡林根專家對(duì)此項(xiàng)工作中給與細(xì)心輔導(dǎo)，本工程為“九五”攻關(guān)項(xiàng)目。
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