盧孔寶

（浙江水利水電學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，浙江杭州310018）

基于智控型防洪排澇灌溉裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

盧孔寶

（浙江水利水電學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，浙江杭州310018）

隨著五水共治的開展，水自然災(zāi)害也得到了人們的重視。其中防洪排澇的治理工作也不斷升級(jí)。設(shè)計(jì)了一款智控型防洪排澇灌溉裝置，使其達(dá)到智能控制的作用，在最短時(shí)間內(nèi)使裝置發(fā)揮防洪排澇的功能，在一定程度上節(jié)約了人力財(cái)力。

防洪排澇；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；智控型

隨著氣候不斷變暖，自然界的災(zāi)害不斷增多，在水災(zāi)方面尤為突出。結(jié)合全國(guó)五水共治的大環(huán)境，防洪、排澇的措施不斷增多。針對(duì)杭嘉湖平原地區(qū)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)防洪灌溉溉裝置需人工操作抽水泵、排水泵的現(xiàn)象，在一定程度上浪費(fèi)了大量人力，且無(wú)法做到及時(shí)準(zhǔn)確的控制抽水排水泵的問題，研制一款只需一個(gè)水泵且結(jié)構(gòu)新穎、自動(dòng)感應(yīng)進(jìn)行灌溉排水的新型排澇灌溉裝置，使其既能保證常規(guī)灌溉的需求又要能在夏季暴雨水位猛漲情況下及時(shí)排出澇水。通過模型制作、試驗(yàn)，檢驗(yàn)了該裝置的穩(wěn)定可靠性。

1　基于智控型防洪排澇灌溉裝置功能簡(jiǎn)述［1］

基于智控型防洪排澇灌溉裝置在傳統(tǒng)的排澇、灌溉裝置上進(jìn)行了改進(jìn)，該裝置預(yù)先安裝在河堤中，根據(jù)實(shí)際需求預(yù)先調(diào)整好四個(gè)浮力球感應(yīng)器水面位置，并將相關(guān)控制信號(hào)線連接至控制器中。實(shí)際應(yīng)用過程中利用浮球感應(yīng)器控制連接管上的三通閥門切換不同導(dǎo)通口使其達(dá)到灌溉模式、排澇模式的切換，從而實(shí)現(xiàn)通過一套抽水泵實(shí)現(xiàn)排澇、灌溉功能。該裝置除了智控模式進(jìn)行切換灌溉模式、排澇模式外，考慮實(shí)際情況所需及增加裝置安全性增設(shè)了人工操作按鈕達(dá)到控制目的。該套裝置投入到杭嘉湖地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉渠中使用不僅節(jié)約了人力物力，且在洪災(zāi)淹沒灌溉渠時(shí)及時(shí)切換到排澇模式開啟抽水泵，將損失降低到最低點(diǎn)?；谥强匦头篮榕艥彻喔妊b置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　基于智控型防洪排澇灌溉裝置結(jié)構(gòu)

2　基于智控型防洪排澇灌溉裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于智控型防洪排澇灌溉裝置主要包括堤壩、排水腔、涵管、拍板門架、過水腔、排水管、抽水泵、連接管等，堤壩內(nèi)開口排水腔與過水腔，排水腔兩側(cè)連通有兩側(cè)岸口，在排水腔內(nèi)側(cè)均設(shè)有端面為斜面設(shè)計(jì)涵管，兩涵管上均設(shè)有一對(duì)卡條，排水腔上下設(shè)有導(dǎo)軌，拍板門架上的兩導(dǎo)塊置于導(dǎo)軌內(nèi)，且拍板門架上設(shè)有一對(duì)套頭，卡條與套頭上均開有鉸鏈孔，鉸鏈連接桿置于套頭的鉸鏈孔內(nèi)，拍板門架上方的導(dǎo)塊與鉸鏈連接桿在堤壩內(nèi)與電機(jī)相連，拍板門架中心轉(zhuǎn)動(dòng)式連接拍板，拍板門架結(jié)構(gòu)如圖2所示。過水腔與排水腔之間通過通口連通，且過水腔內(nèi)的連接管與堤壩兩側(cè)的抽水管一與抽水管二連通，連接管上設(shè)有三通閥門，三通閥門與抽水泵連通，抽水泵與排水管連通，堤壩兩側(cè)分別根據(jù)實(shí)際所需設(shè)定四個(gè)浮力球感應(yīng)器的位置。拍板門架上兩套頭之間的空間與涵管上方的卡條對(duì)接，兩卡條之間空間與拍板門架下方的套頭對(duì)接。拍板門架與兩涵管配合對(duì)接，拍板門架為可移動(dòng)式安裝。一二號(hào)浮力球感應(yīng)器與抽水管一在同一側(cè)，三四號(hào)浮力球感應(yīng)器與抽水管二在同一側(cè)。四個(gè)浮力球感應(yīng)器、電機(jī)、三通閥門與抽水泵的控制線均連接至控制執(zhí)行器。拍板門架與涵洞的結(jié)構(gòu)及一二三四號(hào)浮力球感應(yīng)器位置如圖3所示。

圖2　拍板門架結(jié)構(gòu)圖

圖3　拍板門架與涵管結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

2.2裝置灌溉功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于智控型防洪排澇灌溉裝置涵管在排水腔的端面為斜面設(shè)計(jì)，使得在使用過程中用水的推理銜接更緊密，不會(huì)漏水，以堤壩左側(cè)為河道，右側(cè)為灌溉渠道為例：當(dāng)河道水位較高，而灌溉渠道缺水時(shí)，由一號(hào)浮力球感應(yīng)器信號(hào)控制電機(jī)將拍板門架移至岸口一的內(nèi)側(cè)涵管，到位后鉸鏈連接桿插入岸口一處涵管卡條與拍板門架上套頭的鉸鏈孔中，即可對(duì)拍板門架進(jìn)行定位，水源會(huì)從岸口一的涵管自然流入止，涵管由水的沖力將拍板推開，致使水源流入岸口二的涵管進(jìn)入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

當(dāng)河道水位較低，同時(shí)灌溉渠道缺水時(shí)，由二號(hào)浮力球感應(yīng)器信號(hào)控制電機(jī)將拍板門架移至岸口一的內(nèi)側(cè)涵管，到位后鉸鏈連接桿插入岸口一處涵管卡條與拍板門架上套頭的鉸鏈孔中，即可對(duì)拍板門架進(jìn)行定位，連接管上的三通閥門將堵死抽水管二，開啟抽水管一，啟動(dòng)抽水泵，水源由抽水管一進(jìn)抽水泵，即從河道中抽水，通過排水管排入過水腔處，水源通過通口進(jìn)入排水腔，此時(shí)由于水壓作用，拍板將堵死岸口一內(nèi)側(cè)的涵管，致使水源流入岸口二的涵管進(jìn)入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

2.3裝置排澇功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)雨季灌溉渠道水位高，而河道水位較低時(shí)，由三號(hào)浮力球感應(yīng)器信號(hào)制，電機(jī)將拍板門架移至岸口二的內(nèi)側(cè)涵管，到位后鉸鏈連接桿插入岸口二處涵管卡條與拍板門架上套頭的鉸鏈孔中，即可對(duì)拍板門架進(jìn)行定位，水源會(huì)從岸口二的涵管自然流入，涵管由水的沖力將拍板推開，致使水源流入岸口一的涵管進(jìn)入河道，起到灌溉的排澇作用［2］。

當(dāng)連續(xù)雨天到來時(shí)灌溉渠道水位較高同時(shí)河道的水位也較高，則由一號(hào)三號(hào)浮力球感應(yīng)器信號(hào)控制將拍板移至岸口二的內(nèi)側(cè)涵管，到位后鉸鏈連接桿插入岸口二處涵管卡條與拍板門架上套頭的鉸鏈孔中，即可對(duì)拍板門架進(jìn)行定位，連接管的三通閥門將堵死抽水管一，開啟抽水管二，啟動(dòng)抽水泵，水源由抽水管二進(jìn)抽水泵，從灌溉渠道中抽水，通過排水管排入過水腔處，此時(shí)由于水壓作用，拍板將堵死岸口二內(nèi)側(cè)的涵管，致使水源流入岸口一的涵管進(jìn)入河道，起到排澇的作用。

3　結(jié)束語(yǔ)

基于智控型防洪排澇灌溉裝置通過巧妙地機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)的灌溉排澇抽水方式，僅需一套抽水泵裝置通過信號(hào)控制三通閥門的不同組合開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)排澇、灌溉兩種功能［3］。該裝置結(jié)構(gòu)申請(qǐng)并獲批國(guó)家實(shí)用新型專利一項(xiàng)。試制了一套基于智控型防洪排澇灌溉裝置模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該裝置智能化控制程度較高、穩(wěn)定性可靠，在一定程度上節(jié)約了財(cái)力、人力，適合于杭嘉湖等平原地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉與排澇場(chǎng)合，對(duì)于研發(fā)同類型產(chǎn)品具有一定借鑒意義。

［1］盧孔寶，吳麗華，周昌全，等.一種新型防洪排澇灌溉裝置［P］.中國(guó)：201520987037.82016-04-13.

［2］李國(guó)勇.智能控制及其MATLAB實(shí)現(xiàn)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［3］SL62-94，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

The Structure Design of Intelligent Control Device Based on the Type of Flood Control and Drainage Irrigation

LU Kong-bao
（Zhejiang University of Water Resources and Electric Power，School of Mechanical and Automotive Engineering，Hangzhou 310018，China）

With the development of the five water governance，water natural disasters have been paid attention to by people.The flood control and drainage management also escalating.Design a intelligence control type flood control and drainage irrigation device the to achieve the function of intelligent control，in the shortest period of time to enable the device to play the function of flood control and drainage，saves manpower and financial resources in a certain extent.

flood control and drainage；structure design；intelligent control type

TG659

A

1672-545X（2016）08-0108-02

2016-05-29

2015年浙江省水利廳科技項(xiàng)目（RC1513）

盧孔寶（1982-），男，浙江湖州安吉人，本科，實(shí)驗(yàn)師，主要從事數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)研究。