平移式喷灌机行走速度及喷灌均匀度试验研究

为研究低压喷灌下喷灌机行走速度合理取值以及喷灌均匀度对土壤含水率均匀度的影响,以自行研制的轻小型平移式喷灌机为研究对象,通过室内单喷头试验和田间喷灌试验,探究了特定灌水定额下喷灌机的工作压力与行走速度关系,并对其水量分布、喷灌均匀度以及土壤含水率均匀度随时间变化进行了分析.结果表明：通过确定灌水定额能够计算出平移式喷灌机的行走速度和工作压力：当灌水定额分别为10,15,20 mm时,40~120 kPa喷灌压力下喷灌机行走速度最小为17.27 m/h,最大为58.65 m/h;增大喷灌压力能小范围提高均匀度,40 kPa工作压力均匀度为0.696,60~120 kPa喷灌压力下均匀度变化范围为0.731~0.788,喷灌水在土壤中的二次分布均匀度明显高于地表喷灌均匀度,40 kPa喷灌压力下喷后6 h土壤含水率均匀度达到0.906,24 h后达到0.953,可相应降低喷灌均匀度设计值以降低运行成本,节约能耗.     

卷管式喷灌机绞盘速度自动控制系统的研究

在实时控制理论的基础上,针对现有绞盘卷管式喷灌机喷头小车随绞盘速度的变化而变化并最终影响喷灌均匀性的问题,设计了一种由8051芯片构成的智能控制系统,给出了其软硬件系统实现的方案,并对该系统效率进行了分析.研究表明,该系统实现了对绞盘卷管式喷灌机绞盘速度的自动控制,有效地控制了喷头小车的行走速度,可大大地提高绞盘卷管式喷灌机的喷灌均匀性和自动化程度,具有很好的应用及推广价值.     

大型平移式喷灌机分布式级联协同导航控制方法

针对大型平移式喷灌机协同导航控制系统中存在的易偏离导航路径、跨间行走协同性差、喷灌均匀性不高等问题,提出了一种分布式级联协同导航控制方法。该方法在建立大型喷灌机多塔车运动学模型的基础上,结合状态反馈和PID控制,设计了主塔车为主机的路径导航控制算法以及子塔车为从机的级联同步跟随控制算法。并设计了基于该方法的协同导航控制系统,通过双天线RTK定位模块获得各塔车的实时姿态,通过变频调速技术实现各塔车运动姿态的控制。完成了变频控制的大型喷灌机设计,在河南省许昌市试验基地进行了协同导航试验。试验结果表明,喷灌机以不同速度协同导航行走时,主塔车最大横向偏差不大于3.26cm,最大航向偏差不大于1.65°;子塔车最大同步偏差不大于13.07cm,满足田间自主作业要求。     

轻简化智能平移喷灌机设计及经济效益分析

针对我国大量存在的中小型"长方形地块",设计了轻简化智能平移喷灌机;本文论述了其总体方案、行走系统和喷灌系统,阐释了轻简化、智能化的设计思路;并且对比指针式喷灌机、地埋式喷灌系统进行经济效益分析,该机成本低,效益好,具有较好的市场前景.     

DYP-235型电动圆形喷灌机电气控制系统的研制

DYP-235型电动圆形喷灌机电气控制系统的设计方案,由计算机、MCGS组态软件、工程数据、PLC编程器、RS485通信电缆和接口及其驱动器设计喷灌机组成的控制系统,利用PLC等控制喷灌机的自动行走、灌水位置、灌水时间或重复灌溉次数,利用触摸屏实现人机界面操作。该系统具有移动方便和经济实用等特点,适合大型农牧场的喷灌机械化作业。     

计算允许土壤表面持水量的喷灌强度

喷灌强度是设计喷灌机的重要技术参数,它的大小既影响喷灌机的喷洒质量,又影响喷灌机的生产率和控制面积,特别对于行喷式(平移式、时针式)喷灌机组的设计尤为重要。     

时针式喷灌机喷灌参数选择及喷头配置方法

一、喷灌技术参数的选择 1.喷灌机末端喷灌强度的确定时针式喷灌机沿支管方向各点的喷灌强度是变化的,喷灌强度的变化在理论上应是一条直线,其斜率视末端喷灌强度的大小而定,实际上由于喷灌的不均匀而成为一条波动的斜线,如图1所示。在设计喷灌机时,要以末端最大喷灌强度作为设计依据,所选     

自驱动集成式一体化喷灌机研发

自驱动集成式一体化喷灌机研发,集喷灌机自行走与喷水行车自行走功能于一体,用柴油机或电动机替代水涡轮实现喷水行车的自动回收,降低能耗,根据需要选配水泵和动力装置。与传统绞盘式喷灌机相比,一体化移动式喷灌设备进行灌溉,避免了行车过程中对庄稼的损坏,可以使灌溉面积控制更加灵活,所包含的地段广阔,灌溉投资成本低廉,且劳动强度较小,适用于小地块喷灌作业需要,尤其适合应急抗旱时使用。     

R327Z型中心支轴式喷灌机部分水力性能试验分析

以R327Z型中心支轴式喷灌机为研究对象,对其水量分布、喷灌均匀度进行现场试验。结果表明:R327Z型中心支轴式喷灌机的灌水均匀性良好,喷灌均匀系数平均为94.6%,能够很好的满足灌溉要求;当机组行走速度为80%时测得的喷洒均匀系数大于行走速度为40%时的喷洒均匀系数。     

水力驱动带状喷灌机的设计研究

为解决现有圆形喷灌设备受风影响大、喷洒不均匀、成本高等缺陷以及现有的喷洒灌溉设备结构复杂,使用不便等不足,设计研究一种水力驱动带状喷灌机。论述带状喷灌机的基本结构组成、工作原理、喷灌指标确定及喷灌系统的创新。通过对样机进行试验证明样机能够满足设计需求和实际生产的要求,形成适于中国农业特点,适于山区丘陵旱地补水抗旱的节水型喷灌机和喷灌技术。     

变频调速分级恒压灌溉自动控制系统及应用

为解决机电泵利用工频电源(50 Hz)作恒速运转条件下,灌溉面积或地形高差变化较大的管道式喷微灌系统灌水均匀度不能满足灌溉要求的问题,提出了一种变频调速分级恒压灌溉自动控制系统,该系统将变频技术和自动化技术相结合,具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备,可同时对1台或多台三相380 V,50 Hz水泵电动机进行自动控制.该系统设计了多段压力设置转换电路,可根据预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换,并对管网的电磁阀开启、关闭进行控制,实现分级恒压自动供水灌溉.通过工程实例分析表明,采用水泵工频控制时喷灌系统水头最大差值为12.89 m,采用变频分级恒压控制时喷灌系统水头最大差值为3.38 m,满足设计压力变幅不大于4.00 m的要求.同时该系统具有节水、节能、自动化程度高、运行管理方便以及保证管网和水泵安全运行等功能,能够根据灌溉分区进行分级恒压自动供水灌溉,满足灌水均匀度要求.     

射流式喷头水量分布动态仿真及试验

【目的】研究工作压力,喷头组合间距、组合斱式和旋转速度对射流式喷头及多喷头组合喷灌均匀性系数(CU)和分布均匀系数(DU)的影响。【斱法】采用不同工作条件下单喷头和多喷头组合喷灌水量分布的动态仿真代码,对射流式喷头开展了水力性能试验;研究了射流式喷头在不同工作压力及安装高度条件下对喷灌强度、水量分布的影响;建立了水量峰值强度与工作压力的回归关系式;模拟了单喷头在正斱形和三角形组合喷灌下的空间水量分布。【结果】喷头在1.5 m安装高度、100~300 kPa压力条件下,水量峰值集中在5 mm/h附近,标准偏差(STD)为0.23。喷头在100 kPa工作压力,安装高度为1.1、1.3 m的水量峰值强度分别可高达8.9、10.5mm/h。不同工作压力下的单喷头喷灌的DU和CU标准偏差分别为15.5%、9.3%,且DU对压力的变化相对更为敏感。【结论】在实际喷灌工程中正斱形组合喷灌的间距应小于8m,三角形组合喷头之间的间距应布置在8m附近,此时的喷灌均匀度最高,单个喷灌设备覆盖范围最广,成本最低。     

基于节水增粮行动背景下的黑龙江省高效节水灌溉装备需求分析

黑龙江省是国家重要的商品粮基地,在节水增粮行动背景下,高效节水灌溉模式、装备类型及装备需求情况亟待解决.文中分析了全省节水增粮行动项目实施以来,其年度任务及完成情况、取得的经验及存在问题.结果表明:喷灌是目前黑龙江省旱田采用的主要灌溉模式,预测到2020年我省旱田采用的主要灌溉模式将从绞盘式喷灌逐渐演变为绞盘式喷灌与中心支轴式喷灌.装备类型将以绞盘式喷灌机与中心支轴式喷灌机为主.预计2015-2020年,绞盘式喷灌机需增加2 734台套,中心支轴式喷灌机需增加277台套,微灌设备需增加415台套.     

基于PWM技术的平移式变量喷灌机喷头流量分配方法

大型平移式喷灌机采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)技术实现变量灌溉作业,因喷头间喷洒区域相互重叠,由地块管理区的设计处方值求解单喷头流量较为困难。首先根据Nelson R3000型单喷头喷洒特性,得到平移式喷灌机沿桁架方向的一维叠加水量分布特性,以及平移运动后的二维叠加水量分布特性,分析确定了由4个喷头重叠喷洒控制一个管理区,并得到喷头区域喷洒分配率,在此基础上提出了按处方值进行喷头流量分配的加权均分法和基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)的分配法。通过管理区喷洒误差分析得出,当相邻处方值变化幅度不超过最大处方值的33%时,精度可以达到5%。为了弥补GA法导致喷洒均匀性下降的不足,将加权均分法和GA法组合应用,有效降低了处方值突变带来的喷洒误差,同时保证了处方值变化较小区域的喷洒均匀性。本文方法可以扩展到4个以上喷头重叠喷洒控制一个管理区的应用场合。     

基于指数平滑预测的高效变量喷灌方法

针对现有灌溉系统只能实现大田经验均一灌溉、缺乏决策指导的问题,基于田间ZigBee无线网络实时采集的田间预埋水分传感器信息,提出一种基于二次平滑预测算法的变量灌溉指导数据处理方法,根据理论设定值自行调整平滑权重,使其预测数据达到最优,得到变量作业处方图;研制了基于PLC的喷灌机变量控制系统,通过模拟百分率计时器对喷灌机逐跨调节,并实时调整行走步长与速度,实现变量灌溉。田间对比试验结果表明,变量灌溉效率及节水方面均优于传统灌溉。     

按植物需求精准节水灌溉自动调控系统的研究

介绍了一种拥有完全自主知识产权的按植物需求精准节水灌溉自动调控系统的工作原理、组成及其灌溉控制策略.系统以植物生理需水指标及土壤含水量为依据,通过无线数据传输,利用自主研发的灌溉监测控制器来控制电磁阀,实现滴灌、喷灌、微灌和低压管道等灌溉方式的自动化,同时经系统监控器通过GSM远距离无线通讯将所有灌溉事件自动输入数据库,形成各种报表,以便对灌溉数据进行统计分析.从硬件和软件两方面描述了系统的设计及实现方法.该系统使用灵活,数据传榆可靠,控制节水效果好.     

自动转移喷灌机控制系统研制

现代农业要求农业生产实现机械化、规模化、自动化和智能化。设施农业作为现代农业中的高端农业，其技术和设备的发展应用具有引领典范作用。其中，节水灌溉是设施农业中一项关键技术，也是国家一直在倡导的重要举措。喷灌机通过定时定量对植物进行灌溉，以最小程度的用水量，获取最大的收益。传统喷灌机自动化程度不高，只能实现单跨自动运行，无法实现跨间自动转移，需要人工辅助，且无法进行区域选择性灌溉。为了提高温室内喷灌机自动化程度，降低劳动力成本，提高工作效率，通过总结归纳国外全自动喷灌机的结构和特点，研制了一种全自动转移喷灌机。该喷灌机系统引入RFID射频模块，它通过射频信号自动识别跨度标签，快速读取标签内数据，可用于识别不同的跨度和初定位。喷灌机主机依托转移装置可进行跨间自动转移，为了防止干扰摒弃接近开关和光电开关，使用霍尔开关作为信号检测和判断，使用西门子200CUP226作为主控制器。通过在上位机昆仑通泰触摸屏上输入喷灌次数、喷灌时间等参数，控制机器自动执行喷灌任务，而高速计数器的使用节省了转移过程中的时间。存储单元存储喷灌的次数和时间记录，方便后期数据查询和经验的数字量转化。      

基于变频恒压控制下的喷微灌单元设计法及应用

利用机电泵加压进行喷微灌过程中,机电泵通常是利用工频电源(50 H z)作恒速运行,无法调节泵的运行特性与管网实际变化的运行状况相适应。在分析变频恒压控制系统原理的基础上,针对喷微灌技术应用中存在的问题,提出了喷微灌系统的单元设计法,对喷微灌系统压力进行分单元、分级控制,极大的提高了灌水均匀度,能够实现适时适量的科学灌水要求,同时具有显著的节水节能效益。     

平地向坡地转换喷灌水量分布计算模型研究

针对坡地喷灌水量分布实测困难问题,以坡地喷头射程计算公式为基础,依据喷头射流方向总水量守恒原理,构建了喷灌水量分布由平地转换到坡地的计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。利用该模型,分析了喷头布置方式、喷头间距、工作压力和坡度等对坡面喷灌水量分布的影响,结果表明,三角形布置有利于坡地单喷头水量分布的叠加,且其组合喷灌均匀度略高于方形布置;随着喷头间距的增大,组合喷灌均匀度呈下降趋势;喷头低压运行时,组合喷灌均匀度相对较低,不能满足喷灌均匀性的要求,随着喷头工作压力的增大,组合喷灌均匀度逐渐增大;在一定坡度范围内,不同坡度对水量分布和组合喷灌均匀度的影响较小。因此,在坡地喷灌系统设计时,若选用雨鸟LF1200型喷头,建议采用三角形布置,喷头间距宜为1.0~1.2倍平地喷头射程,喷头工作压力宜选用300 k Pa。