[发明专利]基于脉宽调制变量喷灌的圆形喷灌机喷头喷嘴配置方法

说明书

本发明提供了一种基于脉宽调制变量喷灌的圆形喷灌机喷头喷嘴配置方法，属于现代农业技术领域。其中所述方法包括：计算当各处灌溉量达到最大灌溉水深时各喷头流量；根据PWM电磁阀的最佳占空比控制范围将喷头分组；计算满足流量需求时每组喷头所用喷嘴大小；根据每组喷头的管道沿程压力损失对喷嘴大小做出修正，使得PWM电磁阀的实际占空比在最佳占空比范围内。上述方法简化了喷嘴配置的计算流程，降低喷嘴安装、喷嘴压力调节的工作量。

技术领域

本发明涉及现代农业技术领域，具体涉及一种基于脉宽调制变量喷灌的圆形喷灌机喷头喷嘴配置方法。

背景技术

圆形喷灌机作业时绕中心支轴转动，沿桁架方向相同时间内越远离中心支轴的喷头扫过的面积越大，对应的喷洒量也越大。传统圆形喷灌机无法分别调节单个喷头流量，常通过不等间距的喷头布置、不等尺寸的喷嘴配置，实现从中心支轴到尾端流量由小到大的变化。

如专利文献CN107873483A，201610880122.3(《圆形喷灌机的喷头配置方法及系统》)中由每个喷头的工作压力及流量需求，确定所需喷嘴的大小。由于喷嘴只能在有限的尺寸等级中选用配置。该专利文献中在按尺寸等级选用喷嘴后，在每个喷嘴进口前加压力调节装置以克服实际流量与期望流量的偏差超出许可。当机组规模较大，喷头众多时，需要为每个喷头的进行喷嘴配置和压力调节，工作量繁重且容易出错。脉宽调制(PWM)变量喷灌指在喷灌机的各个喷头前处安装电磁阀，利用调节电磁阀在一个启闭周期内的占空比实现精确控制灌水量。

如专利文献CN104455653A，201410635754.4(《设置电磁阀启闭循环周期的方法及装置》)中确定了如何设定脉冲循环周期。在PWM变量喷灌后，各喷头的压力保持恒定，仅由启闭占空比调节流量，不需为每个喷嘴配置独立的压力调节装置。在圆形喷灌机中，借助PWM变量功能，相邻喷头可以采用相同喷嘴，以不同的占空比实现相邻喷嘴的不同流量变化。但由于圆形喷灌机从中心支轴到尾端流量的变化范围很大，PWM虽然可以调整流量，但沿桁架的近端和尾端的喷嘴间存在着流量的量程级差距，无法仅通过PWM实现整个桁架方向远近的流量变化。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于脉宽调制变量喷灌的圆形喷灌机喷头喷嘴配置方法。

根据本发明提供的一种基于脉宽调制变量喷灌的圆形喷灌机喷头喷嘴配置方法，包括：

步骤101：计算当各处灌溉量达到最大灌溉水深时各喷头流量Q_i；

步骤102：根据PWM电磁阀的最佳占空比控制范围将喷头分组；

步骤103：根据各喷头流量Q_i计算满足流量需求时每组喷头所用喷嘴大小。

优选地，包括：

步骤104：根据每组喷头的管道沿程压力损失对喷嘴大小做出修正，使得PWM电磁阀的实际占空比在最佳占空比范围内。

优选地，在所述步骤101中：

喷头等间距分布，组内各喷头射程相等，为了使当前地块各处喷灌水深都达到最大值h_MAX，各个喷头造成的喷灌水深相等，设为h；假设某喷灌机包含N个喷头，从中心支轴开始编号分别为1,2,……,N，则编号为i的喷头扫掠过的面积A_i为：

A_i＝π[d'+R+(i-1)d]²-π[d'-R+(i-1)d]²＝4πR[d'+(i-1)d]

其中，d'为第一个喷头中心距离中心支轴的距离；d为喷头间距；R为单喷头喷洒半径；则第i个喷头的流量Q_i为：

Q_i＝hA_i＝4πhR[d'+(i-1)d]。