CN103548463B - 精量灌溉施肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精量灌溉施肥系统。所述系统包括若干个比例施肥泵、若干个原液罐、pH计、EC计和混合罐；若干个比例施肥泵依次连通，且每个比例施肥泵分别与原液罐相连通；位于末端的比例施肥泵的出口与混合罐相连通，在该连通的管路上设置pH计和EC计；混合罐的底部设有液体出口，液体出口与水泵相连通。本发明可以根据需要灵活增加或减少原液罐的数量，只需要添加相应数量的比例施肥泵即可，进而可以根据需要将肥料原料分别放在不同的原液罐中，从而实现对各种营养元素分别进行精量控制。在一定的流量范围内，本发明中比例施肥泵的吸肥流量仅与经过比例施肥泵的水流量成正比，不受原液罐的水位高低影响。避免了文丘里装置在原液罐水位差较大时吸肥量不准的问题。

Description

精量灌溉施肥系统

技术领域

本发明涉及一种精量灌溉施肥系统，属于农作物灌溉施肥技术领域。

背景技术

对于基质栽培或者水培的作物而言，EC、pH和肥料养分比例是营养液的三大要素。EC即电导率，代表溶液内离子的导电能力，可移动的带电离子越多，电阻就越小，导电能力越强，因此EC值就越高。营养液的离子浓度如果太高，会导致作物根系失水，轻者引起作物产量和品质下降，重者引起落叶凋萎甚至死亡。营养液离子浓度如果过低，作物吸收的养分不足，会导致长势衰弱和减产。每种作物都有其适应的营养液pH范围，pH还会显著影响营养液中化合物的溶解度，如果超出适宜范围就会造成化合物的沉淀和失活。肥料的养分比例包括营养液中氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼元素的含量比例，不同作物不同生育时期都有其适宜的养分比例。

目前国内外栽培生产中均采用灌溉施肥机来实现对营养液pH、EC和肥料养分比例的控制，如荷兰Priva公司的NutriFitHX灌溉施肥机。包括NutriFitHX灌溉施肥机在内的现有技术主要存在以下缺点：

1、肥料养分比例调节受限

原液罐的数量在机器出厂时即已经固定，有几个文丘里即可以有相应数量的原液罐。如果原液罐的数量较少（如NutriFitHX灌溉施肥机有3个原液罐），就不得不将多种肥料溶解在同一个原液罐中，这样会使肥料养分比例的调节受到限制。比如采用以下的原液罐配方：A罐为硝酸；B罐为硫酸镁、磷酸二氢铵；C罐为硝酸钙、硝酸钾、微量元素（螯合铁、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、硼砂、钼酸钠）。在提高钾含量时就必须相应的提高钙和微量元素的含量。

2、营养液浓度控制受限

现有的灌溉施肥机应用文丘里吸肥装置，利用水经过文丘里喉部时形成的负压将原液吸入灌溉管路。通过调节入水阀和文丘里的供料阀实现对营养液EC、pH和原液罐养分比例的控制。存在如下问题：（1）当不同的原液罐和酸罐中的水位相差较大时，文丘里的吸肥速度控制不准确。因为文丘里的吸肥速度除了与供料阀的打开程度有关，还与原液罐中的水位有关，水位越高，压强越高，吸肥速度越快。（2）当混合罐中的营养液EC及酸浓度高于目标值，且混合罐中营养液处于最高水位时，只能将部分营养液泵出后才能加清水实现对营养液的稀释，但最初泵出的部分营养液的EC及酸浓度是高于目标值的。

3、成本较高

国外生产规模较大，如欧洲单个设施面积多在1公顷以上，灌溉施肥机虽然成本较高，但单位面积的均摊成本较低。然而，国内生产面积普遍较小，农户的生产规模多在一亩至几亩，单位面积灌溉施肥机的投入成本非常高。以Priva公司的NutriFitHX灌溉施肥机为例，目前售价约为人民币12万元左右，普通农户难以接受。

发明内容

本发明的目的是提供一种精量灌溉施肥系统，本发明的精量灌溉施肥系统可实现营养液EC、pH值和养分比例的精量控制。

本发明所提供的精量灌溉施肥系统包括若干个比例施肥泵、原液罐、pH计、EC计和混合罐；

所述若干个比例施肥泵依次连通，且每个所述比例施肥泵分别与所述原液罐相连通；

位于末端的所述比例施肥泵的出口与所述混合罐相连通，在该连通的管路上设置所述pH计和所述EC计；

所述混合罐的底部设有液体出口，所述液体出口与水泵相连通。

上述的施肥系统中，位于首端的所述比例施肥泵的入口端连接电磁阀，用于控制水的输送，具体可选择有线或无线电磁阀，其直径具体可根据管路的直径进行确定。

上述的施肥系统中，所述混合罐内可设有电缆浮球阀，所述电缆浮球阀与所述电磁阀相连接，以用于保持所述混合罐中的水位。

上述的施肥系统中，设置所述pH计的管路上设有逆止阀，所述逆止阀设于位于末端的所述比例施肥泵的出口端处，用于防止关闭主管路阀门后营养液回流。

上述的施肥系统中，设置所述pH计的管路上设有双向阀门，所述双向阀门设于所述混合罐与所述EC计或所述pH计之间，用于控制营养液的流向：根据所述pH计和所述EC计的测定结果，不符合要求的营养液可以直接排出，符合要求的进入所述混合罐。

上述的施肥系统中，所述水泵的出口依次与电磁阀和压力表相连接，分别用于控制营养液向田间的输送和监测输入田间营养液的管路的压力。

上述的施肥系统中，所述水泵和电磁阀与灌溉控制器相连接，通过控制所述水泵和所述电磁阀的开关实现自动定时定量供应营养液，可以选择能实现定时开关的控制器。

上述的施肥系统中，所述水泵的出口还通过管路与所述混合罐相连通，该管路上设有球阀和逆止阀，所述球阀用于调节通过支路回到所述混合罐中的营养液流量大小，而所述逆止阀可避免支路的营养液在虹吸作用下逆向流动。

本发明提供的精量灌溉施肥系统具有如下优点：

1、养分比例调节灵活

本发明可以根据需要灵活增加或减少原液罐的数量，只需要添加相应数量的比例施肥泵即可，进而可以根据需要将肥料原料分别放在不同的原液罐中，从而实现对各种营养元素分别进行精量控制。

2、营养液浓度控制精确

在一定的流量范围内，本发明中比例施肥泵的吸肥流量仅与经过比例施肥泵的水流量成正比，不受原液罐的水位高低影响。避免了文丘里装置在原液罐水位差较大时吸肥量不准的问题。如果营养液的EC和pH超出适宜范围，可以通过双向阀门方便的将不符合要求的营养液排出，确保营养液参数处于适宜范围内。

3、成本低廉

目前，配备4个原液罐的系统成本仅约1.5万元，适于国内的小规模农业生产。同时，如果应用可控制多个电磁阀的灌溉控制器，该套系统可以实现对多个灌溉单元的轮灌，成本进一步降低。例如如果采用美国托罗公司的TOROTMC-212控制器（市场价格约800元），可以控制12个电磁阀，如果同时控制12个温室的作物，则每个温室的投资仅约1200元

附图说明

图1为本发明精量灌溉施肥系统的结构示意图。

图中各标记如下：

1电磁阀Ⅰ、2比例施肥泵、3原液罐、4逆止阀Ⅰ、5pH计、6EC计、7双向阀门、8混合罐、9电缆浮球阀、10水泵、11球阀、12逆止阀Ⅱ、13电磁阀Ⅱ、14压力表、15灌溉控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的精量灌溉施肥系统包括4个比例施肥泵2、pH计5、EC计6和混合罐8。其中，4个比例施肥泵2依次连通，且位于首端的比例施肥泵2的入口端连接电磁阀Ⅰ1，用于控制水的输送，具体可选择有线或无线电磁阀，其直径具体可根据管路的直径进行确定。每个比例施肥泵2分别与一个原液罐3相连通。位于末端的比例施肥泵2的出口与混合罐8相连通，pH计5和EC计6设置在该连通的管路上，用于监测营养液的pH值和电导率；同时为了防止关闭主管路阀门后营养液回流，在该管路上设置逆止阀Ⅰ4，且该逆止阀Ⅰ4设于位于末端的比例施肥泵2的出口端处。在混合罐8的底部设有液体出口，该液体出口与水泵10相连通，该水泵10的出口依次与电磁阀Ⅱ13和压力表14相连接，分别用于控制营养液向田间的输送和监测输入田间营养液的管路的压力。且该水泵10和电磁阀Ⅱ13与灌溉控制器15相连接，通过控制水泵10和电磁阀Ⅱ13的开关实现自动定时定量供应营养液，可以选择能实现定时开关的控制器。

本发明中，该水泵10的出口还通过管路与混合罐8相连通，该管路上设有球阀11和逆止阀Ⅱ12，该球阀11用于调节通过支路回到混合罐8中营养液流量大小，从而调节输入田间营养液的管路压力的大小，而逆止阀Ⅱ12可避免支路的营养液在虹吸作用下逆向流动。

本发明中，在EC计6和混合罐8之间的管路上设置双向阀门7，用于控制营养液的流向：根据pH计5和EC计6的测定结果，不符合要求的营养液可以直接排出，符合要求的进入所述混合罐8中。

本发明中，为了能够保持混合罐8中的水位，在该混合罐8中设置1个电缆浮球阀9，且该电缆浮球阀9与电磁阀Ⅰ1相连接，以实现控制水位的功能。

结合图1来详细说明本发明的工作流程：

灌溉水先经过电磁阀Ⅰ1，然后流经比例施肥泵2，比例施肥泵2的数量根据原液罐3的数量决定，有多少个原液罐就配备相应数量的比例施肥泵（本实施例中为4个）。比例施肥泵2可以在给定范围内调节吸肥的比例，如以色列泰芬公司的MixRite比例施肥泵，吸肥比例可在0.2%～2%间任意调节，调节精度为0.1%。如果将比例设定为1%，意味着进入比例施肥泵前的液体和比例施肥泵从原液罐中吸入的液体体积比为99：1。使用时应使原液罐3的营养液浓缩倍数与对应比例施肥泵的吸肥比例一致。灌溉水流经所有比例施肥泵2后，通过逆止阀Ⅰ4然后流经安装在管路上的pH计5和EC计6，之后经过一个双向阀门7，该双向阀门7用于控制营养液的流向，方便在pH或EC达不到目标值时将营养液排出。最后符合要求的营养液流入混合罐8中。利用水泵10将营养液从混合罐8内泵出，营养液分成2个支路，一部分经过球阀11和逆止阀Ⅱ12后返回混合罐，一部分经过电磁阀Ⅱ13和压力表14后进入田间进行灌溉施肥。水泵10和电磁阀13由灌溉控制器15控制，实现定时开启和关闭，从而实现定时定量供应营养液。返回混合罐的支路的作用是调节营养液供应的流量，使其符合不同的作物面积、输水管路和灌水器对流量的要求。

Claims (6)

1.一种精量灌溉施肥系统，其特征在于：

所述系统包括若干个比例施肥泵、若干个原液罐、pH计、EC计和混合罐；

所述若干个比例施肥泵依次连通，且每个所述比例施肥泵分别与所述原液罐相连通；

位于末端的所述比例施肥泵的出口与所述混合罐相连通，在该连通的管路上设置所述pH计和所述EC计；

设置所述pH计的管路上设有逆止阀，所述逆止阀设于位于末端的所述比例施肥泵的出口端处；

设置所述pH计和EC计的管路上设有双向阀门，所述双向阀门设于所述混合罐与所述EC计或所述pH计之间；

所述混合罐的底部设有液体出口，所述液体出口与水泵相连通。

2.根据权利要求1所述的施肥系统，其特征在于：位于首端的所述比例施肥泵的入口端连接电磁阀。

3.根据权利要求2所述的施肥系统，其特征在于：所述混合罐内设有电缆浮球阀，所述电缆浮球阀与所述电磁阀相连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的施肥系统，其特征在于：所述水泵的出口依次与电磁阀和压力表相连接。

5.根据权利要求4所述的施肥系统，其特征在于：所述水泵和所述电磁阀与灌溉控制器相连接。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的施肥系统，其特征在于：所述水泵的出口还通过管路与所述混合罐相连通，该管路上设有球阀和逆止阀。