基于智控型防洪排澇灌溉裝置的結構設計

盧孔寶

（浙江水利水電學院機械與汽車工程學院，浙江杭州310018）

基于智控型防洪排澇灌溉裝置的結構設計

盧孔寶

（浙江水利水電學院機械與汽車工程學院，浙江杭州310018）

隨著五水共治的開展，水自然災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。設計了一款智控型防洪排澇灌溉裝置，使其達到智能控制的作用，在最短時間內使裝置發揮防洪排澇的功能，在一定程度上節約了人力財力。

防洪排澇；結構設計；智控型

隨著氣候不斷變暖，自然界的災害不斷增多，在水災方面尤為突出。結合全國五水共治的大環境，防洪、排澇的措施不斷增多。針對杭嘉湖平原地區現有農業防洪灌溉溉裝置需人工操作抽水泵、排水泵的現象，在一定程度上浪費了大量人力，且無法做到及時準確的控制抽水排水泵的問題，研制一款只需一個水泵且結構新穎、自動感應進行灌溉排水的新型排澇灌溉裝置，使其既能保證常規灌溉的需求又要能在夏季暴雨水位猛漲情況下及時排出澇水。通過模型制作、試驗，檢驗了該裝置的穩定可靠性。

1　基于智控型防洪排澇灌溉裝置功能簡述［1］

基于智控型防洪排澇灌溉裝置在傳統的排澇、灌溉裝置上進行了改進，該裝置預先安裝在河堤中，根據實際需求預先調整好四個浮力球感應器水面位置，并將相關控制信號線連接至控制器中。實際應用過程中利用浮球感應器控制連接管上的三通閥門切換不同導通口使其達到灌溉模式、排澇模式的切換，從而實現通過一套抽水泵實現排澇、灌溉功能。該裝置除了智控模式進行切換灌溉模式、排澇模式外，考慮實際情況所需及增加裝置安全性增設了人工操作按鈕達到控制目的。該套裝置投入到杭嘉湖地區農業灌溉渠中使用不僅節約了人力物力，且在洪災淹沒灌溉渠時及時切換到排澇模式開啟抽水泵，將損失降低到最低點。基于智控型防洪排澇灌溉裝置結構如圖1所示。

圖1　基于智控型防洪排澇灌溉裝置結構

2　基于智控型防洪排澇灌溉裝置結構設計

2.1整體結構設計

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，堤壩內開口排水腔與過水腔，排水腔兩側連通有兩側岸口，在排水腔內側均設有端面為斜面設計涵管，兩涵管上均設有一對卡條，排水腔上下設有導軌，拍板門架上的兩導塊置于導軌內，且拍板門架上設有一對套頭，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，拍板門架上方的導塊與鉸鏈連接桿在堤壩內與電機相連，拍板門架中心轉動式連接拍板，拍板門架結構如圖2所示。過水腔與排水腔之間通過通口連通，且過水腔內的連接管與堤壩兩側的抽水管一與抽水管二連通，連接管上設有三通閥門，三通閥門與抽水泵連通，抽水泵與排水管連通，堤壩兩側分別根據實際所需設定四個浮力球感應器的位置。拍板門架上兩套頭之間的空間與涵管上方的卡條對接，兩卡條之間空間與拍板門架下方的套頭對接。拍板門架與兩涵管配合對接，拍板門架為可移動式安裝。一二號浮力球感應器與抽水管一在同一側，三四號浮力球感應器與抽水管二在同一側。四個浮力球感應器、電機、三通閥門與抽水泵的控制線均連接至控制執行器。拍板門架與涵洞的結構及一二三四號浮力球感應器位置如圖3所示。

圖2　拍板門架結構圖

圖3　拍板門架與涵管結構關系圖

2.2裝置灌溉功能設計與實現

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計，使得在使用過程中用水的推理銜接更緊密，不會漏水，以堤壩左側為河道，右側為灌溉渠道為例：當河道水位較高，而灌溉渠道缺水時，由一號浮力球感應器信號控制電機將拍板門架移至岸口一的內側涵管，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，即可對拍板門架進行定位，水源會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入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

當河道水位較低，同時灌溉渠道缺水時，由二號浮力球感應器信號控制電機將拍板門架移至岸口一的內側涵管，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，即可對拍板門架進行定位，連接管上的三通閥門將堵死抽水管二，開啟抽水管一，啟動抽水泵，水源由抽水管一進抽水泵，即從河道中抽水，通過排水管排入過水腔處，水源通過通口進入排水腔，此時由于水壓作用，拍板將堵死岸口一內側的涵管，致使水源流入岸口二的涵管進入灌溉渠道，起到灌溉的作用。

2.3裝置排澇功能設計與實現

當雨季灌溉渠道水位高，而河道水位較低時，由三號浮力球感應器信號制，電機將拍板門架移至岸口二的內側涵管，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，即可對拍板門架進行定位，水源會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入河道，起到灌溉的排澇作用［2］。

當連續雨天到來時灌溉渠道水位較高同時河道的水位也較高，則由一號三號浮力球感應器信號控制將拍板移至岸口二的內側涵管，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，即可對拍板門架進行定位，連接管的三通閥門將堵死抽水管一，開啟抽水管二，啟動抽水泵，水源由抽水管二進抽水泵，從灌溉渠道中抽水，通過排水管排入過水腔處，此時由于水壓作用，拍板將堵死岸口二內側的涵管，致使水源流入岸口一的涵管進入河道，起到排澇的作用。

3　結束語

基于智控型防洪排澇灌溉裝置通過巧妙地機構設計，打破了傳統的灌溉排澇抽水方式，僅需一套抽水泵裝置通過信號控制三通閥門的不同組合開關即可實現排澇、灌溉兩種功能［3］。該裝置結構申請并獲批國家實用新型專利一項。試制了一套基于智控型防洪排澇灌溉裝置模型，實驗結果表明該裝置智能化控制程度較高、穩定性可靠，在一定程度上節約了財力、人力，適合于杭嘉湖等平原地區的農業灌溉與排澇場合，對于研發同類型產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：201520987037.82016-04-13.

［2］李國勇.智能控制及其MATLAB實現［M］.北京：電子工業出版社，2005.

［3］SL62-94，水工建筑物水泥灌漿施工技術規范［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目（RC1513）

盧孔寶（1982-），男，浙江湖州安吉人，本科，實驗師，主要從事數控加工技術、機電一體化技術研究。