CN101662930B - 水分感应装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水分感应装置，具有：一包含有至少一个与一较小的第二种材料的水分感应结构联在一起的第一种材料的水分感应结构的水分感应元件，其中，第一种材料具有比第二种材料更好地吸收水分和增加吸水量的倾向，该两种结构机械地布置在一起并使该水分感应元件因不同的膨胀量而产生机械变形；而且还包括与所述水分感应元件机械地联接在一起的操控元件，该操控元件由柔韧性很好的可以任意弯曲的材料制成，这样，当水分感应元件感受到水分的存在而发生变形后，使得操控元件也发生变形，操控元件在第一功能态和第二功能态之间切换。本发明还公开了一种本装置的应用方法，特别是浇灌控制方法。

Description

水分感应装置和方法

技术领域

本发明涉及一种水分感应装置，特别是涉及一种在第一状态和第二状态之间机械地改变来进行操作的装置，如用作阀、开关、传感器或者其它类似装置，还涉及一种使用该装置的方法。本发明的优选方式涉及一种用于植物生长环境的浇灌调节控制的装置和方法，例如在一种或几种植物、藤本植物、灌木及树木等植物的生长环境中限制放水和关闭水源的操作(不论是室内还是室外)，其包含有感知环境中水分水平的自动感应装置，特别是包含有一种自动感应阀装置。本文中主要描述了本发明的内容及现有技术，但本发明的更多应用应充分理解。

技术背景

装饰用的植物和农业物种在土壤容器中、生长媒介等上有相通之处，不论是室外的寒冷环境下，还是在聚乙烯围成的棚室中，或者是温室中，亦或是野外需要适应的新环境中。这些盆栽植物由于植物类型、尺寸、摄取率、湿度、叶片间气流、土壤的排水情况、，通过容器壁的蒸发量(如果有的话)等的不同需要不同的浇灌量。

对于放在室内家具旁的植物是有例外的，无论是从上面还是下面，人工或者自动的规律性的从中央控制浇灌系统喷洒或者水管喷淋这些植物，在实际经验中大量、过量的喷淋和水流，不管怎么样，都会造成浪费。

对于室内养植的盆栽植物，过量的水流是不能允许的，因为这可能会损坏家庭或者是办公室的家具，这就需要规范盆栽植物的浇灌用水，而且常常都是需要人工完成的。还有一些自动化时间控制的浇灌系统，还有一些包含有水分传感器，在商业应用中供水时，一个或者多个盆栽植物通过多路三通管路或系统来实现。每个三通管中的内孔滴出的水滴可以通过调节滴水管径大小或者手动调节接通的阀门装置来调节水滴的流速，滴水形成细流注入到盆中或容器中。在细长的传递系统中需要阀门另一个原因：这样可以抵消在多路三通管路中产生的不同的外流。

滴水阀门的通道在硬度高的水流过的情况下由于水中含有的其他物质而易于被堵塞。开口管径滴水管更简单，且不易发生堵塞问题，但是如果不改变开口管径的大小其就不能针对不同植物进行流量的调节，或者针对与水源的距离长短进行流量补偿，并且，最佳情况是，对于使用中央时间控制系统浇灌的植物并需要同样的浇灌要求，并且水流的提供要保证其通道的畅通安全。

最好的情况是，这两种方法可以在需要人工干预前可以使用一小段时间，来增加或减少向一套植物容器的浇灌用水的供应。两套系统一旦启动，其供水率会维持在预先设定的水平，而不考虑植物生长中由于天气波动，如阳光、热、冷或者更简单的其他变化带来的变化而造成的供水改变。植物可能由于水阀的堵塞而缺水或因过度浇灌而死亡。在这样极端情况下，容器会溢出，结果造成对家具的损坏。

在田地种植的情况下，如农业或者园艺生产中，特别是在热带干旱地区，其表层土壤和底层土壤是变化波动的，由于蒸发和水层深度的变化，表层水分会丢失，当这种情况发生时，可以明显的感觉到地表水分的变化和作物生产的变化。这些可以在果园和田地的鸟瞰图中看到，有些时候通过植物能够看到。

在缺乏水源的地区，使用传统浇灌的方法对每平方米的区域都放入相通的水量直到水开始溢出是很难行得通的。特殊的情况是，在山坡上的葡萄园中，用滴水的细流浇灌，喷雨管浇灌技术只能用于在微型地表情况下使用过剩的水分，需要保证大部分植物得到健康的生长，确保干旱的区域能得到充足的浇灌水。

更进一步来看，对于生长在土壤中的有根植物来说，存在一基于科学性的最小氧需求，但是该最小氧气需求会被盆栽的或其他形式根束和土壤破坏，完全浸透需要一很长的周期。已证实在自然界中，许多植物种类可以在连续流过水流之后的干燥时期从出现在根部和土壤中的氧气中获益。

现在已知有各类装置用来尝试调节水的输送，期望能有一种更加动态的感知方法。

于1977年2月14日提交的、申请人为MacLeod的美国专利US4,121,608“Liquid metering device”(《液体计量装置》)公开了一种用水分感应元件控制的夹管阀(pinch valve)。该水分感应元件细长并埋放在需要调节水的土壤中。

开始后，阀门完全打开，在干燥的土壤中开始有水分进入，并逐渐接近并产生一个或多个收缩线穿过弹性管道。结果是，当水分感应元件开始打开并完全处于闭合状态后，不会有液体流动。当土壤变干后，水分感应元件也开始变干并开始收缩，该收缩不断增加，结果使得流体的流动恢复。

可以发现，这样的设置在打开和闭合期间在一定程度上限制了流动。还有种可能性是阀门将流过足够的流体，过长时间，即或是这两种状态下的一种或全部，不会再次达到完全不受限开膛(open-bore)。不受限全内膛流动被认为是不可少的，最起码要间或的达到这个要求，这样可以清洁阀门本身，其上积累了很多物质，微生物材料、硬水的沉淀物、砂粒等，这些东西能从浇灌设备的一端或两端进入。

由于细长的水分感应元件，这个阀并不容易使用在浇灌管的自由端，该浇灌管端接在底层中，用来给盆栽植物供水。对于盆栽植物的底部浇灌是个很重要的要求。阀的关闭时间，以及随后的开启时间等都有相当大不同的提升，存在一个固有的滞后影响作用。

于1978年3月2日提交的、申请人为Ornstein的美国专利US 4,182,357“Method of controling the relative humidity in a soil environment andapparatus for accomplishing same”(《土壤环境相对湿度的控制方法及装置》)公开了了一种本身短而宽的夹管阀，包含一封闭在开口小室中的水分感应元件。该元件构造可能较适合底层水，短而宽的结构使之在打开和闭合状态下都很相似。该半封闭形态可以用来有效的延长水分感应元件在打开时的干燥时间，并且，特别可保存水分不丢失。在打开阀和关闭阀的情况下水分单独的时间的对比有了提升，该滞后影响效果和前面所述的MacLeod装置中的相似。

于1978年8月28日提交的、申请人为Beckmann的美国专利US 4,214,701“Irrigation valve device”(《浇灌阀装置》)公开了一种可调节夹管阀，气结合构造和前述装置相似，但是也具有相似的缺点。该水分感应元件同样封闭在一个开口室内，在阀的安装周线上通过一膨胀芯安装构成。在另一个装置中做成一个环绕并略过中央控制的可膨胀的中心销的周围。在前述两个例子中，这些装配都是自由的，可相对移动的，大约位移在几毫米，并在材料之间包含有水分感应元件和非膨胀销或填有土壤环境的开口格。这些结构都具有MacLeod装置中的滞后影响效果，与前述的几种装置类似，在半个循环内阀打开和阀关闭之间的时间都相当不同。

于1995年9月9日提交的、申请人为Graham等人的美国专利US 5,382,270“Plant growth media comprising cross-linked hydrogel particles”(《包含交联水凝胶粒子的植物生产媒介》)公开了一种包含有水分感应元件的小排量隔板止流阀(end-stop valve)。这个密封设置的装置适用放在在盆栽植物放置的圆盘或较浅的托盘中的底部。该装置中水的流经可以根据需要沿笔直的流经或者弯曲的路径流过。本装置易于出现各类故障，如生物的入侵，硬水的防治和不期望的内嵌的残片，这些可能从装置本身掉落产生。同样，由于水分感应元件封闭在室内，会出现如前所述的MacLeod装置中的滞后影响情况。

于1994年12月30日提交的、申请人为Nunn等人的美国专利US 5,794,848“Hygrostat and system”(《恒湿器及系统》)也公开了一种包含有水分感应元件的小排量隔板止流阀，其具有一相似的弯曲内部结构。本装置需要压入到土壤中受用，并不适用于在底层水中使用。另外，本装置的水分感应元件也封闭在室中，同样从在前述的滞后影响效果。

于1996年10月23日提交的、申请人为Cocatre-Zilgien的美国专利US5,707,038“hinged kink valve”(《铰链阀》)公开了一种可以机械地打开和关闭的铰链阀，其用来控制一种气动的行走机器人。引用本专利是作为一个证明，因为这种阀可以用来在压力下控制流体的通过。该阀包括装配的部件，其中一组件为一种半刚性的聚合体管型材料可以弯曲，除非其具有不可逆转的缺陷。管子的弯曲状态往往发生在铰链阀的设计轴上。本例中引用的流体通过聚合体管道的关闭和打开的操作可应用在机械装置中。

于2001年3月7日提交的、申请人为Tanikawa、公开号为US2002/0124880A1的美国专利申请“Irrigation valve”(《浇灌阀》)公开了一种细长的夹管阀和一种水龙头形式的止流阀，两种形式的阀都通过一个水分感应元件工作。在第一个例子中，见图1(a)和1(b)，夹管阀就是这样的类型：Ormstein的美国专利US 4,182,357(参考图2)具有同样的打开和关闭特性。在第二个例子中，该止流阀结构类似于Graham等人的美国专利US 5,382,270，一隔板止流阀，其中他们具有相同的打开和关闭特性。同样的，水分感应元件封闭在室中，结果就是同样都具有滞后影响的效果，和前述的MacLeod装置类似。

于2004年7月21日提交的、申请人为Chantalat、公开号为US2006/0016478A1的美国专利申请“Bending sleeve clamp for controllingfluid flow in a flexible tube”(《流体用柔软管的弯曲套管加紧控制》)中公开了设置在流体用的封闭的柔软管上的可变形套管。该传递液流的软管在完全打开条件下很直并且为完全伸长状态。为了切断液流的通过，套管可以机械的变形弯转90°，同时一弯曲变形在一比较薄的区域形成，一般为中心区域。这样会有一影响：在传递流体的软管内切断液流后会产生一个纽结(kink)。这种形式的阀装置的产生机械地打开和关闭的可以得到一种外部装置应用方式。同样，该套管可以滑动的配合在传递液流的软管上。对于本领域的技术人员来说，很明显可以得出，本套管在其使用中，紧贴着软管，其中间的中心区域都被省略了，可以使软管自由舒展，以便在套管设置的两端实现其自由弯曲。

在背景技术中用来抑制液流的的夹管阀中可以很清楚的证明这些存在的缺陷。但是，对于在上述例子中的水分感应元件的膨胀而得到的夹管阀其变干时间及与之联系的软管打开时间会被推迟，可以记录在浸湿和变干的半个循环里的滞后影响。因此，在一个阀完全打开，在完全管径流通的情况下，在两小时内切断流动，也许需要更多个小时甚至是好几天来恢复使其完全打开，恢复到变干状态，再次循环。当然，这也是在水分感应元件在远离其他任何水流幻境的状态下，这样的情况也不会发生，如果阀是安装在浇灌供应传递管的端部，而且也不太容易发生在水分感应元件设置在土壤层深度以下的情况。

这些背景技术中水浇灌装置的关键点在于，当在连续不断的浇灌使用中，很容易在打开和关闭状态下产生周期性的偏差。其结果是，甚至是较小的碎片都可能积累起来而有可能使流动受到限制。当合浇灌定时器联合使用时，设置开关周期性的关闭和打开，其中可能水流在二十四小时内只有一个小时需要打开进行浇灌，由于重新打开阀的时间在慢慢累积增加，会增加时间循环，因此一些需要继续浇灌的植物失去了浇灌的机会。这在有残渣阻挡在掐逆的位置是更加严重。背景技术中所述的各类装置的运作实际是十分微小的，人眼是观察不到的。作为本领域的技术人员做选择，是不会选择这些类型的阀来做浇灌用的。更加优选的方式是应该具有更迅捷动作和更接近类似于一像电子微型开关那样打开和闭合的装置。

发明内容

然而，许多这些问题同样出现在水分感应装置中，而不是直接应用的阀，组成水分启动传感器和/或开关，例如，电子传感器和/或开关，基于同样的原理，基本的水分感应会受到吸湿或者水分吸收材料影响的。因此，本文首先讨论了这种变形过程产生一个直接的机械阀结果，应该要理解的是，同样的原理可以用来生产成传感探测器或者开关效果，特别是产生一电信号和/或启动一电子开关。

因此有必要提供一种水分感应装置，以及一种使用这样的装置的方法，用来解决上述各类装置的不足，会产生以下一个或多个有益效果：

改善感应以增加在打开半循环和关闭半循环内的水分等级；

使得两个半循环更加吻合接近；

更少的复合运动部件，减少了使用中出现机械故障的几率和失效的可能。

因此，根据第一方面的要求，提供一种水分感应装置，包括：

一种水分感应装置，具有：一包含有至少一个与一较小的第二种材料的水分感应结构联在一起的第一种材料的水分感应结构的水分感应元件，其中，第一种材料具有比第二种材料更好地吸收水分和增加吸水量的倾向，该两种结构机械地布置在一起并使该水分感应元件因不同的膨胀量而产生机械变形；该水分感应装置还具有一与所述水分感应元件机械地联接在一起的操控元件，以致水分感应元件感应到水分的存在而产生的变形使操控元件在至少一个第一构象态和第二构象态之间产生机械上的转变，从而使操控元件在第一功能态和第二功能态之间切换。

本发明的关键点是操控元件在至少一个第一功能态和第二功能态之间机械的变换，该变换是由于水分感应元件感受到水分等级的变化而变形引起的变化所作出的反应。状态的变化是多样的，例如可以是零部件中的形状和/或位置和/或方向和/或操控元件的尺寸的变化。

操控元件的这些变化的构成都是源自水分感应元件的变形。操控元件可以通过可逆变化和例如可逆形变结构来达到状态转换的目的，或者是通过提供合适的机械特征，如机构或合适材料的选择或者是这些的结合。在一个实施例中，操控元件是一种合适的可变形体，其可在两个形态之间变换。

作为优选方式，所述的水分感应装置选择由易于形变的材料制成，其可适于由于水分条件的变化而在第一状态和第二状态之间循环多次变换。在有选方式中，所述的操控元件由柔韧性良好的可任意弯曲的材料制成，所述的机械变换是由于水分感应元件的形变引起的操控元件柔韧的在至少一个第一功能态和第二功能态之间变换，当水分感应元件恢复到其开始的状态时，操控元件由于韧性也恢复到初始状态。因此，操控元件的在至少一第一构象态和第二构象态之间的变化产生一个操控元件的机械变形，该机械变形使得操控元件在至少一个第一功能态和第二功能态之间变换。

本发明因此在于一个随水分等级而固定地发生形变的水分感应元件和一个机械地结合在水分感应元件上的操控元件的简单组合，这样的方式可以使得变形倾向在使用中起作用，例如可以在操控元件上引入一个扭曲变形或者直接的变化，如变化或扭绞。所述操控元件这样设置后，机械地变换和操控元件的扭曲使得其在第一、第二功能态之间变化，这样，可以从操控元件得到一个直接的需要的效果或一个可转换使用的信号。特别是在水分感应元件发生形变时，操控元件因此引起在至少一个第一、第二功能状态之间的变换，其可以是相似的，或是逐渐增加的，或者是可以数字显示的和不间断的。随着水分感应元件随着水分等级变化而形变的可逆性变化，操控元件的变化也是可逆的。这样的话，本发明装置在通常感官看来是一个水分用作的开关，这种可发觉的和随意变化的作用状态转换包括在了水分条件的变化中了。

在优选实施方式中，所述的水分启动开关的动作是由操控元件构造的变化从而发生的作用状态的变化提供，操控元件变换一个部件关闭流体水管系统。例如，这种自动的水分启动关闭可用在浇灌系统中。本装置优选包括一个可操作关闭结构，可由操控元件的一个部分构成和启动。需要说的是，本装置这样的结构，该设备是如此配置的操控元件的作用状态变化的会影响可操作性关闭结构的操作选择(水分感应方式的打开和闭合)，并且作为优选方式，操控元件由至少一个部分，操作关闭结构构成，这样作用状态变化会直接影响至少操作关闭结构的部分运行。

本发明装置适用于这样的操作，根据优选方式，其中具有柔韧性可弯曲的细长的操控元件，其在管道中充当部分的流体传送管道，由于其具有韧性，因此在水分感应单元发生形变后引入一个直接的形变，如弯曲或者扭曲，并且因此堵塞流体的传送管道，并切断流体的传送。因此，操控元件本身构建了一个关闭结构。本发明装置随后的讨论中将几种讨论一些实例。

因该需要理解本发明的基本原理可以用来应用在各类开关系统中，这些系统都可以用操控元件在一个可逆的状态之间的转换，而操控元件的转换时基于水分等级的变化造成的水分感应元件的形变。例如，一种应用可以设想一电子水分传感器或者一个水分启动开关其中该细长的操控元件包括一个或者多个导体、压电物质、或其它功能性物质以便产生电信号或/和改变水分感应元件电路构成，这样，操控元件相应发生变化，在第一和第二功能态之间变化。因此，本发明的原理可以用来给各种水分传感器系统或水分动作开关系统使用，其中功能单元机械变形或构成状态的变化可以引起开关和传感器的响应。

因此，根据本发明的优选实施方式，提供一种用于浇灌的设备，包括一个水分感应元件包括至少一个第一种材料的水分感应结构和与其结合的较小的第二种材料的水分感应结构，其中，第一种材料具有比第二种材料更好的水分吸收性能，使之容积的增大率比第二种材料更大，这两种结构机械地设置在一起，由于膨胀倾向而更易于使水分感应元件发生机械变形；而且在水分感应元件上设有有一个操控元件，该操控元件由柔韧性很好的可以任意弯曲的材料制成，这样，当水分感应元件感受到水分的存在而发生变形后，使得操控元件也发生变形，操控元件使得流体的传输管道发生机械的弯曲，从而带来一两处纽结来抑制液流。

作为优选的装置，提供一种水分感应元件和柔韧性管道的简单组合，其中水分感应元件会随着水分等级的变化而发生弯曲，柔韧性管道是一个细长的圆管或类似物，所述水分感应原件和管道机械的组合在一起，这样弯曲变化会带来管道的弯曲或扭结变化。由于管道天然的优点，当其发生这样的变化后会减少通流管径，从而限制流体的通过。

例如，本实施方式中，一个管道、一个柔性弹性的管道元件，具有一个管径作为浇灌流体通过的通道，这样设置后管道元件平躺设置，其打开并且是干燥的状态，随着水分感应元件水分吸收而发生的机械形变，形成纽结，结果使至少部分的管孔会闭塞。

本发明在机械结构上很简单，在装配中没有移动部件。其感应环境中水分等级的变化，从而操控元件作出反应，作为优选方式，会关闭流体的通道，并且例如管道的管径和阻止更多的浇灌水，由于水分感应元件的变形而引起的自动感应。这种应用两种不同材料的不同吸收特性的方式带来了极好的效果。并且，特别是第一种材料的水分吸收膨胀率要大于第二种材料的该特性。

材料的扩张随水分等级的变化而不相同。例如一种材料吸收了水分后会扩大，而另一种则展示出很小的变化。再例如，第一种材料是一种吸湿的材料，而第二种材料为吸湿性相对小的材料，例如一种相对吸湿性的材料。

作为优选的，在水分条件变化时，水分感应装置在至少第一和第二状态之间的相对变形会发生在多个时刻循环出现。例如水分感应元件的柔韧性变形。至少相对改变的第二种材料是柔韧性的可变性材料，并且当第一种材料缩小后，其能变形恢复到初始结构状态，这样，水分感应元件的两种材料之间相对就没有存在应力作用，延长了元件的使用寿命。第一种材料也要是相对可变性的。例如，一种相对可变性的弹性体聚合物。

两种材料机械连接设置在一起，这样两种结构扩张变化的不同膨胀可以引起水分感应元件的机械形变。特别是，两种材料要紧密的连接在一起。特别是，需要将两种材料机械结合在一起，例如可以直接具有一个共用的结合表面。该共用表面可是胶粘的，或者是热成型或者是机械成型，作为优选方式是，其中一种材料通过融化过程粘附到另一种材料上。例如其中一种材料通过铸模与另一种材料结合，或者两种材料一起浇铸或共同挤压成型。这就是说，两种材料的良好接触在使用中会产生更好的不同变形效果。

同时，本发明描述了其最简单的关于两种不同性能材料做成水分感应元件的关系，但是，本发明并不局限于此，任何几种材料都可以用于实现水分感应结构，其中，第一种材料具有较强的水分吸收特性并且具有更大的体积变化系数，对于一个较小水分感应结构，第二种材料则具有一个相对较低的水分吸收特性，并且体积变化系数也较小，并且因此该元件可以在一个相对干涸相对湿的状态中不停的机械性形状变换，这样的变换可以用来作为一个操控元件，例如可以是一个具有可弯曲的柔韧性操控元件，用来作为流体传输管道，可能包括有第二种材料或者第三种材料，操控元件在机械性的变化可以再浇灌系统中用来截断液流的传输。

在一种特别的实施方式中，水分感应元件具有一个扁平的结构(如网状或者薄板状)，第一、第二种材料这样设置后易于其弯曲形变，首先在薄板的任意方向的具有一个弧度，在平面上具有更大弧度。特别是，本结构采用这样的方式可以在平面部分是非潮湿状态，而在弧度部分为潮湿的状态，这样，第一第二材料可方便的布置在边沿旁边，并能机械地结合例如连接成一体，这样，在弧度表面凸面的第一种材料吸水并开始增大膨胀，在变形情况下转变为潮湿状态，而在弧度表面的凹面的第二种材料在第一种材料变形的过程中发生拉伸的变化。

本实施方式有助于保证操控元件，例如流体传输管元件，它在水分感应元件形变的情况下由于相对弧度结构以可以预见的方式发生形变。该操控元件设置在薄板状水分感应元件的第二种材料表面上，可以与凹面一起变形，并且与凹弧表面平行设置。结果是弧度的变形减少了凹面的操控元件的给定长度，引入了机械力使之变形转换状态，例如会产生一个响应，特别的，对于传输管来说会引入方向变化，发生扭结而抑制液流的传输。

作为优选方式，所述的操控元件除了直接设置在所述表面之外，还有其他的方式，例如，其包括一个韧性管结构，所述操控元件通过侧面的约束支撑结构机械设置在水分感应元件一定距离以上的位置。作为优选的，约束结构可以是平行于操控元件传输方向而加长设置在水分感应元件上的。例如，约束结构是垂直设在它们之间的。作为优选的，至少一对这样的约束结构设置在与相隔开的纵向方向的操控元件。这样设置的约束支撑结构上设置韧性的传输管结构，当水分感应元件形变，弧度状态下，水分感应元件的一点角度变化都会产生一个更直接的力到操控元件上，比其直接安装在感应元件表面上更为迅速的得到变形，如一个纽结。这样也更容易确定韧性管上纽结发生的区域。支持操控元件的两个纵向空间点易于确定扭结区域，在这两个点之间，当变形发生时，扭结就会发生在约束结构两个支撑点中间的区域。

在优选实施方式中，所述的水分感应元件包括至少一个双层结构，并且所述的第一材料的至少一个第一层或网状结构机械连接到所述第二材料的至少一个第二层或者网状结构上。该双层结构由连续的过程形成，例如，通过粘合剂将两种网状原料冷成型，或者其他结合技术成型，或者冷挤压，或者其它合适的方法过程。作为优选的，冷成型过程还另外加入如液流输送管等操控元件的冷成型。这样，整个原料连续的供应成型，再经过去除多余材料的过程，如模具切除多余约束，如果需要还可穿孔除去残留空气，然后切成设计长度的水分感应浇灌控制装置。

本发明所述的装置，特别是包括有液流传输管的，可以作为浇灌系统的浇灌控制装置，无论是户外还是户内，或者是家庭花园，商业园艺或者是农业，都可以很好的理解应用。作为其最简单的应用，本发明装置适用于可逆的形态变化，例如，当有水分出现后发生弯曲变形，当达到一定的家读后，可以产生一个信号用以控制浇灌。实际上，操控元件产生一个开关效果控制浇灌水流的开关。这可以是简洁的，可以是操控元件产生一水分传感器信号，参加么递给一个装置，用来控制浇灌。或者是直接进行控制，操控元件作为机器的一部分，设置电机，或者是电控阀或阀门开关，用来在水分等级提高后关闭。作为优选的实施方式，操控元件是一个也六关，因此其在弯曲形变后切断液流的通过。这样该管道自身就是一个阀装置，当水分等级变化时自动进行开关变化。作为另一种选择，如电线连接的开关器，可能布置在管路中。

可以清楚的看到，本装置可以用作浇灌系统的水分感应阀装置，也适用于浇灌液流分配线，特别是适用于浇灌用液流传输站的附近，这样，就可以感应就地的情况并选择是允许液流通过还是截断液流通过。

本装置第一个应用是在水管组成的分配网络来浇灌大量的植物、藤本植物、灌木、树等时对浇灌液流体积不变和体积调节的最终反馈。第二种应用是通过和基于浇灌系统的计时器联用，可以是浇灌水流源的基于时间的和基于体积的联合使用。在任何一个例子中，本发明装置的简易阀可以阻止过度浇灌，其在探测到水分等级相对较高时(这样水分感应元件将发生弯曲变形)，在这样的条件下将作用使阀关闭(操控元件发生弯曲变形，使得输送液流的管道发生变形因此部分或完全封闭管道，截断液流)。该阀是处于机械地动态响应的，完全是可逆的。机械移动部件的存在可以改善可逆性并延长装置的寿命。此外，“阀”对于环境来说是完全关闭的，因为其仅仅是管构件或者输送管的可逆的弯曲变形，因此不会在阀中产生污垢。

本发明的优选实施方式的水分感应阀包括一装置，根据前述说明，一种可操作的阀关闭，且一元件选择打开或者关闭操控元件上的阀。此外，本发明提供一种用于浇灌系统的水分感应阀，如以上所描述的。

然而，在选择时，会选用本发明的原理，例如，在一个水分感应传感器中包括一个装置如以上所述，和一个产生信号用来启动操控元件，或者是一个水分感应开关装置如以上所述，包括一个可操作开关如包括一对电触头，并相似方式的连接到电路，一个有选择的启动操控元件的元件。

任何已知的阀门，信号产生装置，或可操作开关都可响应的应用到本发明的基础装置中用以实现期望的功能。

本发明装置另一方面还涉及一种方法，检测和感应当地环境中变化的水分含量，包括至少一个，最好是组合化的装置，根据本发明第一个方面根据环境设计的系统来监测和控制环境中的水分等级。随着时间的运行操作本系统，由于水分等级的变化装置会变换状态，根据本发明第一方面的描述，系统中会产生一个感应。

该感应可能仅仅是一个可观察到的可操作的响应(设备本身充当了传感器的作用)，或可能包含一个可操作的响应。在本发明的优选实施例中，感应方法包括采取步骤改变当地水分等级，例如使水分含量回到预设等级。作为优选，装置本身可以作用这个过程中，特别如以上所述的阀结构。

根据本发明装置所述的控制浇灌系统的方法包括以下步骤：准备一个浇灌系统，包括由浇灌软管组成的浇灌网络或流体源的反馈，或者是对当地本来就有的浇灌网络的改进；并入浇灌网络，特别是在附近设有一个或多个输送点，根据本发明第一方面的内容，至少设有一个所述的水分感应装置，作为一个阀装置使用，作为优选，应该包括一个柔韧材料的操控元件管，其可在水分感应元件感应到水而发生变形后发生机械弯曲形变，形成纽结，截断液流的通过，控制水分等级；操作浇灌系统，使流体源向浇灌系统供应预期设定流量的流体。

根据本方法中的装置，在使用处最少设置一个，作为优选的，使用多个组合的，例如，在系统的所有输送点，这些连接到中央流体源的输送点上需要设置多个本发明所述装置。在这些点，水分的等级已经很高了，装置的弯曲会易于关闭阀或者是管路。阀或管路通过软管与这些输送点相连接，因此可以作为输送液流的软管上的关闭开关。输送点根据本方法，输送点上的较高的水含量，因此会被装置选择的关闭。

浇灌源可以连续不断的或着恒定不变的供应浇灌流体，或者是基于时间控制或者容积控制的供应方式。

精确控制并不是必要的，因为适用本方法可以很容易限制过度浇灌，并且在浇灌不足时，切断点本身高效含水的，当打开后，可以迅速的恢复供水。

浇灌流体一般来说是水，可以选择性的加入适当的农业或园艺用的添加剂，如常规方法下加入的植物养料成分或类似的，水质控制成分，如控制PH的成分等。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

图1是本发明的凹弧面的示意图，根据本发明原理，操纵管关闭，处于控制状态；

图2是本发明凸面的示意图；

图3是同样设计的顶面、侧面、底面和端部图；

图4是另一种可选的装置设计，侧面、底面和端部示意图；

图5展示了图3中装置的安装截面示意图；

图6展示了另一种可选的实施方式相似的设计，侧面、底面和端部示意图。

具体实施方式

参考图1至3，一种装置包括有两种聚合物材料(热电塑料弹性体TPE)组成平面双层结构，他们具有不同的水分吸收特性，因此，这种结构在不湿润的时候是平面状态的，当吸水湿润后变为弧形的，在湿润后凹形的一面设一个流体管，当湿润平面结构弯曲后管道扭结。

本结构由吸湿聚合物1成分的第一网层组成，其可以从具有高水分恢复性材料中选择，如热电塑料弹性体(TPE)，选择PEBAX生产的该类产品，也可以是聚醚氨基化合物。第二种相对亲水聚合网状物3可以选择使用TPE，选择PEBAX生产的该类产品，在本例中，在用第一网状物合成双层结构的时候，要进行十分仔细的工具设计，保证成型过程中塑料的连接并使其合成一体，保证其特征(如果需要的话)，如图1、2、3、4和6中所示的装置的合成过程中。如图所示，该过程可以看作是一个制造过程，先将网状物切断，在结合在一起成为需要的结构。这两种材料结合在一起涌用来形成水分感应元件，其可以改变自己的尺寸和并弯曲，如图1，2所示，当吸水湿润后，由于吸水率的不同，在吸水状态会发生弯曲。

图3展示的结构是在没有变形情况的状态，即非吸水状态，更清楚的看到双层结构的相互配合。该图还表面了本结构设计的各个角度的视图，侧视图，俯视图及端部视图。

参考图1至3，一个浇灌用的输送管5由不漏水的聚合材料构成，可以使低亲水性的TPE材料，其通过设置在由第二层材料网状物3上的一对弹性伸展部分7支撑连接。这些是本发明有效的重要组成，这样网状物凹弧面的两端可以约束其上接近的输送管，当吸水单元进入吸水潮湿状态后而变形后，其管道中心部位会受到机械力的作用而产生一个钳子一样的动作，在中心部位的一个点8的部位扭结起来。对这最能够阐明其状态的为图1，在这种扭结状态下，输送管5的管径所界定的传输通道被扭结所闭塞，液流不能通过该管道的该点。

图1尤其表现了浇灌液流输送管外置在由第一第二网状层结合而成的水分感应元件上空的有益效果。韧性管道元件(本例中为浇灌管1)安装在水分感应元件的外部多个管子直径的距离，这个距离是距离第二网状层的距离，例如，距离二道五个该管道直径的距离，在图中为三个。该管道通过至少一对延伸的支撑结构支撑设置，并且该支撑结构沿管道的纵向方向上留出空间以便管道元件转动空间。合适的支撑方式如放射状样式(优选的，如图所示的，两对放射性延伸物7)。

扭结所产生的变形区域位于纵向空间和偏移空间之间，如放射状部分。该传输管设置在其上，并能弹性物质构成，经过承受挤压力，会变形形成一个纽结，并闭塞管路。该扭结区域是由于输送管元件两端的产生的挤压弯曲力不断施压造成的几何变形，效果集中体现在该区域。

参照图1，输送管的横向偏移的设计带来了一个重要的有益效果，由于水分感应元件的弯曲而引发的偏移的操控元件的弯曲变形。这个有益效果是由于偏移的操控元件在吸水潮湿状态下可以更大的弧度弯曲，相对比双层结构的弯曲。当在使用细长的操控元件时，这个偏移带了的有益效果更为有用。细长的操控元件的支撑结构的效果是减小纽结区域的范围(在一个长范围来看)，并且因此加大了输送管的弯曲力，对于任何放射状设置的片状元件来说。这减少了形成纽结的时间，并且在形成纽结时具有更少弯曲部分。偏移支撑纵向空间因此对于较长的操控元件来说用来确定纽结的位置和减少纽结的范围，并且增加了操控元件的纽结的弯曲变形程度，该变形由水分感应元件的变化引起。水分感应元件变形时浅层角度的变化都会引起操控元件纽结的弯曲角度的较大变化。有证据表明操控元件的弯曲角度要比水分感应元件的打开角度小50％。

本装置的凹面偏移的有益效果是网状层的弯曲角度使得管路元件产生了一个纽结，其弯曲形成的角度小于网状层的弯曲成的角度。在图1中，前者的角度是60°，而后者的打开角度是120°，在干燥情况，两者的打开角度都是180°。

理想状况是，输送管元件和纽结形成区域形成的状况是整个的纽结结构完全形成在该区域的中心位置，并且其形成在吸水的几个小时之后。如果没有偏移结构(输送管直接安装到水分感应元件的表面上)带来的效果，该过程可能会需要十二个小时。如果传输管元件和扭结形成区域完美的结合在了一起将是很差的实施方式，作为优选方式，纽结如图中所示的。

当在吸水潮湿过程中，水分感应元件的第一种材料开始逐步的拉伸伸展，卷缩或者弯曲，而第二种材料也由此拉伸。水分感应元件的第二网状层随着第一网状层的大比例的外部膨胀变形开始拉伸和卷缩。水分感应聚合物的膨胀率至少为几个百分点，作为本发明应用选在膨胀率在15％-25％之间的材料。由于该过程是可逆的，多次的拉伸的，第二种材料其变形在弹性范围内，不会发生永久变形的。

由于使用了柔韧性材料，第二网状层材料在这个过程中可以使用很多次。

本发明装置的效率，速度和可靠性可以认为是在吸水湿润过程中，以及在形成纽结时输送管内沿轴向产生的力。特别是，在开始时(安装在平均湿度较干的环境中)是正常的负载和较松的状态。随着第一种材料开始伸展及网状层开始伸展，系统中会产生力，网状层开始对第二层材料施加拉力，管子上产生压缩力。该压缩力汇集在管道弯曲的点上，由于力的作用，该力抵抗变形并慢慢减小。通过细心设计和合适的材料选择，，该专职可以达到一个最优化的效果，在十几种弯曲可以像是瞬间变化完成的，这样该关闭操作室一个双向稳定的转变。随着弯曲曲线平稳的出现，传输管瞬间猛的打开阀，成为图中所示的状态。该动作可以容易的观察到，如果阀设置在中水中几毫米深度，则会出现一个涟漪效果。

两种原因有助于操作的有效性，即从干涸的状态到刚刚开始湿润-扭结(水分感应元件具有变形，但是输送管内还没有明显的堵塞流体的流通)前的时间和弹起到完全扭结的时间。该有益效果是，由于偏移的结构设计使得装置达到纽结点非常迅捷，时间仅仅为几个小时而非所述的十二个小时。这部分是因为元件的弯曲弧度扩大了，另一方面是偏移结构的设计改善了纽结区域。如果传输管直接安装在水分感应元件的表面，则需要更大的元件弯曲已达到可能的纽结点，或者是可能在多个可能的位置产生纽结。该纽结一旦通过了高于阀值的急流，则会造成弹性弯曲失效。管径会闭塞。

逆向反应速度也得到了改善，因此当干涸后再次打开该装置后具有较少的滞后影响。特别是，随着第一种材料干涸收缩后，第二种材料还存在残留拉力，同时，一旦弯曲负低于阀值，弯曲的管道的弹性自然会促使弯曲变形恢复。管径打开，同时水可以再次流通。

本发明的有效性并不是单独依靠这种现象，并且不总是只是一瞬间发生的。对于不同型号的尺寸的装置和材料的不同而反应效果都有特别，但是，所有的装置应该都具有这个特点，一旦吸水潮湿后，管道都会形成一个纽结，关闭管道。

在浇灌系统中使用本发明装置时，本装置先安装病区所述交管系统中的浇灌管5，浇灌管5连接到浇灌龙头(没有画出)，并连接到附近的供水节点上，例如系统的三通水管的出水口处。当附近相对较干时，从中心供水处流来的浇灌流体达到这些节点后畅通的通过管径，如果该处没有形成纽结的话。如果谁被附近是微湿的，该装置有趋于变形的倾向，会阻挡流体的流通，在该节点处起开关的作用。因此，本发明装置通过其机械活动起到一个自动关闭的作用。因此，当本发明装置接入到浇灌系统中后，其在实际中扮演一个阀的效果，可以自动地可逆地进行流体的部分或完全切断。

图4揭示了一种可选的本发明实施方式，其不同于前面的图3中解释的相同的制造方法。其中，图3中是两种聚合物层通过铸模成型，而图4中的结构更适合用连续的冷挤压成型。另外，为了得到和图1至3中揭示的方法一样的运行效果，一个底层11具有相对吸湿性的材料，上层13具有较低的相对吸湿性，但是，这次通过冷挤压使之结合成一体成为双层结构。一个具有柔韧性的家常聚合物浇灌管15同样设置在其上，，并同样有放射状的支撑结构支撑于网层13以上。这样设置连续的材料，并自身通过冷挤压结合成型，再出去表面多余的材料，冲切成合适长度的装置。其工作功能和前述装置相同，支撑结构17同样设置在该装置上，用来形成纽结区域，浇灌管15在使用中会纽结并闭塞浇灌管。

图5中的(a)视图揭示了一种本发明装置的可能的安装方式。其中安装托架21通过放置在地上的支撑板22支撑起，并且其上连接有流体输送管23连接到浇灌网络中。一根据本发明的装置24连接到所述流体输送管23的外部，参考(a)(b)两个视图。在使用时，装置24在吸水湿润后会如前述的装置一样发生变形，其自由端又短会向上方向卷缩，阻止两旁的液流合并因此产生部分或完全的流体关闭效果，阻止了流体输送管23的液流流通，在弯曲变形情况下可以截断任何浇灌过程。因此，当装置24处于非湿润状态时候，水可以通过连接在托架上安装的流体输送管输送到浇灌节点。

在图-4中，所示的本发明设有输送管5，15，其通过即对放射状的支撑网7，17支撑。这些十分的有效，因为其控制着输送管固定在相对与水分可变性元件的确定的位置上，并且，当水分可变性元件发生弯曲变形后，其会在明确的相对精确的区域内纽结。然而，在一个的实施方式中，可以有这样一种阀系统，其浇灌管由仅仅单个连续的放射状支撑支撑住。这样的系统并没有在图中揭示，而且在力不平衡，不作为优选方式使用，并因此纽结会在摆去中轴线的左边或右边。扭结需要花费较长的时间形成，效率较低，而且是一个软纽结，但它仍具有某些功能。

图6为根据本发明原理的一种改进形式的装置。此外的内容在途3和图4中有揭示。一个第一相对吸湿性层31和一个第二相对较低吸湿性层33结合一体，与前述的水分可变形元件相似。一个浇灌管35由单个的而不是一对垂直的放射状支撑板支撑固定，其可由图中的虚线看到。这会有所指出的缺陷，即纽结形成需要较长的时间，通常成形的部位是其最短路径处，并且成形在任意的一边。为了尝试使得纽结区域的位置确定和稳固，采取如图1至4中的方式，在其中加入横向的法兰盘38，以支持浇灌管35。这样可能是对于铸模结构的一种解决方案，但是这样并非有选方式，因为其会在纽结形成区域的两边产生应力集中，而且不能自身冷挤压成型。尽管在途中只标示出两个法兰盘，但是可以增加更多的法兰盘来改进其稳固性，可以再端部设置法兰来封闭浇灌管35。

上述所有的实施例都是水分感应浇灌控制单元的展示，其功能与水分启动阀类似，其中，当处于潮湿状态时，水分可变形元件的弯曲变形或者尺寸的改变起到直接影响浇灌管至少部分的关闭，产生机械动作。使用最少的活动部件，来产生机械效果，这是本发明装置的特别用处。然而，所有以上所讨论的，本发明的原理，操控元件上的水分可形变元件机械动作的使用，并不限于这些直接关闭应用，可以扩展到例如领用变形产生其它一些机械形变的场合，在适合的操控元件结合水分可形变元件，如传感器、开关等，电机或电字响应，其机械变形会产生直接地或间接地影响。

Claims (56)

1.一种水分感应装置，具有：一包含有至少一个与一第二种材料的水分感应结构联在一起的第一种材料的水分感应结构的水分感应元件，其中，与第一种材料相比，第二种材料具有较低的水分吸收特性，第一种材料具有比第二种材料更好地吸收水分和增加吸水量的倾向，第一种材料的水分感应结构和第二种材料的水分感应结构机械地布置在一起并使该水分感应元件因不同的膨胀量而产生机械变形；该水分感应装置还具有一与所述水分感应元件机械地联接在一起的操控元件，以致水分感应元件感应到水分的存在而产生的变形使操控元件在至少一个第一构象态和第二构象态之间产生机械上的转变，从而使操控元件在至少一个第一功能态和第二功能态之间切换。

2.根据权利要求1所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件由易弯曲及具有弹性回复的材料构成，以致所述水分感应元件的变形易于使操控元件弯曲。

3.根据权利要求1或2所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件布置得使在至少一第一功能态和第二功能态之间产生的弯曲在操控元件上实现功能的改变。

4.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：该水分感应装置包括一可操作的封盖结构来构成一用于由液体传输管道所组成的系统的湿控封盖，其中功能的改变使得所述可操作的封盖结构具有可供选择的操作。

5.根据权利要求4所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件的至少一个部分由所述可操作的封盖结构构成，这样作用状态变化会直接，至少部分地影响可操作的封盖结构的运行。

6.根据权利要求5所述的水分感应装置，其特征在于：所述的操控元件为细长的操控元件，其为一充当液体传输管道的一部分的柔性弹性管道元件，当在水分感应元件发生形变后在该柔性弹性管道元件上引入弯曲或者扭结的直接的形变，该管道元件可直接变形，从而关闭液体传送管道并抑制液体的传输。

7.根据权利要求5、6所述的水分感应装置，其特征在于：所述的液体传输管道包括一具有作为浇灌液体通过的管孔的柔性弹性管道元件，这样配置使得所述柔性弹性管道元件在干燥和开膛状态时总体上直线布置，随着水分感应元件水分吸收而发生机械形变而形成扭结，导致至少部分内膛封闭。

8.根据权利要求1、2、4、5或6所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一种材料为吸湿性材料，第二种材料为比第一种材料吸湿性更低的材料。

9.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一种材料为吸湿性材料，第二种材料为比第一种材料吸湿性更低的材料。

10.根据权利要求7所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一种材料为吸湿性材料，第二种材料为比第一种材料吸湿性更低的材料。

11.根据权利要求1、2、4、5或6所述的水分感应装置，其特征在于：所述第二种材料为吸湿性材料。

12.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：所述第二种材料为吸湿性材料。

13.根据权利要求7所述的水分感应装置，其特征在于：所述第二种材料为吸湿性材料。

14.根据权利要求1、2、4、5、6、9、10、12或13所述的水分感应装置，其特征在于：至少第二种材料为弹性可变形材料。

15.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：至少第二种材料为弹性可变形材料。

16.根据权利要求7所述的水分感应装置，其特征在于：至少第二种材料为弹性可变形材料。

17.根据权利要求8所述的水分感应装置，其特征在于：至少第二种材料为弹性可变形材料。

18.根据权利要求11所述的水分感应装置，其特征在于：至少第二种材料为弹性可变形材料。

19.根据权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13、15、16、17或18所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

20.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

21.根据权利要求7所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

22.根据权利要求8所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

23.根据权利要求11所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

24.根据权利要求14所述的水分感应装置，其特征在于：所述第一和第二种材料通过共有的联结面直接机械结合成一体。

25.根据权利要求19所述的水分感应装置，其特征在于：两种材料通过熔融方法联接成一体。

26.根据权利要求20至24中任一项所述的水分感应装置，其特征在于：两种材料通过熔融方法联接成一体。

27.根据权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13、15、16、17、18、20、21、22、23、24或25所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

28.根据权利要求3所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

29.根据权利要求7所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

30.根据权利要求8所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

31.根据权利要求11所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

32.根据权利要求14所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

33.根据权利要求19所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

34.根据权利要求26所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件具有一个扁平结构，其中第一种材料和第二种材料布置得使在非潮湿状态下具有更小的弧度，在潮湿状态下具有更大的弧度，从而在这之间易于变形。

35.根据权利要求27所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件适于在非潮湿状态的平面结构和潮湿状态下的弧度结构之间调节变形。

36.根据权利要求28至34中任一项所述的水分感应装置，其特征在于：所述水分感应元件适于在非潮湿状态的平面结构和潮湿状态下的弧度结构之间调节变形。

37.根据权利要求27所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件通过侧面的突起物结构布设置在水分感应元件侧部一定距离的位置处。

38.根据权利要求28至35中任一项所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件通过侧面的突起物结构布设置在水分感应元件侧部一定距离的位置处。

39.根据权利要求36所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件通过侧面的突起物结构布设置在水分感应元件侧部一定距离的位置处。

40.根据权利要求37或39所述的水分感应装置，其特征在于：所述突起物结构纵向隔开和配置，以使得在细长的操控元件上形成一扭结区域并在水分感应元件的给定的变形下，在该区域内产生的变形增大。

41.根据权利要求38所述的水分感应装置，其特征在于：所述突起物结构纵向隔开和配置，以使得在细长的操控元件上形成一扭结区域并在水分感应元件的给定的变形下，在该区域内产生的变形增大。

42.根据权利要求27所述的水分感应装置，其特征在于：第一种材料和第二种材料包括相互并排的网并在公共面上直接结合在一起，使得第一种材料在吸水量增加和开始体积增大时，该第一种材料在所述弧度表面的凸起侧，处于变形和伸展的潮湿状态中；并且第二种材料在弧度表面的凹入侧，其中操控元件布置在水分感应元件的凹面内，在使用中随之变形。

43.根据权利要求28-35、37、39、41中任一项所述的水分感应装置，其特征在于：第一种材料和第二种材料包括相互并排的网并在公共面上直接结合在一起，使得第一种材料在吸水量增加和开始体积增大时，该第一种材料在所述弧度表面的凸起侧，处于变形和伸展的潮湿状态中；并且第二种材料在弧度表面的凹入侧，其中操控元件布置在水分感应元件的凹面内，在使用中随之变形。

44.根据权利要求36所述的水分感应装置，其特征在于：第一种材料和第二种材料包括相互并排的网并在公共面上直接结合在一起，使得第一种材料在吸水量增加和开始体积增大时，该第一种材料在所述弧度表面的凸起侧，处于变形和伸展的潮湿状态中；并且第二种材料在弧度表面的凹入侧，其中操控元件布置在水分感应元件的凹面内，在使用中随之变形。

45.根据权利要求38所述的水分感应装置，其特征在于：第一种材料和第二种材料包括相互并排的网并在公共面上直接结合在一起，使得第一种材料在吸水量增加和开始体积增大时，该第一种材料在所述弧度表面的凸起侧，处于变形和伸展的潮湿状态中；并且第二种材料在弧度表面的凹入侧，其中操控元件布置在水分感应元件的凹面内，在使用中随之变形。

46.根据权利要求40所述的水分感应装置，其特征在于：第一种材料和第二种材料包括相互并排的网并在公共面上直接结合在一起，使得第一种材料在吸水量增加和开始体积增大时，该第一种材料在所述弧度表面的凸起侧，处于变形和伸展的潮湿状态中；并且第二种材料在弧度表面的凹入侧，其中操控元件布置在水分感应元件的凹面内，在使用中随之变形。

47.根据权利要求42、44、45或46所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件为一充当液体传输管道的柔性弹性管道元件，该柔性弹性管道元件由至少一对在所述弧度表面纵向隔开一定距离的侧面的突起物结构支撑，以使得该柔性弹性管道元件与所述弧度表面隔开一定距离。

48.根据权利要求43所述的水分感应装置，其特征在于：所述操控元件为一充当液体传输管道的柔性弹性管道元件，该柔性弹性管道元件由至少一对在所述弧度表面纵向隔开一定距离的侧面的突起物结构支撑，以使得该柔性弹性管道元件与所述弧度表面隔开一定距离。

49.一种水分感应传感器，其包括上述任一权利要求所述的水分感应装置和一向操控元件发生一水分响应信号来启动操控的工具。

50.一种水分感应开关，其包括权利要求1-48任一项所述的水分感应装置、一可操作的开关及一工具，该工具通过操控元件的操控动作作出开启或关闭该水分感应开关的操作。

51.一种水分感应阀，其包括权利要求1-48任一项所述的水分感应装置、一可操作的阀及一工具，该工具通过操控元件的操控动作作出开启或关闭该感应阀的操作。

52.一种浇灌系统，其包括多个权利要求51中所述的水分感应阀。

53.一种探测和/或响应当地环境中水分等级变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：在环境中布置至少一个权利要求1至48中任一项所述的水分感应装置来作为探测和/或响应当地环境水分等级的系统的一个部分；随着时间的运行操作本系统，由于水分等级的变化装置会变换状态，系统中会产生一感应。

54.一种浇灌系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：准备一浇灌系统，包括由浇灌软管组成的浇灌网络或液体源的反馈，或者是对当地本来就有的浇灌网络的改进；并入浇灌网络，在附近设有一个或多个输送点，至少设有一个权利要求1至48中任一项所述的水分感应装置，作为一个阀装置使用，包括一个柔韧材料的操控元件，其可在水分感应元件感应到水分而发生变形后发生机械弯曲形变，形成扭结，抑制液流的通过，控制水分等级；操作浇灌系统，使液体源向浇灌系统供应预期设定流量的液体。

55.根据权利要求54所述的浇灌系统的控制方法，一个包括柔性弹性管道元件的液体传输管道为操控元件，其可在水分感应元件感应到水而发生变形后发生机械形变，形成扭结，在水分较高时抑制液流的通过。

56.根据权利要求55所述的浇灌系统的控制方法，其中所述液体传输管道偏移设置在扁平结构的水分感应元件旁侧，使得在水分存在时，纵向方向上与侧面隔开的突起物使水分感应元件易于形成弯曲，从而可以在操控元件中形成扭结区域，且在该区域对水分感应元件给定变形的条件下产生的形变增大。

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