[0001] 本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种农业智能机械灌溉设备及其使用方法。

[0002] 农业灌溉设备是指用于农田灌溉的各种设备和工具，灌溉为地补充作物所需水分的技术措施，为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分；其中使
用智能机械灌溉设备对农作物的生长更有着积极的影响，确保农作物得到适量的水分，避
免水分过多或过少对作物生长造成的不利影响；通过智能化设备自动或半自动进行灌溉操
作的设备，配备有智能控制系统和传感器，能够根据土壤湿度、气象条件和植物需水量等因
素进行智能灌溉控制。

[0003] 现有的灌溉装置不断地向智能化、精准化、节能环保的方向发展，以满足现代农业生产的需求，提高农作物的产量和质量，同时减少资源浪费和环境污染；而现在常用的灌溉
装置采用通过水泵加压，将水通过管道输送到喷头，喷头将水喷射到空中，形成细小的水
滴，均匀地喷洒在叶片和土壤上，这种喷灌系统操作简单，覆盖面积大，适用于不同类型的
农田和作物。

[0004] 但是对于一些水分敏感的作物，如草莓、葡萄等水果作物，以及一些需要保护根系的作物，如某些蔬菜和花卉等不适合采用喷灌的方式进行灌溉；对于这些作物，喷灌会导致
水分过多或过少，造成水分的不均匀分布，甚至造成水分的流失和土壤侵蚀，影响作物的生
长和品质；同时使用喷灌也可能会导致根系暴露在空气中，影响作物的吸收能力和抗逆性。

[0033] 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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的
具体实施例的限制。

[0035] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有
说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0036] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在
本申请中的具体含义。

[0037] 实施例一

[0038] 如图1和图2所示，一种农业智能机械灌溉设备，包括：支撑框架1，以及阵列设置在支撑框架1上的若干灌溉头2；若干灌溉头2悬吊在支撑框架1上，每个灌溉头2设置为圈环结
构；灌溉头2的上端部固定连接有一伸缩杆22，伸缩杆22远离灌溉头2的一端固定连接有一
传动电机4，且传动电机4安装在支撑框架1上。

[0039] 灌溉头2的设置为五爪抓手27结构，五爪抓手27结构包括：连接座，设置在连接座上的丝杠副25，以及螺纹连接在丝杠副25一端上的若干活动收束件；每个活动收束件上活
动连接有一抓手27；每个抓手27远离丝杠副25的一端设置有安装座61，安装座61上设置有
一涡轮65转动件6，且涡轮65转动件6上配合安装有小型喷头66。

[0040] 丝杠副25远离活动收束件的一端设置有第一微型电机23，即第一微型电机23的输出端与丝杠副25的一端固定连接，第一微型电机23通过螺栓连接在连接座上，且丝杠副25
的外围套设有一伸缩保护套；活动收束件包括：抓手27架26，与抓手27架26配合连接的收束
环座28，以及对应设置在收束环座28上方的连接环座24；伸缩保护套的一端固定安装在连
接环座24上，且抓手27架26的两端分别活动连接在连接环座24以及收束环座28上；丝杠副
25的一端贯穿收束环座28与连接环座24固定连接。

[0041] 伸缩杆22内设置为中空结构，伸缩杆22内部安装有丝杆组，丝杆组的一端与传动电机4的输出端固定连接；且伸缩杆22的外围通过若干锁扣固定安装有若干过渡水管3，过
渡水管3的一端与小型喷头66的输入端连通。

[0042] 安装座61上开设有凹槽，涡轮65传动件配合安装在凹槽内，且涡轮65传动件包括：蜗杆62，与蜗杆62配合设置的涡轮65，以及设置在涡轮65上的转动杆63；小型喷头66的一端
与转动杆63配合连接，安装座61上设置有第二微型电机，第二微型电机的输出端与蜗杆62
的固定连接，且过渡水管3贯穿安装座61以及转动杆63与小型喷头66的输入端连通。

[0043] 灌溉头2的控制端无线连接有一操作系统，操作系统包括：监测模块，图像模块以及灌溉模块；灌溉模块的终端通过无线连接控制灌溉头2的运行；监测模块包括：温湿度监
测系统以及土壤墒情监测系统，且图像系统包括：摄像机；摄像机设置在植被的附近位置，
通过拍照获取植被的生长高度以及直径；灌溉模块中还设置有水量控制系统。

[0044] 一种农业智能机械灌溉设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0045] S1、获取植被高度数据：通过图像系统获取到植被灌溉时的生长高度以及直径，并将高度以及直径数据传输到操作系统内，通过监测模块监测室内温湿度以及土壤墒情的情
况后，操作系统传输指令到灌溉模块控制灌溉头2运行；

[0046] S2、灌溉头2高度控制：灌溉模块接收运行指令，通过图像系统测试的植被高度数据开启传动电机4，伸缩杆22内的丝杆转动控制灌溉头2的上下移动，在移动至植被上方后，
控制第一微型电机23开启，拉动丝杠副25向上运行，控制五爪抓手27结构张开将植被顶部
包裹住；

[0047] S3、调节灌溉位置：植被根茎上方被包裹后，灌溉模块终端控制第一微型电机23运行，通过丝杠副25传动将抓手27闭合，此时抓手27底部的小型喷头66围绕在根茎的四周，根
据土壤墒情状况通过水量控制系统控制过渡水管3中水流大小进而控制小型喷头66灌溉的
水量；

[0048] S4、调节灌溉角度：操作系统控制端对第二微型电机控制开启，带动涡轮65蜗杆62进行转动，调节小型喷头66的灌溉角度，将小型喷头66的喷水表面呈0°‑60°对着根茎底部
进行灌溉。

[0049] 步骤S3中通过水量控制系统控制灌溉的水量大小，其中过渡水管3的输入端与储水桶5连通，且过渡水管3远离储水桶5的一端上设置有阀门控制系统，阀门控制系统与水量
控制系统无线连接。

[0050] 图像系统中使用的摄像机通过支架设置在植被的侧面位置，且支架设置为可伸缩结构；根据植被的生长高度调整支架的高度，即调整到适合采集植被图像的高度位置；监测
模块还包括：土壤温湿度监测系统，光照监测系统以及水质监测系统。

[0051] 实施例二

[0052] 本实施例在实施例一的基础上，做进一步限定；灌溉时所用到的过渡水管3，一端与储水桶5连通，另一端与小型喷头66连通，其中需要说明的是，小型喷头66角度的转动，通
过涡轮65蜗杆62配合运行，涡轮65的两端与凹槽的内壁转动连接，第二微型电机的输出端
与蜗杆62的一端固定连接，带动蜗杆62转动，同时涡轮65随之转动，过渡水管3贯穿凹槽伸
入至转动杆63内与小型喷头66的输入端连通。

[0053] 其中，小型喷头66输入端与过渡水管3连通的位置通过L型连接管64连通，过渡水管3使用软管，且过渡水管3为多个分流管31，分流管31通过分流座21连通，并且每个分流管
31一端伸入L型连接管64的内部，通过转动座固定在L型连接管64内部，并且转动座固定在L
型连接管64内，分流管31一端与转动座转动连接，保证在小型喷头66转换角度的同时过渡
水管3不被扭结以及灌溉水流顺利流通。

[0054] 需要说明的是，转动杆63的一端在通过旋转轴承座转动连接在安装座61上，另一端与L型连接管64固定连接，转动杆63中部与涡轮65固定连接，涡轮65的转动带动转动杆63
的旋转进而带动小型喷头66的转动，其中涡轮65上安装有角度传感器，角度传感器与灌溉
模块终端无线连接，在灌溉时，通过灌溉模块控制小型喷头66的转动角度，保证在对植被作
物根茎土壤灌溉时调节至合适的角度。

[0055] 其中，小型喷头66初始状态是为灌溉面朝向地面，在伸缩杆22进行伸缩带动抓手27向下移动的同时，小型喷头66保持原位，等待抓手27的底部闭合后各个小型喷头66圆周
环绕在根茎附近，通过灌溉模块发送指令，第二微型电机启动带动涡轮蜗杆转动，并通过角
度传感器的设置，将小型喷头66调节至合适的角度，即与地面的夹角在0°‑60°之间，避免对
土壤进行直冲灌溉，等待灌溉完成后，将小型喷头66再恢复原位，避免小型喷头66划伤枝叶
且避免直接溅射到植物叶面，通过角度的调节小型喷头66也可以适应不同斜率的地形，保
证灌溉效果。

[0056] 其中，监测模块中有环境温湿度监测系统、土壤墒情监测系统、土壤温湿度监测系统、光照监测系统以及水质监测系统；通过上述系统对进行监测，具体为，使用温湿度传感
器检测环境空气的温度和湿度，传感器采集数据后传输给监测模块；使用土壤pH值传感器、
电导率传感器等检测土壤的pH值、盐分含量等指标，反映土壤质量情况；在土壤中埋设温湿
度传感器，实时监测土壤的温度和湿度，为灌溉提供参考；使用光照传感器检测光照强度和
光照时间，为植物光合提供参考；使用PH值传感器、电导率传感器等检测灌溉水的PH值、电
导率等指标，监测水质是否适合灌溉。

[0057] 通过以上各监测系统采集的数据，各个传感器采集环境和土壤参数数据，然后数据传输给监测模块，监测模块整合分析各项参数，然后提供给操作系统参考，实现定制化灌
溉管理。

[0058] 以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围
并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。