一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于實(shí)施農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括可編程控制器(30)、電熱膜(29)、土壤溫度傳感器(32)和介于水源(33)與灌溉管網(wǎng)(31)之間的灌溉管路；所述電熱膜(29)和土壤溫度傳感器(32)埋設(shè)于土壤內(nèi)；所述灌溉管路包括入口過(guò)濾器(1)、出口過(guò)濾器(28)、第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路；第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路并聯(lián)于入口過(guò)濾器(1)和出口過(guò)濾器(28)之間。該系統(tǒng)具自動(dòng)化運(yùn)行、高度集成、節(jié)約勞動(dòng)成本、提高肥料利用率、防止土壤污染、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)，特別適用于溫室土壤種植作物的節(jié)水滴灌、施肥、土壤根部增氧及作物根系加熱。
【背景技術(shù)】
[0002]日光溫室作物種植大部分采用水肥一體化的形式進(jìn)行灌溉施肥，將灌溉、施肥等單獨(dú)操作，增加了人工成本及投入成本。日光溫室在冬季采取的加溫措施大多為室內(nèi)空氣加熱，由于所需加熱空間較大，且對(duì)保溫條件要求較高，造成熱量損失較多，極大地浪費(fèi)資源。而水肥氣熱一體化的加熱方式不僅可直接有效地增加地溫，減少能源浪費(fèi)，并且可改善作物生長(zhǎng)發(fā)育的根域環(huán)境，顯著提高作物產(chǎn)量，并縮短作物生育期。國(guó)內(nèi)外研究表明，根際土壤增氧及根系加熱是早熟促成栽培的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)措施?，F(xiàn)在土壤加熱存在很多技術(shù)措施，但都是采取人工方式進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大、不便于自動(dòng)化操作。將灌溉、施肥、灌溉水曝氣增氧、土壤加熱集成為一體，通過(guò)可編程控制器采集數(shù)據(jù)自動(dòng)控制灌溉、施肥、曝氣增氧及加熱多種技術(shù)融于一體的系統(tǒng)還是空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在灌溉、曝氣增氧、施肥的同時(shí)加熱土壤，提高作物根系溫度。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:
[0005]—種水肥氣熱一體化系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括可編程控制器30、電熱膜29、土壤溫度傳感器32和介于水源33與灌溉管網(wǎng)31之間的灌溉管路；
[0006]所述電熱膜29和土壤溫度傳感器32埋設(shè)于土壤內(nèi)；
[0007]所述灌溉管路包括入口過(guò)濾器1、出口過(guò)濾器28、第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路；
[0008]入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28分別設(shè)置在灌溉管路的進(jìn)水端和出水端；
[0009]第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路并聯(lián)于入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28之間；其中，
[0010]所述第一灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第一水栗12、壓力表13、排氣閥
14、壓力傳感器15和第一電磁閥18;
[0011]所述第二灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第二電磁閥2、灌溉桶4、第二水栗17和單向閥16;第二灌溉管路的出水端并接在第一灌溉管路的壓力表13處；
[0012]所述第三灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第三電磁閥20、施肥桶24以及相互并聯(lián)的第一施肥管路和第二施肥管路;第一施肥管路和第二施肥管路的入口端分別與施肥桶24連接，第一施肥管路的出口端并接在第一灌溉管路的壓力傳感器15與第一電磁閥18之間;第二施肥管路的出口端并接于第一灌溉管路的出水端；
[0013]第一施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第一比例施肥器21和第四電磁閥19;第二施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第二比例施肥器22和第五電磁閥27;第一比例施肥器21和第四電磁閥19之間設(shè)置有與第二比例施肥器22和第五電磁閥27之間相互連通的管路；
[0014]所述灌溉桶4的入水口和出水口分別設(shè)置在上部和下部;在灌溉桶4內(nèi)的上部、中部和下部分別設(shè)置有灌溉桶高液位浮球9、灌溉桶中液位浮球10和灌溉桶低液位浮球11;在灌溉桶4內(nèi)的中部還設(shè)置有溫度傳感器5;在灌溉桶4內(nèi)的底部設(shè)置有電熱絲8和曝氣頭6;灌溉桶4下部桶壁上設(shè)置有底閥7;曝氣頭6和底閥7分別與設(shè)置在灌溉桶4外部的微納米曝氣機(jī)3連接；
[0015]所述施肥桶24內(nèi)設(shè)置有攪拌栗23、施肥桶高液位浮球25和施肥桶低液位浮球26;其中，施肥桶高液位浮球25和施肥桶低液位浮球26分別位于施肥桶24的上部和下部；
[0016]所述可編程控制器30與第二電磁閥2、微納米曝氣機(jī)3、溫度傳感器5、電熱絲8、灌溉桶高液位浮球9、灌溉桶中液位浮球10、灌溉桶低液位浮球11、第一水栗12、壓力傳感器15、第二水栗17、第一電磁閥18、第四電磁閥19、第三電磁閥20、攪拌栗23、施肥桶高液位浮球25、施肥桶低液位浮球26、第五電磁閥27、電熱膜29和土壤溫度傳感器32連接。
[0017]所述溫度傳感器5與電熱絲8之間的距離為40±5cm。
[0018]所述入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28的目數(shù)大于60目。
[0019]所述電熱膜29并聯(lián)疊加排列，埋設(shè)于土層下50±5cm處。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0021]1、本實(shí)用新型對(duì)灌溉、曝氣、施肥及土壤加熱進(jìn)行程序預(yù)編程，通過(guò)可編程控制器采集所需的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)灌溉、曝氣、施肥及加熱自動(dòng)化操作。
[0022]2、本實(shí)用新型利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)灌溉、曝氣、施肥的同時(shí)，對(duì)土壤溫度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)土壤溫度變化對(duì)其進(jìn)行加熱，可顯著提高土壤溫度，省工省時(shí)。
[0023]3、本實(shí)用新型對(duì)地埋電熱膜采用并聯(lián)疊加排列鋪設(shè)，可迅速提高地溫，并且使熱量輻射更均勻。
[0024]4、使用本實(shí)用新型的加熱方法，可使春番茄總產(chǎn)量提高45%，提早采收一個(gè)月以上。
[0025]5、本實(shí)用新型對(duì)管道水進(jìn)行微納米曝氣，在水中將產(chǎn)生大量微納米級(jí)別的微納米氣泡，利用氣泡的移動(dòng)和遇熱爆破，可以清理管道中的污垢和灌溉水中的沉淀，有效減少管道或滴灌設(shè)備堵塞問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型水肥氣熱一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型可編程控制器30的連接控制示意圖。
[0028]其中的附圖標(biāo)記為:
[0029]I入口過(guò)濾器2第二電磁閥
[0030]3微納米曝氣機(jī)4灌溉桶[0031 ]5溫度傳感器 6曝氣頭
[0032]7底閥8電熱絲
[0033]9灌溉桶高液位浮球10灌溉桶中液位浮球
[0034]11灌溉桶低液位浮球12第一水栗
[0035]13壓力表14排氣閥
[0036]15壓力傳感器16單向閥
[0037]17第二水栗18第一電磁閥
[0038]19第四電磁閥20第三電磁閥
[0039]21第一比例施肥器22第二比例施肥器
[0040]23攪拌栗24施肥桶
[0041 ]25施肥桶高液位浮球26施肥桶低液位浮球
[0042]27第五電磁閥28出口過(guò)濾器
[0043]29電熱膜30可編程控制器
[0044]31灌溉管網(wǎng)32 土壤溫度傳感器
[0045]33 水源
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0047]如圖1所示，本實(shí)用新型水肥氣熱一體化系統(tǒng)包括可編程控制器30、電熱膜29、土壤溫度傳感器32和介于水源33與灌溉管網(wǎng)31之間的灌溉管路。
[0048]所述電熱膜29和土壤溫度傳感器32設(shè)置于土壤內(nèi)。
[0049]所述灌溉管路包括入口過(guò)濾器1、出口過(guò)濾器28、第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路。
[0050]入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28分別設(shè)置在灌溉管路的進(jìn)水端和出水端。
[0051 ] 第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路并聯(lián)于入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28之間。其中，
[0052]所述第一灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第一水栗12、壓力表13、排氣閥
14、壓力傳感器15和第一電磁閥18。
[0053]所述第二灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第二電磁閥2、灌溉桶4、第二水栗17和單向閥16;第二灌溉管路的出水端連接在第一灌溉管路的壓力表13所處的管路上。
[0054]所述第三灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第三電磁閥20、施肥桶24以及相互并聯(lián)的第一施肥管路和第二施肥管路;第一施肥管路和第二施肥管路的入口端分別與施肥桶24連接，第一施肥管路的出口端并接在第一灌溉管路的壓力傳感器15與第一電磁閥18之間;第二施肥管路的出口端連接于第一灌溉管路的出水端。
[0055]第一施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第一比例施肥器21和第四電磁閥19;第二施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第二比例施肥器22和第五電磁閥27。第一比例施肥器21和第四電磁閥19之間設(shè)置有與第二比例施肥器22和第五電磁閥27之間相互連通的管路。
[0056]所述灌溉桶4的入水口和出水口分別設(shè)置在上部和下部。在灌溉桶4內(nèi)的上部、中部和下部分別設(shè)置有灌溉桶高液位浮球9、灌溉桶中液位浮球10和灌溉桶低液位浮球11;在灌溉桶4內(nèi)的中部還設(shè)置有溫度傳感器5;在灌溉桶4內(nèi)的底部設(shè)置有電熱絲8和曝氣頭6;灌溉桶4下部桶壁上設(shè)置有底閥7;曝氣頭6和底閥7分別與設(shè)置在灌溉桶4外部的微納米曝氣機(jī)3連接。優(yōu)選地，溫度傳感器5與電熱絲8之間的距離為40±5cm。
[0057]所述施肥桶24內(nèi)設(shè)置有攪拌栗23、施肥桶高液位浮球25和施肥桶低液位浮球26;其中，施肥桶高液位浮球25和施肥桶低液位浮球26分別位于施肥桶24的上部和下部。
[0058]如圖2所示，所述可編程控制器30與第二電磁閥2、微納米曝氣機(jī)3、溫度傳感器5、電熱絲8、灌溉桶高液位浮球9、灌溉桶中液位浮球10、灌溉桶低液位浮球11、第一水栗12、壓力傳感器15、第二水栗17、第一電磁閥18、第四電磁閥19、第三電磁閥20、攪拌栗23、施肥桶高液位浮球25、施肥桶低液位浮球26、第五電磁閥27、電熱膜29和土壤溫度傳感器32連接。
[0059]所述入口過(guò)濾器I和出口過(guò)濾器28目數(shù)大于60目。
[0060]所述電熱膜29并聯(lián)疊加排列，埋設(shè)于土層下50±5cm處。
[0061 ]該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)灌溉、灌溉水加熱、曝氣增氧、施肥和土壤加熱同時(shí)進(jìn)行，或者其中幾個(gè)同時(shí)進(jìn)行。
[0062]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:
[0063](I)土壤加熱:可編程控制器30根據(jù)土壤溫度傳感器32反饋的土壤作物根系附近的溫度決定是否開(kāi)啟加熱膜29?？删幊炭刂破?0監(jiān)測(cè)到土壤溫度低于18°C時(shí)，電熱膜29開(kāi)啟，開(kāi)始加熱；當(dāng)可編程控制器30監(jiān)測(cè)到土壤溫度高于22°C時(shí)，電熱膜29關(guān)閉，停止加熱。
[0064](2)灌溉水加熱:可編程控制器30根據(jù)灌溉桶4高液位浮球9和灌溉桶4低液位浮球11反饋的信號(hào)控制第二電磁閥2的關(guān)閉和開(kāi)啟；灌溉桶4液位低于灌溉桶4低液位浮球11時(shí)，第二電磁閥2開(kāi)啟，向灌溉桶4中注水，液位到達(dá)灌溉桶4高液位浮球9時(shí)，第二電磁閥2關(guān)閉，停止注水?？删幊炭刂破?0根據(jù)灌溉桶4中溫度傳感器5和灌溉桶4中液位浮球10的反饋的信號(hào)控制加熱絲8開(kāi)啟或關(guān)閉，當(dāng)溫度傳感器5的檢測(cè)溫度低于20°C并且灌溉桶4內(nèi)液位高于灌溉桶4中液位浮球10時(shí)，加熱絲8開(kāi)啟，開(kāi)始對(duì)灌溉桶4中的水進(jìn)行加熱；當(dāng)溫度傳感器5的檢測(cè)溫度大于30°C并且灌溉桶4內(nèi)液位低于灌溉桶4中液位浮球10時(shí)，加熱絲8關(guān)閉，停止加熱。
[0065](3)曝氣增氧:當(dāng)灌溉桶4中的液位到達(dá)灌溉桶4中液位浮球10時(shí)，微納米曝氣機(jī)3開(kāi)啟，曝氣時(shí)間在可編程控制器30中設(shè)置，到達(dá)設(shè)置的曝氣時(shí)間后，微納米曝氣機(jī)3停止;當(dāng)灌溉桶4中的液位低于灌溉桶4中液位浮球10時(shí)，微納米曝氣機(jī)3不運(yùn)行。曝氣時(shí)間為30分鐘。
[0066](4)灌溉:灌溉桶4中的液位低于灌溉桶4低液位浮球11時(shí)，第二水栗17始終不啟動(dòng);灌溉桶4中的液位到達(dá)灌溉桶4中液位浮球10時(shí)，第二水栗17啟動(dòng);第四電磁閥19和第五電磁閥27關(guān)閉，第一電磁閥18開(kāi)啟，灌溉桶4中的水經(jīng)由壓力表13、排氣閥14、壓力傳感器
15、第一電磁閥18及出口過(guò)濾器28進(jìn)入到灌溉管網(wǎng)31中，開(kāi)始灌溉;若壓力傳感器15監(jiān)測(cè)到管道的壓力大于設(shè)定值，停止灌溉。
[0067](5)施肥:施肥桶24中液位低于施肥桶24低液位浮球26時(shí)，第三電磁閥20啟動(dòng)，向施肥桶24中注水；同時(shí)向施肥桶24中加注肥料;液位到達(dá)施肥桶24高液位浮球25時(shí)，第三電磁閥20關(guān)閉，停止注水。
[0068]如果施肥桶24中的液位低于施肥桶24低液位浮球26則施肥不會(huì)運(yùn)行，第四電磁閥19和第五電磁閥27保持關(guān)閉狀態(tài)，若施肥桶24中的液位高于施肥桶24高液位浮球25，此時(shí)關(guān)閉第一電磁閥18，開(kāi)啟第四電磁閥19和第五電磁閥27，同時(shí)開(kāi)啟攪拌栗23，水肥進(jìn)入灌溉管網(wǎng)31中，開(kāi)始施肥；當(dāng)施肥桶24中液位低于施肥桶24低液位浮球26時(shí)，第四電磁閥19和第五電磁閥27關(guān)閉，停止施肥。
[0069]上述實(shí)施例僅適用于說(shuō)明本實(shí)用新型，由于受灌溉制度、作物栽培模式以及天氣狀況、生長(zhǎng)環(huán)境等影響，實(shí)際應(yīng)用可能與上述實(shí)例存在差別，但不影響本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用效果。
[0070]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，其中系統(tǒng)中的各部件的組成、組合方式、操作順序以及系統(tǒng)運(yùn)行模式等可根據(jù)不同實(shí)施方式作出相應(yīng)的改變，但與本實(shí)用新型技術(shù)原理相同或相似的變更或改進(jìn)，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水肥氣熱一體化系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括可編程控制器(30)、電熱膜(29)、土壤溫度傳感器(32)和介于水源(33)與灌溉管網(wǎng)(31)之間的灌溉管路； 所述電熱膜(29)和土壤溫度傳感器(32)埋設(shè)于土壤內(nèi)； 所述灌溉管路包括入口過(guò)濾器(I)、出口過(guò)濾器(28)、第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路； 入口過(guò)濾器(I)和出口過(guò)濾器(28)分別設(shè)置在灌溉管路的進(jìn)水端和出水端； 第一灌溉管路、第二灌溉管路和第三灌溉管路并聯(lián)于入口過(guò)濾器(I)和出口過(guò)濾器(28)之間；其中， 所述第一灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第一水栗(12)、壓力表(13)、排氣閥(14)、壓力傳感器(15)和第一電磁閥(18)； 所述第二灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第二電磁閥(2)、灌溉桶(4)、第二水栗(17)和單向閥(16);第二灌溉管路的出水端并接在第一灌溉管路的壓力表(13)處； 所述第三灌溉管路從進(jìn)水端至出水端依次設(shè)置有第三電磁閥(20)、施肥桶(24)以及相互并聯(lián)的第一施肥管路和第二施肥管路;第一施肥管路和第二施肥管路的入口端分別與施肥桶(24)連接，第一施肥管路的出口端并接在第一灌溉管路的壓力傳感器(15)與第一電磁閥(18)之間;第二施肥管路的出口端并接于第一灌溉管路的出水端； 第一施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第一比例施肥器(21)和第四電磁閥(19);第二施肥管路從入口端至出口端依次設(shè)置有第二比例施肥器(22)和第五電磁閥(27);第一比例施肥器(21)和第四電磁閥(19)之間設(shè)置有與第二比例施肥器(22)和第五電磁閥(27)之間相互連通的管路； 所述灌溉桶(4)的入水口和出水口分別設(shè)置在上部和下部;在灌溉桶(4)內(nèi)的上部、中部和下部分別設(shè)置有灌溉桶高液位浮球(9)、灌溉桶中液位浮球(10)和灌溉桶低液位浮球(11);在灌溉桶(4)內(nèi)的中部還設(shè)置有溫度傳感器(5);在灌溉桶(4)內(nèi)的底部設(shè)置有電熱絲(8)和曝氣頭(6);灌溉桶(4)下部桶壁上設(shè)置有底閥(7);曝氣頭(6)和底閥(7)分別與設(shè)置在灌溉桶(4)外部的微納米曝氣機(jī)(3)連接； 所述施肥桶(24)內(nèi)設(shè)置有攪拌栗(23)、施肥桶高液位浮球(25)和施肥桶低液位浮球(26);其中，施肥桶高液位浮球(25)和施肥桶低液位浮球(26)分別位于施肥桶(24)的上部和下部； 所述可編程控制器(30)與第二電磁閥(2)、微納米曝氣機(jī)(3)、溫度傳感器(5)、電熱絲(8)、灌溉桶高液位浮球(9)、灌溉桶中液位浮球(10)、灌溉桶低液位浮球(11)、第一水栗(12)、壓力傳感器(15)、第二水栗(17)、第一電磁閥(18)、第四電磁閥(19)、第三電磁閥(20)、攪拌栗(23)、施肥桶高液位浮球(25)、施肥桶低液位浮球(26)、第五電磁閥(27)、電熱膜(29)和土壤溫度傳感器(32)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水肥氣熱一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器(5)與電熱絲(8)之間的距離為40±5cmo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水肥氣熱一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述入口過(guò)濾器(I)和出口過(guò)濾器(28)的目數(shù)大于60目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水肥氣熱一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述電熱膜(29)并聯(lián)疊加排列，埋設(shè)于土層下50 土 5cm處。
【文檔編號(hào)】A01C23/04GK205658102SQ201620533257
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】張?zhí)熘? 許慶廣, 王文杰
【申請(qǐng)人】北京中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司, 北京中農(nóng)富通園藝有限公司