| 标题 | 中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发 |
| 范文 | 张明慧+邓宇+彭君峰+吴景文 摘要中心支轴式喷灌机喷洒效果好、节水、节能，在许多国家和国内都应用较广。但是因为其行走缓慢，完成一圈喷灌作业往往需要2～20天的时间，其控制形式单一，只能通过手工启动停止，启动后需要工人看管，不能定时、定圈停机，如果机器遇到故障不好判断是第几跨故障，不便于故障排除和维修，这些都制约了指针喷灌机的发展。本文主要介绍中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发，使中心支轴式喷灌机的控制更加多元化、人性化，更利于推广与应用。 关键词中心支轴式喷灌机智能控制 一、智能控制系统概述 1.在已有条件基础上研制中心支轴式喷灌机地角臂系统，使喷灌机实现在地角时开启地角臂系统，该系统可以360°旋转，使灌溉面积近似方形，增加喷灌机有效灌溉面积。 2.创新研究设计电子控制压力补偿系统，该系统可以实现水压过低或停水时自动关闭喷灌机和水泵，并在喷灌机工作时自动控制实现压力补偿，提高喷灌均匀性的同时精确控制灌水定额。 3.创新研制远程计算机或者手机终端控制系统，根据系统反馈土壤水分情况，发送指令，实现喷灌机自动开启，自动调节行走速度，并自动回旋或停机。 4.优势特点：自动化程度高，减少方形地块的漏喷现象；可调节当地小气候，提高植被覆盖率，有利于作物的生长；与地面灌溉相比可节省 90%以上的劳力，与其他喷灌机相比，可节省25%～75%的劳力，能昼夜自动喷灌，效率高，灌水质量好；灌水定额可在 5～100 mm 内调节，均匀度高；喷灌机可通过远程控制实现自动开启，同时调节喷灌机行走速度，并自动回旋或停机。 二、新增加安全保护措施 1.避雷设施； 2.过流保护； 3.不锈钢双层门电控箱，防水防尘； 4.施耐德二层门开箱门断电保护功能，保护人身安全以防意外触电； 5.地轮正常行走整机校直，异常行走急停保护，以免整机塌架。 三、电控系统配置 过去的指针喷灌机只有电控箱、集电环、塔盒等控制元件，在考察了农民的实际需求并为了更好的控制指针喷灌机，我们新加入了单片机、触摸屏、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、角位移传感器、压力变送器、水表和GPRS模块。指针式喷灌机自动控制系统主要包括：（如下表）表指针式喷灌机自动控制系统组成序号名称数量作用备注1电控箱1内装所有控制电机的电器元件与触摸屏必配2集电环1电控箱与塔盒的电线由此相连，保证行走时电线的可靠连接必配3塔盒N=跨数控制电机的行走必配4温度传感器1测定土壤温度选配5湿度传感器1测定即时土壤湿度选配6风速传感器1测定即时风速选配7角位移传感器1行走角度监测，计算喷灌面积，设定喷灌圈数必配8压力变送器1水压监测，如水压过低则喷灌机与水泵停止运行选配9水表1流量监测选配10GPRS模块1远程控制选配11尾灯1夜间提示尾跨行走位置必配 四、触摸屏控制 触屏控制是一套独立于按钮箱控制的操作程序，当按钮箱上的“手动/自动”开关打到自动位置时，触屏可以控制喷灌机所有操作。触屏主画面如图4-1。 画面左侧为喷灌机各控制状态，右侧为画面显示与数据显示，下方为操作按钮。 1.设备状态：当按钮箱“手动/自动”开关打到自动位置时，手动/自动状态显示为绿色字体“自动”。 当喷灌机开始运行转动时，若正向转动，则正向转动状态显示为绿色字体“运行”，同理，若反向转动，则反向转动状态显示为绿色字体“运行”。 当1跨开始行走时，则1跨塔盒运行状态显示为绿色字体“运行”，2跨、3跨与4跨塔盒运行状态同理；如图4-2所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒故障状态显示为红色字体“故障”，并自动停止所有运行状态，2跨及3跨塔盒故障状态同理，如图4-3所示。 自动喷灌状态是指当喷灌机启动自动喷灌后，喷灌机按设定时间自动行走或停止，此时自动喷灌状态显示为绿色字体“已启动”。 2.画面显示：当喷灌机开始正向或反向运行转动时，深井出口位置圆圈显示为绿色，如图4-4所示。 当1跨开始行走时，1跨塔盒位置圆圈显示为绿色，2跨、3跨与4跨塔盒位置圆圈同理；如图4-5所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒位置圆圈显示为红色， 2跨及3跨塔盒位置圆圈显示同理，如图4-6所示。 3.数据显示：数据显示现场各环境实时数据，如图4-7所示：图4-1触屏主画面图4-2运行时控制状态图4-3故障时控制状态图4-4正向或反向运行转动时画面显示状态图4-5行走时画面显示状态图4-6故障时画面显示状态图4-7数据显示4.按钮操作：点击“自动喷灌启动”按钮，喷灌机即按设定的行走停止时间自动喷灌；点击“自动喷灌停止”按钮，喷灌机停止自动喷灌。 点击“定时设置”按钮，弹出定时设置画面，如图4-8所示。 图4-8定时设置画面在自动喷灌定时设置中，可以设置定时喷灌时间及方式： （1）设定每天定时启动自动喷灌时间及圈数，每天喷灌机会按设置时间自动启动并喷灌设定圈数（注：当设定圈数为0时，表示该时间不启动）； （2）设定喷灌机行走方向（正向或反向）； （3）设定喷灌机行走时间及停止时间（注：若行走时间为0，则喷灌机一直处于停止状态；若停止时间为0，则喷灌机一直处于行走状态） 系统配置按钮用于弹出系统配置窗体进行系统初始化配置，该配置在产品出厂时已配置完毕，用户不需要再行配置。 五、注意事项 触摸屏正常使用的温度范围为-10～60 ℃，不能在低温下使用，故冬季需将液晶屏取下于室内保存。 参考文献： ＼[1＼]方承运，王炳勋.电气控制原理与设计＼[M＼].宁夏：宁夏人民出版社，1989. ＼[2＼]方承运.工厂电气控制技术＼[M＼].北京：机械工业出版社，2000. ＼[3＼]郑久彬.1000 t油压机电气控制系统分析＼[J＼].农机使用与维修，2012（4）：39-40. 摘要中心支轴式喷灌机喷洒效果好、节水、节能，在许多国家和国内都应用较广。但是因为其行走缓慢，完成一圈喷灌作业往往需要2～20天的时间，其控制形式单一，只能通过手工启动停止，启动后需要工人看管，不能定时、定圈停机，如果机器遇到故障不好判断是第几跨故障，不便于故障排除和维修，这些都制约了指针喷灌机的发展。本文主要介绍中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发，使中心支轴式喷灌机的控制更加多元化、人性化，更利于推广与应用。 关键词中心支轴式喷灌机智能控制 一、智能控制系统概述 1.在已有条件基础上研制中心支轴式喷灌机地角臂系统，使喷灌机实现在地角时开启地角臂系统，该系统可以360°旋转，使灌溉面积近似方形，增加喷灌机有效灌溉面积。 2.创新研究设计电子控制压力补偿系统，该系统可以实现水压过低或停水时自动关闭喷灌机和水泵，并在喷灌机工作时自动控制实现压力补偿，提高喷灌均匀性的同时精确控制灌水定额。 3.创新研制远程计算机或者手机终端控制系统，根据系统反馈土壤水分情况，发送指令，实现喷灌机自动开启，自动调节行走速度，并自动回旋或停机。 4.优势特点：自动化程度高，减少方形地块的漏喷现象；可调节当地小气候，提高植被覆盖率，有利于作物的生长；与地面灌溉相比可节省 90%以上的劳力，与其他喷灌机相比，可节省25%～75%的劳力，能昼夜自动喷灌，效率高，灌水质量好；灌水定额可在 5～100 mm 内调节，均匀度高；喷灌机可通过远程控制实现自动开启，同时调节喷灌机行走速度，并自动回旋或停机。 二、新增加安全保护措施 1.避雷设施； 2.过流保护； 3.不锈钢双层门电控箱，防水防尘； 4.施耐德二层门开箱门断电保护功能，保护人身安全以防意外触电； 5.地轮正常行走整机校直，异常行走急停保护，以免整机塌架。 三、电控系统配置 过去的指针喷灌机只有电控箱、集电环、塔盒等控制元件，在考察了农民的实际需求并为了更好的控制指针喷灌机，我们新加入了单片机、触摸屏、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、角位移传感器、压力变送器、水表和GPRS模块。指针式喷灌机自动控制系统主要包括：（如下表）表指针式喷灌机自动控制系统组成序号名称数量作用备注1电控箱1内装所有控制电机的电器元件与触摸屏必配2集电环1电控箱与塔盒的电线由此相连，保证行走时电线的可靠连接必配3塔盒N=跨数控制电机的行走必配4温度传感器1测定土壤温度选配5湿度传感器1测定即时土壤湿度选配6风速传感器1测定即时风速选配7角位移传感器1行走角度监测，计算喷灌面积，设定喷灌圈数必配8压力变送器1水压监测，如水压过低则喷灌机与水泵停止运行选配9水表1流量监测选配10GPRS模块1远程控制选配11尾灯1夜间提示尾跨行走位置必配 四、触摸屏控制 触屏控制是一套独立于按钮箱控制的操作程序，当按钮箱上的“手动/自动”开关打到自动位置时，触屏可以控制喷灌机所有操作。触屏主画面如图4-1。 画面左侧为喷灌机各控制状态，右侧为画面显示与数据显示，下方为操作按钮。 1.设备状态：当按钮箱“手动/自动”开关打到自动位置时，手动/自动状态显示为绿色字体“自动”。 当喷灌机开始运行转动时，若正向转动，则正向转动状态显示为绿色字体“运行”，同理，若反向转动，则反向转动状态显示为绿色字体“运行”。 当1跨开始行走时，则1跨塔盒运行状态显示为绿色字体“运行”，2跨、3跨与4跨塔盒运行状态同理；如图4-2所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒故障状态显示为红色字体“故障”，并自动停止所有运行状态，2跨及3跨塔盒故障状态同理，如图4-3所示。 自动喷灌状态是指当喷灌机启动自动喷灌后，喷灌机按设定时间自动行走或停止，此时自动喷灌状态显示为绿色字体“已启动”。 2.画面显示：当喷灌机开始正向或反向运行转动时，深井出口位置圆圈显示为绿色，如图4-4所示。 当1跨开始行走时，1跨塔盒位置圆圈显示为绿色，2跨、3跨与4跨塔盒位置圆圈同理；如图4-5所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒位置圆圈显示为红色， 2跨及3跨塔盒位置圆圈显示同理，如图4-6所示。 3.数据显示：数据显示现场各环境实时数据，如图4-7所示：图4-1触屏主画面图4-2运行时控制状态图4-3故障时控制状态图4-4正向或反向运行转动时画面显示状态图4-5行走时画面显示状态图4-6故障时画面显示状态图4-7数据显示4.按钮操作：点击“自动喷灌启动”按钮，喷灌机即按设定的行走停止时间自动喷灌；点击“自动喷灌停止”按钮，喷灌机停止自动喷灌。 点击“定时设置”按钮，弹出定时设置画面，如图4-8所示。 图4-8定时设置画面在自动喷灌定时设置中，可以设置定时喷灌时间及方式： （1）设定每天定时启动自动喷灌时间及圈数，每天喷灌机会按设置时间自动启动并喷灌设定圈数（注：当设定圈数为0时，表示该时间不启动）； （2）设定喷灌机行走方向（正向或反向）； （3）设定喷灌机行走时间及停止时间（注：若行走时间为0，则喷灌机一直处于停止状态；若停止时间为0，则喷灌机一直处于行走状态） 系统配置按钮用于弹出系统配置窗体进行系统初始化配置，该配置在产品出厂时已配置完毕，用户不需要再行配置。 五、注意事项 触摸屏正常使用的温度范围为-10～60 ℃，不能在低温下使用，故冬季需将液晶屏取下于室内保存。 参考文献： ＼[1＼]方承运，王炳勋.电气控制原理与设计＼[M＼].宁夏：宁夏人民出版社，1989. ＼[2＼]方承运.工厂电气控制技术＼[M＼].北京：机械工业出版社，2000. ＼[3＼]郑久彬.1000 t油压机电气控制系统分析＼[J＼].农机使用与维修，2012（4）：39-40. 摘要中心支轴式喷灌机喷洒效果好、节水、节能，在许多国家和国内都应用较广。但是因为其行走缓慢，完成一圈喷灌作业往往需要2～20天的时间，其控制形式单一，只能通过手工启动停止，启动后需要工人看管，不能定时、定圈停机，如果机器遇到故障不好判断是第几跨故障，不便于故障排除和维修，这些都制约了指针喷灌机的发展。本文主要介绍中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发，使中心支轴式喷灌机的控制更加多元化、人性化，更利于推广与应用。 关键词中心支轴式喷灌机智能控制 一、智能控制系统概述 1.在已有条件基础上研制中心支轴式喷灌机地角臂系统，使喷灌机实现在地角时开启地角臂系统，该系统可以360°旋转，使灌溉面积近似方形，增加喷灌机有效灌溉面积。 2.创新研究设计电子控制压力补偿系统，该系统可以实现水压过低或停水时自动关闭喷灌机和水泵，并在喷灌机工作时自动控制实现压力补偿，提高喷灌均匀性的同时精确控制灌水定额。 3.创新研制远程计算机或者手机终端控制系统，根据系统反馈土壤水分情况，发送指令，实现喷灌机自动开启，自动调节行走速度，并自动回旋或停机。 4.优势特点：自动化程度高，减少方形地块的漏喷现象；可调节当地小气候，提高植被覆盖率，有利于作物的生长；与地面灌溉相比可节省 90%以上的劳力，与其他喷灌机相比，可节省25%～75%的劳力，能昼夜自动喷灌，效率高，灌水质量好；灌水定额可在 5～100 mm 内调节，均匀度高；喷灌机可通过远程控制实现自动开启，同时调节喷灌机行走速度，并自动回旋或停机。 二、新增加安全保护措施 1.避雷设施； 2.过流保护； 3.不锈钢双层门电控箱，防水防尘； 4.施耐德二层门开箱门断电保护功能，保护人身安全以防意外触电； 5.地轮正常行走整机校直，异常行走急停保护，以免整机塌架。 三、电控系统配置 过去的指针喷灌机只有电控箱、集电环、塔盒等控制元件，在考察了农民的实际需求并为了更好的控制指针喷灌机，我们新加入了单片机、触摸屏、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、角位移传感器、压力变送器、水表和GPRS模块。指针式喷灌机自动控制系统主要包括：（如下表）表指针式喷灌机自动控制系统组成序号名称数量作用备注1电控箱1内装所有控制电机的电器元件与触摸屏必配2集电环1电控箱与塔盒的电线由此相连，保证行走时电线的可靠连接必配3塔盒N=跨数控制电机的行走必配4温度传感器1测定土壤温度选配5湿度传感器1测定即时土壤湿度选配6风速传感器1测定即时风速选配7角位移传感器1行走角度监测，计算喷灌面积，设定喷灌圈数必配8压力变送器1水压监测，如水压过低则喷灌机与水泵停止运行选配9水表1流量监测选配10GPRS模块1远程控制选配11尾灯1夜间提示尾跨行走位置必配 四、触摸屏控制 触屏控制是一套独立于按钮箱控制的操作程序，当按钮箱上的“手动/自动”开关打到自动位置时，触屏可以控制喷灌机所有操作。触屏主画面如图4-1。 画面左侧为喷灌机各控制状态，右侧为画面显示与数据显示，下方为操作按钮。 1.设备状态：当按钮箱“手动/自动”开关打到自动位置时，手动/自动状态显示为绿色字体“自动”。 当喷灌机开始运行转动时，若正向转动，则正向转动状态显示为绿色字体“运行”，同理，若反向转动，则反向转动状态显示为绿色字体“运行”。 当1跨开始行走时，则1跨塔盒运行状态显示为绿色字体“运行”，2跨、3跨与4跨塔盒运行状态同理；如图4-2所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒故障状态显示为红色字体“故障”，并自动停止所有运行状态，2跨及3跨塔盒故障状态同理，如图4-3所示。 自动喷灌状态是指当喷灌机启动自动喷灌后，喷灌机按设定时间自动行走或停止，此时自动喷灌状态显示为绿色字体“已启动”。 2.画面显示：当喷灌机开始正向或反向运行转动时，深井出口位置圆圈显示为绿色，如图4-4所示。 当1跨开始行走时，1跨塔盒位置圆圈显示为绿色，2跨、3跨与4跨塔盒位置圆圈同理；如图4-5所示。 当1跨塔盒出现故障时，1跨塔盒位置圆圈显示为红色， 2跨及3跨塔盒位置圆圈显示同理，如图4-6所示。 3.数据显示：数据显示现场各环境实时数据，如图4-7所示：图4-1触屏主画面图4-2运行时控制状态图4-3故障时控制状态图4-4正向或反向运行转动时画面显示状态图4-5行走时画面显示状态图4-6故障时画面显示状态图4-7数据显示4.按钮操作：点击“自动喷灌启动”按钮，喷灌机即按设定的行走停止时间自动喷灌；点击“自动喷灌停止”按钮，喷灌机停止自动喷灌。 点击“定时设置”按钮，弹出定时设置画面，如图4-8所示。 图4-8定时设置画面在自动喷灌定时设置中，可以设置定时喷灌时间及方式： （1）设定每天定时启动自动喷灌时间及圈数，每天喷灌机会按设置时间自动启动并喷灌设定圈数（注：当设定圈数为0时，表示该时间不启动）； （2）设定喷灌机行走方向（正向或反向）； （3）设定喷灌机行走时间及停止时间（注：若行走时间为0，则喷灌机一直处于停止状态；若停止时间为0，则喷灌机一直处于行走状态） 系统配置按钮用于弹出系统配置窗体进行系统初始化配置，该配置在产品出厂时已配置完毕，用户不需要再行配置。 五、注意事项 触摸屏正常使用的温度范围为-10～60 ℃，不能在低温下使用，故冬季需将液晶屏取下于室内保存。 参考文献： ＼[1＼]方承运，王炳勋.电气控制原理与设计＼[M＼].宁夏：宁夏人民出版社，1989. ＼[2＼]方承运.工厂电气控制技术＼[M＼].北京：机械工业出版社，2000. ＼[3＼]郑久彬.1000 t油压机电气控制系统分析＼[J＼].农机使用与维修，2012（4）：39-40. |
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