波涌喷灌系统一般由波涌灌调压阀、自动控制器、输水管道等设施构成，在其中调压阀和自动化控制器是全部体系的主要机器设备。现阶段在海外已经有波涌灌调压阀投入市场。近些年在我国已从海外引入数套波涌喷灌设备，因为价格比较贵、数量有限仅用于实验科学研究。充分考虑农业节水灌溉和浇灌自动化技术是发展方向的大势所趋，研发适用于基本国情的波涌喷灌设备是十分必要的。融合我国“九五”科技创新项目新项目，通过几年来的勤奋，已开发设计出波涌灌调压阀及自动控制器，获得基本成效。
1 波涌喷灌设备的组成
1.1 波涌灌调压阀
充分考虑灌溉工程自动化技术浇灌必须，研发的波涌灌调压阀选用双向开关构造来转换流水推动方位，依据自动化控制器命令完成对供电全过程的间歇性操纵。特别是在无人化情况下，浇灌结束后能快速全自动断开流水，防止过多浇灌造成的消耗。调压阀现阶段由铁制原材料制成，关键构成预制构件包含：油路板、闸阀和降速.油路板构造类似三通，由三段孔径为200mm(8″)的镀锌管组成联接成的，一端与水资源相接，两边为排水口。闸阀为含有附近防水密封圈的环形水利闸门，在其中后轴左右两边经防水滚动轴承各自与油路板和减速器联接。受减速器操纵，水利闸门围绕中心轴作斜角转动，完成流水打开和关闭模式。密闭式的减速器被确定在油路板两边并根据中心轴与水利闸门相连。箱里配有：(1)传动机构，充分考虑蜗轮蜗杆传动具备工作中稳定无噪音可锁紧等优势，本设计中选用一般圆柱体蜗轮蜗杆传动及齿轮降速；(2)控制器，用于控制阀门开闭的小型直流电机；(3)定位仪，由光管控和光控开关板构成，致力于明确闸阀的开关情况；(4)减速机，将高速旋转的电机(3000r/min)转速比根据二级降速降到10r/min上下，再推动闸阀；(5)油压缓冲器，避免电机过载和确保阀体的关闭情况。
1.2 自动控制器
自动化控制器是波涌喷灌系统的监测中心，控制电路板及软件是控制板的关键一部分，它接纳人力键入的主要参数，对波涌阀传出实际操作命令，完成水利闸门的更替开闭。水利闸门部位由放电管精准定位，控制器接收到放电管数据信号后，确定是不是开闭电机。自动化控制器关键由以下部份组成。
主控芯片一部分。选用89C518位微处理器为主要，附属电脑键盘及显示屏构成。电脑键盘用于设定时间格式、起始时间、每一次注水时长、间歇时间和波涌频次等。这种输入参数被自动保存，开关电源关掉或断电都不遗失。显示屏由6位LED数码管构成，表明主要参数及上班时间情况，因为使用了扫描方式降低了功能损耗。系统时钟为24h制，选用储备充电电池，待机后数字时钟仍正常工作。
电机控制系统一部分。由74LS07推动4组电磁阀，促进左右两个水利闸门的电动机旋转。不工作的时候电动机两边接地装置。电机正转时，左边接 6V，右端接地装置，翻转时，则左边接地装置，右线接 6V。
部位传感器一部分。由4组光耦合器构成，各自标示2个水利闸门的开关状态，并把接收信号传回主控芯片一部分。
开关电源一部分。由太阳能光伏板、4A.h/6V电瓶和低电压差抗开关电源接反稳压电源件LM2940构成。平日太阳能光伏板对铅酸蓄电池浮充。波涌灌系统软件运行中，电瓶为机器设备给予开关电源并经LM2940稳压管后提供电脑主板。充分考虑十分状况，开关电源也配备了交流充电系统软件。
作用挑选一部分.用“控制方式”按键挑选波涌阀运行方式，控制板能各自操纵左阀、右阀或双阀，完成关完、开全，单阀更替运作等作用。
控制板的使用实际操作包含基本参数和自动化控制运作两部分。自动化控制运作要在接纳到一些基本上输入参数后，经管理程序计算，由监测中心传出命令自动执行。基本参数的操作流程如下所示：(1)开启开关电源，控制板全自动将波涌阀校准――上下闸阀与此同时关掉；(2)挑选“控制方式”，明确波涌阀的运行状态，选择项有左阀、右阀、双阀；(3)挑选“时间格式”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”调节时间格式；(4)挑选“起始时长”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”调节波涌浇灌事情的起始时间；(5)挑选“注水时长”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”明确一次波涌浇灌流水推动时长；(6)挑选“间歇时间”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”明确一次波涌浇灌断水时长；(7)挑选“波涌频次”，用“ ”、“-”调节波涌频次，每按一次“ ”在秒的数码显示管上添1，较大到99，每按一次“-”在秒的数码显示管上减1，最少到0。
之上设定完成后，控制板进到全自动运行状态。要表明是指，双阀操纵指“左开右关”或“右开左关”的更替运行状态，当“间歇时间”高于或等于“注水时长”时，在一个循环周期末，两阀将与此同时关掉，关闭时间为“间歇时间”减掉“注水时长”，以后进到第二轮循环系统运行状态；当“间歇时间”低于“注水时长”时，双阀没法与此同时工作中，此前提下，只有单阀运作。无论什么时候，一旦按住“系统软件校准”键，波涌阀上下闸阀将与此同时关掉，此次注水到此停止。
1.3 调压阀与自动化控制器的联接
为使用方便，防止违法或操作失误，控制板和波涌阀的接头选用现代化规范，二者间的联接只需应用电缆对插就可以(惟一可插)，使用方便安全性。
2 设备及特性
开发设计研发的波涌灌机器设备具备如下所示工作中特性和特征。
双阀运行状态下，每台波涌阀的较大过总流量Q及相对应可操纵的供水量S用下式估计
在其中式中A为输水管道截面；d为输水管道孔径；ε为流量系数；h为农渠分水镇口处的工作压力水口；λ为沿程阻力指数；ξ为部分阻力指数；L为输水管道长短；T为轮灌周期时间；m为灌水定额；t为每日注水时长；η为水的合理可利用率。附注得出假设农作物轮灌周期时间为7d，每日注水时长为12h，不一样输水管道长短和工作压力水口组成下测算获得的每台波涌阀较大过总流量Q及相对应可操纵的供水量总数。对渠灌溉工程来讲，当农渠分水镇口处的水口压力差为30～50cm时，波涌灌设备控制的面积是4～6hm2，但在井灌溉工程，操纵总面积则在于水井泵的充裕水口。
附注 每台波涌阀较大过总流量及相对应可操纵供水量的估计
水口H/m输水管道长短L/m
L=25mL=50m
εQ/m3.s-1S/hm2εQ/m3.s-1S/hm2
0.30.40.03054.610.32440.02473.74
0.50.40.03945.950.32440.03194.83
0.80.40.04987.530.32440.04046.11
1.00.40.05578.410.32440.04516.83
1.50.40.068210.310.32440.05538.36
2.00.40.078711.900.32440.06389.65
注：d=0.2m；λ=0.026；∑ξ=2；m=750m3/hm2；η=0.75。
自动化控制器工作标准电压6V，均值工作电流2.5A，定时开关T=3s，电瓶储能技术为4A.h/6V。科学上讲，工作中频次为1920次，相对应的波涌频次对双阀来讲为480次，对单阀是960次。受设备加工、组装精密度所限，具体功能损耗比较大会减少充电电池一次电池充电前的工作中频次。即便如此，一次充电量或是可以达到浇灌运行时闸阀开闭能耗的要求。
太阳能光伏板的规格为152mm×152mm，相对应基础理论输出功率为1V.A，在正常的阳光照射下均值工作电压为8V，均值电流为0.1A。电瓶彻底充放电后充斥着需要的时间约30h，若按每日合理电池充电6h测算(早上10点至午后4点)，则需5d。故提议每一次使用时应先自动化控制器放置户外阳光底下电池充电一周保证安全运作。
总体设计考虑了一阀常用，既可做为单管系统应用，又能作为多管系统软件更替换相应用，增强了机器设备协调能力。因为机器设备具备全自动关断水流作用，可达到无人化和长距离操纵。
控制板基本参数简洁明了，只牵涉到波涌灌的最主要参数，有利于村民学习培训把握，便于田里应用推广。
设备操作简单，客户只要用电缆将自动化控制器和波涌阀联接既可交付使用，且控制板与减速器的接头选用防水防尘维护，适合于郊外田地的气候环境标准。
3 田里基本考评
开发设计研发的波涌灌机器设备已经在1998年各自在井灌溉工程和渠灌区冬麦浇灌实验中进行了基本田里考评。波涌阀进水管选用PE塑料软管与低电压输水管道排水口或农渠分水镇口相接，而波涌阀的俩个排水口则由配有诸多闸孔的田里塑料软管系统软件联接。塑料软管里的闸孔可立即加水入畦开展浇灌。试验设计的单宽流量是0.003m3/s.m，畦长为150～200m，实验结果显示全套机器设备工作中运行状态优良，波涌阀突破上篮开闭正常的轻松，流水转换时长准确，水利闸门防水实际效果较好，做到了原设计要点和性能参数，具有极强的田里应用性。
考核结果也说明，这套机器设备可以十分便捷地在井灌溉工程资金投入运用，一方面目前的低压管道排水口能够方便快捷的与波涌阀进水管相连，另一方面井泵的充裕工作压力水口又为经PE塑料软管通水带来了充足驱动力，确保了波涌注水方式对入畦单宽总流量的规定。
渠灌区域内应用波涌阀会遭受2个要素的限制。其一来源于农渠分水镇口处水口压力差的限定，当水口一定时，输水软管的沿程阻力和波涌灌机器设备本身发生的部分阻力将造成入畦总流量降低，不能满足波涌注水性能参数的标准。依据测试结论，方式排水口处的水口压力差最少应超过30cm，波涌阀输水管道长短也不可以太久。其二是必须对目前农渠排水口的构造开展适度更新改造，便于其与波涌阀进水管对接。
4 结 论
研发合适基本国情的波涌灌机器设备是建立大规模应用推广这一农业节水灌溉方式的必备条件之一。已开发设计出的波涌灌调压阀及自动控制器具备一阀常用、操控简单的特性。农业试验基本考核结果证实这套机器设备已做到设计要点和性能参数，具有极强的田里应用性。在此基础上，将进一步提高和健全调压阀及自动化控制器的品质和规范，选用轻形原材料取代目前材料，缓解机器设备自身重量，便于田里灵便挪动。除此之外，还应研发与波涌灌机器设备相配套的田里输水管道和相对应的管材闸孔等，进而给予特性优良、价钱适当的波涌浇灌成套设备系统软件。有原因坚信，伴随着在我国波涌灌机器设备的完成开发设计和优化健全及其波涌灌系统软件生产制造的通用化，波涌注水技术性一定可以在中国农业节水灌溉工作中充分发挥出应该有的推动作用。
感激蔡林根专家对此项工作中给与细心辅导，本工程为“九五”攻关项目。
1 波涌喷灌设备的组成
1.1 波涌灌调压阀
充分考虑灌溉工程自动化技术浇灌必须，研发的波涌灌调压阀选用双向开关构造来转换流水推动方位，依据自动化控制器命令完成对供电全过程的间歇性操纵。特别是在无人化情况下，浇灌结束后能快速全自动断开流水，防止过多浇灌造成的消耗。调压阀现阶段由铁制原材料制成，关键构成预制构件包含：油路板、闸阀和降速.油路板构造类似三通，由三段孔径为200mm(8″)的镀锌管组成联接成的，一端与水资源相接，两边为排水口。闸阀为含有附近防水密封圈的环形水利闸门，在其中后轴左右两边经防水滚动轴承各自与油路板和减速器联接。受减速器操纵，水利闸门围绕中心轴作斜角转动，完成流水打开和关闭模式。密闭式的减速器被确定在油路板两边并根据中心轴与水利闸门相连。箱里配有：(1)传动机构，充分考虑蜗轮蜗杆传动具备工作中稳定无噪音可锁紧等优势，本设计中选用一般圆柱体蜗轮蜗杆传动及齿轮降速；(2)控制器，用于控制阀门开闭的小型直流电机；(3)定位仪，由光管控和光控开关板构成，致力于明确闸阀的开关情况；(4)减速机，将高速旋转的电机(3000r/min)转速比根据二级降速降到10r/min上下，再推动闸阀；(5)油压缓冲器，避免电机过载和确保阀体的关闭情况。
1.2 自动控制器
自动化控制器是波涌喷灌系统的监测中心，控制电路板及软件是控制板的关键一部分，它接纳人力键入的主要参数，对波涌阀传出实际操作命令，完成水利闸门的更替开闭。水利闸门部位由放电管精准定位，控制器接收到放电管数据信号后，确定是不是开闭电机。自动化控制器关键由以下部份组成。
主控芯片一部分。选用89C518位微处理器为主要，附属电脑键盘及显示屏构成。电脑键盘用于设定时间格式、起始时间、每一次注水时长、间歇时间和波涌频次等。这种输入参数被自动保存，开关电源关掉或断电都不遗失。显示屏由6位LED数码管构成，表明主要参数及上班时间情况，因为使用了扫描方式降低了功能损耗。系统时钟为24h制，选用储备充电电池，待机后数字时钟仍正常工作。
电机控制系统一部分。由74LS07推动4组电磁阀，促进左右两个水利闸门的电动机旋转。不工作的时候电动机两边接地装置。电机正转时，左边接 6V，右端接地装置，翻转时，则左边接地装置，右线接 6V。
部位传感器一部分。由4组光耦合器构成，各自标示2个水利闸门的开关状态，并把接收信号传回主控芯片一部分。
开关电源一部分。由太阳能光伏板、4A.h/6V电瓶和低电压差抗开关电源接反稳压电源件LM2940构成。平日太阳能光伏板对铅酸蓄电池浮充。波涌灌系统软件运行中，电瓶为机器设备给予开关电源并经LM2940稳压管后提供电脑主板。充分考虑十分状况，开关电源也配备了交流充电系统软件。
作用挑选一部分.用“控制方式”按键挑选波涌阀运行方式，控制板能各自操纵左阀、右阀或双阀，完成关完、开全，单阀更替运作等作用。
控制板的使用实际操作包含基本参数和自动化控制运作两部分。自动化控制运作要在接纳到一些基本上输入参数后，经管理程序计算，由监测中心传出命令自动执行。基本参数的操作流程如下所示：(1)开启开关电源，控制板全自动将波涌阀校准――上下闸阀与此同时关掉；(2)挑选“控制方式”，明确波涌阀的运行状态，选择项有左阀、右阀、双阀；(3)挑选“时间格式”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”调节时间格式；(4)挑选“起始时长”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”调节波涌浇灌事情的起始时间；(5)挑选“注水时长”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”明确一次波涌浇灌流水推动时长；(6)挑选“间歇时间”，用“钟头/分/秒”按键选择时间目标，用“ ”、“-”明确一次波涌浇灌断水时长；(7)挑选“波涌频次”，用“ ”、“-”调节波涌频次，每按一次“ ”在秒的数码显示管上添1，较大到99，每按一次“-”在秒的数码显示管上减1，最少到0。
之上设定完成后，控制板进到全自动运行状态。要表明是指，双阀操纵指“左开右关”或“右开左关”的更替运行状态，当“间歇时间”高于或等于“注水时长”时，在一个循环周期末，两阀将与此同时关掉，关闭时间为“间歇时间”减掉“注水时长”，以后进到第二轮循环系统运行状态；当“间歇时间”低于“注水时长”时，双阀没法与此同时工作中，此前提下，只有单阀运作。无论什么时候，一旦按住“系统软件校准”键，波涌阀上下闸阀将与此同时关掉，此次注水到此停止。
1.3 调压阀与自动化控制器的联接
为使用方便，防止违法或操作失误，控制板和波涌阀的接头选用现代化规范，二者间的联接只需应用电缆对插就可以(惟一可插)，使用方便安全性。
2 设备及特性
开发设计研发的波涌灌机器设备具备如下所示工作中特性和特征。
双阀运行状态下，每台波涌阀的较大过总流量Q及相对应可操纵的供水量S用下式估计
在其中式中A为输水管道截面；d为输水管道孔径；ε为流量系数；h为农渠分水镇口处的工作压力水口；λ为沿程阻力指数；ξ为部分阻力指数；L为输水管道长短；T为轮灌周期时间；m为灌水定额；t为每日注水时长；η为水的合理可利用率。附注得出假设农作物轮灌周期时间为7d，每日注水时长为12h，不一样输水管道长短和工作压力水口组成下测算获得的每台波涌阀较大过总流量Q及相对应可操纵的供水量总数。对渠灌溉工程来讲，当农渠分水镇口处的水口压力差为30～50cm时，波涌灌设备控制的面积是4～6hm2，但在井灌溉工程，操纵总面积则在于水井泵的充裕水口。
附注 每台波涌阀较大过总流量及相对应可操纵供水量的估计
水口H/m输水管道长短L/m
L=25mL=50m
εQ/m3.s-1S/hm2εQ/m3.s-1S/hm2
0.30.40.03054.610.32440.02473.74
0.50.40.03945.950.32440.03194.83
0.80.40.04987.530.32440.04046.11
1.00.40.05578.410.32440.04516.83
1.50.40.068210.310.32440.05538.36
2.00.40.078711.900.32440.06389.65
注：d=0.2m；λ=0.026；∑ξ=2；m=750m3/hm2；η=0.75。
自动化控制器工作标准电压6V，均值工作电流2.5A，定时开关T=3s，电瓶储能技术为4A.h/6V。科学上讲，工作中频次为1920次，相对应的波涌频次对双阀来讲为480次，对单阀是960次。受设备加工、组装精密度所限，具体功能损耗比较大会减少充电电池一次电池充电前的工作中频次。即便如此，一次充电量或是可以达到浇灌运行时闸阀开闭能耗的要求。
太阳能光伏板的规格为152mm×152mm，相对应基础理论输出功率为1V.A，在正常的阳光照射下均值工作电压为8V，均值电流为0.1A。电瓶彻底充放电后充斥着需要的时间约30h，若按每日合理电池充电6h测算(早上10点至午后4点)，则需5d。故提议每一次使用时应先自动化控制器放置户外阳光底下电池充电一周保证安全运作。
总体设计考虑了一阀常用，既可做为单管系统应用，又能作为多管系统软件更替换相应用，增强了机器设备协调能力。因为机器设备具备全自动关断水流作用，可达到无人化和长距离操纵。
控制板基本参数简洁明了，只牵涉到波涌灌的最主要参数，有利于村民学习培训把握，便于田里应用推广。
设备操作简单，客户只要用电缆将自动化控制器和波涌阀联接既可交付使用，且控制板与减速器的接头选用防水防尘维护，适合于郊外田地的气候环境标准。
3 田里基本考评
开发设计研发的波涌灌机器设备已经在1998年各自在井灌溉工程和渠灌区冬麦浇灌实验中进行了基本田里考评。波涌阀进水管选用PE塑料软管与低电压输水管道排水口或农渠分水镇口相接，而波涌阀的俩个排水口则由配有诸多闸孔的田里塑料软管系统软件联接。塑料软管里的闸孔可立即加水入畦开展浇灌。试验设计的单宽流量是0.003m3/s.m，畦长为150～200m，实验结果显示全套机器设备工作中运行状态优良，波涌阀突破上篮开闭正常的轻松，流水转换时长准确，水利闸门防水实际效果较好，做到了原设计要点和性能参数，具有极强的田里应用性。
考核结果也说明，这套机器设备可以十分便捷地在井灌溉工程资金投入运用，一方面目前的低压管道排水口能够方便快捷的与波涌阀进水管相连，另一方面井泵的充裕工作压力水口又为经PE塑料软管通水带来了充足驱动力，确保了波涌注水方式对入畦单宽总流量的规定。
渠灌区域内应用波涌阀会遭受2个要素的限制。其一来源于农渠分水镇口处水口压力差的限定，当水口一定时，输水软管的沿程阻力和波涌灌机器设备本身发生的部分阻力将造成入畦总流量降低，不能满足波涌注水性能参数的标准。依据测试结论，方式排水口处的水口压力差最少应超过30cm，波涌阀输水管道长短也不可以太久。其二是必须对目前农渠排水口的构造开展适度更新改造，便于其与波涌阀进水管对接。
4 结 论
研发合适基本国情的波涌灌机器设备是建立大规模应用推广这一农业节水灌溉方式的必备条件之一。已开发设计出的波涌灌调压阀及自动控制器具备一阀常用、操控简单的特性。农业试验基本考核结果证实这套机器设备已做到设计要点和性能参数，具有极强的田里应用性。在此基础上，将进一步提高和健全调压阀及自动化控制器的品质和规范，选用轻形原材料取代目前材料，缓解机器设备自身重量，便于田里灵便挪动。除此之外，还应研发与波涌灌机器设备相配套的田里输水管道和相对应的管材闸孔等，进而给予特性优良、价钱适当的波涌浇灌成套设备系统软件。有原因坚信，伴随着在我国波涌灌机器设备的完成开发设计和优化健全及其波涌灌系统软件生产制造的通用化，波涌注水技术性一定可以在中国农业节水灌溉工作中充分发挥出应该有的推动作用。
感激蔡林根专家对此项工作中给与细心辅导，本工程为“九五”攻关项目。
