基于智控型防洪排涝灌溉装置的结构设计

卢孔宝

（浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江杭州310018）

基于智控型防洪排涝灌溉装置的结构设计

卢孔宝

（浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江杭州310018）

随着五水共治的开展，水自然灾害也得到了人们的重视。其中防洪排涝的治理工作也不断升级。设计了一款智控型防洪排涝灌溉装置，使其达到智能控制的作用，在最短时间内使装置发挥防洪排涝的功能，在一定程度上节约了人力财力。

防洪排涝；结构设计；智控型

随着气候不断变暖，自然界的灾害不断增多，在水灾方面尤为突出。结合全国五水共治的大环境，防洪、排涝的措施不断增多。针对杭嘉湖平原地区现有农业防洪灌溉溉装置需人工操作抽水泵、排水泵的现象，在一定程度上浪费了大量人力，且无法做到及时准确的控制抽水排水泵的问题，研制一款只需一个水泵且结构新颖、自动感应进行灌溉排水的新型排涝灌溉装置，使其既能保证常规灌溉的需求又要能在夏季暴雨水位猛涨情况下及时排出涝水。通过模型制作、试验，检验了该装置的稳定可靠性。

1　基于智控型防洪排涝灌溉装置功能简述［1］

基于智控型防洪排涝灌溉装置在传统的排涝、灌溉装置上进行了改进，该装置预先安装在河堤中，根据实际需求预先调整好四个浮力球感应器水面位置，并将相关控制信号线连接至控制器中。实际应用过程中利用浮球感应器控制连接管上的三通阀门切换不同导通口使其达到灌溉模式、排涝模式的切换，从而实现通过一套抽水泵实现排涝、灌溉功能。该装置除了智控模式进行切换灌溉模式、排涝模式外，考虑实际情况所需及增加装置安全性增设了人工操作按钮达到控制目的。该套装置投入到杭嘉湖地区农业灌溉渠中使用不仅节约了人力物力，且在洪灾淹没灌溉渠时及时切换到排涝模式开启抽水泵，将损失降低到最低点。基于智控型防洪排涝灌溉装置结构如图1所示。

图1　基于智控型防洪排涝灌溉装置结构

2　基于智控型防洪排涝灌溉装置结构设计

2.1整体结构设计

基于智控型防洪排涝灌溉装置主要包括堤坝、排水腔、涵管、拍板门架、过水腔、排水管、抽水泵、连接管等，堤坝内开口排水腔与过水腔，排水腔两侧连通有两侧岸口，在排水腔内侧均设有端面为斜面设计涵管，两涵管上均设有一对卡条，排水腔上下设有导轨，拍板门架上的两导块置于导轨内，且拍板门架上设有一对套头，卡条与套头上均开有铰链孔，铰链连接杆置于套头的铰链孔内，拍板门架上方的导块与铰链连接杆在堤坝内与电机相连，拍板门架中心转动式连接拍板，拍板门架结构如图2所示。过水腔与排水腔之间通过通口连通，且过水腔内的连接管与堤坝两侧的抽水管一与抽水管二连通，连接管上设有三通阀门，三通阀门与抽水泵连通，抽水泵与排水管连通，堤坝两侧分别根据实际所需设定四个浮力球感应器的位置。拍板门架上两套头之间的空间与涵管上方的卡条对接，两卡条之间空间与拍板门架下方的套头对接。拍板门架与两涵管配合对接，拍板门架为可移动式安装。一二号浮力球感应器与抽水管一在同一侧，三四号浮力球感应器与抽水管二在同一侧。四个浮力球感应器、电机、三通阀门与抽水泵的控制线均连接至控制执行器。拍板门架与涵洞的结构及一二三四号浮力球感应器位置如图3所示。

图2　拍板门架结构图

图3　拍板门架与涵管结构关系图

2.2装置灌溉功能设计与实现

基于智控型防洪排涝灌溉装置涵管在排水腔的端面为斜面设计，使得在使用过程中用水的推理衔接更紧密，不会漏水，以堤坝左侧为河道，右侧为灌溉渠道为例：当河道水位较高，而灌溉渠道缺水时，由一号浮力球感应器信号控制电机将拍板门架移至岸口一的内侧涵管，到位后铰链连接杆插入岸口一处涵管卡条与拍板门架上套头的铰链孔中，即可对拍板门架进行定位，水源会从岸口一的涵管自然流入止，涵管由水的冲力将拍板推开，致使水源流入岸口二的涵管进入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

当河道水位较低，同时灌溉渠道缺水时，由二号浮力球感应器信号控制电机将拍板门架移至岸口一的内侧涵管，到位后铰链连接杆插入岸口一处涵管卡条与拍板门架上套头的铰链孔中，即可对拍板门架进行定位，连接管上的三通阀门将堵死抽水管二，开启抽水管一，启动抽水泵，水源由抽水管一进抽水泵，即从河道中抽水，通过排水管排入过水腔处，水源通过通口进入排水腔，此时由于水压作用，拍板将堵死岸口一内侧的涵管，致使水源流入岸口二的涵管进入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

2.3装置排涝功能设计与实现

当雨季灌溉渠道水位高，而河道水位较低时，由三号浮力球感应器信号制，电机将拍板门架移至岸口二的内侧涵管，到位后铰链连接杆插入岸口二处涵管卡条与拍板门架上套头的铰链孔中，即可对拍板门架进行定位，水源会从岸口二的涵管自然流入，涵管由水的冲力将拍板推开，致使水源流入岸口一的涵管进入河道，起到灌溉的排涝作用［2］。

当连续雨天到来时灌溉渠道水位较高同时河道的水位也较高，则由一号三号浮力球感应器信号控制将拍板移至岸口二的内侧涵管，到位后铰链连接杆插入岸口二处涵管卡条与拍板门架上套头的铰链孔中，即可对拍板门架进行定位，连接管的三通阀门将堵死抽水管一，开启抽水管二，启动抽水泵，水源由抽水管二进抽水泵，从灌溉渠道中抽水，通过排水管排入过水腔处，此时由于水压作用，拍板将堵死岸口二内侧的涵管，致使水源流入岸口一的涵管进入河道，起到排涝的作用。

3　结束语

基于智控型防洪排涝灌溉装置通过巧妙地机构设计，打破了传统的灌溉排涝抽水方式，仅需一套抽水泵装置通过信号控制三通阀门的不同组合开关即可实现排涝、灌溉两种功能［3］。该装置结构申请并获批国家实用新型专利一项。试制了一套基于智控型防洪排涝灌溉装置模型，实验结果表明该装置智能化控制程度较高、稳定性可靠，在一定程度上节约了财力、人力，适合于杭嘉湖等平原地区的农业灌溉与排涝场合，对于研发同类型产品具有一定借鉴意义。

［1］卢孔宝，吴丽华，周昌全，等.一种新型防洪排涝灌溉装置［P］.中国：201520987037.82016-04-13.

［2］李国勇.智能控制及其MATLAB实现［M］.北京：电子工业出版社，2005.

［3］SL62-94，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范［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年浙江省水利厅科技项目（RC1513）

卢孔宝（1982-），男，浙江湖州安吉人，本科，实验师，主要从事数控加工技术、机电一体化技术研究。