一种多功能灌溉系统及方法

1.本发明属于灌溉设备技术领域，尤其涉及一种多功能灌溉系统及方法。


背景技术：

2.在农作物管理过程中，需要对农作物进行灌溉，保证农作物生长过程中所需的水分。传统的灌溉方式为通过开挖沟渠，将水引入至田地中，但是这种灌溉方式比较粗放，用水较多，导致水资源利用率较低，随着喷灌技术的发展，越来越多的田地使用喷灌的方式对农作物进行灌溉，常见的喷灌方式为使用喷管和喷头，喷头在喷罐过程中进行旋转，但是，这种喷灌方式，很容易出现灌溉不均匀的现象，导致水分的利用率较低，同时导致不同区域中的土壤的熵持续时间不同，不利于农作物的统一管理；同时，亦有采用滴灌带滴灌的方式对农作物进行灌溉，采用滴灌的方式进行灌溉时，滴灌效果受滴灌带孔径的大小、排列方式以及水压的影响较大，同样易出现滴灌不均的现象，不利用田间农作物的管理。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种多功能灌溉系统及方法，通过设置动力机构，在灌溉时，动力机构能够驱动灌溉结构移动，实现均匀灌溉的效果，为田间农作物的管理提供了极大的便利。
4.本发明提供如下技术方案：一种多功能灌溉系统，包括：供水机构、动力机构、灌溉结构、支撑机构、管线机构；所述供水机构向灌溉结构提供水源，用于对作物的灌溉；所述动力机构为管线机构提供动力，带动灌溉结构运行到特定的位置；所述灌溉结构将供水机构提供的水进行喷洒，对作物进行灌溉；所述支撑机构为动力机构提供支撑作用，为管线机构提供导向与支撑作用。
5.优选的，所述供水机构包括水管、供水系统支撑运行结构、水管收放结构，所述水管缠绕在水管收放结构的表面，所述水管收放结构与供水系统支撑运行结构连接，所述供水系统支撑运行结构起到支撑水管收放结构的作用。
6.优选的，所述动力机构包括钢丝绳驱动结构、动力轮、驱动轮外挂连接器，所述驱动轮外挂连接器与动力源连接，动力源为动力轮提供动力，所述动力轮与钢丝绳驱动结构连接，动力轮带动钢丝绳驱动结构转动。
7.优选的，所述灌溉结构包括灌溉支撑结构、喷头、灌溉结构连接器、灌溉运行结构，所述灌溉运行结构与灌溉支撑结构连接，所述喷头设置在灌溉支撑结构的上侧，所述喷头与供水机构的水管连接。
8.优选的，所述支撑机构包括动力轮支撑架、支撑限位结构、驱动导向结构支撑架、支撑销轴、钢丝导向结构、限位器、支撑限位结构支撑架；所述限位器与支撑限位结构连接，所述钢丝导向结构通过支撑销轴与驱动导向结构支撑架连接。
9.优选的，所述管线结构包含地埋管、管线支撑轴承、驱动钢丝、驱动钢丝连接器；管线支撑轴承装配于地埋管中，驱动钢丝贯穿支撑轴承后通过地埋管，所述灌溉结构与驱动
钢丝连接。
10.优选的，本系统还包括辅助机构，所述辅助机构包括钢丝牵引杆、钢丝牵引动力机构、钢丝牵引杆连接器，所述钢丝牵引杆连接器与钢丝牵引杆连接。
11.优选的，所述钢丝绳驱动结构为电机、液压马达、水涡轮中的一种。
12.优选的，所述驱动钢丝的两端均设置有驱动钢丝连接器，两个所述驱动钢丝连接器通过连接件连接，所述连接件包括连接壳，所述连接壳呈长方形槽体结构，所述连接壳的左右两侧面设置有开口，所述驱动钢丝连接器呈球体结构状，所述驱动钢丝连接器位于连接壳的内侧，所述驱动钢丝位于开口内，所述连接壳的内侧设置有限位板，所述限位板亦设置有开口，所述连接壳的两侧均设置有调节螺栓，所述调节螺栓的一端能够与限位板接触。
13.优选的，所述限位板的表面设置有凹槽，所述凹槽与驱动钢丝连接器的形状相适配，通过设置的凹槽便于固定驱动钢丝连接器。
14.优选的，一种多功能灌溉系统的灌溉方法包括以下步骤：s1、土壤湿度检测，利用湿度检测仪对土壤的湿度进行检测，根据检测结果判断土壤的湿度状态；s2、土壤灌溉，当土壤的湿度低于预先设置的阈值时，开启灌溉结构，对土壤进行灌溉；s3、灌溉结构移动，在灌溉过程中，动力机构为灌溉结构提供动力，带动灌溉结构移动，其运动方向为向远离动力机构的方向运行，实现均匀灌溉的目的；s4、结束灌溉，当灌溉结构与限位器接触时，灌溉结构停止移动，并结束灌溉。
15.优选的，在步骤s3中，在灌溉结构移动过程中，灌溉结构采用间歇式移动方式进行移动，所述灌溉结构每次移动的距离为l，灌溉结构移动的速率为v，每次移动后停留的时间为t，灌溉结构的灌溉半径为r,其之间的关系满足：t:（l/v）=m（l/r）；式中，l、r的单位为cm，t的单位为s，v的单位为cm/s，m为相关系数，取值范围为1.2-2.1。
16.优选的，当满足上述关系式时，为了保证均匀灌溉，相邻所述的喷头8之间的距离为s, 相邻所述喷头8之间的距离s与灌溉半径r之间的关系为：2r=（1.1-1.2）s。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明一种多功能灌溉系统及方法，通过设置动力机构，在灌溉时，动力机构能够驱动灌溉结构移动，实现均匀灌溉的效果，为田间农作物的管理提供了极大的便利。
18.（2）本发明一种多功能灌溉系统及方法，在灌溉结构移动过程中，灌溉结构采用间歇式移动方式进行移动，能够保证均匀灌溉，灌溉效果较好。
19.（3）本发明一种多功能灌溉系统及方法，通过设置驱动钢丝连接器，驱动钢丝的两端通过驱动钢丝连接器连接，能够断开驱动钢丝，便于对土地进行反整，使用过程及其便捷。
20.（4）本发明一种多功能灌溉系统及方法，通过设置多个驱动钢丝，每个驱动钢丝上均连接有喷头，将田地整体划分为多块田地分别进行灌溉，保证了灌溉质量，提高了水资源的使用效率，用时较短。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1是本发明的整体结构示意图。
23.图2是本发明的图1又一结构示意图。
24.图3是本发明的连接件示意图。
25.图4是本发明的图3剖视图。
26.图5是本发明的支撑限位结构示意图。
27.图中：01、供水机构；02、动力机构；03、灌溉结构；04、支撑机构；05、管线机构；07、作物；1、水管；2、供水系统支撑运行结构；3、水管收放结构；4、钢丝绳驱动结构；5、动力轮；7、灌溉支撑结构；8、喷头；9、灌溉结构连接器；10、支撑限位结构；11、地埋管；13、钢丝牵引杆；14、支撑销轴；15、钢丝牵引动力机构；16、辅助机构；17、支撑轴承；18、钢丝导向结构；19、限位器；20、灌溉运行结构；21、驱动钢丝连接器；22、驱动钢丝；23、支撑限位结构支撑架；24、驱动轮外挂连接器；25、连接件；26、连接壳；27、调节螺栓；28、限位板。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
30.实施例一：如图1-5所示，一种多功能灌溉系统，包括：供水机构01、动力机构02、灌溉结构03、支撑机构04、管线机构05；所述供水机构01向灌溉结构03提供水源，用于对作物07的灌溉；所述动力机构02为管线机构05提供动力，带动灌溉结构03运行到特定的位置；所述灌溉结构03将供水机构01提供的水进行喷洒，对作物07进行灌溉；所述支撑机构04为动力机构02提供支撑作用，为管线机构05提供导向与支撑作用。
31.所述供水机构01包括水管1、供水系统支撑运行结构2、水管收放结构3，所述水管1缠绕在水管收放结构3的表面，所述水管收放结构3与供水系统支撑运行结构2连接，所述供水系统支撑运行结构2起到支撑水管收放结构3的作用。具体地，所述水管收放结构3为转盘和电机，所述水管1缠绕在转盘的表面，转盘转动，实现水管1的收放功能，所述转盘的轴心处设置有转轴，所述转轴上设置有第一皮带轮，所述转轴与第一皮带轮之间设置有离合器，所述电机的输出轴上设置有第二皮带轮，所述第一皮带轮与第二皮带轮之间通过皮带连
接。当灌溉结束后，启动电机，电机带动转盘转动，实现收纳水管1的目的，在灌溉过程中，转轴与第一皮带轮之间的离合器处于分离状态，从而便于转盘灌溉时的转动。
32.所述动力机构02包括钢丝绳驱动结构4、动力轮5、驱动轮外挂连接器24，所述动力轮5上设置有驱动轮外挂连接器24，所述驱动轮外挂连接器24的另一端与钢丝绳驱动结构4连接，钢丝绳驱动结构4为动力轮5提供动力，动力轮5带动钢丝绳驱动结构4转动。所述钢丝绳驱动结构4为电机、液压马达、水涡轮中的一种。
33.所述灌溉结构03包括灌溉支撑结构7、喷头8、灌溉结构连接器9、灌溉运行结构20，所述灌溉运行结构20与灌溉支撑结构7连接，所述喷头8设置在灌溉支撑结构7的上侧，所述喷头8与供水机构01的水管1连接。具体地，所述灌溉运行结构20包括支腿和滚轮，所述滚轮设置在支腿的下侧，所述灌溉运行结构20能够带动灌溉支撑结构7以及喷头8移动。
34.所述支撑机构04包括动力轮支撑架6、支撑限位结构10、驱动导向结构支撑架12、支撑销轴14、钢丝导向结构18、限位器19、支撑限位结构支撑架23；结合图5所示，所述限位器19与支撑限位结构10连接，所述钢丝导向结构18通过支撑销轴14与驱动导向结构支撑架12连接。所述驱动导向结构支撑架12上沿竖直方向设置有多个固定孔，所述支撑销轴14插接在固定孔内，通过选用不同位置的固定孔，用于调节驱动钢丝22的张紧度。所述动力轮支撑架6与动力轮5连接，动力轮支撑架6对动力轮5起到支撑的作用。支撑限位结构10与限位器19对灌溉结构起到了限位的作用。具体地，所述限位器19为转轮，所述转轮上设置有凹槽，所述支撑限位结构10上设置有多个固定孔，所述限位器19的轴心处设置有转轴，所述转轴设置在固定孔处，所述限位器19能够转动。
35.所述管线结构05包含地埋管11、管线支撑轴承17、驱动钢丝22、驱动钢丝连接器21；管线支撑轴承17装配于地埋管11中，驱动钢丝22贯穿支撑轴承17后通过地埋管，所述驱动钢丝22的两端位于地面08的上侧，所述驱动钢丝22的两端各自依次穿过钢丝导向结构18和限位18，然后，驱动钢丝22的两端闭合构成环形结构，所述灌溉结构03与驱动钢丝22连接。具体地，灌溉支撑结构7与驱动钢丝22连接，驱动钢丝22带动灌溉结构03移动。
36.本系统还包括辅助机构16，所述辅助机构16包括钢丝牵引杆13、钢丝牵引动力机构15、钢丝牵引杆连接器16，所述钢丝牵引杆连接器16与钢丝牵引杆13连接，所述钢丝牵引杆连接器16用于连接驱动钢丝22的一端，所述钢丝牵引动力机构15用于带动钢丝牵引杆13移动，进一步实现带动驱动钢丝22的一端移动。当进行土地翻整时，断开驱动钢丝22上的驱动钢丝连接器21，收起驱动钢丝22直至到达两端限位器19。土地翻整后，驱动钢丝22的一端驱动钢丝连接器21与辅助机构06上的钢丝牵引杆13上的钢丝牵引杆连接器16连接，辅助机构06的钢丝牵引杆13连接几根驱动钢丝22后，在钢丝牵引动力机构15的带动下，带动驱动钢丝连接器21到达同一根驱动钢丝22的另一端驱动钢丝连接器21处，将驱动钢丝22两端的驱动钢丝连接器21连接，完成整个灌溉系统的系统功能恢复。
37.具体地，所述驱动钢丝22的两端均设置有驱动钢丝连接器21，两个所述驱动钢丝连接器21通过连接件25连接，所述连接件25包括连接壳26，所述连接壳26呈长方形槽体结构，所述连接壳26的左右两侧面设置有开口，所述驱动钢丝连接器21呈球体结构状，所述驱动钢丝连接器21位于连接壳26的内侧，所述驱动钢丝22位于开口内，所述连接壳26的内侧设置有限位板28，所述限位板亦设置有开口，所述连接壳26的两侧均设置有调节螺栓27，所述调节螺栓27的一端能够与限位板28接触，通过转动调节螺栓27，调节驱动钢丝22的张紧
度。所述限位板的表面设置有凹槽，所述凹槽与驱动钢丝连接器的形状相适配，通过设置的凹槽便于固定驱动钢丝连接器。
38.实施列二一种多功能灌溉系统的灌溉方法包括以下步骤：s1、土壤湿度检测，利用湿度检测仪对土壤的湿度进行检测，根据检测结果判断土壤的湿度状态；s2、土壤灌溉，当土壤的湿度低于预先设置的阈值时，开启灌溉结构，对土壤进行灌溉；s3、灌溉结构移动，在灌溉过程中，动力机构为灌溉结构提供动力，带动灌溉结构移动，其运动方向为向远离动力机构的方向运行，实现均匀灌溉的目的；s4、结束灌溉，当灌溉结构与限位器接触时，灌溉结构停止移动，并结束灌溉。
39.在步骤s3中，在灌溉结构移动过程中，灌溉结构采用间歇式移动方式进行移动，所述灌溉结构每次移动的距离为l，灌溉结构移动的速率为v，每次移动后停留的时间为t，灌溉结构的灌溉半径为r,其之间的关系满足：t:（l/v）=ml/r；式中，l、r的单位为cm，t的单位为s，v的单位为cm/s，m为相关系数，取值范围为1.2-2.1；当m的取值范围为1.2-2.1时，能够实现均匀灌溉的目的，灌溉效果较好。
40.当满足上述关系式时，为了保证均匀灌溉，相邻所述的喷头8之间的距离为s, 相邻所述喷头8之间的距离s与灌溉半径r之间的关系为：2r=1.1-1.2s，此关系基于喷头8喷灌的面积为扇形结构，满足此关系时，喷灌过程中不易出现灌溉盲区，灌溉效果较好。
41.通过上述技术方案得到的装置是一种多功能灌溉系统及方法，当需要灌溉时，开启灌溉结构，同时开启动力机构，动力机构为灌溉结构提供动力，带动灌溉结构移动，其运动方向为向远离动力机构的方向运行，实现均匀灌溉的目的。
42.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。