摘 要:該技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚灌溉中，模擬廠房吊車技術(shù)，用輸水車代替吊車對大棚中任意位置處的需水作物進(jìn)行灌溉，與傳統(tǒng)管灌相比，無需在田間埋設(shè)任何管道溝渠，整個灌溉過程都是自動的，無需人工干預(yù)操作，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和科學(xué)化，對作物按需供水，有效減少農(nóng)業(yè)灌溉水用量，提高水的利用效率，達(dá)到節(jié)約水資源的目的，因此有較大的應(yīng)用前景和推廣空間。

關(guān)鍵詞:按需供水 輸水車 升降管 自動化 節(jié)水灌溉

中圖分類號:S275文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0145-01

1 設(shè)計背景

中國是農(nóng)業(yè)大國，水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的重要資源。但是，中國的水資源比較貧乏，人多水少且水資源時空分布不均，尤其在近十幾年，隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，中國的水問題日趨嚴(yán)峻，水利對全局的影響更為重大，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)水灌溉技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急，大勢所趨。

近幾年，管道輸水灌溉技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展很快，管灌是一種用管道代替田間溝渠的灌溉技術(shù)，灌水時利用在田地里埋設(shè)的管道系統(tǒng)把水送到田間，該技術(shù)具有節(jié)水、節(jié)能、省地等功能。

但是管灌技術(shù)仍存在很多問題:例如水經(jīng)輸水管道進(jìn)入田地后，仍沿用傳統(tǒng)的漫灌的方式，并沒有真正解決水資源浪費的問題；此外，我國東北、西北地區(qū)，凍土層深普遍在2m以下，為滿足管道防凍要求，輸水管要埋在2m以下處，這樣不但增大了水頭損失，而且給施工帶來困難，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。

我們知道，目前的裝載廠房上部大多設(shè)有吊車梁，吊車梁上有吊車軌道，吊車可通過軌道在吊車梁上來回行駛，達(dá)到在廠房內(nèi)自由裝載、運輸重物的作用。

因此，模擬廠房吊車技術(shù)，我們希望設(shè)計出一項應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚的自動化節(jié)水灌水技術(shù)，用輸水車代替吊車，輸水車可在大棚上部來回自由移動，當(dāng)大棚里某出檢測出土壤含水量低于作物需水量時，輸水車及時地對其補充水量以滿足作物用水要求。該技術(shù)無需在田間埋設(shè)管道或溝渠，對作物進(jìn)行按需供水，可達(dá)到有效利用水資源，減少生產(chǎn)成本，節(jié)約灌溉用水，避免水資源浪費的目的。

2 設(shè)計原理

2.1 輸水車工作原理

該灌溉技術(shù)模擬廠房吊車技術(shù)，將吊車用輸水車代替，輸水梁置于大棚兩側(cè)的牛腿柱上，輸水梁上設(shè)有輸水車軌道，裝有水的輸水車可通過軌道在輸水梁上左右自由行駛，又因為輸水梁可在牛腿柱上前后自由移動，輸水梁帶動輸水車，因此輸水車就可自由移動到大棚的任意位置處進(jìn)行灌溉。另外，輸水車上的安裝有信號感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)器接收到某處土壤缺水的信號時，輸水車就會自動移動到需水處的上方，便于進(jìn)行下一步的輸水工作。

2.2 升降輸水管工作原理

輸水車上設(shè)有升降輸水管，當(dāng)輸水車上的感應(yīng)器接收到土壤缺水的信號時，輸水車就會自動移動到需水土壤處的上方，然后升降輸水管開始下延，直至輸水管道到達(dá)需水土壤處。另外，輸水車與輸水管之間通過電磁閥來控制連通。當(dāng)電磁閥打開時，輸水車與輸水管連通，這樣輸水車?yán)锏乃涂赏ㄟ^延長后的升降輸水管傳遞到需水處的土壤中以補充土壤水分。升降管可選擇竹節(jié)式電動推桿，它的工作原理為:電動機(jī)經(jīng)齒輪減速后，帶動一對絲桿螺母，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，利用電動機(jī)正反轉(zhuǎn)完成推桿動作，從而完成升降功能。

2.3 土壤水分檢測儀

土壤水分檢測儀器采用Decagon公司的EC-5土壤水分傳感器，其工作原理為:水分檢測儀發(fā)射處一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達(dá)土壤底部后返回電磁信號，檢測探頭輸出的電壓，由于土壤介電常數(shù)的變化取決于土壤的含水量的大小，因此由輸出電壓和水分的關(guān)系就可計算出土壤的含水量。

2.4 工作步驟

該技術(shù)模擬廠房吊車技術(shù)，用輸水車代替吊車，是一項應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚的自動化節(jié)水灌水技術(shù)，其工作過程為:

(1)當(dāng)大棚中的土壤水分檢測儀測出某處的土壤含水量低于作物需水量時，檢測儀發(fā)出電磁信號；

(2)輸水車感應(yīng)器接收土壤缺水信號后，輸水車通過輸水梁及其上的輸水軌道移動到需水處土壤的上方；

(3)輸水車上的升降輸水管開始下延，直至輸水管道底部到達(dá)需水的土壤處；

(4)升降輸水管里的電磁閥打開閥門，輸水車與輸水升降管連通，輸水車上的水經(jīng)升降輸水管進(jìn)入土壤中，補充土壤水，直至滿足作物正常需水量。

當(dāng)大棚內(nèi)其它位置處土壤含水量低于作物需水量時，上述過程重復(fù)循環(huán)進(jìn)行，這樣即可保證整個大棚里作物的正常生長用水。

2.5 創(chuàng)新特色

(1)創(chuàng)造性的模仿廠房吊車技術(shù)，用輸水車代替吊車，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚灌溉技術(shù)中，為農(nóng)業(yè)灌溉提供了新思路。

(2)實現(xiàn)了對作物按需供水的目標(biāo)，達(dá)到了有效利用灌溉水的目的，大大降低了農(nóng)業(yè)大棚的灌溉用水量，節(jié)約水資源，避免水資源的浪費，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展趨勢。

(3)較于傳統(tǒng)形式的管灌，此技術(shù)無需安裝埋設(shè)任何輸水管道，減少灌水的工程量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

(4)作物灌溉的整個工作過程都是自動的，無需人工干預(yù)操作，節(jié)省了大量的人力勞動，與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，更為現(xiàn)代化和科學(xué)化，因此有較大的應(yīng)用前景和推廣空間。

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