[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710829323.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN107466573B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷宏軍;劉鑫;潘紅衛(wèi);肖紅瑞;楊宏光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): A01C23/04
• 分類號(hào): A01C23/04;A01G7/06;F24H1/18;C02F7/00;G05D27/02;G05B19/05
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)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(lián)的控制單元，所述制水單元包括制水罐（12）、制水罐（12）左側(cè)連通的制水罐入水管路和右側(cè)連通的制水罐出水管路，制水罐入水管路上設(shè)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(lián)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(cè)下部自下而上連通有進(jìn)水逆止閥（11）和文丘里曝氣裝置（19），進(jìn)水逆止閥（11）設(shè)置在制水罐入水管路上，制水罐（12）右側(cè)下部自下而上連通有導(dǎo)水逆止閥（22）和溶氧控制器-溫度變送器（15），導(dǎo)水逆止閥（22）設(shè)置在制水罐出水管路上，頂部設(shè)有制水罐壓力變送器（16）、制水罐浮球液位計(jì)（17）和壓力調(diào)節(jié)器（26），底部設(shè)有制水罐排污閥（14），所述進(jìn)水逆止閥（11）、導(dǎo)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(jì)（17）和壓力調(diào)節(jié)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(huán)泵（20）、靜態(tài)混合器（21）從制水罐（12）頂部進(jìn)入并連通制水罐（12）內(nèi)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(diào)節(jié)器（26），所述自吸循環(huán)泵（20）、靜態(tài)混合器（21）、曝氣氣液釋放器（13）、氣液混合閥（18）和壓力調(diào)節(jié)器（26）均與控制單元連接；

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

2.如權(quán)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(lián)有導(dǎo)水逆止閥（22）、導(dǎo)水電磁閥（23）、出水閥門（24）、導(dǎo)水快速接頭（25），所述導(dǎo)水電磁閥（23）和出水閥門（24）均與控制單元連接。

3.如權(quán)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(jìn)水快速接頭（1），自進(jìn)水快速接頭（1）至進(jìn)水逆止閥（11）之間依次串聯(lián)有進(jìn)水手動(dòng)閥（2）、過濾器Ⅰ（3）、即熱式水加熱控制器（4）、制水罐進(jìn)水電磁閥（5）、流量計(jì)（6）、吸肥手動(dòng)閥Ⅰ（7），進(jìn)水逆止閥（11）的前端分出一支并聯(lián)管路，從前到后依次設(shè)有吸肥手動(dòng)閥Ⅱ（8）、施肥器、吸肥手動(dòng)閥Ⅲ（10），所述施肥器為文丘里施肥器（9），所述進(jìn)水手動(dòng)閥（2）、制水罐進(jìn)水電磁閥（5）、流量計(jì)（6）、吸肥手動(dòng)閥Ⅰ（7）、吸肥手動(dòng)閥Ⅱ（8）、吸肥手動(dòng)閥Ⅲ（10）均與控制單元連接。

4.如權(quán)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(jì)（17）自下而上設(shè)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(jì)（17）低水位的下方。

5.如權(quán)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(dòng)指示燈（36）、手動(dòng)指示燈（37）、電源指示燈（38）、氣泵指示燈（39）、急停開關(guān)（40）、蜂鳴器（41）、電源開關(guān)（42）、氣泵開關(guān)（43）、壓力調(diào)節(jié)器泄壓開關(guān)（44）、壓力調(diào)節(jié)器增壓開關(guān)（45）。

6.如權(quán)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(chǔ)水罐浮球液位計(jì)（34）上設(shè)有低低水位、低水位、中水位、高水位、高高水位五個(gè)水位，儲(chǔ)水罐（28）進(jìn)、出水口均位于儲(chǔ)水罐浮球液位計(jì)（34）低水位的下方。

7.如權(quán)利要求5或6任一項(xiàng)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(shè)置有自動(dòng)模式、預(yù)約模式或/和手動(dòng)模式，具體包括如下步驟：

（1）將制水罐進(jìn)水快速接頭（1）與有壓供水水源相連通，將儲(chǔ)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(guān)（43），進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面設(shè)置制水罐制水壓力，施肥速率，儲(chǔ)水罐儲(chǔ)水壓力，壓力控制器調(diào)控上下限，溶解氧含量或循環(huán)曝氣時(shí)間、制水總量，儲(chǔ)水罐灌溉水位、水溫；

（3）參數(shù)設(shè)置完成后點(diǎn)擊自動(dòng)模式，裝置將自動(dòng)進(jìn)入進(jìn)水-制水-導(dǎo)水-儲(chǔ)水-灌溉過程；

（4）預(yù)約模式可在自動(dòng)模式的基礎(chǔ)上設(shè)置裝置啟動(dòng)時(shí)間，到達(dá)預(yù)定時(shí)間裝置將自行啟動(dòng)；

（5）若采用手動(dòng)模式，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的啟閉，主要進(jìn)行如下操作：

a. 開啟制水罐進(jìn)水電磁閥、壓力調(diào)節(jié)器泄壓開關(guān)，使其處于進(jìn)水狀態(tài)；

b. 選擇是否開啟文丘里施肥器；

c. 進(jìn)水完成后，關(guān)閉制水罐進(jìn)水電磁閥（5）和壓力調(diào)節(jié)器泄壓開關(guān)（44），開啟壓力調(diào)節(jié)器增壓開關(guān)（45），同時(shí)啟動(dòng)自吸循環(huán)泵（20），使得制水罐（12）中的水經(jīng)由文丘里曝氣裝置（19）和靜態(tài)混合器（21）進(jìn)行摻氣后再進(jìn)入到制水罐（12）中；

d. 制水過程完成后開啟壓力調(diào)節(jié)器增壓開關(guān)（45）向制水罐（12）內(nèi)加壓，開啟制水罐出水管路上的導(dǎo)水電磁閥（23），通過制水罐（12）與儲(chǔ)水罐（28）間的壓力差向儲(chǔ)水罐內(nèi)（28）導(dǎo)水；

e. 手動(dòng)模式下還可設(shè)置灌溉水溫、灌溉水量、灌溉時(shí)間，設(shè)定曝氣時(shí)間，或灌溉水溶解氧閾值，實(shí)現(xiàn)不同土壤、不同作物的灌溉。