[發明專利]一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710829323.5
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107466573B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 雷宏軍;劉鑫;潘紅衛;肖紅瑞;楊宏光
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: A01C23/04
• 分類號: A01C23/04;A01G7/06;F24H1/18;C02F7/00;G05D27/02;G05B19/05
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：包括連通在一起的制水單元、緩沖單元和與制水單元、緩沖單元均電聯的控制單元，所述制水單元包括制水罐（12）、制水罐（12）左側連通的制水罐入水管路和右側連通的制水罐出水管路，制水罐入水管路上設有即熱式水加熱控制器（4），在即熱式水加熱控制器（4）后面的管路上并聯有施肥器，制水罐（12）上還連通有曝氣裝置，所述即熱式水加熱控制器（4）、曝氣裝置和施肥器均與控制單元連接；

所述曝氣裝置是文丘里曝氣裝置（19），制水罐（12）左側下部自下而上連通有進水逆止閥（11）和文丘里曝氣裝置（19），進水逆止閥（11）設置在制水罐入水管路上，制水罐（12）右側下部自下而上連通有導水逆止閥（22）和溶氧控制器-溫度變送器（15），導水逆止閥（22）設置在制水罐出水管路上，頂部設有制水罐壓力變送器（16）、制水罐浮球液位計（17）和壓力調節器（26），底部設有制水罐排污閥（14），所述進水逆止閥（11）、導水逆止閥（22）、溶氧控制器-溫度變送器（15）、制水罐壓力變送器（16）、制水罐浮球液位計（17）和壓力調節器（26）均與控制單元連接；

文丘里曝氣裝置（19）自制水罐（12）接出后分成兩支管路，其中一支通過自吸循環泵（20）、靜態混合器（21）從制水罐（12）頂部進入并連通制水罐（12）內部上方的曝氣氣液釋放器（13），另一支通過氣液混合閥（18）連通至制水罐12）頂部的壓力調節器（26），所述自吸循環泵（20）、靜態混合器（21）、曝氣氣液釋放器（13）、氣液混合閥（18）和壓力調節器（26）均與控制單元連接；

所述緩沖單元包括儲水罐（28），儲水罐（28）通過儲水罐進水管路快速接頭（27）連通制水罐（12），儲水罐（28）頂部設有儲水罐壓力變送器（33）、儲水罐浮球液位計（34），底部設有儲水罐排污閥（29），儲水罐（28）末端連通出水管路，出水管路上依次設有儲水罐出水手動閥（30）、過濾器Ⅱ（31）、儲水罐出水電磁閥（32），所述儲水罐壓力變送器（33）、儲水罐浮球液位計（34）、儲水罐出水手動閥（30）和儲水罐出水電磁閥（32）均與控制單元連接。

2.如權利要求1所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：所述制水罐出水管路上依次串聯有導水逆止閥（22）、導水電磁閥（23）、出水閥門（24）、導水快速接頭（25），所述導水電磁閥（23）和出水閥門（24）均與控制單元連接。

3.如權利要求2所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：制水罐入水管路一端連通有進水快速接頭（1），自進水快速接頭（1）至進水逆止閥（11）之間依次串聯有進水手動閥（2）、過濾器Ⅰ（3）、即熱式水加熱控制器（4）、制水罐進水電磁閥（5）、流量計（6）、吸肥手動閥Ⅰ（7），進水逆止閥（11）的前端分出一支并聯管路，從前到后依次設有吸肥手動閥Ⅱ（8）、施肥器、吸肥手動閥Ⅲ（10），所述施肥器為文丘里施肥器（9），所述進水手動閥（2）、制水罐進水電磁閥（5）、流量計（6）、吸肥手動閥Ⅰ（7）、吸肥手動閥Ⅱ（8）、吸肥手動閥Ⅲ（10）均與控制單元連接。

4.如權利要求3所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：所述制水罐浮球液位計（17）自下而上設置有低、中、高水位，制水罐（12）的入水管路口、出水管路口均位于制水罐浮球液位計（17）低水位的下方。

5.如權利要求4所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：所述控制單元包括PLC控制器（35）、自動指示燈（36）、手動指示燈（37）、電源指示燈（38）、氣泵指示燈（39）、急停開關（40）、蜂鳴器（41）、電源開關（42）、氣泵開關（43）、壓力調節器泄壓開關（44）、壓力調節器增壓開關（45）。

6.如權利要求5所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，其特征在于：儲水罐浮球液位計（34）上設有低低水位、低水位、中水位、高水位、高高水位五個水位，儲水罐（28）進、出水口均位于儲水罐浮球液位計（34）低水位的下方。

7.如權利要求5或6任一項所述的水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置的控制方法，其特征在于：控制單元設置有自動模式、預約模式或/和手動模式，具體包括如下步驟：

（1）將制水罐進水快速接頭（1）與有壓供水水源相連通，將儲水罐出水管路與地下滴灌管道相連通；

（2）開啟控制單元電源鍵，開啟氣泵開關（43），進入參數設置界面設置制水罐制水壓力，施肥速率，儲水罐儲水壓力，壓力控制器調控上下限，溶解氧含量或循環曝氣時間、制水總量，儲水罐灌溉水位、水溫；

（3）參數設置完成后點擊自動模式，裝置將自動進入進水-制水-導水-儲水-灌溉過程；

（4）預約模式可在自動模式的基礎上設置裝置啟動時間，到達預定時間裝置將自行啟動；

（5）若采用手動模式，需要手動調節閥門的啟閉，主要進行如下操作：

a. 開啟制水罐進水電磁閥、壓力調節器泄壓開關，使其處于進水狀態；

b. 選擇是否開啟文丘里施肥器；

c. 進水完成后，關閉制水罐進水電磁閥（5）和壓力調節器泄壓開關（44），開啟壓力調節器增壓開關（45），同時啟動自吸循環泵（20），使得制水罐（12）中的水經由文丘里曝氣裝置（19）和靜態混合器（21）進行摻氣后再進入到制水罐（12）中；

d. 制水過程完成后開啟壓力調節器增壓開關（45）向制水罐（12）內加壓，開啟制水罐出水管路上的導水電磁閥（23），通過制水罐（12）與儲水罐（28）間的壓力差向儲水罐內（28）導水；

e. 手動模式下還可設置灌溉水溫、灌溉水量、灌溉時間，設定曝氣時間，或灌溉水溶解氧閾值，實現不同土壤、不同作物的灌溉。