CN103068220A - 基于氧有效度的灌溉系统 - Google Patents

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Abstract

提供灌溉系统(36)和方法，其基于氧浓度测量和对于植物的根的可用性。灌溉管理系统包括至少一个传感器(24)，其推断表明氧浓度的数据，其中由传感器收集的数据用于确定灌溉量和时间选择。

Description

基于氧有效度的灌溉系统
技术领域
本发明涉及灌溉系统。更具体地，本发明涉及基于含氧量和对于植物的根部可用性的测量的灌溉系统和方法。
背景技术
灌溉是施加水以确保良好的植物生长的足够土壤水分。在灌溉情况下，土壤和水相容性是非常重要的。当今所进行的灌溉的管理基于土壤/水/植物相互作用的了解，以保证农作物、土壤、供水和灌溉系统的有效管理。
当管理灌溉系统时，通常考虑的一些参数是：土壤质地，其通过固体颗粒的大小和类型确定；土壤结构，其是颗粒的分类；土壤深度，其指用于给植物提供结构支撑、养分和水的土壤物质的厚度；以及土壤渗透性，其是空气和水移动通过土壤的能力的测量。另一组的参数是水的质量，其通过总溶解固体(TDS)和钠吸收率(SAR)进行测量。TDS是水的盐度的测量，而SAR是钠相对于钙和镁的比例。
考虑的另一个参数是被灌溉的土壤地形，其中坡度是对此负有责任的明显参数。
如在此之前提到，管理灌溉系统的一般实践是了解土壤和水之间的相互作用和相应地设计灌溉系统。
氧气，其是植物生长的基本要素之一，然而，当管理灌溉系统时，其可用性没有被考虑。即使水的量在邻近植物的根土壤中看上去是足够的，缺氧可以发生。没有考虑到氧气对于植物根的可用性的灌溉管理不是有效的。
发明内容
本发明的目的是提供考虑氧浓度的测量和对于被灌溉植物的根的可用性的灌溉管理系统。
本发明的另一个目的是提供基于在根附近水溶液中的氧有效度的连续测量的灌溉管理系统。
根据本发明，因此提供含有至少一个传感器的灌溉管理系统，传感器推断表明氧浓度的数据，其中所述至少一个传感器收集的数据用于确定灌溉量和时间选择。
所述至少一个传感器能够推断表明对于植物的氧可用性的另外数据。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，管理系统是连续的。
而且，根据本发明的另一个优选地实施方式，所述至少一个传感器包括氧浓度传感器、电导率传感器、温度传感器和pH传感器。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述数据和所述另外数据根据通过所述至少一个传感器进行的在线测量明确地表达。
而且，根据本发明的另一个优选实施方式，所述数据和所述另外数据传输至能够贮存由所述至少一个传感器所做的测量的计算装置。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述至少一个传感器以有线或无线方式传输测量到所述计算装置。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述计算装置具有能够明确地表达所述数据和所述另外数据的的处理器。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，系统进一步包括能够通过管道从地面泵送水溶液的泵。
而且，根据本发明的另一个优选地实施方式，所述管道具有过滤器。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述泵递送水溶液到含有至少一个传感器的地下硐室。
而且，根据本发明还另一个优选的实施方式，提供基于植物的根的附近的水溶液测量的灌溉控制方法，所述方法包括：
吸取水溶液；
将水溶液转移至硐室；
在所述硐室内提供至少一个传感器；
使用所述至少一个传感器在线测量；
推断表明水溶液中的氧浓度的数据；
基于表明氧浓度的所述数据，控制灌溉系统。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，推断数据进一步包括表明对于植物根的氧有效度的数据。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述至少一个传感器包括氧浓度传感器、电导率传感器、温度传感器和pH传感器。
而且，根据本发明的另一个优选地实施方式，系统进一步包括在植物根附近的所述硐室在地下形成毛口(burring)。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，在完成测量后，水溶液返回到植物的根附近。
而且，根据本发明的另一个优选的实施方式，所述数据在从所述至少一个传感器接收测量的处理器内处理。
而且，根据本发明的另一个优选实施方式，所述数据以有线方式或无线方式递送到所述处理器。
附图说明
了更好理解本发明和领会其实际应用，附上以下附图和在此进行引用。类似的组件由类似参考数字表示。
应该需要说明的是附图仅作为实施例和优选的实施方式给出，决不是限制如在附加说明书和权利要求书中限定的本发明的范围。
图1图解根据本发明的优选实施方式的灌溉管理系统。
具体实施方式
本发明提供考虑氧对于被灌溉的植物根的可用性的独特和新颖的灌溉管理系统。植物的增加产量是合适的水管理的结果。多数现代灌溉系统考虑参数诸如土壤特性、地形、或水质量。当设计灌溉系统时，水的主要要素之一，其是溶解氧浓度，没有被考虑。植物最易于缺氧引起损害，而本发明提供监测植物的根附近水溶液中的溶解氧浓度的系统，为了提供对于植物生长是必要的数据。
根据本发明的一个方面，泵从土壤中泵送溶液。溶液插入到取样硐室内，取样硐室优选地埋藏在地下。取样硐室优选地具有氧传感器、温度传感器、电导率传感器、和pH测量装置。传感器的数据传输至计算机或在其中可以处理该信息的任何其它装置。然后处理数据，相应地，确定灌溉。灌溉量和时间根据插入到处理装置的预定的参数确定。
现在参照图1，其图解根据本发明的优选实施方式的灌溉管理系统。灌溉管理系统包括泵10，其优选地为能够在联机连接到泵的管子14和抽吸管道12内形成真空的真空泵。抽吸管道12在地下放置，以从地下抽吸溶液和通过管子14递送它到泵10。抽吸管道12的开口端具有能够过滤在地下中的固体诸如沙子和其它颗粒的过滤器16，以仅使溶液从地下进入到管道12和到达泵10。
溶液从泵10通过管子18转移至取样硐室20。取样硐室20优选地埋在地平面以下，其通过虚线22示出。取样硐室埋在地面以下，以保存当它在植物附近所经历的条件，特别是保持溶液的温度。
取样硐室20具有从泵送的水溶液中收集信息的数个传感器。氧传感器24提供在取样硐室20内，其中氧传感器24可以是任何可用的传感器，没有限制本发明的范围，但优选地是氧传感器具有选择性膜或光电管。提供电导率传感器26，收集关于地下的水溶液的盐度的信息，其也表明氧可用性的重要参数。当电导率水平越高，氧对于植物的可用性就越低。
温度传感器28和pH30测量也在取样硐室20内的溶液中进行。应该需要说明的是可能选择传感器的另一种组合，其可以表明在植物的根附近的水溶液中的氧的可用性。传感器的任何组合是可能的，没有限制本发明的范围。
不同传感器的数据以有线或无线方式递送，优选地递送到接收和可以贮存数据数据的计算装置32，或通过处理器处理数据。应该需要说明的是计算装置32可以是只贮存数据的装置，和可以传输其到放置于远离该位置或在该位置附近的处理装置；或者可以是也处理数据的装置。在任何情况下，给能够输出加工或未加工的数据的计算装置32提供输出34，或者输出34提供给其它计算装置或显示器。使用作为输出34的数据，为了控制灌溉植物的连接的灌溉系统36。
由不同传感器测量的参数得到和在计算装置32中收集的数据推断的氧的可用性进行处理，以确定通过灌溉系统36提供的灌溉量和其时间选择。
存在氧有效度比在根附近的水的量更有意义的多种情况。作为一个例子，当进行灌溉时，为了升温在冻结温度的区域中地面温度，在根附近的可能检测到相对低的氧浓度可以表明灌溉系统停止灌溉。在这种情况中的氧浓度比温度测量是更重要的，因为缺氧比低温具有更多的破坏性影响。
应该需要说明的是在本发明的取样硐室中的传感器的组合根据由传感器测量得到的数据确定，为了确定在根附近的氧浓度和其可用性。本发明的灌溉系统通过由传感器测量推断的参数控制，和提供氧浓度和可用性的指示。
在取样硐室20内监测的水溶液由硐室排出，且优选地返回到其通过管子38抽取的区域中，以防止对在该区域中发生的自然处理的任何介入。然而，水溶液的排出可以以任何其它方式进行。
重要的是本发明的灌溉管理系统以连续方式管理和在根附近的氧浓度和可用性的信息以连续方式测量，以得到灌溉过程的在线控制。
应该需要说明的是通过传感器和测量控制的数据使用有线装置或无线装置在系统中传输，如计算机领域人员所知道的。
应该清楚地是在本说明书中说明的实施方式和附图中的描述仅为了更好理解本发明，没有限制如以下权利要求所涵盖的其范围。
本领域技术人员也应该清楚地是，在阅读了本说明书后，可以对附图和上述实施方式做出调整或修改，其将仍然由以下权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.灌溉管理系统，其含有至少一个传感器，传感器推断表明氧浓度的数据，其中所述至少一个传感器收集的数据用于确定灌溉量和时间选择。
2.根据权利要求1所述的管理系统，其中所述至少一个传感器能够推断表明对于植物的氧可用性的另外数据。
3.根据权利要求1或2所述的管理系统，其中管理系统是连续的。
4.根据权利要求1或2所述的管理系统，其中所述至少一个传感器包括氧浓度传感器、电导率传感器、温度传感器和pH传感器。
5.根据权利要求4所述的管理系统，其中所述数据和所述另外数据根据通过所述至少一个传感器进行在线测量明确地表达。
6.根据权利要求1或2所述的管理系统，其中所述数据和所述另外数据传输至能够贮存由所述至少一个传感器所做的测量的计算装置。
7.根据权利要求6所述的管理系统，其中所述至少一个传感器以有线或无线方式传输测量到所述计算装置。
8.根据权利要求6所述的管理系统，其中所述计算装置具有能够明确地表达所述数据和所述另外数据的的处理器。
9.根据权利要求1或2所述的管理系统，进一步包括能够通过管道从地面泵送水溶液的泵。
10.根据权利要求9所述的管理系统，其中所述管道具有过滤器。
11.根据权利要求9所述的管理系统，其中所述泵递送水溶液到含有至少一个传感器的地下硐室。
12.基于植物的根的附近的水溶液测量的灌溉控制方法，所述方法包括：
吸取水溶液；
将水溶液转移至硐室；
在所述硐室内提供至少一个传感器；
使用所述至少一个传感器在线测量；
推断表明水溶液中的氧浓度的数据；
基于表明氧浓度的所述数据，控制灌溉系统。
13.根据权利要求12所述的方法，其中推断数据进一步包括表明对于植物根的氧有效度的数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个传感器包括氧浓度传感器、电导率传感器、温度传感器和pH传感器。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在植物根附近的所述硐室地下形成毛口。
16.根据权利要求12所述的方法，其中在完成测量后，水溶液返回到植物的根附近。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述数据在从所述至少一个传感器接收测量的处理器内处理。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述数据以有线方式或无线方式递送到所述处理器。
19.灌溉管理系统，基本如上述说明书、附图和附加权利要求中描述。
20.基于植物根附近的水溶液测量的灌溉控制方法，基本如上述说明书、附图和附加权利要求中描述。
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