摘要：在我国，移动式或者半固定式喷灌系统应用广泛，这类系统具有节水效果好且整体投资较省的优点，但缺点是对劳动力需求大，劳动强度高，雇工成本较高，因此阻碍了该类系统的大面积推广应用。针对这一问题，创新性地研发了自行伞状灌溉器，这种可移动喷灌设备以滚动代替平动，可遥控调节，安装使用效率高，大量节约劳动力，节水效果好。
关键词：节水灌溉；可移动喷灌；伞状；
引言：
目前在中国，喷灌设备的生产从种类、数量到质量都有了极大的发展和提升，基本配套设施能够满足喷灌发展的要求。在中国推广技术的要求下，喷灌技术形成了如下几种喷灌系统：移动式、半固定式、固定式； 在机组方面又分为大型机组、轻小型机组、固定自动化机组等若干种形式，分别可用于大田作物、经济作物、草地、园林等。喷灌设备在一定程度上朝着更高层次的方向不断努力发展。
喷灌在中国节水灌溉技术中占据相当重要的地位。据不完全统计，到 2010 年中国喷灌面积已达302万 ，占有效灌溉面积的 5. 1%[1]。目前中国已形成的喷灌技术应用模式有大田作物半固定喷灌系统、经济作物固定式喷灌系统、草地及规模化经营的大型机组式喷灌系统、山丘区轻小型机组式喷灌系统、园林绿地固定式（自动化）喷灌系统[2]。中国地理、经济等特点决定了轻小型喷灌机组比较适应中国的需要，受到用户的欢迎，是中国一种比较有代表性的机组[3]，广泛应用于中国东北、华北、华东等地区[4]。针对这种情况，研发一种灵活、轻巧，能够因地制宜的喷灌设备才能够满足市场需求。
一、研发目的
目前使用的喷灌系统通常分为两类[5]，其一是固定管道式喷灌系统，其二是移动式、半固定式喷灌系统。在我国，移动式或者半固定式喷灌系统节水效果好而且整体投资较省，缺点是劳动力需求大而且强度高[6，7]，使该类系统难以大面积地推广应用。为了解决现有问题，亟须研制一种喷灌设备，它需要满足移动方便，对劳动力要求低且强度小的要求，同时它还要有移动式或者半固定式喷灌系统投资小的优势，又要有操作简便移动方便的功能。这种喷灌设备可作为一种新型的喷灌设备来使用。
二、设计方案
（1）结构设计
本文提出的新型自行伞状灌溉器，包括：履带底盘、水箱、支撑机构、伸缩装置、输水管道、喷头、遥控系统以及水泵。履带底盘内部装有电机、电池和遥控系统，车架上焊接水箱；水箱内部设泵，且水箱的一端连接水源；支撑机构为伞型骨架，输水管道和伸缩装置均设置在支撑机构上；伸缩装置采用液压推杆，液压推杆一端固定在水箱上，一端固定在伞骨上，通过遥控液压推杆的长短来实现伞形结构的伸缩；主干输水管道由水箱伸出，通过伞形结构的伞柄内部，伸向伞型顶端，水由干管流向固定在伞骨上的8根支管，最后由支管末端的喷头喷出。遥控系统采用ESPduino控制套件，有三种控制方式：微信控制、本地点对点控制、和本地通过中继路由器控制。
（2）技术特点
自行伞状灌溉器设备具有以下优点：一是设备可无线遥控，避免搬运设备，节约劳力，节约投资；二是喷灌范围可调节，利用伞形结构实现不同范围的喷灌，因地制宜；三是具有替代现有半固定式喷灌设备的功能。
（3）工作原理
本文提供的自行伞状灌溉器设备的工作原理如下：在非灌溉状态时，通过控制液压推杆，将伞形结构及其上固定的各支管调节至收缩状态。进行灌溉作业时，通过控制液压推杆的长度，调节合适的灌溉范围。水从水源流入水箱，再由泵提升至主干管，到达伞形结构顶部后流入支管，经喷头喷出。在喷灌过程中，可通过遥控系统，控制设备路径与喷灌角度。当灌溉结束后，控制液压推杆将伞形结构收缩，关闭电源和阀门，拆下电池，进而仓储即可。由上述工作过程可知，本设备能够实现在非灌溉状态时收缩伞形结构，利于仓储；在灌溉状态时，通过遥控调整前进路径并通过遥控调整灌溉角度以调整灌溉范围，能够有效提高喷灌效率，合理调整喷灌面积，利于节水。
（4）技术规格及设备安装
本设备预设计底盘长64cm，宽34cm，高100cm。根据灌溉面积和地形的不同，喷头角度与输水管道的长度可灵活选用。需要灌溉时，将水箱直接与输水管道连接，方便快捷。其中，设备应满足如下要求：灌溉机的外露转动部位应有可靠有效的防护装置；喷灌机的管路系统具有良好的密封性，各连接处保证无滴漏、喷射等现象 ；喷头在常温条件下保持2倍的最大工作压力时，保证喷头及其零部件能承受试验压力而不损坏，同时喷体及其连接部位不出现泄漏，且喷头不与连接件脱开。
结语：
新型自行伞状灌溉器的设想较为新颖，能够将无线遥控技术与伞形结构有机结合，使用履带小车移动该喷灌设备，使其能应用在不同位置进行作业，提高了该喷灌装置使用的便利性，有效减轻了劳动强度。本设备具有结构简单，且方便移动的特点，对于降低劳动强度，提高喷灌效率具有重要的意义，有利于规模化推广使用。
参考文献：
【1】金宏智.严海军.王永辉.喷灌技术与设备在中国的适应性分析[J].农业工程，2011，4（1）：42-45.Jin Hongzhi，Yan Haijun，Wang Yonghui.Adaptability analysis of sprinkler irrigation technology and equipmentsin China[J]，Agricultural Engineering，2011，4（1）：42-45，（in Chinese）
【2】龚时宏.李久生.李光永.喷微灌技术现状及未来发展重点[J].中国水利，2012（2）：66-70.Gong Shihong，Li Jiusheng，Li Guangyong.Present situa-tion and development of sprinkler irrigation and micro-irrigation techniques[J].China Water Resources，2012（2）：66-70.（in Chinese）
【3】Tu Qin.Li Hong.Wang Xinkun，etal.Multi-criteriaevaluation of small-scale sprinkler irrigation systems using greyrelational analysis[J].Water Resources Ma-nagement，2014，28（13）：4665-4684.
【4】Rodriguez D J A，Montesinos P，Camacho P.Detecting critical points in on-demand irrigation pressurized net-works： A new methodology[J]. Water Resources Ma-nagement，2012，26（6）：1693-1713.
【5】水利部农村水利司，中国灌溉排水发展中心，喷灌工程技术[M].郑州：黄河水利出版社，2012.
【6】姚彬.王一球.节水灌溉工程建设中存在问题的探讨[J].节水灌溉，2008，（7）：53～54.
【7】李彩凤.陈建中.我国喷灌的发展概况和应重视的问题[J].水利科技与经济，2008，（2）：159～160.
