CH701212A2 - Verfahren und vorrichtung zur lokalen bewässerung von bodenflächen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewässern von Bodenflächen, worin Wasser mit Hochdruck direkt in einen Boden (21) eingebracht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden dazu mehrere als Injektionsspitzen (60) geformte Düsen in den Boden eingeführt und Wasser nach Bedarf direkt in den Boden eingebracht. Das Verfahren ist auch zum Vertikutieren von Bodenflächen geeignet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, sowie die Verwendung der Vorrichtung zur lokalen Bewässerung von Bodenflächen mit Hochdruck.

[0002] Die bedarfsgerechte Bewässerung von Bodenflächen, insbesondere Rasen- oder Agrarflächen gewinnt immer grössere Bedeutung, da der Wasserbedarf - vor allem in kritischen Klimazonen - ein sehr wichtiger ökonomischer Faktor darstellt. Es wurden deshalb eine Reihe von Verfahren entwickelt, um den Wassereintrag gezielt auf den aktuellen Bedarf der Pflanzen anzupassen. Neben der Auswertung von Wetterdaten und daraus gewonnenen Vorhersagen zur Bewässerungsdauer, sind auch Bodenfeuchtesensoren bekannt, die die Bodenfeuchte elektronisch messen und über einen Regelkreis den Bewässerungszeitpunkt und/oder die Bewässerungsdauer bestimmen, z. B. wie in WO 2007/059 636 beschrieben.

[0003] Diese Verfahren sind bzw. können weiter optimiert werden, derart, dass auch inhomogene Böden, wie naturbelassenen Böden in Gärten, Parkanlagen oder agrartechnisch genutzten Böden verbessert bewässert werden. Allen diesen Verfahren ist jedoch gemein, dass ein Grossteil des versprengten Wassers verdunstet und nicht den Wurzel der Pflanzen zugute kommt.

[0004] In der Schrift JP8 116 708 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Wasser durch Anwendung von Hochdruck in einen Rasen eingeschossen wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt im Umstand, dass das Wasser nicht auf die Rasenoberfläche gesprüht wird, wo es direkt wieder verdunsten kann. Dadurch kann - bedingt durch die wesentlich geringere Verdunstung - Wasser gespart werden.

[0005] Das beschriebene Verfahren hat aber wesentliche Nachteile. Einerseits muss ein hoher Wasserdruck von ca. 50-100 bar erzeugt werden. Dies benötigt nicht nur Energie, sondern macht auch aufwendige d.h. teure Pumpen und Installationen erforderlich. Ausserdem wird der Rasen stark belastet, da der Hochdruck-Wasserstrahl im Wurzelbereich Schäden verursacht. Daher hat sich dieses Verfahren nicht durchgesetzt.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen eine lokale wassersparende Bewässerung möglich ist, Nachteile von Hockdruckanwendungen jedoch vermeidet.

[0007] Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gelöst wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben sind. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben.

[0008] Um die Vorteile einer Hochdruck-Injektion von Wasser zu Nutzen, dessen Nachteile jedoch zu vermeiden, wurde ein Verfahren entwickelt, das mit wesentlich niedrigerem Wasserdruck, typischerweise zwischen 2- 40 bar, vorzugsweise zwischen 2-30 oder 5-20 bar, z.B. bei 5-15 bar, arbeitet und demnach auch wesentlich geringere Anlagenkosten aufweist.

[0009] Im erfindungsgemässen Verfahren wird mindestens ein Wasserstrahl mit Hochdruck mittels Injektionsdüse direkt in einen Boden eingebracht.

[0010] Eine Düse oder Spitze dringt dabei mehr oder weniger in den Boden ein, so dass Wasser direkt in den Boden eingebracht wird. Damit kann Wasser direkt in unterschiedliche Tiefen eingebracht werden. Es kann damit jedoch auch der benötigte Wasserdruck reduziert werden, da ein Wasserstrahl nicht den mit Wurzeln durchsetzte Bodenbereich oder eine verkrustete Oberfläche durchdringen muss. Auch kann durch eine optimierte Anordnung der Injektionsdüsen bzw. deren Öffnungen eine optimale Wasserverteilung im Boden selber erzielt werden.

[0011] Das verwendete Wasser kann kontinuierlich, oder aber auch gepulst «verschossen» werden. Zudem ist es vorteilhaft eine Anordnung von Düsen zu verwenden, die eine grössere Fläche abzudecken vermögen.

[0012] Die Verdunstung des an der Oberfläche verbleibenden Wassers wird dank dieser Methode praktisch auf Null reduziert. Zudem wird die für eine sichere Versorgung der Wurzeln notwendige Menge Wasser ebenfalls reduziert. Das normalerweise von oben einsickernde Wasser wird zu einem grossen Teil in den obersten Erdschichten absorbiert. Diese Schicht wird aber auch durch Sonneneinstrahlung am schnellsten und meisten erwärmt, so dass dieses Wasser rasch wieder verdunstet. Mit der vorliegenden Methode ist es möglich Wasser in tiefere Bereiche, direkt zu den Wurzelbereichen, zu bringen.

[0013] Es hat sich gezeigt, dass der Wasserstrahl je nach Bodenbeschaffenheit und Betrieb einer Wasserdüse kleine Schlitze oder Löcher im Boden erzeugt. Diese bewirken gleichzeitig eine bessere Durchlüftung eines Bodens. Auf ein separates Vertikulieren eines Rasens oder einer anderen bepflanzten Fläche zum Belüften derselben, kann somit gegebenenfalls verzichtet werden.

[0014] Die Erfindung ist insbesondere geeignet Rasenflächen oder Agrarflächen mit homogener Bepflanzung zu bewässern. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemässe Verfahren bei zellenförmig angeordneten Pflanzen, wie Rebstöcken, Baumreihen in Baumschulen etc. einzusetzen. Beispielsweise kann man sich ein Bewässerungssystem vorstellen, dass schrittweise von Pflanze zu Pflanze vorrückt und der Pflanze Wasser appliziert.

[0015] Um noch tiefer liegende Erdschichten erreichen zu können, kann ein Bewässerungskanal pro Pflanze, beispielsweise in der Form eines im wesentlichen senkrecht in den Boden eingebrachten Rohrs, vorgesehen sein. Durch diesen Kanal, kann Wasser in die Tiefe gelangen, ohne vorher absorbiert zu werden. Dadurch können relativ kurze Wasserdüsen verwendet und trotzdem eine grössere Eindringtiefe von Wasser erreicht werden.

[0016] Bei Bedarf kann eine genaue Positionierung des Systems zur Pflanze bzw. zu einem Kanal, beispielsweise durch passiv arbeitende RFID - Chips oder auch optische Reflektoren, die an den Rohren, Pflanzen oder Pflanzenhalterungen befestigt sind, erreicht werden.

[0017] Das erfindungsgemässe Verfahren kann in herkömmlichen Bewässerungssystemen eingebaut werden. Es wird vorzugsweise mit Vorrichtungen kombiniert, welche auf eine optimierte Bewässerung gerichtet sind oder eine solche erlauben. Dies können fix installierte Systeme, partiell oder auch vollständig mobile Systeme sein. Solche Bewässerungssysteme können manuell oder elektronisch gesteuert werden. Sie können beispielsweise analog zu den bekannten, mittels Induktionsschlaufen gesteuerten automatischen Rasenmähern selbstbestimmt eine begrünte Fläche abfahren, mittels gespeicherten Flächendaten diese abfahren oder auch mit Führungsseilen oder -Stangen einen vorgegebenen Pfad entlang geführt werden.

[0018] Des weiteren ist es möglich, die Bewässerungseinheit mit einem mobilen Tankwagen zu kombinieren. Aufgrund des sehr gezielten Wassereintrags und dementsprechend geringem Wasserbedarf, sind relativ kleine Tanks ausreichend.

[0019] Eine Ausführungsform der Erfindung kann ein Wagen mit integrierter Hochdruckbewässerung sein, die mittels Schlauch mit Wasser versorgt wird. Der Wagen kann mit oder ohne Motor und mit oder ohne Messeinheit zur Bodenfeuchtemessung ausgestaltet sein. Der Wagen kann ein Handwagen mit Griff zum Führen des Wagens sein, wobei eine Betätigungsvorrichtung, beispielsweise ein Schalter, vorhanden sein kann, mit welchem von Hand eine Bewässerung ausgelöst wird.

[0020] Beispielsweise kann ein Bewässerungssystem zur lokalen und bedarfsgerechten Bewässerung von Bodenflächen hergestellt werden, in dem eine Hochdruck-Bewässerungseinheit und eine Messeinheit zur Bestimmung des Wassergehalts der Bodenfläche kombiniert werden.

[0021] Messeinheiten zur Bestimmung des Wassergehalts können beispielsweise bekannte, lokal in den Boden eingebrachte Bodenfeuchtesensoren oder optische Messmethoden, welche einen Pflanzenbewuchs und/oder Pflanzenzustand zu messen vermögen, sein. Mit einer solchen Kombination wird entsprechend einem gemessenen Wassergehalt die Bodenfläche entlang eines Messpfads über eine Bewässerungseinheit bewässert. Dies wird bevorzugt über eine Steuereinheit geregelt, welche gleichzeitig mit einer Steuereinheit für die Bewegung eines gesamten Systems kombiniert sein kann. Mess- und Bewässerungseinheit können dabei beide mobil ausgestaltet sein.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch, um eine lokale Messung der Bodenfeuchte an jedem beliebigen Ort durchführen zu können, ein Sensor verwendet, der keinen oder nur einen geringen Kontakt zum Boden aufweist. Dieser kann daher auch beweglich und nicht nur stationär eingesetzt werden.

[0023] Mittels speziell gestalteten Mikrowellensendern, die im Bereich von 868 MHz bis ca. 2.6 GHz strahlen, vorzugsweise bei 2.4GHz, ist es möglich die Bodenfeuchte -abhängig von der abgestrahlten Energie - bis zu einer Tiefe von ca. 1 Meter zu messen. Dabei werden die Wassermoleküle durch das Wechselfeld angeregt zu rotieren, d.h. sie absorbieren Energie, was in einem Mikrowellenofen zur schnellen Erwärmung von wasserhaltigen Speisen ausgenutzt wird. Bei niedriger Energie von einigen Milliwatt bis zu einigen Watt und Messzeiten im Bereich von einigen Millisekunden spielt die Erwärmung keine Rolle. Auch wäre eine minimale Erwärmung in einem Boden vernachlässigbar.

[0024] Die elektrischen Gesamtverluste eines Materials setzen sich aus der Summe der dielektrischen Verluste und der Verluste durch Gleichstromleitfähigkeit von Ionen im Boden zusammen. Bei Frequenzen über 2 GHz nimmt die lonenleitfähigkeit stark ab, so dass praktisch nur noch dielektrische Verluste gemessen werden und beispielsweise der Salzgehalt des Bodens keine Rolle mehr spielt.

[0025] Die Eindringtiefe der Mikrowelle im Boden hängt einerseits stark vom Wassergehalt des Erdreiches ab, andererseits aber auch von der Abstrahlenergie und einer gewählten Antennenauslegung. Misst man die abgestrahlte Mikrowellenenergie und gleichzeitig die vom Boden reflektierte Energie, so lässt sich aus dem Verhältnis beider ein Mass für die Feuchte ableiten. Feuchter Boden absorbiert einen Grossteil der Energie und es wird nur wenig reflektiert.

[0026] Eine reflektierte Welle weist auch gegenüber einer eingestrahlten Welle eine Phasenverschiebung auf, die eine Aussage über die vertikale Feuchtestruktur des Bodens ermöglicht.

[0027] Ein Mikrowellensensor wird zur Messung vorzugsweise senkrecht über einem Boden piaziert. Der Sensor strahlt und misst gleichzeitig. Es ist jedoch auch möglich einen, eventuell zusätzlichen, Mikrowellendetektor beabstandet, gegebenenfalls in einem Winkel zu einem Mikrowellensender, anzubringen. Auf diese Art können Feuchte-Tiefenprofile des Bodens erstellt werden.

[0028] Ist ein Boden über die zu messende Fläche in seiner Art konstant, d.h. der mineralische Aufbau und dessen Schichtung, so kann reflektiv mit einer konstanten Abstrahlenergie gearbeitet werden. Die Messung zeigt dann einen Mittelwert der Bodenfeuchte bis zu einer durch die gewählte Energie bestimmten Eindringtiefe. Die im oberen Bereich liegenden Schichten werden dabei vorzugsweise stärker gewichtet.

[0029] Als Beispiel: Hat es kurz geregnet und der Boden wurde nur wenige cm tief durchfeuchtet, so zeigt das Messgerät eine hohe Feuchte an, da praktisch alle Energie bereits im oberen Bodenbereich absorbiert wird. Durch die Wahl der Abstrahlenergie kann jedoch eine Eindringtiefe der Mikrowellen kontinuierlich variiert werden, was neue Aussagen über die Bodenbeschaffenheit zulässt.

[0030] Es ist auch möglich mit mehreren, beispielsweise zwei Sensoren unterschiedlicher Antennenauslegung zu arbeiten. Ein Sensor misst beispielsweise in einem oberen Bodenbereich, z.B. 0 bis 5 cm, ein weiterer Sensor in einem unteren Bodenbereich, z.B. 10 bis 20 cm. Damit kann die vertikale Feuchteverteilung ebenfalls quantitativ bestimmt werden. Durch die Verwendung mehrerer Sensoren mit graduell abgestuften Antennenauslegungen kann, falls gewünscht, eine Messung noch feiner aufgelöst werden.

[0031] Der Vorteil des genannten Verfahrens mittels Mikrowellen liegt insbesondere darin, dass eine Messzeit sehr kurz ist, das zu messende Material kaum oder nicht berührt wird und die Messung daher kontinuierlich und automatisch vorgenommen werden kann. Zudem ist das Verfahren sehr sensibel. Selbst geringste Änderungen des Wassergehalts sind messbar. Die Flexibilität des Verfahrens lässt zudem auch eine spontane Änderung eines Messmodus zu, z.B. Änderung der Abstrahlenergie. Dies ist kombiniert mit einer sehr gezielten und wassersparenden Wasserapplikation mittels Hockdruckinjektion eine äusserst effiziente Bewässerungsmethode.

[0032] Bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den folgenden Figuren beschrieben. Dabei zeigt: <tb>Fig. 1<sep>ein Hochdruckdüsenarray; <tb>Fig. 2<sep>eine Vorrichtung zur Hochdruckinjektion von Wasser; <tb>Fig. 3a, 3b<sep>eine Frontansichten einer Injektionsvorrichtung; <tb>Fig. 4<sep>einen mobiler Bewässerungswagen; <tb>Fig. 5<sep>einen Mikrowellensender zur Messung von Bodenfeuchte.

[0033] In Fig. 1 ist schematisch ein Hochdruck-Düsenarray 14 dargestellt, wie es für eine manuelle oder auch automatische Bewässerung verwendet werden kann. Das Düsenarray kann über einen einfachen Hubmechanismus in geringem Abstand zum Boden 14 geführt werden. Sobald bewässert werden soll, werden die Düsen in den Boden eingeführt und mit Wasser beaufschlagt. Mehrere parallele Wasserstrahlen 15 werden in den Boden eingeschossen.

[0034] In Fig. 2 ist das Prinzip zum Einbringen von Wasser mittels Injektionsspitzen in einer seitlichen Schnittansicht schematisch dargestellt. Dabei dreht sich ein mit mehreren Injektionsspitzen 60, 60 ́ besetztes Rad 18 auf einer hohlen Achse 17. Diese Achse weist im unteren Bereich einen oder mehrere Schlitze 19 auf. Das Wasser 20 wird nun über die hohle Achse zugeführt und wird immer dann wenn sich eine Injektionsspitze 60 im Bereich des Schlitzes 19 befindet in den Boden 21 austreten. Die sich nicht im Bereich der Schlitze befindlichen Spitzen sind vorzugsweise gegenüber der Hohlachse abgedichtet und können kein Wasser verspritzen.

[0035] Die Spitzen weisen eine bevorzugte Länge von 2 bis 15 cm, beispielsweise 10 cm auf und dringen typischerweise 1 bis 10 cm, vorzugsweise zwischen 2 und 8 cm, z.B. 3-5cm in den Boden ein. Dadurch kann ein moderater Wasserhochdruck verwendet werden. Auch kann durch eine optimierte Anordnung der Injektionsdüsen eine optimale Wasserverteilung im Boden selber erzielt werden.

[0036] Die Austrittsöffnungen der Injektionsspitzen sind vorzugsweise in einem äussersten Bereich der Spitzen, jedoch der Bewegungsrichtung der Spitzen abgewandten Seite angeordnet. Damit kann verhindert werden, dass Erde beim Eindringen der Spitzen in den Boden auch in die Injektionsöffnungen gelangt. Zudem dient das mit Hochdruck in die Injektionsdüsen gepresste Wasser gleichzeitig zu deren Säuberung.

[0037] In Fig. 2 sind sechs Injektionsspitzen regelmässig im Winkel von 60° über den Umfang des Rads angeordnet. Es ist auch möglich mehr oder weniger Spitzen anzuordnen, beispielsweise eine einzelne bzw. eine einzelne Reihe von Spitzen.

[0038] Eine Frontansicht einer Anordnung von Düsen ist in den Fig. Fig. 3a und b dargestellt. Dabei sind der Deutlichkeit halber nur vier, um 90° zueinander angeordnete Spitzen eingezeichnet, wobei jeweils fünf solche Einzelanordnungen nebeneinander angeordnet sind. In Fig. 3a sind die Austrittsöffnungen an den Injektionsspitzen 60,60 ́ alternierend in im wesentlichen ihrer Gegenrichtung angeordnet - wie durch Pfeile 61, 61 ́ angedeutet. Damit kann eine sehr homogene Wasserverteilung im Boden erzielt werden.

[0039] In Fig. 3c ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Darin ist jede Spitze 62,62 ́ mit zwei Austrittsöffnungen, die um ca. 45° gegenüber der Achse verdreht sind, ausgestattet, um eine noch homogenere Wasserverteilung zu erzielen. Eine Austrittsrichtung von Wasser aus den Injektionsspitzen 62,62 ́ ist wiederum mit Pfeilen 63,63 ́ eingezeichnet.

[0040] Das Eindringen der schlanken Spitzen in den Boden geschieht während der Vorwärtsbewegung des Rades, welches vorzugsweise an einem Wasser tragenden Wagen angebracht ist. Die Drehung der Spitzenwalze bedarf damit keines zusätzlichen Antriebs. Der Boden und auch die Bepflanzung werden nicht geschädigt, wobei die Spitzen kleine Löcher erzeugen, welche die Belüftung des Bodens und auch das Eindringen von Regenwasser verbessern.

[0041] Bei sehr empfindlichen Rasenstücken, wie z.B. dem Green auf Golfplätzen können, wenn erforderlich, Spitzenwalzen mit sehr dünnen und kurzen Spitzen eingesetzt werden.

[0042] Bevorzugte Spitzendurchmesser liegen im Bereich von 1 und 5 mm, z.B. 2-4mm, während bevorzugte Düsenöffnungen zwischen 0.5 und 4mm, z.B. 1 - 3mm betragen.

[0043] In Fig. 4 ist auf einem fahrbaren Wagen 4 ein mit Wasser 3 gefüllter Tank 1 mit einem Einfüllstutzen 2, befestigt. Der Bewässerungswagen ist mit einer Feuchtemessung kombiniert. Ein oder mehrere Sensoren 5 zum kontaktlosen Messen der Feuchte des Bodens, z.B. NIR oder Mikrowellen-Strahlungssensor, sind am Bug des Gefährts in geringem Abstand zur Bodenoberfläche angebracht. Typische Abstandsbereiche sind 0 bis 10cm, vorzugsweise 0.5 bis 5cm, z.B. 1,5 bis 3cm. Eine elektronische Steuereinrichtung 6 steuert den Sensor und ein Bewässerungssystem 8. Bei Unterschreiten eines vorzugsweise vorab einstellbaren Feuchte-Grenzwertes, wird eine Pumpe 7 durch die Steuereinrichtung, vorzugsweise eine vorgegebene Zeitspanne lang, aktiviert und damit Wasser über das Bewässerungssystem in den Boden eingeschossen. Das Bewässerungssystem ist unten am Wagen in Bodennähe montiert. Damit ist eine sehr gezielte, und lokale Bewässerung möglich. Aufgrund der Regelung der Bewässerung unter Bezugnahmen von Feuchtemessdaten, ist zudem auch eine bedarfsgerechte Bewässerung möglich. Dabei wird entsprechend einem gemessenen Wassergehalt der Boden entlang eines Messpfads über das Bewässerungssystem bewässert. Dabei kann ein Feuchtesensor statt am Wagen auch ortsfest installiert sein.

[0044] Der Wagen weist vorne und hinten je einen Hindernissensor 70,70 ́ auf, mit welchem Kollisionen mit Hindernissen verhindert werden sollen. Diese Hindernissensoren können Abstandssensoren bekannter Art sein und auch an den Ecken oder Seiten des Wagens angebracht sein.

[0045] Eine Feuchtemessung kann je nach Bedarf kontinuierlich oder auch diskontinuierlich durchgeführt werden.

[0046] Optional steuert ein Navigationssystem 9 den Wagen selbständig innerhalb eines vorgegebenen Bereiches so, dass der Bereich vorzugsweise vollständig abgefahren wird. Beispielsweise aus dem Bereich des mobilen Rasenmähers sind Geräte bekannt, welche sich innerhalb eines festgelegten Bereiches beliebig bewegen und im wesentlichen nur bei Hindernissen oder Grenzen ihre Richtung ändern.

[0047] Die Geschwindigkeit des Wagens kann vorzugsweise abhängig vom Wassergehalt der Bodenfläche gesteuert werden. Benötigt der Boden kein Wasser wird rascher gefahren, wird Wassermangel detektiert wird langsamer gefahren, um genügend Zeit zur Bewässerung zu haben.

[0048] Bei Verwendung eines GPS-Systems kann bei einem vorgegeben Flächenbereich eine Bepfianzung oder auch ein lokaler Wasserbedarf gemessen und die Messwerte in einer Landkarte eingetragen werden. Dies erlaubt die Bestimmung von kritischen Flächen, die beispielsweise einer besonders intensiven Bewässerung oder einer Anpassung einer Bewässerungstiefe bedürfen. Je nachdem kann eine Flächenbepflanzung und ein entsprechender Wasserbedarf-tiefe auch bereits vorgängig in einer entsprechenden Elektronik gespeichert sein.

[0049] Die Grösse des Wassertanks 1 kann dem Verwendungszweck der Bewässerungsvorrichtung angepasst werden. Im Tank kann zusätzlich eine Anzeige, z.B. ein Füllstandssensor, angebracht sein, um eine Nachfüllbedarf des Tanks anzuzeigen oder gegebenenfalls zu steuern.

[0050] Ist der Wassertank leer, ein vorgegebenes Minimum oder allenfalls auch eine Zeitlimite erreicht, fährt der Tankwagen vorzugsweise automatisch zu einer Nachtankstation (Dockingstation). Dort wird eine Stromversorgung, beispielsweise Batterien, bei Bedarf aufgeladen und bei einem vorhandenen Tank dieser vorzugsweise automatisch aufgefüllt.

[0051] Bei grossen Flächen, wie Golfplätzen etc. können auch mehrere Wagen bzw. Bewässerungssysteme gleichzeitig zum Einsatz kommen. Diese können beispielsweise durch ein integriertes GPS-System so programmiert sein, dass sie Sperrflächen, wie Bäume, Bunker etc. automatisch umfahren. Damit kann eine Bewässerungsvorrichtung sowohl gezielt (vorgegeben) als auch, ziellos’ (selbstbestimmt) eine Fläche abfahren, wobei eine Grenze der zu bewässernden Fläche mittels Induktionsschlaufen oder eine gespeicherte Karte gekennzeichnet werden kann. Solche Daten können in der Elektronik in einem Wagen selber, aber beispielsweise auch in einer Nachladestation vorhanden sein. Die Kommunikation zwischen Dockingstation und Bewässerungswagen geschieht auf bekannte Art, z.B. mittels Funk, Infrarot, GPS, etc.

[0052] Eine elektronische Einrichtung zur Bestimmung eines Messpfades ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie eine automatische Lokalisierung einer mobilen Messvorrichtung zulässt.

[0053] Es ist auch möglich, insbesondere bei weitläufigeren zu bewässernden Flächen, mehrere Dockingstationen zu haben, wobei vorzugsweise die nähere zum Nachladen angefahren wird.

[0054] Dockingstationen können auch als Hydranten ausgestaltet sein, wie beispielsweise für das mobile Bewässerungssystem gemäss EP 1 849 354 beschrieben.

[0055] Wird das Bewässerungssystem auf Flächen eingesetzt, bei denen keine 100%-ige Bedeckung des Bodens vorliegt, so kann durch eine einfache Farberkennungs-einrichtung, z. B. Farbsensor, automatisch festgestellt werden, ob man sich auf einer begrünten oder nackten Fläche befindet. Diese Information kann zur Steuerung der Bewässerung verwendet werden.

[0056] Weiters ist es möglich, das Bewässerungssystem, insbesondere den Tankwagen mit einem Rasenmäher zu kombinieren.

[0057] Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung mit einer Feuchtemesseinheit beruhen darauf, dass dieses System auf dem aktuellen Wasserbedarf der Pflanzen basiert. Sie bieten dadurch die Möglichkeit, Flächen mit unterschiedlichem Wasserbedarf optimal zu versorgen. Gleichzeitig kann eine maximale Wassereinsparung erzielt werden. Auch können herkömmliche Bewässerungsmethoden optimiert und vereinfacht werden. Beispielsweise kann auf die Verlegung von Bewässerungsrohren oder auf die Montage von Magnetventilen oder in bevorzugten Ausfuhrungsformen auch auf ortsfest installierte Bodenfeuchtesensoren verzichtet werden.

[0058] Beispielsweise müssen Golfplätze grossflächig mit einer Drainage versehen werden, um überschüssiges Wasser möglichst aufzufangen, zu reinigen und wieder der Bewässerung zuzuführen. Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden somit nicht nur Investitionskosten, sondern auch Unterhaltskosten massiv reduziert. Auch wird ein Bearbeiten einer Bodenfläche oft durch auf oder im Boden eingebrachte Rohre, Schläuche oder Sensoren behindert, welche durch die erfindungsgemässe Vorrichtung und das Verfahren entsprechend erleichtert werden.

[0059] Wird zudem nur eine relativ kleine Bodenfläche von einer Bewässerungseinheit abgedeckt, so ist die Uniformität des Wassereintrages sehr hoch und es wird kein Wasser durch übermässiges Bewässern vergeudet. Ein Mess- und Bewässerungspfad kann sich auch beliebig überschneiden, da eine Überkreuzung einer bereits bewässerten Bahn durch eine Feuchtemesseinheit erkannt und entsprechend nicht noch einmal bewässert wird.

[0060] Um ein unnötiges Starten einer Bewässerung zu vermeiden, können stationäre Sensoren an exponierten Positionen eingesetzt werden, die erst dann eine Bewässerungsaktion freigeben, wenn die Bodenfeuchte unter einen kritischen Wert abgesunken ist.

[0061] In Fig. 5 ist schematisch ein Mikrowellensender 22 dargestellt, der kontaktlos über einem Boden mit einer trockenen Schicht 23 und einer darunter liegenden feuchteren Schicht 24 angeordnet ist. Drei Kurven 25, 25 ́ und 25» bezeichnen bei drei verschiedenen Strahlungsenergien ausgebildete Eindringbereiche der Mikrowellenstrahlung. Bei geringerer Energie dringt die Strahlung naturgemäss weniger tief ein als bei höherer Abstrahlenergie der Quelle.

[0062] Da Mikrowellenstrahlung in den feuchteren Schichten stärker absorbiert wird, wird entsprechend auch weniger Strahlung reflektiert. Aus der Beziehung vom Verhältnis von abgestrahlter Energie zur reflektierter Energie (Eout/Eref), gegenüber der abgestrahlten Energie (Eout) in Abhängigkeit der Tiefe d, kann die Feuchte in unterschiedlichen Tiefen bestimmt werden. Dringt eine Wellenkeule der Mikrowellenstrahlung in den feuchten Bereich ein, so wird viel Energie absorbiert und weniger reflektiert. Vorzugsweise nach einer Kalibrierung des Systems durch Messung an einer vollständig trockenen Bodenschicht, kann die reflektierte Energie einer mittleren Messtiefe zugeordnet werden.

[0063] In der Praxis sind Bodenschichten nicht scharf getrennt und Kurvenverläufe entsprechend weniger gestuft. Trotzdem kann beispielsweise durch Festlegen von Grenzwerten, wie beispielsweise Eout/Eref - Verhältnisgrenzwerte, Bereiche mit höherem Wasserbedarf von solchen mit niedrigerem Wasserbedarf klar unterschieden werden.

[0064] Ist der Boden bewachsen, z.B. mit Rasen, so wirkt sich die im Boden vorhandene wasserhaltige Wurzelmasse auf die Messkurve wie folgt aus: Die Wurzeln und der sie umgebende Boden erscheint im Mittel feuchter als ohne Wurzeln. Da die Wurzeln Wasser aus dem Boden aufnehmen und der Pflanze zufuhren, kommt es in einer bestimmten Bodentiefe zu einem Feuchteminimum. Dieses Minimum kann auch messtechnisch erfasst und zur Steuerung der Bewässerung verwendet werden.

[0065] Ist der Boden relativ trocken, so enthalten auch die Wurzeln weniger Wasser und die Veränderung der Kurve ist weniger ausgeprägt.

[0066] Um Tiefenprofile messen zu können, ist es auch möglich Mikrowellenquelle und Mikrowellendetektor beabstandet zueinander anzuordnen. Beide zusammen bilden den Sensor. Quelle und Detektor sind dabei in einem Winkel von ca. 25-50° zur Senkrechten angeordnet. Die von der Quelle abgestrahlte Energie wird teilweise reflektiert und durch den Mikrowellendetektor gemessen. Mit einer solchen Anordnung sind sehr genaue Tiefenprofile zu erhalten., da reflektierte Wellen aus unterschiedlichen Tiefen detektiert werden können.

[0067] Um quantitative Messwerte zu erhalten, wird vorzugsweise eine Kalibrierung für einen bestimmten Bodentyp vorgenommen. Dabei kann ein Bereich des Bodens in der Grösse von beispielsweise ca. einem Quadratmeter von jeglicher Bewässerung ausgeschlossen, d.h. trocken gehalten, werden. Misst man an dieser Stelle so wird die Basislinie für den trockenen Boden bestimmt. Jeder davon abweichender Wert ist auf den Einfluss der Bodenfeuchte zurückzuführen.

Claims (13)

1. Verfahren zum lokalen Bewässern von Bodenflächen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wasserstrahl (15) mit Hochdruck über eine zumindest teilweise in einen Boden (16,21) eingebrachte Injektionsdüse (60,60 ́,62,62c) direkt in einen Boden appliziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Hochdruck in einem Bereich von 2 bis 40 bar verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Wasserstrahl (15) im wesentlichen senkrecht oder im einem Winkel in den Boden (16,21) appliziert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Wasserstrahlen (15) in unterschiedlichen Winkeln in den Boden (16,21) appliziert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Injektionsdüse (60,60 ́,62,62 ́) 1 bis 10 cm, vorzugsweise 3 bis 5 cm in den Boden (16,21) eingebracht wird.

6. Verwendung des Verfahrens gemäss einem der vorangehenden Ansprüche zum Vertikutieren von Bodenflächen.

7. Bewässerungsvorrichtung aufweisend eine Hochdruckeinheit und mindestens eine Injektionsdüse (60,60 ́,62,62 ́) zur druckbeaufschlagten Abgabe mindestens eines Wasserstrahls (15) in Richtung eines Bodens (16,21), wobei die mindestens eine Injektionsdüse so angeordnet ist, dass sie in den Boden eindringbar ist.

8. Bewässerungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Injektionsdüse (60,60 ́,62,62 ́) in einer Bewässerungseinheit eingebracht ist, und die mindestens eine Injektionsdüse zumindest zeitweise gegen einen Boden (16,21) gerichtet ist.

9. Bewässerungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei mehrere Injektionsdüsen (60,60 ́,62,62 ́) über dem Umfang eines Rohres angebracht sind.

10. Bewässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, wobei mehrere Injektionsdüsen (60,60 ́,62,62 ́) in einem regelmässigen Abstand zueinander angeordnet sind und Auslassöffnungen aufweisen, welche zu einer Längsachse der Injektionsdüsen einen Winkel aufweisen.

11. Bewässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, wobei die Injektionsdüse (60,60 ́,62,62 ́) einen Düsendurchmesser von 1 bis 5 mm hat.

12. Bewässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7-11, kombiniert mit einem Bodenfeuchtesensor (5), vorzugsweise einem Mikrowellensensor.

13. Verwendung einer Bewässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7-12, wobei die Injektionsdüse (60,60 ́,62,62 ́) in einer mobilen Bewässerungseinrichtung eingebracht ist.