[0001] 本发明涉及水利灌溉领域，尤其是涉及一种太阳能清洁水利灌溉装置及工作方法。

[0002] 灌溉，即用水浇地，灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉，其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。

[0003] 联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》强调：“水是一种有限的资源，不仅维持地球上的一切生命所必须，而且对一切社会经济部门都具有生死攸关的重要意义”。随着世界性的水资源、能源的日益紧张，采用节水、节能的灌水方式已经成为全世界灌溉技术发展的总趋势，推广节水灌溉也成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。

[0004] CN201810302662.2一种基于太阳能发电的水利灌溉装置，该发明公开了一种基于太阳能发电的水利灌溉装置，其结构包括安装片、导水管、自动疏通喷灌装置、三角支撑架、三通管、底板、太阳能转化防水外壳，自动疏通喷灌装置下端嵌入安装在太阳能转化防水外壳上端并且处于同一轴心，导水管上端嵌入安装在太阳能转化防水外壳下端并且处于同一轴心，导水管贯穿于三角支撑架上端，三角支撑架下端嵌入安装在安装片中间，导水管下端嵌入安装在三通管上端并且相互垂直，该设计通过太阳能自动储电可以对堵塞的喷头进行快速疏通，减少由于喷头堵塞作物未及时得到灌溉而造成损失，并且设置有加药机构，可将所需药物放置进装置中，便可以自行加药喷洒。但是该发明用电设备众多，对电量的需求量较大，光靠太阳能吸收转换效率不足长时间工作。

[0005] CN201710784568.0一种带有可分离药水桶的水利灌溉装置，该发明公开了一种带有可分离药水桶的水利灌溉装置，包括水箱、储液箱、药水箱和车体，所述水箱上端通过第一连接管连接有第一抽泵，所述储液箱上端设有过滤箱和混合箱，所述药水箱内部设有抽管，抽管上端连接有第二抽泵，第二抽泵上端连接有固定管，固定管右侧连接有伸缩管，伸缩管右端设有喷头，所述车体下端设有轮胎，车体上端通过固定台固定药水箱。该发明带有可分离药水桶的水利灌溉装置，过滤效果好，过滤速率快，解决了在户外灌溉水源水质有差别取水不便的问题，便于适用不同地形的田地。但是该发明在静置状态下药水与水之间的交融速度太慢，导致分布量不均匀，对灌溉对象的受药量影响巨大。

[0006] CN202010990777.2涉及一种水利工程用水利灌溉装置，所述水利工程用水利灌溉装置包括车架及安装在所述车架上的行走机构，所述行走机构由安装在所述车架上的电机驱动，所述车架上转动安装有收卷辊，所述收卷辊呈空心结构，且所述收卷辊上缠绕有与之内侧连通的进水管，所述收卷辊通过连通组件与设置在所述车架上的缓冲水箱内侧连通；所述收卷辊远离所述连通组件一侧的转轴与所述行走机构连接，当所述行走机构运动时带动收卷辊跟随运动，以实现所述进水管的收放；所述水箱上转动安装有两个相对设置的喷管，所述喷管通过安装在所述水箱上的抽送组件连通，所述抽送组件通过传动组件与所述收卷辊的转轴连接。但是该发明零件众多，传动件之间的能量损耗较大，一方面消耗电量多，另一方面传动零件间的细小误差会通过累加放大。

[0050] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

[0051] 一种太阳能清洁水利灌溉装置，如图1～14所示，包括灌溉主体1、势能转换机构2、太阳能发电系统3。

[0052] 灌溉主体1包括第一级储水箱11、辅助行走组件、第三级储水箱14、主体板一17，辅助行走组件包括主体架12、辅助轮13、电机16。

[0053] 第一级储水箱11为T字型水槽结构，该箱体横一字形与竖一字形内部底板有一定角度的坡度，形成类V形的钝角。主体板一17平行间隔设有两个，在第一级储水箱11竖一字型相对两侧分别设置，第一级储水箱11安装于两个主体板一17之间的上部，主体架12水平安装于两个主体板一17之间的下部，其两端分别安装有一个辅助轮13，电机16安装于主体架12上，其电机轴与其中一个辅助轮13连接，第三级储水箱14在主体架12的相对两侧分别安装一个。

[0054] 势能转换机构2包括支座以及两个在支座两侧对称设置的势能转换组件，支座安装于两个主体板一17之间，支座包括支撑座27、旋转块28，支撑座27包括底座以及在底座上表面竖直安装的支杆，底座相对两侧分别与两个主体板一17固定，旋转块28为工字形，其中部与支杆上端连接，构成跷跷板结构；势能转换组件包括第二级储水箱21、主体板二271、滑动支撑横杆22、传动组件、外侧轮毂26、轨道杆件29，传动组件包括驱动杆23、从动短杆24、从动长杆25，主体板二271与主体板一17平行间隔设置，两者之间间隔设有两竖排轨道杆件29，每排轨道杆件29呈弧形排列，每个轨道杆件29的两端分别与主体板二271、主体板一17转动连接，第二级储水箱21设置于两排轨道杆件29之间并贴合，滑动支撑横杆22设置于第二级储水箱21底部，第二级储水箱21箱型呈圆弧状，该箱体底部固设圆形插槽口，并与滑动支撑横杆22相适配。

[0055] 主体板一17、主体板二271板身上均设有与轨道杆件29呈弧形排列结构相配合的弧形槽，滑动支撑横杆22一端穿设于主体板一17上的弧形槽并与支座连接，旋转块28两个横板的相离端上分别设有一个圆形凸起，两个圆形凸起分别与对应的一个滑动支撑横杆22连接。另一端穿设于主体板二271上的弧形槽，弧形槽与滑动支撑横杆22的连接面之间可设置轴承，从而减小与之适配的滑动支撑横杆22运动时的摩擦阻力。

[0056] 外侧轮毂26安装于主体板二271外侧面的下部，外侧轮毂26通过传动组件与滑动支撑横杆22另一端连接。驱动杆23的外周面通过一个支点与主体板二271转动连接，其一端与滑动支撑横杆22连接，从动长杆25一端在支点一侧通过扭簧231与驱动杆23另一端连接，从动短杆24一端通过另一扭簧231在支点另一侧与驱动杆23连接，外侧轮毂26的周向间隔均布有多个圆柱体，从动短杆24另一端、从动长杆25另一端分别与对应的一个圆柱体卡接。旋转块28保证两侧驱动杆23运动趋势相反，形成联动。

[0057] 第一级储水箱11、第二级储水箱21、第三级储水箱14依次对应连通。

[0058] 第一级储水箱11横向相对两侧分别通过一个支撑杆111与主体板二271对应连接，加强结构支撑强度。横向内侧面上还设有两个第一出水口，分别通过一个导流管115与两个第二级储水箱21对应连接，两个导流管115与第一出水口的连接处分别设有第一电磁球阀112、第二电磁球阀113，两个第二级储水箱21底部分别设有一个第二出水口，分别通过一个伸缩管211与对应的一个第三级储水箱14连接，伸缩导管211中部为塑料折叠软管，首尾端为圆柱形硬管，形成可伸缩活动的流水行程。两个伸缩管211与第二出水口的连接处分别设有第三电磁球阀141、第四电磁球阀142，两个第三级储水箱14上分别设有第三出水口，两个第三出水口上分别安装一个喷洒器15，两个喷洒器15与第三出水口的连接处分别设有第五电磁球阀143、第六电磁球阀144。

[0059] 太阳能发电系统3包括信号连接的太阳能板31、蓄电池控制箱32，太阳能板31在两组主体板二271和主体板一17之间分别安装有一个，蓄电池控制箱32安装于主体架12上，蓄电池控制箱32包括信号连接的蓄电池、控制板，蓄电池与太阳能板31连接，第一电磁球阀112、第二电磁球阀113、第三电磁球阀141、第四电磁球阀142、第五电磁球阀143、第六电磁球阀144、电机16分别与蓄电池和控制板分别信号连接。

[0060] 本装置还包括水位感应器114、位置传感器一273、位置传感器二272，水位感应器114安装于第一级储水箱11上部的内侧壁上，位置传感器一273、位置传感器二272分别在两组主体板二271与主体板一17之间安装于主体板二271或主体板一17的中部。水位感应器
114、位置传感器一273、位置传感器二272分别与蓄电池和控制板分别信号连接。

[0061] 后端的辅助轮13与电机16通过螺栓、轴承连接，在启动困难时提供初始动力。

[0062] 第二级储水箱21通过承接第一级储水箱11导流的水，随着电磁球阀控制出入水量的大小，精准使得上位水向第三级储水箱14转移进而控制重力势能变化，最后通过喷洒器15完成浇灌任务。第二级储水箱21底部滑动支撑横杆22与驱动杆23通过轴承连接，随着第二级储水箱21势能变化产生上下摆动。

[0063] 外侧轮毂26中间轮面部分环形固连圆柱体状的连接件，驱动杆23与从动长杆25和从动短杆24组成摇杆杆组。

[0064] 所述从动长杆25与从动短杆24首段有圆弧槽口与外侧轮毂26上圆柱形连接件相适配，且受到扭簧231与本身重力影响，从动长杆25与从动短杆24始终保持趋向于垂直向下状态；第二级储水箱21势能变换产生的动力通过驱动杆23实现上下摆动，带动从动长杆25与从动短杆24交替推动外侧轮毂26前进。

[0065] 如图17所示，外侧轮毂带动本装置前进的运动原理为：驱动杆23为定点摆动，从动长杆25与从动短杆24活动固定在定点两侧，当驱动杆23呈水平位置时，从动长杆25与从动短杆24初始处于伪贴合不受力状态。随着驱动杆23摆动向下，从动长杆25逐渐贴合D柱并持续推动D柱逆时针转动一个角度，于此同时C柱转动至原D柱位置，从动短杆24依旧保持受重力状态。随着驱动杆23摆动向上，从动短杆24逐渐贴合A柱并持续推进A柱逆时针转动一个角度，此时A柱转动至原B柱位置，从动长杆25保持受重力状态。驱动杆23每进行一次摆动行为，轮毂偏转固定角度，此固定角度由柱间偏转角度决定，扭簧231起到摆动时减缓震荡的效果。

[0066] 本装置初始状态：所有电磁球阀处于关闭状态，其余各部件正常工作，第二级储水箱一211与第二级储水箱二212保持相对水平。

[0067] 如图16所示，上述的太阳能清洁水利灌溉装置的工作方法，包括以下步骤：

[0068] 步骤一：人工或机械往第一级储水箱11内部注水，随着水位线的上升，水位感应器114进行感应，水位感应器114判断水线是否到达预计水位线；当到达预设水位线时，则随及通过控制板将信号传递给第一电磁球阀112、第五电磁球阀143、第六电磁球阀144，使第一电磁球阀112打开，水流流至第二级储水箱一211；第五电磁球阀143、第六电磁球阀144按设计时间周期循环开启与闭合工作以保证出水均匀进入喷洒器15。当没有到达水位线时，则继续往第一级储水箱11内部注水。

[0069] 步骤二：第二级储水箱一211承接从第一级储水箱11流出的水；第二级储水箱一211随水量增加，重力作用，向下运动，使其下的滑动支撑横杆22下移，通过对应的传动组件带动一外侧轮毂26主动转动，装置开始行走，与此同时第二级储水箱二212在反作用力下向上运动。

[0070] 步骤三：位置传感器一273判断第二级储水箱一211是否到达预计位置，当到达预计位置，则位置传感器273通过控制板将信号传递给第一电磁球阀112、第二电磁球阀113、第三电磁球阀141，使第一电磁球阀112关闭，水流停止下流；第二电磁球阀112打开，第一级储水箱11水流流向第二级储水箱二212；第三电磁球阀141打开，第二级储水箱一211水流留至第三储水箱一145；第三级储水箱一145水流出向底面喷洒进行灌溉；当未到达预计位置时，则在预设时间内，通过控制板给予电机16启动信号，辅助完成启动工作。

[0071] 步骤四：第二级储水箱二212随水量增加，重力作用，向下运动，使其下的滑动支撑横杆22下移，通过对应的传动组件带动另一外侧轮毂26主动转动，装置持续行走，与此同时，第二级储水箱一211在反作用力下向上运动。

[0072] 步骤五：位置传感器二272感应第二级储水箱二212是否到达预计位置，当到达预计位置时，位置传感器二272通过控制板将信号传递给第一电磁球阀112、第二电磁球阀113、第四电磁球阀142和电机16，使第一电磁球阀112开启，水流开始下流；第二电磁球阀
113关闭，第一级储水箱11水流停止流向第二级储水箱二212；第四电磁球阀142开启，第二级储水箱二212水流留至第三储水箱二146；第三级储水箱二146水流出向底面喷洒进行灌溉；电机16停止转动，开始自循环从而完成一个闭环控制，第二级储水箱一211与第二级储水箱二212的交替移动进而带动连杆机构驱动外侧轮毂26前进。

[0073] 步骤六：第一级储水箱11水流流尽，设备终止运动。

[0074] 本发明结构和控制简单，节能环保，具有一定的经济效益。