[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

一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，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、制水罐左側(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，在即熱式水加熱控制器后面的管路上并聯(lián)有施肥器，制水罐上還連通有曝氣裝置，所述即熱式水加熱控制器、曝氣裝置和施肥器均與控制單元連接。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了水肥氣熱一體化智能控制灌溉，穩(wěn)定性好，極大程度地提高作物水肥利用效率和自動(dòng)化水平，自動(dòng)化控制單元可以預(yù)設(shè)時(shí)間完成增氧加肥進(jìn)水以及灌溉過程，提高灌溉管理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)

水、肥、氣、熱是植物在生長發(fā)育過程中不可缺少的因素，水肥氣熱的協(xié)調(diào)供應(yīng)是作物豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的保障，地下滴灌技術(shù)因具有較高節(jié)水、省肥、精準(zhǔn)高效等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉，但是常規(guī)地下滴灌會(huì)驅(qū)替土壤孔隙中的空氣，造成土壤通氣狀況不良，作物根系常因此發(fā)生低氧脅迫，抑制作物生長，利用地下滴灌系統(tǒng)將適宜溫度的富氧水或者含氧的水肥氣混合物輸送到作物根區(qū)，協(xié)調(diào)根區(qū)土壤水、肥、氣、熱條件，達(dá)到促進(jìn)作物生長和提高產(chǎn)量。富氧水（或稱微納米氣泡水）的應(yīng)用范圍受限，主要是因?yàn)闆]有設(shè)備可以制備大量的灌溉水源和沒有水肥氣熱智能滴管控制灌溉的方法。

在灌溉過程中，如何把空氣摻入水中形成均勻的水氣混合物以及實(shí)現(xiàn)智能化控制，都是迫切需要研究解決的問題，若空氣與水混合不均勻會(huì)使產(chǎn)生的氣泡大部分集中于管道上半部分，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)限制根系氧環(huán)境的改善效果。目前國外多采用物理方法曝氣摻氧，即采用文丘里射流器將空氣或營養(yǎng)液吸入喉道，形成有壓流，進(jìn)入主管道，這樣組裝兩個(gè)以上文丘里射流器就可以實(shí)現(xiàn)水肥氣一體化，然而，目前的水肥一體化裝置自動(dòng)化水平低，往往需有人在旁監(jiān)管，浪費(fèi)人力，同時(shí)，目前的水肥氣一體化裝置只能調(diào)節(jié)水、氣、肥，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)作物生長另一重要影響因子——熱，進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在承壓的條件下，采用循環(huán)曝氣、靜態(tài)混合、曝氣釋放器的過程，可快速制備20～40 mg/L的富氧水，之后，通過向制備水灌溉增壓，快速將到達(dá)要求的水源轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)備罐中，這樣，可以通過定制灌溉方案，提前制備一定數(shù)量的富氧水，實(shí)現(xiàn)連續(xù)灌溉的目的，在一定程度上解決了制備水量不足的問題。同時(shí)，針對(duì)東北和西北等地區(qū)灌溉水溫過低的問題，在入水段增設(shè)即時(shí)加熱器，將灌溉水溫快速地提高到25℃，避免水溫過低導(dǎo)致植物生長受到的抑制。結(jié)合不同作物的對(duì)水肥的利用特性，定制不同的水肥施用方案，實(shí)現(xiàn)智能化滴管控制灌溉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)不足，提供一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置及控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，思路如下：擬將循環(huán)曝氣裝置和文丘里施肥器結(jié)合，形成均勻的水肥氣混合物，同時(shí)在進(jìn)水端安裝即時(shí)加熱控制器，形成水肥氣熱一體化調(diào)控的灌溉水源，貯存在儲(chǔ)水罐中，制水過程利用數(shù)字化儀表，實(shí)現(xiàn)智能控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體為：

一種水肥氣熱一體化滴灌智能控制裝置，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。