CN101233822B - 多层潮汐灌溉育苗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农业技术领域的多层潮汐灌溉育苗装置，包括：多层潮汐灌溉苗床架、营养液循环装置、配肥装置、自动控制装置、消毒装置、空气混合器。配肥装置通过管道连接营养液循环装置，并连接自动控制装置，自动控制装置来调节营养液的浓度和酸碱度，营养液循环装置通过输出管道连接消毒装置入口管道，消毒装置出口管道连接空气混合器的入口管道，空气混合器出口管道连接到多层潮汐灌溉苗床架，多层潮汐灌溉苗床架连接营养液循环装置。本发明具有自动补光、高效空间利用的特点，能对水和营养液灌溉进行精准自动控制，尤其适合温室等小环境使用。

Description

多层潮汐灌溉育苗装置

技术领域

本发明涉及的是一种农业技术领域的育苗装置，具体是一种多层潮汐灌溉育苗装置。

背景技术

潮汐灌溉是一种先进的节水灌溉，利用它对植物所需的水和营养液进行智能管理，可以提高植物的生长速度，另外可以减轻劳动强度，降低管理成本。目前美国、日本、荷兰等国家有广泛应用之趋势，国内才刚刚起步。

经对现有技术的文献检索发现，美国专利：Ebb and Flood IrrigationSystem，其申请号为07/892,240，该专利自述为：一种灌溉系统，包括大量安放在地面上的置于保护容器内的植物生长容器。保护容器与一个管道系统相连，该管道系统具有进出水阀，并连接一个通向蓄水池的水泵和一个过滤器。通过这种结构设计，可向保护容器中的植物生长容器提供水和营养物质达到灌溉目的，一段时间后，水被抽出直接排入蓄水池。这些保护容器的功能类似潮汐作用，借此可商业化种植植物和树木，不浪费水资源，并通过过滤免污染溪流和邻近土壤。该发明设计合理，能节约水资源，不污染周围环境，有利于商业化种植植物，但也存在一些问题：(a)只能使用一层空间；(b)不适合在一些小环境使用(如半密闭和密闭环境)；(c)因保护容器上面开口，置于地面，容易受外界环境影响，如淋雨等，如此会影响水和营养液的精准灌溉。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种多层潮汐灌溉育苗装置，使其具有自动补光、高效空间利用的特点，能对水和营养液灌溉进行精准自动控制，尤其适合温室等小环境使用。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：多层潮汐灌溉苗床架、营养液循环装置、配肥装置、自动控制装置、消毒装置、空气混合器。连接关系如下：自动控制装置分别连接营养液循环装置、配肥装置、消毒装置和空气混合器；消毒装置和空气混合器嵌入营养液循环装置中；营养液循环装置的输入和输出管道分别连接多层潮汐灌溉苗床架；配肥装置通过管道连接营养液循环装置，自动控制装置调节营养液循环装置营养液的浓度和酸碱度，营养液循环装置通过输出管道连接消毒装置入口管道，消毒装置出口管道连接空气混合器的入口管道，经消毒后的营养液要进入空气混合器后再连接到多层潮汐灌溉苗床架，多层潮汐灌溉苗床架连接营养液循环装置。

所述多层潮汐灌溉苗床架包括钢架、补光光源层、潮汐栽培槽(装有苗的穴盘直接置于上面)。潮汐栽培槽和补光光源层都固定在钢架上，在下方的潮汐栽培槽和在上方的补光光源层组成一个栽培层，栽培层的距离一般在40cm左右，上面栽培层的潮汐栽培槽和下面栽培层的补光光源层要保持5cm以上的距离，以利补光光源层的散热。

所述消毒装置为臭氧消毒装置，内有臭氧发生器。臭氧发生器对储液箱中输出的营养液进行消毒。消毒装置位置安装在营养液循环装置的供液泵和压力表之间。

所述营养液循环装置包括储液箱、供液泵、压力表、过滤器、给水电磁阀、节流阀、排水电磁阀、溢水管、回液泵组成。储液箱由市政自来水供水，箱内液位由自动控制装置自动控制，储液箱经由管道连接供液泵，再经管道连接压力表和过滤器，再连接给水电磁阀和节流阀后接入潮汐灌溉苗床架的潮汐栽培槽，溢水管安装在潮汐栽培槽内，高度根据灌溉需要调节，潮汐栽培槽的排水管道连接排水电磁阀，再连接回液泵回到储液箱，完成一个循环。

所述配肥装置包括肥液桶、酸液桶、注肥泵、电磁阀组成。肥液桶和酸液桶分别连接注肥泵，注肥泵再分出两个个管道，一个管道直接连入营养液循环装置的储液箱，另一个管道接电磁阀，再连入营养液循环装置的压力表与消毒装置之间管道。注肥泵将母液(酸液和肥液)通过管道注入储液箱，另有一端管道连入营养液循环装置中的过滤器与压力表之间，通过自动控制装置来调节营养液的浓度和酸碱度。

所述自动控制装置包括可编程时间控制器、电导率传感器和酸碱度传感器、电导率控制器、酸碱度控制器、光照传感器、光照控制器、液位控制器等各类执行器组成。通过可编程时间控制器，实现自动供液、排液、补光。电导率传感器和酸碱度传感器安装在营养液循环装置的储液箱和供液泵之间，分别与电导率控制器和酸碱度控制器相连，电导率控制器和酸碱度控制器再连接注肥泵和可编程时间控制器；光照传感器安装在多层潮汐灌溉苗床架的最下栽培层，连接光照控制器后接入可编程时间控制器；液位控制器(包括液位传感器和控制开关)安装在储液箱内，直接与供应市政自来水的电磁阀相连；可编程时间控制器还直接与空气混合装置、消毒装置，回液泵及排水电磁阀相连。

所述空气混合器，在进行灌溉时，利用文丘里的原理，将部分空气吸入到管路中，并在管路中与营养液进行充分的混合，使营养液中溶解更多的氧气，为作物提供更适合生长的营养液。空气混合器经管道安装在营养液循环系统的输出部分的过滤器和给水电磁阀之间。

本发明使用时，由自动控制装置输出指令，根据光照传感器、酸碱度传感器、电导率传感器测得的数据，开启补光灯，同时开启注肥泵把原液桶和酸液桶中的肥料及酸液抽取至储液箱，打开市政水管的电磁阀，将肥料、酸液、自来水进行混合，制成所需要的营养液；储液箱中的水位高度由液位控制器控制。

开启供液泵，营养液通过消毒装置、压力表、过滤器、空气混合器，输送至潮汐灌溉苗床架。打开给水电磁阀，给潮汐栽培槽供液；潮汐栽培槽的进水口设有节流阀，用于调节进水量，使一个灌溉组内的各个栽培苗床进水均衡。水位的高度根据灌溉的时间来确定，同时设有溢流管。并在保持一定的时间后，打开排水电磁阀及回液泵，营养液回流到储液箱中，完成一个灌溉周期。

本发明具有实质性特点和显著进步：(1)本发明将单层的潮汐灌溉改进为多层，可以根据育苗小环境(如温室等)的高度和种苗生长高度设定每一层的层高，有利于有效利益小环境的空间，提高种苗生产效率；(2)可以充分利用太阳能，每层培养架的上方设置有补光灯组，在最下面的栽培层设有光照传感器与补光系统相连接，这样可以根据光照的变化自动启动或关闭补光装置；(3)消毒装置可以对营养液进行消毒处理，防止污染和病菌的传播，更有利于种苗生长；(4)每个潮汐灌溉培养架独立设置，可以根据小环境的面积和种苗生产要求确定组合数量和组合方式，具有任意组合功能。

附图说明

图1本发明的结构示意图

图2多层潮汐灌溉苗床架的潮汐栽培槽俯视图

图3多层潮汐灌溉苗床架正面图

图中：肥液桶1、酸液桶2、储液箱3、电磁阀4、酸碱度传感器5、电导率传感器6、供液泵7、消毒装置8、压力表9、过滤器10、空气混合器11、回液泵12、给水电磁阀13、节流阀14、潮汐栽培槽15、排水电磁阀16、液位控制器17、补光光源层18、钢架19、给水管20、注肥泵21、溢流管22、排水管23、多层潮汐灌溉苗床架24、营养液循环装置25、配肥装置26、自动控制装置27。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：多层潮汐灌溉苗床架24、营养液循环装置25、配肥装置26、自动控制装置27、消毒装置8、空气混合器11。连接关系如下：自动控制装置27分别连接营养液循环装置25、配肥装置26、消毒装置8和空气混合器11；消毒装置8和空气混合器11嵌入营养液循环装置25中；营养液循环装置25的输入和输出管道分别连接多层潮汐灌溉苗床架24；配肥装置26通过管道连接营养液循环装置25，并连接自动控制装置27，自动控制装置27来调节营养液的浓度和酸碱度，营养液循环装置25通过输出管道连接消毒装置8入口管道，消毒装置8出口管道连接空气混合器11的入口管道，经消毒后的营养液要进入空气混合器11后再连接到多层潮汐灌溉苗床架24，多层潮汐灌溉苗床架24连接营养液循环装置25。

如图2所示，多层潮汐灌溉苗床架24的潮汐栽培槽15：潮汐栽培槽15。给水管20灌溉口分别对应栽培苗床上的南北槽，营养液先进入南北槽中，然后灌溉穴盘中的苗木，溢流管22根据苗木灌溉要求设置高度，排水管23的口设置在槽的底部。

如图3所示，多层潮汐灌溉苗床架24正面图以二层为例，由潮汐栽培槽15、补光光源层18、钢架19组成，同营养液循环装置25相连。连接方式为：补光光源层18和栽培槽15都固定在培养钢架19上，二者的距离可以根据所培养的苗木可调。给水管20和排水管23都沿培养钢架19和地面铺设，节流阀14安装在潮汐栽培槽15上方，给水电磁阀13安装靠近地面，溢流管22和排水电磁阀16安装在潮汐栽培槽15下方。

在下方的潮汐栽培槽15和在上方的补光光源层18组成一个栽培层，栽培层的距离一般在40cm左右，上面栽培层的潮汐栽培槽15和下面栽培层的补光光源层18要保持5cm以上的距离，以利补光光源层18的散热。

所述消毒装置8为臭氧消毒装置，内有臭氧发生器。臭氧发生器对储液箱3中输出的营养液进行消毒。消毒装置8位置安装在营养液循环装置25的供液泵7和压力表9之间。

所述营养液循环装置25包括储液箱3、供液泵7、压力表9、过滤器10、给水电磁阀13、节流阀14、排水电磁阀16、溢水管22、回液泵12组成。储液箱3由市政自来水供水，箱内液位由自动控制装置27的液位控制器17自动控制，储液箱3经由管道连接供液泵7，再经管道连接压力表9和过滤器10，再连接给水电磁阀13和节流阀14后接入潮汐灌溉苗床架的潮汐栽培槽15，溢水管安装在潮汐栽培槽15内，高度根据灌溉需要调节，潮汐栽培槽15的排水管23道连接排水电磁阀16，再连接回液泵12回到储液箱3，完成一个循环。

所述配肥装置26包括肥液桶1、酸液桶2、注肥泵21、电磁阀4组成。肥液桶1和酸液桶2分别连接注肥泵21，注肥泵21再分出二个管道，一个管道直接连入营养液循环装置25的储液箱3，另一个管道接电磁阀，再连入营养液循环装置25的压力表9与消毒装置8之间管道。

所述自动控制装置27包括可编程时间控制器(图中未标出)、电导率传感器6和酸碱度传感器5、电导率控制器6、酸碱度控制器5、光照传感器(图中未标出)、光照控制器(图中未标出)、液位控制器17(包括液位传感器和控制开关)等各类执行器组成。通过可编程时间控制器，实现自动供液、排液、补光。电导率传感器6和酸碱度传感器5安装在营养液循环装置25的储液箱3和供液泵7之间，分别与电导率控制器和酸碱度控制器相连，电导率控制器6和酸碱度控制器5再连接注肥泵21和可编程时间控制器；光照传感器安装在多层潮汐灌溉苗床架24的最下栽培层，连接光照控制器后接入可编程时间控制器；液位控制器17包括液位传感器和控制开关安装在储液箱3内，直接与供应市政自来水的电磁阀相连；可编程时间控制器还直接与空气混合器11、消毒装置8，回液泵12及排水电磁阀16相连。

所述空气混合器11，在进行灌溉时，利用文丘里的原理，将部分空气吸入到管路中，并在管路中与营养液进行充分的混合，使营养液中溶解更多的氧气，为作物提供更适合生长的营养液。空气混合器11经管道安装在营养液循环系统的输出部分的过滤器10和给水电磁阀13之间。

所述配肥装置26中有酸液桶2和肥液桶1，利用注肥泵21将母液酸液和肥液通过管道连接到营养液循环装置25中的储液箱3，将母液注入储液箱3，另有一端管道连入营养液循环装置25中的过滤器10与压力表9之间，通过自动控制装置27来调节营养液的浓度和酸碱度；营养液循环装置25中的储液箱3通过输出管道连接消毒装置8入口管道，消毒装置8出口管道连接空气混合器11的入口管道，空气混合器11出口管道连接到多层灌溉苗床架的潮汐栽培槽15中，潮汐栽培槽15底部的出水管道连接储液箱3，形成一个营养液灌溉循环。

本发明使用时，首先自动控制装置27根据光照传感器、酸碱度传感器5、电导率传感器6测得的数据输出指令，开启补光灯，同时开启注肥泵21把原液桶和酸液桶2中的肥料及酸液抽取至储液箱3，打开市政水管的电磁阀，将肥料、酸液、自来水进行混合，经储液箱3的输出管道输出，再经过酸碱度传感器5和电导率传感器6测出数据，如果数据没有达到设定值，自动控制装置27会发出指令让营养液经供液泵7和消毒装置8后回流到配肥装置26，此时配肥装置26的电磁阀和注肥泵21打开，注入酸液和肥液，供液泵7在开启时也起到将营养液搅拌均匀的作用，如此营养液又送回储液箱3，如此循环直至酸碱度传感器5和电导率传感器6测出数据达到设定值，制成所需要的营养液，如此营养液可以通过压力表9、过滤器10、空气混合器11，输送至潮汐灌溉苗床架进行灌溉。打开给水电磁阀13，给潮汐栽培槽15供液，潮汐栽培槽15的进水口设有节流阀14，用于调节进水量，使一个灌溉组内的各个栽培苗床进水均衡。灌溉水位的高度根据灌溉的时间来确定，同时设有溢流管22。并在保持一定的时间完成灌溉后，打开排水电磁阀16及回液泵12，营养液回流到储液箱3中，完成一个灌溉周期。储液箱3中的水位高度由液位控制器17控制，当营养液因灌溉而造成液位下降，液位控制器17会传回液位数据并打开液位开关，自动控制装置27会发指令让市政水管的电磁阀打开，补充水，同时因补充水而造成输出的营养液酸碱度和电导率改变，营养液又会回到配肥装置26进行补充酸液和肥液，营养液循环装置25和配肥装置26之间的循环又开始。本发明具有自动补光、高效空间利用的特点，能对水和营养液灌溉进行精准自动控制，尤其适合温室等小环境使用。

Claims (6)

1.一种多层潮汐灌溉育苗装置，其特征在于，包括：多层潮汐灌溉苗床架、营养液循环装置、配肥装置、自动控制装置、消毒装置、空气混合器，自动控制装置分别连接营养液循环装置、配肥装置、消毒装置和空气混合器，消毒装置和空气混合器嵌入营养液循环装置中，营养液循环装置的输入和输出管道分别连接多层潮汐灌溉苗床架，配肥装置通过管道连接营养液循环装置，自动控制装置调节营养液循环装置营养液的浓度和酸碱度，营养液循环装置通过输出管道连接消毒装置入口管道，消毒装置出口管道连接空气混合器的入口管道，空气混合器再连接到多层潮汐灌溉苗床架，多层潮汐灌溉苗床架连接营养液循环装置。

2.根据权利要求1所述的多层潮汐灌溉育苗装置，其特征是，所述多层潮汐灌溉苗床架包括钢架、补光光源层、潮汐栽培槽，潮汐栽培槽和补光光源层都固定在钢架上，在下方的潮汐栽培槽和在上方的补光光源层组成一个栽培层。

3.根据权利要求1所述的多层潮汐灌溉育苗装置，其特征是，所述营养液循环装置包括储液箱、供液泵、压力表、过滤器、给水电磁阀、节流阀、排水电磁阀、溢水管、回液泵，储液箱经由管道连接供液泵，再经管道连接压力表和过滤器，再连接给水电磁阀和节流阀后接入潮汐灌溉苗床架的潮汐栽培槽，溢水管安装在潮汐栽培槽内，潮汐栽培槽的排水管道连接排水电磁阀，再连接回液泵回到储液箱，储液箱内液位由自动控制装置自动控制。

4.根据权利要求1所述的多层潮汐灌溉育苗装置，其特征是，所述配肥装置包括肥液桶、酸液桶、注肥泵、电磁阀，肥液桶和酸液桶分别连接注肥泵，注肥泵再分出两个管道，一个管道直接连入营养液循环装置的储液箱，另一个管道接电磁阀，再连入营养液循环装置的压力表与消毒装置之间管道，注肥泵将母液通过管道注入储液箱，另有一端管道连入营养液循环装置中的过滤器与压力表之间，通过自动控制装置来调节营养液的浓度和酸碱度。

5.根据权利要求1所述的多层潮汐灌溉育苗装置，其特征是，所述自动控制装置包括可编程时间控制器、电导率传感器和酸碱度传感器、电导率控制器、酸碱度控制器、光照传感器、光照控制器、液位控制器，电导率传感器和酸碱度传感器设在营养液循环装置的储液箱和供液泵之间，分别与电导率控制器和酸碱度控制器相连，电导率控制器和酸碱度控制器再连接注肥泵和可编程时间控制器，光照传感器设置在多层潮汐灌溉苗床架的最下栽培层，连接光照控制器后接入可编程时间控制器，液位控制器设置在储液箱内，直接与供应市政自来水的电磁阀相连，可编程时间控制器还直接与空气混合器、消毒装置、回液泵及排水电磁阀相连。

6.根据权利要求1或5所述的多层潮汐灌溉育苗装置，其特征是，所述消毒装置内有臭氧发生器。

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