一種精量灌溉施肥系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種精量灌溉施肥系統(tǒng)。它包括若干個(gè)比例施肥泵、若干個(gè)原液罐、pH計(jì)、EC計(jì)和混合罐；若干個(gè)比例施肥泵依次連通，且每個(gè)比例施肥泵分別與原液罐相連通；位于末端的比例施肥泵的出口與混合罐相連通，在該連通的管路上設(shè)置pH計(jì)和EC計(jì)；混合罐的底部設(shè)有液體出口，液體出口與水泵相連通。本實(shí)用新型可以根據(jù)需要靈活增加或減少原液罐的數(shù)量，只需要添加相應(yīng)數(shù)量的比例施肥泵即可，進(jìn)而可以根據(jù)需要將肥料原料分別放在不同的原液罐中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素分別進(jìn)行精量控制。在一定的流量范圍內(nèi)，本實(shí)用新型中比例施肥泵的吸肥流量?jī)H與經(jīng)過(guò)比例施肥泵的水流量成正比，不受原液罐的水位高低影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種精量灌溉施肥系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種精量灌溉施肥系統(tǒng)，屬于農(nóng)作物灌溉施肥【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于基質(zhì)栽培或者水培的作物而言，EC、pH和肥料養(yǎng)分比例是營(yíng)養(yǎng)液的三大要素。EC即電導(dǎo)率，代表溶液內(nèi)離子的導(dǎo)電能力，可移動(dòng)的帶電離子越多，電阻就越小，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，因此EC值就越高。營(yíng)養(yǎng)液的離子濃度如果太高，會(huì)導(dǎo)致作物根系失水，輕者引起作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，重者引起落葉凋萎甚至死亡。營(yíng)養(yǎng)液離子濃度如果過(guò)低，作物吸收的養(yǎng)分不足，會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)勢(shì)衰弱和減產(chǎn)。每種作物都有其適應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)液pH范圍，pH還會(huì)顯著影響營(yíng)養(yǎng)液中化合物的溶解度，如果超出適宜范圍就會(huì)造成化合物的沉淀和失活。肥料的養(yǎng)分比例包括營(yíng)養(yǎng)液中氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鑰元素的含量比例，不同作物不同生育時(shí)期都有其適宜的養(yǎng)分比例。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外栽培生產(chǎn)中均采用灌溉施肥機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液pH、EC和肥料養(yǎng)分比例的控制，如荷蘭Priva公司的NutriFit HX灌溉施肥機(jī)。包括NutriFit HX灌溉施肥機(jī)在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下缺點(diǎn):
[0004]1、肥料養(yǎng)分比例調(diào)節(jié)受限
[0005]原液罐的數(shù)量在機(jī)器出廠(chǎng)時(shí)即已經(jīng)固定，有幾個(gè)文丘里即可以有相應(yīng)數(shù)量的原液罐。如果原液罐的數(shù)量較少(如NutriFit HX灌溉施肥機(jī)有3個(gè)原液罐)，就不得不將多種肥料溶解在同一個(gè)原液罐中，這樣會(huì)使肥料養(yǎng)分比例的調(diào)節(jié)受到限制。比如采用以下的原液罐配方:A罐為硝酸；B罐為硫酸鎂、磷酸二氫銨；C罐為硝酸鈣、硝酸鉀、微量元素(螯合鐵、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鋅、硼砂、鑰酸鈉)。在提高鉀含量時(shí)就必須相應(yīng)的提高鈣和微量元素的含量。
[0006]2、營(yíng)養(yǎng)液濃度控制受限
[0007]現(xiàn)有的灌溉施肥機(jī)應(yīng)用文丘里吸肥裝置，利用水經(jīng)過(guò)文丘里喉部時(shí)形成的負(fù)壓將原液吸入灌溉管路。通過(guò)調(diào)節(jié)入水閥和文丘里的供料閥實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液EC、pH和原液罐養(yǎng)分比例的控制。存在如下問(wèn)題:(1)當(dāng)不同的原液罐和酸罐中的水位相差較大時(shí)，文丘里的吸肥速度控制不準(zhǔn)確。因?yàn)槲那鹄锏奈仕俣瘸伺c供料閥的打開(kāi)程度有關(guān)，還與原液罐中的水位有關(guān)，水位越高，壓強(qiáng)越高，吸肥速度越快。(2)當(dāng)混合罐中的營(yíng)養(yǎng)液EC及酸濃度高于目標(biāo)值，且混合罐中營(yíng)養(yǎng)液處于最高水位時(shí)，只能將部分營(yíng)養(yǎng)液泵出后才能加清水實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的稀釋?zhuān)畛醣贸龅牟糠譅I(yíng)養(yǎng)液的EC及酸濃度是高于目標(biāo)值的。
[0008]3、成本較高
[0009]國(guó)外生產(chǎn)規(guī)模較大，如歐洲單個(gè)設(shè)施面積多在I公頃以上，灌溉施肥機(jī)雖然成本較高，但單位面積的均攤成本較低。然而，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)面積普遍較小，農(nóng)戶(hù)的生產(chǎn)規(guī)模多在一畝至幾畝，單位面積灌溉施肥機(jī)的投入成本非常高。以Priva公司的NutriFit HX灌溉施肥機(jī)為例，目前售價(jià)約為人民幣12萬(wàn)元左右，普通農(nóng)戶(hù)難以接受。實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種精量灌溉施肥系統(tǒng)，本實(shí)用新型的精量灌溉施肥系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液EC、pH值和養(yǎng)分比例的精量控制。
[0011]本實(shí)用新型所提供的精量灌溉施肥系統(tǒng)包括若干個(gè)比例施肥泵、原液罐、pH計(jì)、EC計(jì)和混合罐；
[0012]所述若干個(gè)比例施肥泵依次連通，且每個(gè)所述比例施肥泵分別與所述原液罐相連通；
[0013]位于末端的所述比例施肥泵的出口與所述混合罐相連通，在該連通的管路上設(shè)置所述pH計(jì)和所述EC計(jì)；
[0014]所述混合罐的底部設(shè)有液體出口，所述液體出口與水泵相連通。
[0015]上述的施肥系統(tǒng)中，位于首端的所述比例施肥泵的入口端連接電磁閥，用于控制水的輸送，具體可選擇有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電磁閥，其直徑具體可根據(jù)管路的直徑進(jìn)行確定。
[0016]上述的施肥系統(tǒng)中，所述混合罐內(nèi)可設(shè)有電纜浮球閥，所述電纜浮球閥與所述電磁閥相連接，以用于保持所述混合罐中的水位。
[0017]上述的施肥系統(tǒng)中，設(shè)置所述pH計(jì)的管路上設(shè)有逆止閥，所述逆止閥設(shè)于位于末端的所述比例施肥泵的出口端處，用于防止關(guān)閉主管路閥門(mén)后營(yíng)養(yǎng)液回流。
[0018]上述的施肥系統(tǒng)中，設(shè)置所述pH計(jì)的管路上設(shè)有雙向閥門(mén)，所述雙向閥門(mén)設(shè)于所述混合罐與所述EC計(jì)或所述pH計(jì)之間，用于控制營(yíng)養(yǎng)液的流向:根據(jù)所述pH計(jì)和所述EC計(jì)的測(cè)定結(jié)果，不符合要求的營(yíng)養(yǎng)液可以直接排出，符合要求的進(jìn)入所述混合罐。
[0019]上述的施肥系統(tǒng)中，所述水泵的出口依次與電磁閥和壓力表相連接，分別用于控制營(yíng)養(yǎng)液向田間的輸送和監(jiān)測(cè)輸入田間營(yíng)養(yǎng)液的管路的壓力。
[0020]上述的施肥系統(tǒng)中，所述水泵和電磁閥與灌溉控制器相連接，通過(guò)控制所述水泵和所述電磁閥的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液，可以選擇能實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)的控制器。
[0021]上述的施肥系統(tǒng)中，所述水泵的出口還通過(guò)管路與所述混合罐相連通，該管路上設(shè)有球閥和逆止閥，所述球閥用于調(diào)節(jié)通過(guò)支路回到所述混合罐中的營(yíng)養(yǎng)液流量大小，而所述逆止閥可避免支路的營(yíng)養(yǎng)液在虹吸作用下逆向流動(dòng)。
[0022]本實(shí)用新型提供的精量灌溉施肥系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、養(yǎng)分比例調(diào)節(jié)靈活
[0024]本實(shí)用新型可以根據(jù)需要靈活增加或減少原液罐的數(shù)量，只需要添加相應(yīng)數(shù)量的比例施肥泵即可，進(jìn)而可以根據(jù)需要將肥料原料分別放在不同的原液罐中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素分別進(jìn)行精量控制。
[0025]2、營(yíng)養(yǎng)液濃度控制精確
[0026]在一定的流量范圍內(nèi)，本實(shí)用新型中比例施肥泵的吸肥流量?jī)H與經(jīng)過(guò)比例施肥泵的水流量成正比，不受原液罐的水位高低影響。避免了文丘里裝置在原液罐水位差較大時(shí)吸肥量不準(zhǔn)的問(wèn)題。如果營(yíng)養(yǎng)液的EC和pH超出適宜范圍，可以通過(guò)雙向閥門(mén)方便的將不符合要求的營(yíng)養(yǎng)液排出，確保營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)處于適宜范圍內(nèi)。
[0027]3、成本低廉
[0028]目前，配備4個(gè)原液罐的系統(tǒng)成本僅約1.5萬(wàn)元，適于國(guó)內(nèi)的小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，如果應(yīng)用可控制多個(gè)電磁閥的灌溉控制器，該套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)灌溉單元的輪灌，成本進(jìn)一步降低。例如如果采用美國(guó)托羅公司的TORO TMC-212控制器(市場(chǎng)價(jià)格約800元)，可以控制12個(gè)電磁閥，如果同時(shí)控制12個(gè)溫室的作物，則每個(gè)溫室的投資僅約1200元
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型精量灌溉施肥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中各標(biāo)記如下:
[0031]I電磁閥1、2比例施肥泵、3原液罐、4逆止閥1、5pH計(jì)、6EC計(jì)、7雙向閥門(mén)、8混合罐、9電纜浮球閥、10水泵、11球閥、12逆止閥I1、13電磁閥I1、14壓力表、15灌溉控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的精量灌溉施肥系統(tǒng)包括4個(gè)比例施肥泵2、pH計(jì)5、EC計(jì)6和混合罐8。其中，4個(gè)比例施肥泵2依次連通，且位于首端的比例施肥泵2的入口端連接電磁閥I 1，用于控制水的輸送，具體可選擇有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電磁閥，其直徑具體可根據(jù)管路的直徑進(jìn)行確定。每個(gè)比例施肥泵2分別與一個(gè)原液罐3相連通。位于末端的比例施肥泵2的出口與混合罐8相連通，pH計(jì)5和EC計(jì)6設(shè)置在該連通的管路上，用于監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)液的PH值和電導(dǎo)率；同時(shí)為了防止關(guān)閉主管路閥門(mén)后營(yíng)養(yǎng)液回流，在該管路上設(shè)置逆止閥I 4，且該逆止閥I 4設(shè)于位于末端的比例施肥泵2的出口端處。在混合罐8的底部設(shè)有液體出口，該液體出口與水泵10相連通，該水泵10的出口依次與電磁閥II 13和壓力表14相連接，分別用于控制營(yíng)養(yǎng)液向田間的輸送和監(jiān)測(cè)輸入田間營(yíng)養(yǎng)液的管路的壓力。且該水泵10和電磁閥II 13與灌溉控制器15相連接，通過(guò)控制水泵10和電磁閥II 13的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液，可以選擇能實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)的控制器。
[0034]本實(shí)用新型中，該水泵10的出口還通過(guò)管路與混合罐8相連通，該管路上設(shè)有球閥11和逆止閥II 12，該球閥11用于調(diào)節(jié)通過(guò)支路回到混合罐8中營(yíng)養(yǎng)液流量大小，從而調(diào)節(jié)輸入田間營(yíng)養(yǎng)液的管路壓力的大小，而逆止閥II 12可避免支路的營(yíng)養(yǎng)液在虹吸作用下逆向流動(dòng)。
[0035]本實(shí)用新型中，在EC計(jì)6和混合罐8之間的管路上設(shè)置雙向閥門(mén)7，用于控制營(yíng)養(yǎng)液的流向:根據(jù)pH計(jì)5和EC計(jì)6的測(cè)定結(jié)果，不符合要求的營(yíng)養(yǎng)液可以直接排出，符合要求的進(jìn)入所述混合罐8中。
[0036]本實(shí)用新型中，為了能夠保持混合罐8中的水位，在該混合罐8中設(shè)置I個(gè)電纜浮球閥9，且該電纜浮球閥9與電磁閥I I相連接，以實(shí)現(xiàn)控制水位的功能。
[0037]結(jié)合圖1來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作流程:
[0038]灌溉水先經(jīng)過(guò)電磁閥I 1，然后流經(jīng)比例施肥泵2，比例施肥泵2的數(shù)量根據(jù)原液罐3的數(shù)量決定，有多少個(gè)原液罐就配備相應(yīng)數(shù)量的比例施肥泵(本實(shí)施例中為4個(gè))。比例施肥泵2可以在給定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)吸肥的比例，如以色列泰芬公司的MixRite比例施肥泵，吸肥比例可在0.2%?2%間任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.1%。如果將比例設(shè)定為1%，意味著進(jìn)入比例施肥泵前的液體和比例施肥泵從原液罐中吸入的液體體積比為99:1。使用時(shí)應(yīng)使原液罐3的營(yíng)養(yǎng)液濃縮倍數(shù)與對(duì)應(yīng)比例施肥泵的吸肥比例一致。灌溉水流經(jīng)所有比例施肥泵2后，通過(guò)逆止閥I 4然后流經(jīng)安裝在管路上的pH計(jì)5和EC計(jì)6，之后經(jīng)過(guò)一個(gè)雙向閥門(mén)7，該雙向閥門(mén)7用于控制營(yíng)養(yǎng)液的流向，方便在pH或EC達(dá)不到目標(biāo)值時(shí)將營(yíng)養(yǎng)液排出。最后符合要求的營(yíng)養(yǎng)液流入混合罐8中。利用水泵10將營(yíng)養(yǎng)液從混合罐8內(nèi)泵出，營(yíng)養(yǎng)液分成2個(gè)支路，一部分經(jīng)過(guò)球閥11和逆止閥II 12后返回混合罐，一部分經(jīng)過(guò)電磁閥II 13和壓力表14后進(jìn)入田間進(jìn)行灌溉施肥。水泵10和電磁閥13由灌溉控制器15控制，實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液。返回混合罐的支路的作用是調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)的流量，使其符合不同的作物面積、輸水管路和灌水器對(duì)流量的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種精量灌溉施肥系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括若干個(gè)比例施肥泵、若干個(gè)原液罐、PH計(jì)、EC計(jì)和混合罐； 所述若干個(gè)比例施肥泵依次連通，且每個(gè)所述比例施肥泵分別與所述原液罐相連通； 位于末端的所述比例施肥泵的出口與所述混合罐相連通，在該連通的管路上設(shè)置所述pH計(jì)和所述EC計(jì)； 所述混合罐的底部設(shè)有液體出口，所述液體出口與水泵相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:位于首端的所述比例施肥泵的入口端連接電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:所述混合罐內(nèi)設(shè)有電纜浮球閥，所述電纜浮球閥與所述電磁閥相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置所述pH計(jì)的管路上設(shè)有逆止閥，所述逆止閥設(shè)于位于末端的所述比例施肥泵的出口端處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置所述pH計(jì)和EC計(jì)的管路上設(shè)有雙向閥門(mén)，所述雙向閥門(mén)設(shè)于所述混合罐與所述EC計(jì)或所述pH計(jì)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:所述水泵的出口依次與電磁閥和壓力表相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:所述水泵和所述電磁閥與灌溉控制器相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施肥系統(tǒng)，其特征在于:所述水泵的出口還通過(guò)管路與所述混合罐相連通，該管路上設(shè)有球閥和逆止閥。
【文檔編號(hào)】A01G31/02GK203554909SQ201320704504
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】程明, 周繼華, 王俊英, 安順偉, 張立秋, 王志平, 朱文, 周孝秋, 石然, 朱鵬浩, 代艷俠, 賈松濤, 肖長(zhǎng)坤, 趙懿, 劉寶文, 劉佳偉 申請(qǐng)人:北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站