张振国[1]2003年在《变频调速装置在农业节水灌溉中的应用》文中研究表明本项目针对目前农业节水灌溉工程中存在的随机取水、节能问题和水利工程资源的综合利用效率提高问题，以实地工程应用试验为基础，对变频调速装置在农业节水灌溉工程中的应用进行了研究。 本项目在国内首次提出了变频调速装置在管灌中使水泵进行“恒量变压”变频运行的设想，并首次对变频调速装置在农业节水灌溉中的应用进行了实地试验研究，该研究成果对变频调速装置在管灌、微喷及大棚滴灌中的应用具重要的指导意义，对变频调速装置的设计研究及其应用范围的拓展等具有一定的理论意义和很大的实用意义。 本项目的研究内容主要包括变频调速装置在管灌、微喷以及大棚滴灌中的节能效果、变频调速装置对微喷和大棚滴灌均匀度的影响以及变频调速装置在管灌中进行“恒量变压”变频运行试验等，】同时，对微喷头与中smm低压插入式滴灌带的灌溉均匀度随压力变化情况进行一r试验研究。试验及分析结果表明: ①变频调速装置应用于农业节水灌溉的管灌、微喷及大棚滴灌，在理论与技术上是可行的，在经济上是较为合理的; ②变频调速装置在管灌、微喷及大棚滴灌中都具有较为明显的节能效果，其节能分别为37.3%一82.6%(或35.4%一66.7吸，)、25.9%一41.7%及73.6%; ③在管灌中，水泵以“J巨量变压”力一式变频运行不仅是可行的，而且在该方式下的水泵性能要好于水泵以“恒压变量”力‘式变频运行时的水泵性能，同时一节电量也有一定程度的捉;高; ④在微喷与大棚滴灌中，变频调速装置都具有改善灌溉均匀丈史的作用; ⑤微喷头的喷灌均匀度随喷头压力呈抛物线型变化，其最大喷洒均匀度为82%，对应喷头压力为16.8[nl七0，喷洒均 一3太原理工人学工程硕士毕业论文匀度大于70%的喷头压力范围为9一24.smHZO;⑥中Slnln低压插入式滴灌带的滴灌均匀度随滴灌带(毛管)头部压力基本呈抛物线型变化。
王昌伟[2]2015年在《基于DSP的太阳能驱动桁架式喷灌机全数字控制动力系统设计》文中认为针对我国农业灌溉中存在的能源供给困难、水资源浪费严重、时针式喷灌机漏喷严重及绞盘式喷灌机作业不便等诸多局限性,为充分发挥平移桁架式喷灌机操作灵活和适用性强的优势,有效利用太阳能资源,实现农业节能减排和农业精准化灌溉。通过将太阳能光伏发电技术与先进的节水灌溉技术相结合,借助现在的传感检测技术、无线传输技术、GPS导航技术及可视化触控技术等,集光、机、电及太阳能高效利用技术为一体,基于DSP和ARM两款微处理器,设计出一套满足桁架式喷灌机高性能运行要求的全数字控制动力系统。具体设计工作包括以下几方面:(1)在对光伏电池输出特性及外界影响规律进行PSIM及Simulink建模仿真研究之上,对相关的MPPT技术进行设计实现,以最大限度的提高光伏转换效率。(2)借助专业的PVsyst光伏设计软件对机组的光伏容量配置及经济性进行设计分析,并开展了太阳能充放电管理系统和供电方式优化切换系统的设计工作。(3)根据水泵永磁同步电机数学模型、空间矢量SVPWM技术的基本原理和控制算法等,基于DSP2812数字信号处理器,以永磁同步电机转速调节为控制对象,完成了相应控制板、功率板及显示板硬件电路的设计。在CCS开发环境下,对永磁同步电机矢量控制方案及修正步长的扰动观测MPPT跟踪进行软件开发。同时,完成喷灌机组驱动直流电机的转速-电流双闭环受限单级式可逆脉宽调速系统软硬件设计。基于上述调速控制系统研究,通过MATLAB/Simulink对系统配套电机的动态性能进行了验证。(4)针对桁架绞盘式喷灌机和渠喂式喷灌机的工作特点,对其恒水位自控系统、交直流取水加压系统、GPS电气联合导航自走系统及一键智能触控系统等进行了设计以及样机的搭建和性能测试。最后,通过对系统可靠性和机组的实用性进行为期半年的不定期大田灌溉测试验证,结果表明:系统工作性能可靠,不仅能满足机组运行的高精度智能控制,实现农业精准化灌溉,而且有效地促进了环保型光伏农业的发展;机组节能特点明显,灌溉质量高,整体性能满足设计和生产需求,推广应用前景广阔。通过本文的研究,初步建立起一整套有关太阳能驱动自走式桁架喷灌机组的基础设计应用理论体系,有助于实现太阳能驱动喷灌机的长远发展。
朱兴业[3]2009年在《全射流喷头理论及精确喷灌关键技术研究》文中研究说明全射流喷头是我国具有自主知识产权的一种新型节水灌溉产品,应用水流附壁效应完成直射、步进和反向的功能,具有结构简单、造价低、无撞击部件、能量损失小和喷洒性能好等优点。对于此类新型产品,研究尚不够深入,对其进行系统研究具有很高的学术价值与实用意义。本文介绍了全射流喷头的原理和特点,通过理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,对全射流喷头理论及精确喷灌关键技术进行了系统研究。主要研究工作和创新点有:(1)通过54次的正交试验,初步提出了全射流喷头设计方法。采用四因素叁水平的正交试验获得了喷头主要结构参数影响关系:影响步进频率主次顺序为收缩角、取水孔角度、位差和作用区;影响步进角度主次顺序为位差、收缩角、取水孔角度和作用区。喷头重要结构参数中,基圆孔大小由喷头型号决定,补气孔和入水孔设计方法相同,收缩角选取14°,取水孔角度选取30°,用二次曲线方程回归分析得出位差与喷头基圆孔函数关系式,以及作用区与喷头基圆孔函数关系式。(2)首次研制开发了新型连续运转射流喷头、外取水射流喷头、叁段式射流喷头和两次附壁射流喷头,分别介绍了它们的结构和工作原理。采用五因素四水平表对连续运转射流喷头和四因素叁水平表对外取水射流喷头进行了正交试验研究,获得了连续运转射流喷头和外取水射流喷头的最优结构参数,开发了国内原创的喷灌设备。(3)总结得出全射流喷头力学特性的计算公式,通过试验与摇臂式喷头工作性能的对比,结果表明全射流喷头步进角度和步进频率可调幅度较大,均优于摇臂式喷头。为了扩大全射流喷头压力适用范围,提出在喷管处加转折角以增加喷头固有驱动力矩。转折角喷管的重要结构因素包括转折角角度和转折角力臂长度,选用7种不同的转折角角度或转折角力臂喷管进行试验,测量步进角度、步进频率、射程和均匀系数等性能指标。结果表明:转折角角度增大,步进角度增大,均匀系数增大,步进频率减小,射程变化不大;转折角力臂加长,步进角度增大,射程减小,步进频率和均匀系数变化不大。(4)建立了全射流喷头内部流场的CFD数学模型,采用FLUENT软件对喷头内部流场进行了数值模拟。在转折角喷管角度为2°和5°时,通过数值计算喷管推动力、转运驱动力和流量之间的关系,理论计算结果与CFD数值计算结果平均偏差小于5%。对喷头的流量—内部压力关系,喷头附壁点的位置,不同插拔深度、管长或工作压力情况下的喷头步进频率进行了较详细的数值计算,与试验结果进行对比,表明两者具有较好的一致性,说明采用CFD方法能较好地反映喷头的内部流动情况。(5)对全射流喷头实现变量喷洒进行了理论研究,推导出喷头实现正方形喷洒的边界方程,采用MATLAB语言对射程、工作压力与运行时间进行仿真。设计出实现正方形喷洒的全射流喷头动静片结构,经过外特性试验测量喷洒水量分布,绘制出叁维水量分布图。将变频调速技术引入喷灌系统,对变域喷洒系统进行能耗分析,利用虚拟仪器技术测量采集试验数据。试验表明:机械方式设计动静片和利用变频调速都可以实现正方形的变量喷洒,为今后进一步开展变域喷洒喷头研究提供了理论基础。(6)对全射流喷头组合喷灌进行研究,分析处理喷头水量分布数据、实现叁维可视化。研究表明:MATLAB语言可方便可靠地将喷头径向水量分布数据转换为网格型数据,并绘制出单喷头和喷头组合叁维水量分布图。通过插值迭加求出各网格点总降水深,求出不同组合间距系数下的全射流喷头组合均匀系数,实现计算结果可视化。根据模拟分析,提出正方形布置时组合间距系数为1.2,各喷头均匀系数平均值为82.4%。叁角形布置时组合间距系数为1.5,各喷头均匀系数平均值为85.7%。运用MATLAB语言编程进行喷头喷洒分析具有功能强大、方便快捷、可视性强等优点,适用于任何喷头水量分布的分析。(7)针对产业化生产出的系列PXH型塑料全射流喷头,通过田间试验提出了6个方面的改进措施,主要为修改空心轴与连接套配合尺寸和两片四氟圈之间的相互配合,以增加喷头田间运转可靠性。改进后可望进行大批量产业化生产。
马龙[4]2016年在《太阳能驱动喷灌施肥装置的设计与研究》文中进行了进一步梳理为了有效解决轻小型喷灌机上水肥一体化的问题,同时充分利用我国西北地区丰富的太阳能资源,本文设计了一种太阳能驱动喷灌施肥装置,测试了水泵冲程,转速,阻尼器等对施肥流量的影响,分析了注肥泵与光伏设备的匹配关系,并得到以下主要结论:1)计量泵出口流量随着出口压力的增大而略有减小。但从平均来看,流量变化不大,最大的标准差只有2.6L/h,可认为泵出口流量不随压力变化。通过调节计量泵冲程可以改变泵的出口流量,流量随着冲程的增大而呈近似线性递增,说明通过冲程调节流量具有较高的准确度。2)隔膜计量泵的流量随着电机转速的增大而增大,在不同的冲程压力下,泵的流量与转速之比趋近于某一固定值。实际应用时可以通过改变转速而控制计量泵的注肥流量。3)隔膜计量泵工作时有脉动的特性,出口压力固定时,计量泵工作压力波动很大。阻尼器可以很好的消除脉动并略微提高泵的流量,但随着出口压力升高,阻尼器效果变差。4)在各种工况下,直流电机的日耗电量都低于交流电机,直流电机的效率更高。在低功率工况下,交流电机消耗功率约为直流电机的3倍。在250W光伏电池和2块120Ah的光伏配置下,施肥器在杨凌地区夏季和冬季均能满足一定的灌溉天数。
田云, 史洁, 金东琦[5]2014年在《PLC变频调速节能灌溉系统的设计》文中研究说明在分析了变频调速灌溉系统与阀门开度调节灌溉系统的节能效果之后,得出了一种新型的农业灌溉系统供水方式,即利用PLC结合变频器的方式来实现恒压变流供水。给出了变频调速灌溉系统结构图,并进行了系统软件流程设计。系统能够连续采集水泵流量,与设定的工作压力进行比较,实时改变水泵电机的工作频率调节灌溉流量。从而改变了传统农业依靠控制阀门开度及人工启停水泵电机的操作方法。经过实验证明,采用变频调速的节水灌溉系统,比传统模式节能20%~69%。对设备寿命周期的延长,节约电能和人工成本,提高灌溉可靠性方面均有极积的意义。
尹凯[6]2015年在《基于PLC的节水灌溉系统的研究》文中进行了进一步梳理本文详细描述了灌溉系统中自动化技术的重要性,研究了国内外自动化技术在灌溉系统中应用现状和存在的问题,分析了节水灌溉技术的发展趋势。依据灌溉系统的具体要求,论文设计由西门子PLC、西门子变频器、水泵电机、PC机、通信模块系统等设备组成的全自动变频恒压喷灌系统,该系统可以实现全自动变频恒压控制、手动工频控制、手动变频控制、远程监测与维护。传统灌溉系统中存有的大量问题得到了十分可靠的解决,该系统还提供很多辅助功能,系统的可靠性得以加强。灌溉系统还跟计算机进行有机结合,实现对系统数据的传输与监控,大幅提升系统的性能。本文通过变频调速技术对电机进行控制,通过管网实现了恒压喷灌。通过压力传感器对水压进行采样,采入PLC的PID模块,通过PID模块进行闭环控制,实现了灌溉系统的节水节能。论文提出了叁个大型水泵和一个辅助小水泵组成的水泵机组,同时对水泵的变频工频切换进行了分析和设计,使控制过程流畅且节能的进行,最后用PC机跟PLC进行通信,通过PC机对实时控制数据进行监控,实现了灌溉系统的远程监控。同时论文中创新性的加入了wifi模块,可以将控制数据上传云端,通过远程客户终端进行控制。再设计完系统的硬件系统的基础上,对系统的软件系统进行设计。
马胜利[7]2013年在《基于灰色理论与模糊控制的智能灌溉系统研究》文中认为近年来，节约用水已成为全球关注的热点问题之一，每个国家都依据本国的国情推广各具特色的节水灌溉技术。国外的节水灌溉控制系统的发展起步比较早，自动化程度相对较高，已经形成了比较完善的智能灌溉控制体系。并且相关研究已经深入到将气象因素、蒸腾量和土壤含水率相结合的综合灌溉控制。国内在智能节水灌溉方面的研究起步较晚，灌溉自动化程度不高，设备也比较落后，距国外的控制水平还有很大的差距。从而，发展适合中国农业灌溉的节水灌溉控制技术已成为迫切需求。而精量灌溉作为精准农业的重要组成部分已成为新的农业科技革命的重要内容。对此，本文研究了基于灰色理论的智能控制技术，并开发了用于灌溉系统的灰色预测模糊控制系统和设备，研究内容如下：第一，通过对机械结构以及系统需求的分析，确定了水肥精量灌溉控制系统方案，包括数据采集、控制策略和控制方式，并选取了采集卡、流量计、直流调速器等元件。第二，针对传统灌溉的精度不能控制以及水肥比例无法调节的问题，本文对系统的控制策略和控制方式进行了深入探讨，研究了基于灰色理论的智能灌溉控制技术，通过对PID控制、模糊PID控制以及灰色预测模糊PID控制进行仿真研究，编制灰色预测模糊PID控制算法以精确控制水肥流量，建立相应的灰色预测模糊控制器模型，确定了系统控制参数，并建立了多维灰色预测模型以及BP神经网络在精量控制中的模型。第叁，针对灌溉实际需求，开发了用于灌溉系统的灰色预测模糊控制系统和设备。通过采用研华数据采集卡PCI1711与PC机相结合的方法，实现了灰色理论的智能灌溉技术，分别模拟了水肥双通道采集，实现了水肥两路流量的实时采集，并完成了浓度的精量控制，同时也模拟了肥路单通道实时采集，实现了肥路流量精量控制。
金美琴[8]2012年在《基于管控一体化技术的滴灌控制系统设计与研究》文中认为水是农业的命脉,农业节水是水利的重要组成部分。为提高农业用水利用率,实现按需、按量、及时灌溉以及发展现代农业、实现优质高产,本选题为某生态科技示范园设计了滴灌自动控制和监控系统,从而为建立农业灌溉管控一体化平台提供了底层的自动化测控基础和丰富的数据库资源。本论文在阐述现代农业灌溉控制发展现状和选题研究背景的基础上,研析了滴灌系统的控制要求,设计了以工控机+软PLC为控制核心,以WinCC为人机交流窗口,并结合变频、现场总线、无线传感等技术的滴灌自动控制系统。本文重点进行了系统硬件选型设计、系统控制软件与系统监控软件设计。通过现场总线,中央管理计算机根据土壤水分信息、作物需水特性及预定的灌溉计划进行合理的灌溉决策,再下达指令到分散在各处的电磁阀,自动进行适时适量、按需精确灌溉控制。现场调试表明,该系统工作性能稳定,界面友好,大大减少人力、物力投入,提高了劳动生产率。系统在结构和功能方面可方便地进行扩展,能够满足不同规模、需求、成本的应用,具备一定的应用推广前景。
王孝俭, 皇甫玉柱, 邓胜全, 王幼涛[9]2002年在《变频节水节能技术》文中研究说明１立项背景及技术创新点水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策．美国从２０世纪９０年代将变频节水节能技术应用于平移式、轴转动式喷灌机及管道灌溉等系统，经测试其节能率为３９％～５６％，节水率为１５％～３０％，既
王铭源[10]2013年在《基于“绿色建筑评价标准”的某超高层办公楼给排水工程设计》文中提出随着绿色建筑的兴起以及《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2006)规范的制定，对绿色建筑给排水设计提出了以节水及水资源利用为主的各项要求，其中很多关键技术措施在一般工程中不多见。本论文以实际工程——某超高层综合性办公大楼为依托，以中国绿色建筑二星级标准为目标，围绕《广东省绿色建筑评价标准》(DBJ/T15-83-2011)中对节水与水资源利用的各项细则要求，综合分析广州地区的气候特点及各项影响因素，从节水、节能两方面确定该办公大楼的给排水设计方案，并采取相应技术措施。本工程中涉及的绿色建筑给排水工程设计要点包括：（1）变频调速供水技术；（2）合理选择节水器具；（3）太阳能热水供应技术；（4）真空排水技术；（5）同层排水技术：（6）雨水收集回用技术及滴灌高效灌溉等，对绿色建筑的关键技术——太阳能热水技术和雨水收集回用技术进行重点分析研究。为绿色建筑的给水排水设计提供了可行的设计参数和有益的设计经验，具有较大的工程应用价值。
参考文献：
[1]. 变频调速装置在农业节水灌溉中的应用[D]. 张振国. 太原理工大学. 2003
[2]. 基于DSP的太阳能驱动桁架式喷灌机全数字控制动力系统设计[D]. 王昌伟. 西北农林科技大学. 2015
[3]. 全射流喷头理论及精确喷灌关键技术研究[D]. 朱兴业. 江苏大学. 2009
[4]. 太阳能驱动喷灌施肥装置的设计与研究[D]. 马龙. 西北农林科技大学. 2016
[5]. PLC变频调速节能灌溉系统的设计[J]. 田云, 史洁, 金东琦. 农机使用与维修. 2014
[6]. 基于PLC的节水灌溉系统的研究[D]. 尹凯. 武汉工程大学. 2015
[7]. 基于灰色理论与模糊控制的智能灌溉系统研究[D]. 马胜利. 陕西科技大学. 2013
[8]. 基于管控一体化技术的滴灌控制系统设计与研究[D]. 金美琴. 南京理工大学. 2012
[9]. 变频节水节能技术[J]. 王孝俭, 皇甫玉柱, 邓胜全, 王幼涛. 水利水电技术. 2002
[10]. 基于“绿色建筑评价标准”的某超高层办公楼给排水工程设计[D]. 王铭源. 广州大学. 2013
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