[发明专利]一种节能电控卷盘式喷灌机

摘要

本发明属于灌排设备技术领域，公开了一种节能电控卷盘式喷灌机，包括牵引机架、卷盘、水箱、电动机、电子控制系统；牵引机架下侧设有行驶滚轮，左侧设有固定架；固定架上设有驱动装置和水箱，电动机、电子控制系统、卷盘电路连接，电动机连接有变频器，卷盘端面沿圆周方向设置有旋转式喷头，所述喷头口径不一致，可以实现不同距离的喷灌。本发明通过电动机带动整机前进和转盘转动，通过电子控制系统智能控制进行喷灌，在不同灌溉区域自行走动、按需灌溉，自动化程度得到提高，具有高效、节能、节水等优点，使用更加方便。

主权项

一种节能电控卷盘式喷灌机，其特征在于，所述节能电控卷盘式喷灌机包括牵引机架、卷盘、水箱、电动机、电子控制系统；所述牵引机架下侧设有行驶滚轮，左侧设有固定架，所述固定架上设有驱动装置和水箱；所述电动机、电子控制系统、卷盘通过电路彼此相互连接，所述卷盘端面沿圆周方向设置有旋转式喷头；所述电子控制系统包括灌水器控制器，以及设置在相应灌溉区域内的区域检测控制器；所述灌水器控制器包括主控制器电路；所述区域检测控制器包括微处理器电路和湿度传感器；所述旋转式喷头包括喷体、喷头座和传动机构；所述电动机连接有变频器，变频器内设有无线通信模块；所述区域检测控制器中湿度传感器通过检测该灌溉区域的土壤湿度，将得到的湿度数据发送给微处理器电路，所述微处理器电路将湿度数据无线通信方式发送给所述主控制器电路；所述主控制器电路将接收到的湿度数据值与通过设定的区域湿度设定值进行比较，当实际湿度小于该设定值时，主控制器电路控制进行喷水作业；当达到设定的区域湿度设定值时，自动停止作业；每个区域检测控制器之间组建成无线传感网络，覆盖所有灌溉区域；所述湿度传感器获取待灌溉区域植物生长状态湿度数据的信号模型表示为：r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)xi=ΣkAkicos(2πfct+θki)·g(t-kTsi)]]>其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度；所述微处理器电路对湿度传感器传输的信号进行处理，转换为主控制器电路可运算的数据；所述微处理器电路的数据转换方法包括：对湿度传感器传输的信号进行中心化或标准化，计算中心化或标准化后获得湿度传感器信号的数据矩阵的方差矩阵，将方差矩阵的特征多项式转换为高次特征多项式；判断高次特征多项式的根的个数，根据根的个数及预设的初始解，对所述高次特征多项式进行迭代求解，当迭代求解获得的根的个数剩余四个时，根据当前迭代求解获得的特征多项式的数学表达式计算剩余的四个根，输出所有特征根，根据所述特征根计算特征向量，根据特征向量获得变换矩阵，将变换矩阵乘以数据矩阵得到压缩后的信号数据；主控制器电路通过数据矩阵获取不同的压缩后的信号数据并解压，对解压后的信号数据进行多层小波分解；所述进行多层小波分解包括：根据如下公式确定每层小波系数对应的噪声阈值：λk=δk2ln(g)/(k+2)]]>其中，g为含噪信号的小波系数的总数，k为对应的分解层序数，λk为对含噪信号进行g层小波分解后第k层的噪声阈值；δk＝median(|(wpq)k|)/0.6745(Wpq)k表示小波分解后第k层的水平，垂直，对角线方向上的高频系数；所述对湿度传感器传输的信号进行标准化包括：Aij=Xij-X‾ijSj]]>式中：X‾ij=1mΣi=1mXij]]>Sj=1m-1Σi=1m(Xij-X‾ij)2]]>得到：A＝(Aij)m×n；m为数据矩阵的行数，n为数据矩阵的列数，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n；Xij为数据矩阵中第i行第j列的数据；所述主控制器电路监控湿度传感器的湿度信号时，通过监控模块进行监控，所述监控模块包括：获取模块，用于读取湿度传感器采集的湿度值，并将所述湿度值的模拟量并将其转换为湿度值的数字量；判断模块，用于将所获取的湿度值的数字量信号与预设的湿度警示值作比较，以判断现场湿度值是否超标；控制模块，用于当现场湿度值超标时，控制所述主控制器电路的报警模块发出警示信号；获取模块的转换方法包括：首先要在时间上进行离散化处理，即在时间上有限个采样点代替连续无限的坐标位置，这一过程叫采样；所谓采样就是每隔一定的时间间隔，抽取信号的一个瞬间幅度值，是在时间上将模拟信号离散化；采样后所得出的一系列在时间上离散的样值称为样值序列；采样把模拟信号变成了在时间上离散的样值序列，进行离散化处理，转换为有限个离散值，才能最终用数码来表示其幅值，实现连续信号幅度离散化处理；采样、量化后的信号变成了一串幅度分级的脉冲信号，这串脉冲的包络代表了模拟信号，把模拟信号转换成数字编码脉冲，是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化电平，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流，以进行传输和记录；所述离散化处理具体包括：(1)、将输入信号序列的信号样点x(n)减去M个采样间隔之前的信号样点x(n‑M)，得到差值信号d(n)，即：d(n)＝x(n)‑x(n‑M)；其中，M是DFT变换点数，n信号样点的时域索引；(2)、然后进行修正后的UVT变换：GnL(k)=Σt=0L-1d(n-t)WM-(t+L-1)k;]]>其中，k为DFT变换的频域索引值，WM为复旋转因子并且WM＝ej2π/M；(3)、将信号样点x(n)乘以调制序列将频点k的DFT变换移到k＝0处，根据n‑L时刻的DFT变换结果Xn‑L(0)计算n时刻的DFT变换输出：Xn(0)=Xn-L(0)+WMkmGnL(k);]]>其中，m为调制序列的索引值，每个采样时刻增加1，初始值为0，增加到M‑1时，下一采样时刻恢复到初始值0，作为迭代的n‑L时刻的DFT变换结果Xn‑L(0)，其初始值采用传统DFT变换方法得到；所述的调制序列采用一个复数振荡器来实现，形式为：WMkm=WMk(m-1)WMk;]]>调制序列是以M为周期的，每M个样点就自动从开始；所述的变换表示为：GnL(k)=WM-kC(k)+D(k);]]>其中，D(k)=Σp=0L/2-1d(n-2p)WM/2-(p+L/2-1)k;]]>L点信号序列d(n)被分成两个长度为L/2的子序列，分别对应d(n)中奇数索引和偶数索引的子序列，根据抽取得到的这两个子序列的DFT变换直接合成得到；(4)、通过相位修正得到n时刻频点k的DFT变换结果即信号第k个频点的频谱信息：Xn(k)=+WM-k(m+L)Xn(0).]]>