一种灌溉用水户水权分配用升降阀门及分配方法

摘要

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种灌溉用水户水权分配用升降阀门及分配方法，包括矩形管道、阀门架组件、阀门板组件和监测调控系统；阀门架组件包括龙门架和底板座，阀门板组件包括阀门板、水平活动板、水平位移电机和拨动齿轮，监测调控系统包括控制器、流量传感器、悬浮式水质检测传感器、摄像头、无线通信模块和蓄电池。本发明提供的升降阀门具有流量调控和水质监测功能，利用控制器来控制丝杆升降机和水平位移电机的工作状态，进而控制阀门板组件的竖向开度和横向开度，实现流量调控；利用控制器将拍摄画面、传感器检测数据实时传递给远程后台，实现水质监测功能，该升降阀门适合作为灌溉用水户水权分配落地的硬件基础。

权利要求

1.一种灌溉用水户水权分配用升降阀门，其特征在于包括：

矩形管道，所述矩形管道安装在用于连通水源和灌溉区的进水渠道中；

阀门板组件，所述阀门板组件包括阀门板、水平活动板、水平位移电机和拨动齿轮，所述阀门板沿宽度方向开设有便于水平活动板进行水平位移的水平槽以及便于拨动齿轮活动的活动腔，所述阀门板沿厚度方向并排等距开设有若干与水平槽连通的外穿孔，所述水平位移电机安装在阀门板的背侧，所述水平位移电机的输出轴伸入活动腔，且输出轴端部安装有拨动齿轮，所述水平活动板沿厚度方向并排等距开设有若干内穿孔，所述水平活动板的上侧开设有一排与拨动齿轮配合的拨动槽；

阀门架组件，所述阀门架组件安装在矩形管道中，所述阀门架组件包括龙门架和安装在龙门架底侧的底板座，所述龙门架的两侧板对称开设有为阀门板组件提供升降导向的第一竖向滑槽，所述底板座开设有横向槽，所述龙门架的腹板安装有用于带动阀门板组件升降的丝杆升降机；所述第一竖向滑槽分为位于外层的导向槽部和位于内层的收纳槽部，所述第一竖向滑槽中安装有防堵遮挡机构，所述防堵遮挡机构包括半圆块、挡板块和复位弹簧，所述挡板块位于收纳槽部，所述挡板块的横向宽度大于导向槽部的宽度，所述挡板块的外端设有能够伸入导向槽部的半圆块，内端与收纳槽部内壁之间连接有复位弹簧，所述阀门板滑动限制在导向槽部；

监测调控系统，所述监测调控系统包括控制器、流量传感器、悬浮式水质检测传感器、摄像头、无线通信模块和蓄电池，所述控制器、摄像头、无线通信模块和蓄电池安装在阀门架组件上，所述流量传感器和悬浮式水质检测传感器安装在矩形管道位于阀门架组件背侧的区域，所述流量传感器、悬浮式水质检测传感器、摄像头、丝杆升降机、水平位移电机和蓄电池均与控制器连接，所述控制器经无线通信模块与远程后台进行无线通信；

当所述阀门板沿导向槽部竖向下降时，能够推动半圆块及挡板块向内位移，所述防堵遮挡机构不会阻碍阀门板的升降；当所述阀门板沿导向槽部竖向上升时，所述半圆块及挡板块在复位弹簧的作用下向外位移，所述半圆块填充导向槽部的区域，相邻两个半圆块之间形成便于杂物滑落的滑动区，所述防堵遮挡机构能够避免杂物堆集在导向槽部；

所述外穿孔、内穿孔的数量相等，位置一一对应；所述外穿孔、内穿孔的形状相同，均为矩形孔，相邻两个所述外穿孔之间的间距宽度大于外穿孔的孔宽；

通过丝杆升降机调节所述阀门板底端面与底板座的距离即竖向开度，实现排水速率的粗调，通过水平位移电机调节所述外穿孔、内穿孔的重复面积即横向开度，实现排水速率的细调；

所述龙门架的两侧板各自位于第一竖向滑槽的两侧开设有第二竖向滑槽，同侧的两个所述第二竖向滑槽中滑动限制有悬浮式热熔机构，所述悬浮式热熔机构包括活动梁，所述活动梁的两端抵接在龙门架的两侧板上，且活动梁端部设有卡入第二竖向滑槽的凸块，所述活动梁的内部安装有浮体和位于其两侧的电热板，所述活动梁上安装有从凸块引出的电热板控制线缆，所述电热板经电热板控制线缆与控制器连接；

所述悬浮式水质检测传感器包括悬浮载体和安装在其上的检测部件，所述悬浮载体通过两条防脱拉绳分别与矩形管道的两侧壁连接，所述检测部件与控制器连接，所述检测部件包括pH探头、重金属离子检测传感器、溶解氧探头和浊度传感器中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的灌溉用水户水权分配用升降阀门，其特征在于：所述矩形管道由砼材料预制而成，所述矩形管道的顶板开设有贯穿孔，且贯穿孔内壁处安装有耐磨密封板，所述矩形管道的底板内侧开设有与底板座配合的嵌入安装槽。

3.根据权利要求1所述的灌溉用水户水权分配用升降阀门，其特征在于：所述活动梁由能够导热的不锈钢材料制成，所述浮体由泡沫材料制成，所述电热板控制线缆为能够适应拉伸的螺旋状结构。

说明书

一种灌溉用水户水权分配用升降阀门及分配方法

技术领域

[0001] 本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种灌溉用水户水权分配用升降阀门及分配方法。

背景技术

[0002] 当前我国农业灌溉用水方式还比较粗放，节水潜力较大，实施灌溉用水户水权分配确权对促进农户采用节水灌溉技术、提高农户节水意识、促进产业结构调整影响显著。

[0003] 对灌区内的灌溉用水户可根据需要通放用水权属凭证，或由灌区管理单位下达用水指标等方式，明晰用水权。用水权属的可用水量、有效期限不得超过灌区取水许可明确的许可水量和期限。根据灌区实计量条件，灌溉用水户水权既可以分配到灌片，也可以分配到农村户集体经济组织、用水合作组织或村户民小组、用水管理小组、用水户。对农村户集体经济组织的水塘和村户集体经济组织修建管理的水库中的水，可在充分尊重村户民意愿的基础上，通过发用水权属凭证等方式明晰用水权。

[0004] 现有水权分配方法难以解决灌溉用水户水权分配过程中存在的以下问题:这样的分配方式会产生各农户分得的水资源不够均匀的问题，而有限的水资源便容易使得农户在灌溉时对水资源用量难以进行把控，继而造成灌溉不均匀导致农作物长势受到影响。

[0005] 现有的水利灌溉用升降阀门存在不足之处，一是其不具有流量调控和水质监测功能，缺少远程监测设备，既不能对阀门进行实时的流量调控，又不能对渠道进水的水质进行有效的监测，不适合作为灌溉用水户水权分配落地的硬件基础；二是其每次调节操作都需要整个阀门板竖向位移，需要消耗较大的移动电力；三是其阀门架上的滑槽易进入杂物，导致阀门板在阀门架上摩擦耗损大，也进一步加剧电力消耗；四是位于寒冷地区的升降阀门易出现结冰现象，导致需要放水时阀门板不能正常开启。因此，需要对现有的升降阀门进行优化改进。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种灌溉用水户水权分配用升降阀门及分配方法。

[0007] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

[0008] 一种灌溉用水户水权分配用升降阀门，包括：

[0009] 矩形管道，所述矩形管道安装在用于连通水源和灌溉区的进水渠道中；

[0010] 阀门板组件，所述阀门板组件包括阀门板、水平活动板、水平位移电机和拨动齿轮，所述阀门板沿宽度方向开设有便于水平活动板进行水平位移的水平槽以及便于拨动齿轮活动的活动腔，所述阀门板沿厚度方向并排等距开设有若干与水平槽连通的外穿孔，所述水平位移电机安装在阀门板的背侧，所述水平位移电机的输出轴伸入活动腔，且输出轴端部安装有拨动齿轮，所述水平活动板沿厚度方向并排等距开设有若干内穿孔，所述水平活动板的上侧开设有一排与拨动齿轮配合的拨动槽；

[0011] 阀门架组件，所述阀门架组件安装在矩形管道中，所述阀门架组件包括龙门架和安装在龙门架底侧的底板座，所述龙门架的两侧板对称开设有为阀门板组件提供升降导向的第一竖向滑槽，所述底板座开设有横向槽，所述龙门架的腹板安装有用于带动阀门板组件升降的丝杆升降机；

[0012] 监测调控系统，所述监测调控系统包括控制器、流量传感器、悬浮式水质检测传感器、摄像头、无线通信模块和蓄电池，所述控制器、摄像头、无线通信模块和蓄电池安装在阀门架组件上，所述流量传感器和悬浮式水质检测传感器安装在矩形管道位于阀门架组件背侧的区域，所述流量传感器、悬浮式水质检测传感器、摄像头、丝杆升降机、水平位移电机和蓄电池均与控制器连接，所述控制器经无线通信模块与远程后台进行无线通信。

[0013] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述外穿孔、内穿孔的数量相等，位置一一对应；所述外穿孔、内穿孔的形状相同，均为矩形孔，相邻两个所述外穿孔之间的间距宽度大于外穿孔的孔宽。

[0014] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，通过丝杆升降机调节所述阀门板底端面与底板座的距离即竖向开度，实现排水速率的粗调，通过水平位移电机调节所述外穿孔、内穿孔的重复面积即横向开度，实现排水速率的细调。

[0015] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述矩形管道由砼材料预制而成，所述矩形管道的顶板开设有贯穿孔，且贯穿孔内壁处安装有耐磨密封板，所述矩形管道的底板内侧开设有与底板座配合的嵌入安装槽。

[0016] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述第一竖向滑槽分为位于外层的导向槽部和位于内层的收纳槽部，所述第一竖向滑槽中安装有防堵遮挡机构，所述防堵遮挡机构包括半圆块、挡板块和复位弹簧，所述挡板块位于收纳槽部，所述挡板块的横向宽度大于导向槽部的宽度，所述挡板块的外端设有能够伸入导向槽部的半圆块，内端与收纳槽部内壁之间连接有复位弹簧，所述阀门板滑动限制在导向槽部。

[0017] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，当所述阀门板沿导向槽部竖向下降时，能够推动半圆块及挡板块向内位移，所述防堵遮挡机构不会阻碍阀门板的升降；当所述阀门板沿导向槽部竖向上升时，所述半圆块及挡板块在复位弹簧的作用下向外位移，所述半圆块填充导向槽部的区域，相邻两个半圆块之间形成便于杂物滑落的滑动区，所述防堵遮挡机构能够避免杂物堆集在导向槽部。

[0018] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述龙门架的两侧板各自位于第一竖向滑槽的两侧开设有第二竖向滑槽，同侧的两个所述第二竖向滑槽中滑动限制有悬浮式热熔机构，所述悬浮式热熔机构包括活动梁，所述活动梁的两端抵接在龙门架的两侧板上，且活动梁端部设有卡入第二竖向滑槽的凸块，所述活动梁的内部安装有浮体和位于其两侧的电热板，所述活动梁上安装有从凸块引出的电热板控制线缆，所述电热板经电热板控制线缆与控制器连接。

[0019] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述活动梁由能够导热的不锈钢材料制成，所述浮体由泡沫材料制成，所述电热板控制线缆为能够适应拉伸的螺旋状结构。

[0020] 进一步地，上述灌溉用水户水权分配用升降阀门中，所述悬浮式水质检测传感器包括悬浮载体和安装在其上的检测部件，所述悬浮载体通过两条防脱拉绳分别与矩形管道的两侧壁连接，所述检测部件与控制器连接，所述检测部件包括pH探头、重金属离子检测传感器、溶解氧探头和浊度传感器中的至少一种。

[0021] 一种灌溉用水户水权分配方法，包括如下步骤：

[0022] 1）以项目区中的村户为基本灌溉用水户，每个村户设有一个进水渠道，进水渠道处安装有如上所述的灌溉用水户水权分配用升降阀门；

[0023] 2）以月为计算单位，根据农业动态水权计算模型，计算得到项目区本月可分配的农业水权量A，

[0024]

[0025] 其中，W降为上个月的降水量，为损耗系数，=0.7~0.8；

[0026] 以各个村户的种植面积S户占总种植面积S总的比例来计算其分配权重k， ；

[0027] 计算各个村户的水权分配量Q户， ；

[0028] 3）根据各个村户的需求，确认本月水权分配量的具体分配时间，远程后台控制每次灌溉用水户水权分配用升降阀门的排水量和排水时间，使得总的水权分配量不超过Q户。

[0029] 本发明的有益效果是：

[0030] 1、本发明提供的升降阀门具有流量调控和水质监测功能，利用控制器来控制丝杆升降机和水平位移电机的工作状态，进而控制阀门板组件的竖向开度和横向开度，实现对阀门进行实时的流量调控；利用控制器将摄像头拍摄画面、流量传感器检测数据、悬浮式水质检测传感器检测数据实时传递给远程后台，实现水质监测功能，该升降阀门适合作为灌溉用水户水权分配落地的硬件基础。

[0031] 2、本发明中阀门板组件设计合理，其阀门板除了进行竖向开度调节外，还可进行横向开度调节，避免每次操作尤其是微调操作都需要整个阀门板竖向位移，降低移动电力消耗，节能环保。

[0032] 3、本发明中阀门架组件设计合理，其通过在第一竖向滑槽中设置有并排分布的防堵遮挡机构，利用防堵遮挡机构中半圆块将填充导向槽部的区域，相邻两个半圆块之间形成便于杂物滑落的滑动区，通过这种方式可避免杂物堆集在导向槽部，同时半圆块在受到阀门板的下降推力时能够自动避让，不会影响阀门板的正常工作。

[0033] 4、本发明针对寒冷地区的升降阀门易出现结冰现象，在阀门架组件中增设第二竖向滑槽和悬浮式热熔机构，悬浮式热熔机构能够随着液面自动调整自身的位置，使得活动梁位于结冰层，这样当需要开阀放水时，利用电热板对活动梁加热，即可快速将阀门板附近的冰层融化，使其能够顺利开阀放水。

[0034] 导致需要放水时阀门板不能正常开启。因此，需要对现有的升降阀门进行优化改进。

[0035] 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0037] 图1为本发明整体的立体结构示意图；

[0038] 图2为本发明中矩形管道的结构示意图；

[0039] 图3为本发明整体的俯视剖视示意图；

[0040] 图4为本发明阀门架组件、阀门板组件的装配示意图；

[0041] 图5为本发明中阀门板组件的立体结构示意图；

[0042] 图6为本发明中阀门板组件的结构分解示意图；

[0043] 图7为本发明中防堵遮挡机构的立体结构示意图；

[0044] 图8为本发明中悬浮式热熔机构的立体结构示意图；

[0045] 图9为本发明中活动梁的内部组成示意图；

[0046] 图10为本发明中相关电学部件的连接框图；

[0047] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0048] 1‑矩形管道，2‑龙门架，3‑底板座，4‑耐磨密封板，5‑第一竖向滑槽，6‑横向槽，7‑阀门板组件，701‑阀门板，702‑水平活动板，703‑水平位移电机，704‑拨动齿轮，705‑水平槽，706‑外穿孔，707‑内穿孔，8‑丝杆升降机，9‑控制器，10‑摄像头，11‑防堵遮挡机构，111‑半圆块，112‑挡板块，113‑复位弹簧，12‑第二竖向滑槽，13‑悬浮式热熔机构，131‑活动梁，132‑浮体，133‑电热板，134‑凸块，135‑电热板控制线缆，14‑流量传感器，15‑悬浮式水质检测传感器，16‑无线通信模块，17‑蓄电池。

具体实施方式

[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0050] 如图1‑图10所示，本实施例提供一种灌溉用水户水权分配用升降阀门，包括矩形管道1、阀门架组件、阀门板组件7和监测调控系统。

[0051] 本实施例中，矩形管道1安装在用于连通水源和灌溉区的进水渠道中。矩形管道1由砼材料预制而成，矩形管道1的顶板开设有贯穿孔，且贯穿孔内壁处安装有耐磨密封板4，矩形管道1的底板内侧开设有与底板座3配合的嵌入安装槽。

[0052] 本实施例中，阀门架组件安装在在矩形管道1中，阀门架组件包括龙门架2和安装在龙门架2底侧的底板座3。龙门架2的两侧板对称开设有为阀门板组件7提供升降导向的第一竖向滑槽5，底板座3开设有横向槽6，龙门架2的腹板安装有用于带动阀门板组件7升降的丝杆升降机8。

[0053] 本实施例中，阀门板组件7包括阀门板701、水平活动板702、水平位移电机703和拨动齿轮704，阀门板701沿宽度方向开设有便于水平活动板702进行水平位移的水平槽705以及便于拨动齿轮704活动的活动腔。阀门板701沿厚度方向并排等距开设有若干与水平槽705连通的外穿孔706，水平位移电机703安装在阀门板701的背侧，水平位移电机703的输出轴伸入活动腔，且输出轴端部安装有拨动齿轮704，水平活动板702沿厚度方向并排等距开设有若干内穿孔707，水平活动板702的上侧开设有一排与拨动齿轮704配合的拨动槽708。
外穿孔706、内穿孔707的数量相等，位置一一对应；外穿孔706、内穿孔707的形状相同，均为矩形孔，相邻两个外穿孔706之间的间距宽度大于外穿孔706的孔宽。通过丝杆升降机8调节阀门板701底端面与底板座3的距离即竖向开度，实现排水速率的粗调，通过水平位移电机
703调节外穿孔706、内穿孔707的重复面积即横向开度，实现排水速率的细调。

[0054] 本实施例中，监测调控系统包括控制器9、流量传感器14、悬浮式水质检测传感器15、摄像头10、无线通信模块16和蓄电池17，控制器9、摄像头10、无线通信模块16、蓄电池17安装在龙门架2的腹板上，流量传感器14、悬浮式水质检测传感器15安装在矩形管道1位于阀门架组件背侧的区域。流量传感器14、悬浮式水质检测传感器15、摄像头10、丝杆升降机
8、水平位移电机703、蓄电池17均与控制器9连接，控制器9经无线通信模块16与远程后台进行无线通信。悬浮式水质检测传感器15包括悬浮载体和安装在其上的检测部件，悬浮载体通过两条防脱拉绳分别与矩形管道1的两侧壁连接，检测部件与控制器9连接，检测部件包括pH探头、重金属离子检测传感器、溶解氧探头和浊度传感器中的至少一种。

[0055] 本实施例中，第一竖向滑槽5分为位于外层的导向槽部和位于内层的收纳槽部，第一竖向滑槽5中安装有防堵遮挡机构11，防堵遮挡机构11并列设置。防堵遮挡机构11包括半圆块111、挡板块112和复位弹簧113，挡板块112位于收纳槽部，挡板块112的横向宽度大于导向槽部的宽度，挡板块112的外端设有能够伸入导向槽部的半圆块111，内端与收纳槽部内壁之间连接有复位弹簧113，阀门板701滑动限制在导向槽部。为了保障挡板块112沿水平方向位移，可在其内侧增设导向杆，收纳槽部内壁对应开设有定位孔。当阀门板701沿导向槽部竖向下降时，能够推动半圆块111及挡板块112向内位移，防堵遮挡机构11不会阻碍阀门板701的升降。当阀门板701沿导向槽部竖向上升时，半圆块111及挡板块112在复位弹簧113的作用下向外位移，半圆块111填充导向槽部的区域，相邻两个半圆块111之间形成便于杂物滑落的滑动区，防堵遮挡机构11能够避免杂物堆集在导向槽部。

[0056] 本实施例中，龙门架2的两侧板各自位于第一竖向滑槽5的两侧开设有第二竖向滑槽12，第二竖向滑槽12完全位于矩形管道1的内腔中。同侧的两个第二竖向滑槽12中滑动限制有悬浮式热熔机构13。悬浮式热熔机构13包括活动梁131，活动梁131的两端抵接在龙门架2的两侧板上（活动梁131不会发生翻转），且活动梁131端部设有卡入第二竖向滑槽12的凸块134，活动梁131的内部安装有浮体132和位于其两侧的电热板133。活动梁131上安装有从凸块134引出的电热板控制线缆135，电热板133经电热板控制线缆135与控制器9连接。活动梁131由能够导热的不锈钢材料制成，浮体132由泡沫材料制成，电热板控制线缆135为能够适应拉伸的螺旋状结构。

[0057] 本实施例中，供电方式除了使用外接电源直接供电、蓄电池供电外，可利用排水时的冲击力进行水力发电，还可根据所在地区的地理条件选择辅助供电方式，如光伏发电、风力发电。

[0058] 一种灌溉用水户水权分配方法，包括如下步骤：

[0059] 1）以项目区中的村户为基本灌溉用水户，每个村户设有一个进水渠道，进水渠道处安装有灌溉用水户水权分配用升降阀门；

[0060] 2）以月为计算单位，根据农业动态水权计算模型，计算得到项目区本月可分配的农业水权量A，

[0061]

[0062] 其中，W降为上个月的降水量，为损耗系数，=0.7 0.8；~

[0063] 以各个村户的种植面积S户占总种植面积S总的比例来计算其分配权重k， ；

[0064] 计算各个村户的水权分配量Q户， ；

[0065] 3）根据各个村户的需求，确认本月水权分配量的具体分配时间，远程后台控制每次灌溉用水户水权分配用升降阀门的排水量和排水时间，使得总的水权分配量不超过Q户。

[0066] 本发明提供的升降阀门具有流量调控和水质监测功能，利用控制器来控制丝杆升降机8和水平位移电机703的工作状态，进而控制阀门板组件7的竖向开度和横向开度，实现对阀门进行实时的流量调控；利用控制器9将摄像头10拍摄画面、流量传感器14检测数据、悬浮式水质检测传感器15检测数据实时传递给远程后台，实现水质监测功能，该升降阀门适合作为灌溉用水户水权分配落地的硬件基础。

[0067] 阀门板组件7设计合理，其阀门板除了进行竖向开度调节外，还可进行横向开度调节，避免每次操作尤其是微调操作都需要整个阀门板竖向位移，降低移动电力消耗，节能环保。阀门架组件设计合理，其通过在第一竖向滑槽5中设置有并排分布的防堵遮挡机构11，利用防堵遮挡机构11中半圆块111将填充导向槽部的区域，相邻两个半圆块111之间形成便于杂物滑落的滑动区，通过这种方式可避免杂物堆集在导向槽部，同时半圆块111在受到阀门板的下降推力时能够自动避让，不会影响阀门板的正常工作。针对寒冷地区的升降阀门易出现结冰现象，在阀门架组件中增设第二竖向滑槽12和悬浮式热熔机构13，悬浮式热熔机构13能够随着液面自动调整自身的位置，使得活动梁131位于结冰层，这样当需要开阀放水时，利用电热板133对活动梁131加热，即可快速将阀门板附近的冰层融化，使其能够顺利开阀放水。

[0068] 以上公开的本发明优选实施例只是利于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。