一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀的制作方法

本实用新型涉及灌溉设备技术领域，具体为一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀。

背景技术：

众所周知植物在生长过程中离不开水，在气候干旱的时候，各种植被和农作物会因为缺水而导致死亡，这样就会造成巨大的损失，所以在气候干旱的时候会对植物进行灌溉，但随着科学的进步灌溉的方式也在逐渐改变，由以前的大水漫溉逐渐变为滴溉，但是现在发现地下灌溉比滴溉对水的利用率要高很多。

作物根系吸水速率是当前生态水文和陆面过程水分循环和能量循环的重要组成部分，与植物的生理生态过程及产量构成、土壤、作物水分有效性关系密切，农田作物根系吸水速率的定量描述、响应规律及评价水分有效性是作物高效用水模式的基础，是贯穿作物高效用水调控与节水灌溉管理过程的基础科学问题，更是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分。如果能根据作物根系的不同深度的吸水特性以及不同深度土壤的含水率来进行有区分的灌溉那么既可以得到较好的灌溉效果，又可以起到节水的效果，但是现有的地下灌溉的管道组装和拆卸都较为麻烦，而且无法控制单独的一层管道通不通水，无法更加高效的利用水，为解决上述问题本实用新型提供了一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀，包括主管道，主管道上固定连接有多个分支管道，每个分支管道与主管道的连通处一侧均设有电磁阀；

所述每个分支管道远离主管道的一端内部均设有第一堵球，且每个分支管道远离主管道的一端外侧均设有凹槽，所述每个分支管道的外侧均活动卡接有连接管，所述连接管靠近分支管道的一端外侧固定套接有第一固定套，所述第一固定套的内部设有内腔，所述内腔的内部设有卡球，所述卡球的一侧贯穿内腔的内侧壁和连接管，并与分支管道上的凹槽活动卡接，所述内腔的内部还设有多个挤块，每个挤块远离分支管道的一侧侧面上均固定连接有连接杆，所述连接杆远离挤块的一端分别通过设在内腔侧壁上的贯穿槽固定连接有转套，所述转套转动连接在连接管的外侧，所述转套远离连接杆的一端端面上设有多个滑孔，所述多个滑孔的内部均滑动连接有滑杆，且多个滑杆远离转套的一端均固定连接在卡套上，所述卡套同时套接在连接管和转套的外侧，所述卡套远离转套的一端端面上设有多个卡孔，且卡孔围绕连接管呈圆周状排列，所述多个卡孔与多个卡条活动卡接，所述多个卡条固定连接在第二固定套上，所述第二固定套固定套接在连接管的外侧，所述连接管远离分支管道的一端外侧设有螺纹，连接管远离分支管道的一端内部设有第二堵球，连接管靠近分支管道的一端内部固定连接有第一十字板，所述第一十字板靠近第一堵球的一侧侧面上固定连接有第一顶杆；

所述连接管通过其上的螺纹啮合连接有螺套，所述螺套远离分支管道的一端转动连接有连接套，所述连接套的内部设有第二十字板，所述第二十字板靠近第二堵球的一侧侧面上固定连接第二顶杆，所述连接套远离螺套的一端连接有带有孔洞的外管。

优选的，所述外管的内部固定连接有内管，且内管也带有孔洞。

优选的，所述分支管道靠近第一堵球的一端内部固定连接有凸起，连接管靠近第二堵球的一端内部也固定连接有凸起。

优选的，所述连接套通过连接块与螺套转动连接。

优选的，所述转套与卡套之间设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端固定连接在转套上，另一端固定连接在卡套上。

优选的，所述连接套与外管之间设有塑胶软管。

优选的，所述主管道的外侧且位于每个分支管道的上方均固定套接有支撑架，所述支撑架靠近分支管道的一侧上侧壁固定连接有电磁阀的控制盒，每个分支管道的内部位于电磁阀的下方均固定连接有隔板，所述隔板的内部设有空腔，所述控制盒的内部设有顶部连接铁片的拉杆，所述铁片的上方设有电磁铁，所述拉杆的下端贯穿对应的分支管道和空腔的腔顶，并固定连接有挡板，所述拉杆位于空腔内部的一端外侧套接有第二弹簧，所述第二弹簧的一端固定连接在空腔的腔顶上，另一端固定连接在挡板上，所述电磁铁通过导线与外部控制器连接,为了实现实时的调节作用可在土壤的不同深度设置多个传感器从而监测不同深度的土壤含水量，并且根据种植作物的特性，将这些数据均输入进入数据处理器，根据事先设定好的模型进行计算从而得出不同深度灌溉数量，从而通过外部控制器开控制各个电磁阀的开关时间来完成灌溉水量的智能控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过转套和挤块之间的配合，实现了转动转套从而带动挤块运动，挤块挤压卡球使卡球与分支管道上的凹槽相互卡接，从而将连接套固定在分支管道上，本实用新型组装和拆卸都较为方便，并且可以根据土壤以及作物的特性在主管道上的不同高度进行安装，同时通过电磁阀来控制分支管道的通水，实现了可以单独控制某一个分支管道的通水，可通过外部控制器来进行远程控制，可以根据作物根系的吸水特性以及土壤的特性来进行电磁阀开关，通过控制电磁阀开关时间来控制不同深度的灌溉水量从而实现智能灌溉的效果，除此之外设置的堵球可有效防止水流泄露，并且安装拆卸过程比较方便，不要停止整个装置的运行即可操作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电磁阀的结构示意图；

图3为本实用新型分支管道、连接管和连接套的剖视图；

图4为本实用新型图3的A处放大图；

图5为本实用新型图3的B处放大图；

图6为本实用新型连接管的结构示意图；

图7为本实用新型连接管的剖视图；

图8为本实用新型第一固定套、转套、卡套和第二固定套的连接剖视图；

图9为本实用新型第一固定套的结构示意图；

图10为本实用新型内腔的结构示意图；

图11为本实用新型的控制框图；

图12为本实用新型图8的C部放大图；

图13为本实用新型隔板的结构示意图。

图中：1、主管道，2、分支管道，3、支撑架，4、电磁阀，5、隔板，6、拉杆，7、空腔，8、挡板，9、连接管，10、第一固定套，11、挤块，12、连接杆，13、转套，14、滑孔，15、滑杆，16、卡套，17、第一弹簧，18、第二固定套，19、卡条，20、卡球，21、第一十字板，22、第一顶杆，23、第一堵球，24、螺套，25、连接套，26、塑胶软管，27、外管，28、内管，29、第二堵球，30、第二十字板，31、第二顶杆，32、连接块，33、内腔，34、贯穿槽，35、卡孔，36、第二弹簧，37、控制盒，38、铁片，39、电磁铁，40、内侧壁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-13，本实用新型提供一种技术方案：一种基于土壤特性的智能可调节灌溉用闸阀，包括主管道1，主管道1上固定连接有多个分支管道2，每个分支管道2与主管道1的连通处一侧均设有电磁阀4，电磁阀4通过线缆与外部控制装置电连接，从而实现远程的控制电磁阀4的开关，从而控制水从主管道1流向各个分支管道2，为了实现上述目的电磁阀4的安装形式可以如下，主管道1的外侧，位于每个分支管道2的上方均固定套接有支撑架3，所述支撑架3靠近分支管道2的一侧上侧壁固定连接有电磁阀4的控制盒37，所述每个分支管道2的内部位于电磁阀4的下端均固定连接有隔板5，所述隔板5的内部设有空腔7，并且隔板5的下方留有供水流动的孔洞，所述控制盒37的内部设有顶部连接铁片38的拉杆6，所述铁片38的上方设有电磁铁39，电磁铁39通电后会吸引铁片38向上从而向上拉动拉杆6，所述的拉杆6顶的下端固定连接有拉杆6，所述拉杆6的下端贯穿对应的分支管道2和空腔7的腔顶，并固定连接有挡板8，所述拉杆6位于空腔7内部的一端外侧套接有第二弹簧36，第二弹簧36可以在电磁阀4在不通电的情况下使挡板8一直处于空腔7的下方将孔洞遮住，从而阻挡水在分支管道2内部的流通，所述第二弹簧36的一端固定连接在空腔7的腔顶上，另一端固定连接在挡板8上，当需要某一个分支管道2通水时，只需要给相应的电磁阀4供电，使其吸起拉杆6，使挡板8运动到空腔7的内部，这时挡板8就不会阻挡水的流通，从而使分支管道2通水，当挡板8方向后底部与分支管道2侧壁贴合从而防止水从边缘渗出，本装置电磁阀要求不高，摄氏50度以下可正常工作即可，一般的电磁铁均可满足上述要求；

所述每个分支管道2远离主管道1的一端内部均设有第一堵球23，当不在分支管道2上连接连接管9时，第一堵球23在水流的冲击下会堵住管口，使水不会从分支管道2的内部流出，且每个分支管道2远离主管道1的一端外侧均设有凹槽，所述每个分支管道2的外侧均活动卡接有连接管9，所述连接管9靠近分支管道2的一端外侧固定套接有第一固定套10，所述第一固定套10的内部设有内腔33，所述内腔33的内部设有卡球20，所述卡球20的一侧贯穿内腔33的内侧壁40和连接管9，并与分支管道2上的凹槽活动卡接，所述内腔33的内部还设有多个挤块11，挤块11的形状为楔形一头大一头小，挤块11挤压卡球20使其一直与分支管道2上的凹槽相卡接，从而将连接管9卡接在分支管道2上，每个挤块11远离分支管道2的一侧侧面上均固定连接有连接杆12，所述连接杆12远离挤块11的一端分别通过设在内腔33侧壁上的贯穿槽34固定连接有转套13，贯穿槽34为圆弧形，可以使转套13带动连接杆12转动，从而带动挤块11转动，使挤块11不在挤压卡球20，这时卡球20可轻易与分支管道2上的凹槽脱离卡接，从而就可以将连接管9从分支管道2上取下，当反向转动挤块11时挤块11就会挤压对应的卡球20通过内腔33侧壁上设有的贯穿孔继续与分支管道2上的凹槽卡接，为了使卡球20不会随意滚动到处散落，挤块11、卡球20以及内腔33的内侧壁40上开有供卡球20贯穿的孔的尺寸有要求，首先为了防止卡球20从内腔33中掉落，内侧壁40上开有供卡球20贯穿的孔的直径小于卡球20直径(如图12所示)，然后挤块11的大头与卡球20接触时能够挤压使卡球20穿过内侧壁40和连接管9后与分支管道2上的凹槽卡接从而保证连接紧密，挤块11的小头与卡球20接触时，卡球20不与分支管道2上的凹槽接触，并且也不能完全从内侧壁40上开有的孔中拿出；

所述转套13转动连接在连接管9的外侧，所述转套13远离连接杆12的一端端面上设有多个滑孔14，所述多个滑孔14的内部均滑动连接有滑杆15，且多个滑杆15远离转套13的一端均固定连接在卡套16上，转动卡套16，卡套16可以通过滑杆15带动转套13一起转动，所述卡套16同时套接在连接管9和转套13的外侧，所述卡套16远离转套13的一端端面上设有多个卡孔35，且卡孔35围绕连接管9呈圆周状排列，所述多个卡孔35与多个卡条19活动卡接，所述多个卡条19固定连接在第二固定套18上，为了保证连接的紧密性，所述转套13与卡套16之间设有第一弹簧17，所述第一弹簧17的一端固定连接在转套13上，另一端固定连接在卡套16上，第一弹簧17可以使卡套16一直与卡条19保持卡接，从而使卡套16无法随意转动，继而固定转套13，使卡球20一直与分支管道2上的凹槽相卡接，使连接管9一直卡接在分支管道2上，所述第二固定套18固定套接在连接管9的外侧，所述连接管9远离分支管道2的一端外侧设有螺纹，连接管9远离分支管道2的一端内部设有第二堵球29，在不将连接套25与连接管29相接时，第二堵球29可以使连接管9内的水不会外流，连接管9靠近分支管道2的一端内部固定连接有第一十字板21，所述第一十字板21靠近第一堵球23的一侧侧面上固定连接有第一顶杆22，当将连接管9连接在分支管道2上时，第一顶杆22可以将第一堵球23顶开，从而使分支管道2内的水流入连接管9的内部；

所述连接管9通过其上的螺纹啮合连接有螺套24，所述螺套24远离分支管道2的一端转动连接有连接套25，将螺套24旋在连接管9上，就可以将连接套25连接在连接管9上，螺套24通过连接块32与连接套25转动连接可以更加方便的旋转螺套24，所述连接套25的内部设有第二十字板30，所述第二十字板30靠近第二堵球29的一侧侧面上固定连接第二顶杆31，将连接套25连接在连接管9上时，第二顶杆31可以将第二堵球29顶开，从而使连接管9内的水流入连接套25内，然后通过塑胶软管26、内管28和外管27进行灌溉，所述连接套25远离螺套24的一端连接有带有孔洞的外管27，从而通过孔洞对土壤内部进行灌溉，对于一些土质松软的土壤情况管道附近可能发生沉降，会对管道产生应力长期使用会造成损坏，为此可在所述连接套25与外管27之间设有塑胶软管26，塑胶软管26可以防止外管27周围的土壤潮湿从而导致土壤沉降，从而导致的外管27与连接套25的连接处产生破裂，外管27可以根据实际使用情况进行横向或纵向的铺设，从而提高灌溉效果。

具体而言，所述外管27的内部固定连接有内管28，且内管27也带有孔洞，外管27和内管28上均设有出水口，且内管28和外管27上的出水口相互错开，如此设计可在一定程度上防止孔洞堵塞。

具体而言，所述分支管道2靠近第一堵球23的一端内部固定连接有凸起，连接管9靠近第二堵球29的一端内部也固定连接有凸起，分支管道2内的凸起和连接管9内的凸起，可以限定第一堵球23和第二堵球29的位置，防止其在分支管道2和连接管9内随意运动。

工作原理：根据土壤和种植的作物的特性来分布和安装本装置，如考虑土壤质地、田间可用水量以及饱和导水率等参数，来选择在哪些高度进行分支管道2的安装布局进行分层的灌溉，为实现自动灌溉，可在土壤的不同深度安装多个传感器，从而监测不同深度土壤水分数据，并将这些数据通过线缆传输到外部的数据处理器中，可利用遗传算法自动计算根系吸水速率，根据计算得到的根系吸水速率，分别计算上层根系吸水速率(默认0～40cm)与下层根系吸水速率(默认40cm以下，按传感器深度确定)的比值，若比值低于1.15％，则认定为灌水时间到了，根据作物不同深度的根系吸水特性可以通过计算得到各分层灌溉水量，由于本装置的主管道1以及分支管道2的内径都是已知的，保持主管道1一直通水，然后通过外部控制器来控制各个电磁阀4的开关时间，即可控制不同深度分支管道2进行定量和定时灌溉，能控制电磁阀4开关的控制器目前有很多公开的技术方案，利于西门子、爱德克等公司的PLC控制器均可用在本装置上，能够直接驱动电磁阀4，并且有输入接口可与数据处理器(如STM32单片机、PC机等)进行通讯从而进行控制电磁阀4开关时间，测量土壤湿度的传感器目前也有很多公开的技术方案如国产对的中天ZT-S40即可满足本装置的湿度采集要求，其控制框图如图11所示。在安装连接管9时只需要先拉动卡套16，使卡套16与卡条19脱离卡接，在转动卡套16，使挤块11转动，挤块11不再挤压卡球20，然后将连接管9套在分支管道2上，在反向转动卡套16，使挤块11挤压卡球20，使卡球20与分支管道2上的凹槽卡接，然后松开卡套16在第一弹簧17的作用下卡套16会与卡条19恢复卡接，从而固定卡套16使其不再随意转动，继而将连接管9一直卡接在分支管道2上，然后在根据需要根据需要在合适的位置安装纵向放置的外管27或者是横向放置的外管27。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。