[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

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、緩沖單元均電聯的控制單元，所述制水單元包括制水罐、制水罐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，在即熱式水加熱控制器后面的管路上并聯有施肥器，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。相對于現有技術，本發明實現了水肥氣熱一體化智能控制灌溉，穩定性好，極大程度地提高作物水肥利用效率和自動化水平，自動化控制單元可以預設時間完成增氧加肥進水以及灌溉過程，提高灌溉管理效率。

技術領域

本發明涉及農業技術領域，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

水、肥、氣、熱是植物在生長發育過程中不可缺少的因素，水肥氣熱的協調供應是作物豐產優質的保障，地下滴灌技術因具有較高節水、省肥、精準高效等優點，越來越多地應用于農業灌溉，但是常規地下滴灌會驅替土壤孔隙中的空氣，造成土壤通氣狀況不良，作物根系常因此發生低氧脅迫，抑制作物生長，利用地下滴灌系統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，協調根區土壤水、肥、氣、熱條件，達到促進作物生長和提高產量。富氧水（或稱微納米氣泡水）的應用范圍受限，主要是因為沒有設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現智能化控制，都是迫切需要研究解決的問題，若空氣與水混合不均勻會使產生的氣泡大部分集中于管道上半部分，在實際應用中會限制根系氧環境的改善效果。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液吸入喉道，形成有壓流，進入主管道，這樣組裝兩個以上文丘里射流器就可以實現水肥氣一體化，然而，目前的水肥一體化裝置自動化水平低，往往需有人在旁監管，浪費人力，同時，目前的水肥氣一體化裝置只能調節水、氣、肥，無法實現對作物生長另一重要影響因子——熱，進行調節。

在承壓的條件下，采用循環曝氣、靜態混合、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，快速將到達要求的水源轉移到儲備罐中，這樣，可以通過定制灌溉方案，提前制備一定數量的富氧水，實現連續灌溉的目的，在一定程度上解決了制備水量不足的問題。同時，針對東北和西北等地區灌溉水溫過低的問題，在入水段增設即時加熱器，將灌溉水溫快速地提高到25℃，避免水溫過低導致植物生長受到的抑制。結合不同作物的對水肥的利用特性，定制不同的水肥施用方案，實現智能化滴管控制灌溉。

發明內容

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

為實現上述目標，思路如下：擬將循環曝氣裝置和文丘里施肥器結合，形成均勻的水肥氣混合物，同時在進水端安裝即時加熱控制器，形成水肥氣熱一體化調控的灌溉水源，貯存在儲水罐中，制水過程利用數字化儀表，實現智能控制。

本發明的技術方案具體為：

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。