本發(fā)明屬于噴灌設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能電動(dòng)卷盤噴灌機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的卷盤噴灌機(jī)中有采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作的，大大降低了噴灌機(jī)的入機(jī)水壓要求，能效也大幅提高，但是現(xiàn)有噴灌機(jī)中大部分采用開環(huán)控制方式，在控制速度時(shí)忽略了隨著卷盤上水管層數(shù)的變化而引起的直徑變化，因此在實(shí)際使用時(shí)噴灌機(jī)的灌溉均勻性無法有效保證；雖然也有一小部分噴灌機(jī)采用閉環(huán)控制，但其存在測(cè)速方式繁瑣、采樣頻率底等問題，控制精度也不高，因此，成本較高、操縱和調(diào)試均較為困難，精度不能穩(wěn)定保持，因此，噴灌的均勻性還是不能得到保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種智能電動(dòng)卷盤噴灌機(jī)，該噴灌機(jī)的測(cè)速單元中滾筒與輸水管隨動(dòng)，測(cè)速部件為編碼器且設(shè)置在滾筒內(nèi)部，通過齒輪傳動(dòng)將輸水管的回收速度輸入編碼器中，傳遞數(shù)據(jù)不失真，采樣頻率高，編碼器、控制單元和動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地、準(zhǔn)確地調(diào)整輸水管的回收速度，最終實(shí)現(xiàn)噴灌機(jī)的均勻灌溉。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種智能電動(dòng)卷盤噴灌機(jī)，包括借助旋轉(zhuǎn)組件架設(shè)在支撐座上的卷盤、用于驅(qū)動(dòng)卷盤旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及纏繞在卷盤外圓周上的輸水管，旋轉(zhuǎn)組件中部為空心設(shè)置且增設(shè)有入水管與其空心處相連，入水管內(nèi)端與輸水管的輸入端連接，噴灌機(jī)還設(shè)置用于檢測(cè)輸水管回收速度的測(cè)速單元，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的測(cè)速單元包括設(shè)置有引導(dǎo)孔的支架以及借助鉸接架安裝于支架一側(cè)的測(cè)速滾，鉸接架一端與支架鉸接連接，另一端安裝測(cè)速滾，引導(dǎo)孔方向與測(cè)速滾滾動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)且均位于輸水管的回收方向上，輸水管的輸出端穿過引導(dǎo)孔并且其上端與測(cè)速滾下端相接觸，測(cè)速滾包括固定軸以及借助軸承安裝在固定軸外部的滾筒，固定軸與鉸接架端部固定連接，滾筒內(nèi)部安裝有同心設(shè)置的內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈為環(huán)形且其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有齒圈，固定軸外部借助固定板固定安裝有編碼器，編碼器的轉(zhuǎn)軸端部安裝有外齒輪，外齒輪與內(nèi)齒圈相嚙合，編碼器的信息輸出端與控制單元的信息輸入端通過信號(hào)線相連，固定軸為空心軸且其外壁上設(shè)置有引線孔，信號(hào)線依次穿過引線孔和固定軸的空心部分并從其端部伸出，控制單元的信號(hào)輸出端與動(dòng)力機(jī)構(gòu)的信號(hào)控制端相連，編碼器、控制單元及動(dòng)力機(jī)構(gòu)形成調(diào)節(jié)卷盤轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述的入水管外壁上安裝有水壓檢測(cè)裝置，水壓檢測(cè)裝置的信息輸出端與控制單元的信息輸入端相連。

所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)部件及固定在卷盤側(cè)面上的側(cè)齒圈，控制單元的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的信號(hào)控制端相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力輸出端與傳動(dòng)部件動(dòng)力輸入端相連，傳動(dòng)部件動(dòng)力輸出端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪與側(cè)齒圈相嚙合。

所述的鉸接架包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)支撐桿及設(shè)置在支撐桿一端的鉸接柱，鉸接柱一端與支撐桿一端鉸接連接，支架上設(shè)置有豎向的長(zhǎng)條孔，鉸接柱另一端鉸接于長(zhǎng)條孔中。

所述的支架為矩形框架結(jié)構(gòu)，矩形的中空位置形成限制輸水管水平橫向位移的引導(dǎo)孔，支架與支撐座之間設(shè)置有使支架沿卷盤軸向方向移動(dòng)的往復(fù)平移機(jī)構(gòu)，往復(fù)平移機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)組件和滑移組件，驅(qū)動(dòng)組件包括設(shè)置于支撐座上且連接有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絲杠和固定于支架上的絲杠套，滑移組件包括設(shè)置于支撐座上的滑桿和固定于支架上的滑套，絲杠和滑桿的設(shè)置方向均與卷盤的軸向方向相同。

所述的滾筒外部設(shè)置有耐磨層，耐磨層外表面設(shè)置有防滑紋。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明涉及的測(cè)速單元中將測(cè)速部件設(shè)置在滾筒中，測(cè)速部件不易受到水、油及其他雜質(zhì)的影響，工作性能較為穩(wěn)定，并且固定軸為空心，其為內(nèi)部的測(cè)速部件提供電源和信號(hào)線的走線通道，電源和信號(hào)線處于固定的狀態(tài)，不易損壞，滾筒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)編碼器產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)，編碼器具有較高的采樣頻率，回收速度檢測(cè)的實(shí)時(shí)性顯著增強(qiáng)，編碼器、控制單元和動(dòng)力機(jī)構(gòu)形成了調(diào)節(jié)卷盤轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠在輸水管纏繞直徑變化時(shí)進(jìn)行卷盤轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保持卷盤回收速度的實(shí)時(shí)恒定，噴灌機(jī)的灌溉均勻性顯著提高，

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是本發(fā)明中測(cè)速單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是測(cè)速單元中測(cè)速滾的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是輸水管與入水管的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1、支撐座，2、卷盤，3、輸水管，4、入水管，5、控制單元，6、支架，7、鉸接架，701、支撐桿，702、鉸接柱，703、長(zhǎng)條孔，8、測(cè)速滾，801、固定軸，802、軸承，803、滾筒，804、內(nèi)齒圈，805、編碼器，806、外齒輪，807、耐磨層，9、信號(hào)線，10、水壓檢測(cè)裝置，11、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，12、側(cè)齒圈，13、驅(qū)動(dòng)齒輪，14、旋轉(zhuǎn)電機(jī)，15、絲杠，16、絲杠套，17、滑桿，18、滑套，19、密封圈。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種智能電動(dòng)卷盤噴灌機(jī)，包括借助旋轉(zhuǎn)組件架設(shè)在支撐座1上的卷盤2、用于驅(qū)動(dòng)卷盤2旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及纏繞在卷盤2外圓周上的輸水管3，旋轉(zhuǎn)組件中部為空心設(shè)置且增設(shè)有入水管4與其空心處相連，入水管4內(nèi)端與輸水管3的輸入端連接，噴灌機(jī)還設(shè)置用于檢測(cè)輸水管3回收速度的測(cè)速單元，測(cè)速單元包括設(shè)置有引導(dǎo)孔5的支架6以及借助鉸接架7安裝于支架6一側(cè)的測(cè)速滾8，鉸接架7一端與支架6鉸接連接，另一端安裝測(cè)速滾8，引導(dǎo)孔5方向與測(cè)速滾8滾動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)且均位于輸水管3的回收方向上，輸水管3的輸出端穿過引導(dǎo)孔5并且其上端與測(cè)速滾8下端相接觸，測(cè)速滾8包括固定軸801以及借助軸承802安裝在固定軸801外部的滾筒803，固定軸801與鉸接架7端部固定連接，滾筒803內(nèi)部安裝有同心設(shè)置的內(nèi)齒圈804，內(nèi)齒圈804為環(huán)形且其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有齒圈，固定軸801外部借助固定板固定安裝有編碼器805，編碼器805的轉(zhuǎn)軸端部安裝有外齒輪806，外齒輪806與內(nèi)齒圈804相嚙合，編碼器805的信息輸出端與控制單元5的信息輸入端通過信號(hào)線9相連，固定軸801為空心軸且其外壁上設(shè)置有引線孔，信號(hào)線9依次穿過引線孔和固定軸801的空心部分并從其端部伸出，控制單元5的信號(hào)輸出端與動(dòng)力機(jī)構(gòu)的信號(hào)控制端相連，編碼器805、控制單元5及動(dòng)力機(jī)構(gòu)形成調(diào)節(jié)卷盤2轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施例，如圖1至圖5所示，使用該噴灌機(jī)時(shí)，將輸水管3的輸出端放置在田地中，動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)卷盤2轉(zhuǎn)動(dòng)從而將輸水管3進(jìn)行回收，回收過程中進(jìn)行噴灌，實(shí)現(xiàn)了邊收卷邊噴灌的自動(dòng)灌溉方式，動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、傳動(dòng)部件及固定在卷盤2側(cè)面上的側(cè)齒圈12，控制單元5的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的信號(hào)控制端相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11動(dòng)力輸出端與傳動(dòng)部件動(dòng)力輸入端相連，傳動(dòng)部件動(dòng)力輸出端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)齒輪13，驅(qū)動(dòng)齒輪13與側(cè)齒圈12相嚙合，在使用該噴灌機(jī)時(shí)，先將設(shè)定的回收速度輸入控制單元5中，控制單元5控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)11帶動(dòng)卷盤2旋轉(zhuǎn)，輸水管3按照設(shè)定的回收速度進(jìn)行回收，隨著輸水管3的回收，卷盤2中輸水管3的層數(shù)逐漸增加，卷盤2的直徑逐漸增大，其旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)換成的線速度將會(huì)越來越快，輸水管3的回收速度不能保持在設(shè)定值，測(cè)速滾8中的編碼器805檢測(cè)并獲得輸水管3的實(shí)時(shí)回收速度，該信息傳送至控制單元5中，控制單元5根據(jù)該實(shí)時(shí)回收速度向驅(qū)動(dòng)電機(jī)11發(fā)送調(diào)整信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速降低，卷盤2的轉(zhuǎn)速隨之降低，其產(chǎn)生的線速度即輸水管3的回收速度能夠穩(wěn)定保持在設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)了卷盤2轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，編碼器805的采樣頻率較高，能夠較好地實(shí)現(xiàn)回收速度的實(shí)時(shí)反饋，控制單元5能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的實(shí)時(shí)調(diào)整，輸水管3回收速度的恒定不變能夠確保噴灌機(jī)對(duì)所噴灌田地的均勻噴灌。

入水管4端部固定連接在卷盤2中部旋轉(zhuǎn)組件的空心處，輸水管3向外伸出旋轉(zhuǎn)組件的空心處，輸水管3與空心處內(nèi)壁之間通過旋轉(zhuǎn)軸承形成旋轉(zhuǎn)配合，輸水管3端部插入入水管4內(nèi)部且兩者之間安裝有兩組密封圈19，當(dāng)卷盤2旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸水管3隨之旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)組件與入水管4不動(dòng)，并且水流能夠通過入水管4進(jìn)入輸水管3中而不發(fā)生泄露。

入水管4外壁上安裝有水壓檢測(cè)裝置10，水壓檢測(cè)裝置10的信息輸出端與控制單元5的信息輸入端相連，水壓檢測(cè)裝置10、控制單元5及動(dòng)力機(jī)構(gòu)形成調(diào)節(jié)卷盤2啟停的閉環(huán)控制系統(tǒng)，水壓檢測(cè)裝置10實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)入水管4中的水壓并將該信息發(fā)送至控制單元5，控制單元5中預(yù)設(shè)有噴灌用的參考水壓，控制單元5將實(shí)時(shí)水壓信息與提前設(shè)定的水壓進(jìn)行對(duì)比，如果實(shí)時(shí)水壓低于設(shè)定值，此時(shí)輸水管3中的水壓不足以噴灌設(shè)定的噴灌范圍，那么控制單元5向驅(qū)動(dòng)電機(jī)11發(fā)送停機(jī)指令，避免田地中存在沒有噴灌的區(qū)域，如果監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)水壓不低于設(shè)定值，此時(shí)，輸水管3水壓正常，噴灌范圍正常，那么控制單元5向驅(qū)動(dòng)電機(jī)11發(fā)送啟動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11帶動(dòng)卷盤2繼續(xù)進(jìn)行輸水管3的回收噴灌工作。

測(cè)速滾8借助鉸接架7安裝在支架6一側(cè)，鉸接架7包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)支撐桿701及設(shè)置在支撐桿701一端的鉸接柱702，鉸接柱702一端與支撐桿701一端鉸接連接，支架6上設(shè)置有長(zhǎng)條孔703，鉸接柱702另一端鉸接于長(zhǎng)條孔703中，輸水管3在回收過程中驅(qū)動(dòng)滾筒803進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒803外部設(shè)置有耐磨層807，耐磨層807外表面設(shè)置有防滑紋，由于鉸接架7與支架6之間為鉸接，因此，依靠測(cè)速滾8和鉸接架7的重量可以保持測(cè)速滾與輸水管之間的具備一定的摩擦力，依靠該摩擦力的驅(qū)動(dòng)，滾筒803隨輸水管3的移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，無需在測(cè)速滾8和輸水管3之間設(shè)置壓緊機(jī)構(gòu)，既節(jié)省成本，又簡(jiǎn)化了測(cè)速單元的結(jié)構(gòu)，當(dāng)輸水管3變粗時(shí)，輸水管3上邊緣向上頂起測(cè)速滾8，測(cè)速滾8帶動(dòng)鉸接架7中的鉸接柱702沿長(zhǎng)條孔703向上滑動(dòng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)不同直徑的輸水管3的適應(yīng)性。

支架6為矩形框架結(jié)構(gòu)，矩形的中空位置形成限制輸水管3水平橫向位移的引導(dǎo)孔5，支架6與支撐座1之間設(shè)置有使支架6沿卷盤2軸向方向移動(dòng)的往復(fù)平移機(jī)構(gòu)，往復(fù)平移機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)組件和滑移組件，驅(qū)動(dòng)組件包括設(shè)置于支撐座1上且連接有旋轉(zhuǎn)電機(jī)14的絲杠15和固定于支架6上的絲杠套16，滑移組件包括設(shè)置于支撐座1上的滑桿17和固定于支架6上的滑套18，絲杠15和滑桿17的設(shè)置方向均與卷盤2的軸向方向相同，在輸水管3回收過程中，輸水管3是一層一層地進(jìn)行收卷，每一層中輸水管3需要邊回收邊橫向移動(dòng)，卷盤2轉(zhuǎn)速高時(shí)，輸水管3橫向移動(dòng)速度較快，隨著卷盤2轉(zhuǎn)速逐漸降低，輸水管3的橫向移動(dòng)速度逐漸降低，控制單元5根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速信息來控制調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機(jī)14的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)電機(jī)14帶動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得支架6隨絲杠套16橫向移動(dòng)，支架6上的滑套18沿滑桿17滑動(dòng)，控制單元5的控制使得輸水管3回收時(shí)橫向移動(dòng)的速度與卷盤2的轉(zhuǎn)速相匹配。

控制單元5由控制面板、電源模塊、控制模塊、GSM模塊、電路板、聲光報(bào)警設(shè)備、柜體等組成，控制面板上設(shè)置有操作按鈕和液晶顯示屏，控制單元5具有良好的人機(jī)交互功能，用戶可以通過控制面板輕松設(shè)定輸水管3的回收速度，修改遠(yuǎn)程報(bào)警的參數(shù)或?qū)ο?，切換工作模式為“智能模式”或“手動(dòng)模式”，液晶顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示水壓檢測(cè)裝置6傳送過來的水壓信息和測(cè)速單元傳送來的速度信息，并實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的輸入操作，集成了水壓檢測(cè)、遠(yuǎn)程報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警和人機(jī)交互等多項(xiàng)功能，水壓、回收速度、遠(yuǎn)程控制信息及設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)均能夠得到實(shí)時(shí)顯示，使用及調(diào)整過程較為方便、直觀。

在輸水管3回收過程中，用戶根據(jù)灌溉要求通過控制單元5設(shè)定輸水管3的回收速度，控制單元5根據(jù)用戶設(shè)定的回收速度，采用閉環(huán)控制方法，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)11運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)卷盤2旋轉(zhuǎn)纏繞回收輸水管3，實(shí)現(xiàn)輸水管3的恒速回收，保證農(nóng)田的灌溉均勻性，滿足用戶的灌溉要求，在工作中，控制單元5根據(jù)用戶設(shè)定的回收速度和測(cè)速單元檢測(cè)到的實(shí)時(shí)速度，來動(dòng)態(tài)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速，在卷盤2上因輸水管3層數(shù)的變化而引起的卷盤2纏繞直徑變化的情況下，輸水管3也能夠按照用戶的設(shè)定速度進(jìn)行恒速回收；在控制單元5處于“智能控制”模式時(shí)，水壓檢測(cè)裝置10傳送過來的水壓信號(hào)不僅用以顯示，還參與控制單元5對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的控制，當(dāng)檢測(cè)到的入機(jī)水壓低于設(shè)定壓力時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，噴灌機(jī)停機(jī)，當(dāng)入機(jī)水壓達(dá)到或高于設(shè)定壓力時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11自行啟動(dòng)，并按用戶的預(yù)先設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)，控制單元處于“手動(dòng)模式”時(shí)，檢測(cè)到的水壓信號(hào)不參與控制單元5對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的控制；水壓檢測(cè)裝置10的設(shè)置，為整個(gè)灌溉均勻性的控制引入了水壓參數(shù)，避免了在水壓不足的情況下造成的灌溉幅寬不足，保證了灌溉的有效性，為無人監(jiān)管的噴灌提供了保障，結(jié)合遠(yuǎn)程報(bào)警功能，用戶可以脫離噴灌機(jī)并且在不進(jìn)行噴灌時(shí)第一時(shí)間得知具體情況。

控制單元5具有遠(yuǎn)程報(bào)警和現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警功能，當(dāng)噴灌機(jī)發(fā)生故障或其它原因停機(jī)時(shí)，控制單元5通過其內(nèi)置的GSM模塊遠(yuǎn)程通知用戶，并同時(shí)啟動(dòng)噴灌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警器，控制單元5還可以計(jì)算出噴灌機(jī)工作的預(yù)計(jì)結(jié)束時(shí)間，并提前一定時(shí)間通知用戶，提前時(shí)間可以進(jìn)行設(shè)定，這樣極大方便了用戶，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)噴灌機(jī)的同時(shí)無人值守作業(yè)；控制單元5還可以拓展智能計(jì)算功能，用戶只需確定農(nóng)田的灌溉需求量，并輸入噴灌幅寬，控制單元5根據(jù)預(yù)設(shè)水壓、輸水管3直徑等參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出適宜的輸水管3的回收速度，在不同幅寬、不同灌溉需求量的田地中，用戶只需要將上述數(shù)值輸入控制單元5中，即可得到適宜的回收速度，為設(shè)定回收速度的參考值提供了便利。