CN104719102B - 有机栽培水肥一体化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉有机农业技术领域，尤其涉及一种有机栽培水肥一体化系统及方法。该有机栽培水肥一体化系统包括控制系统及分别与所述控制系统通讯连接的灌溉系统、有机液发酵系统、施肥系统；其中：所述灌溉系统包括水源、灌溉主管道及依次设置于灌溉主管道上的灌溉水泵、第一注水管道、第二注水管道、灌溉电磁阀；所述有机液发酵系统包括发酵罐、循环泵及搅拌器；所述施肥系统包括混液罐、吸肥器、储液箱、施肥管道及依次设置于施肥管道上的施肥水泵、第一配液管道、施肥电磁阀。该有机栽培水肥一体化系统能够将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，能够实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度地提高劳动生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及有机农业技术领域，尤其涉及一种有机栽培水肥一体化系统及方法。
背景技术
有机作物生产体系是现代农业可持续发展的模式之一，有机液肥是一种纯天然、多功能、高肥效、环保型的有机液体肥料，与传统化肥相比，具有易被作物吸收利用、无残留和污染，施用简单和便于运输等特点。现有技术中，有机液肥是有机物料经合理配比后在微生物菌剂作用下发酵而成，其在活化土壤、保持地力、抑制病害及提高作物产量和品质等方面的效果显著。
水肥一体化技术可根据土壤性状、作物生长及水肥需求规律精确调控土壤水分和养分，具有节水、节能、省工、增产增收以及便于规模化管理和标准化生产等优点。现有技术中，水肥一体化所用肥料主要为可溶性的化学矿物质肥，并不适用于有机作物栽培体系。而且，现有专利文献(ZL为200610041487.3)公开了“一种有机液肥”，通过将海产品浆液、豆饼、糖、骨粉、母液以及清水按比例混合发酵，可获得有机质含量在28％以上，纯氮、磷、钾在8％以上以及微量元素在2％以上的有机液肥。其在芦笋上的应用研究表明，根施有机液肥500ml后产量可增加85.7％。目前，有机液肥的施用主要依靠人工完成，而针对成规模的大田有机栽培作物或温室集群有机栽培作物，仍人工管理，不仅费时费力、可控性差，而且难以满足作物对水肥的实时需求，经济效益低。
因此，针对以上不足，需要一种能够将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度提高劳动生产效率的有机栽培水肥一体化系统及方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供了一种有机栽培水肥一体化系统及方法，使得能够将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，从而实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度提高劳动生产效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种有机栽培水肥一体化系统，其包括：控制系统及分别与所述控制系统通讯连接的灌溉系统、有机液发酵系统、施肥系统；其中：
所述灌溉系统包括水源、灌溉主管道及依次设置于灌溉主管道上的灌溉水泵、第一注水管道、第二注水管道、灌溉电磁阀；所述灌溉主管道上靠近灌溉水泵的一端与水源连接，另一端与布设于田间的灌溉支路连接；
所述有机液发酵系统包括发酵罐、循环泵及搅拌器；所述发酵罐与第一注水管道连接；所述循环泵的进水口与发酵罐的底部连接，出水口与发酵罐的顶部连接；所述搅拌器设置于发酵罐内；
所述施肥系统包括混液罐、吸肥器、储液箱、施肥管道及依次设置于施肥管道上的施肥水泵、第一配液管道、施肥电磁阀；所述混液罐与第二注水管道连接；所述施肥管道上靠近施肥水泵的一端与混液罐连接，另一端与灌溉主管道连接且位于灌溉电磁阀的下游；所述吸肥器的一端与第一配液管道连接，另一端通过第二配液管道与混液罐连接；所述储液箱分别连接于吸肥器、发酵罐。
其中，所述灌溉主管道上设有第一过滤器、灌溉止逆阀，所述第一过滤器位于灌溉水泵与第一注水管道之间，所述灌溉止逆阀位于灌溉电磁阀与施肥管道之间。
其中，所述灌溉支路上设有田间控制阀。
其中，所述第一注水管道上设有注水电磁阀、流量传感器。
其中，所述发酵罐内设有过滤层，且在发酵罐的侧壁上设有通气管；所述搅拌器位于过滤层的上方。
其中，所述第二注水管道通过浮球阀与混液罐连接，所述浮球阀位于混液罐内。
其中，在所述第一配液管道与第二配液管道之间连接有肥液检测装置，所述肥液检测装置与吸肥器并联设置；所述第一配液管道上设有配液电磁阀，所述配液电磁阀位于肥液检测装置与吸肥器之间。
其中，所述储液箱通过配液支路分别与吸肥器、发酵罐连接；在配液支路上且位于储液箱与吸肥器之间分别设有吸液电磁阀、浮子流量计、吸液止逆阀、第二过滤器；在配液支路上且位于储液箱与发酵罐之间分别设有出液阀、第三过滤器。
其中，所述施肥管道上设有施肥止逆阀，所述施肥止逆阀位于施肥电磁阀的下游。
本发明还提供一种实现有机栽培水肥一体化的方法，其包括如下步骤：
S1、通过控制系统控制灌溉系统，开启灌溉水泵及灌溉电磁阀，在灌溉水泵的作用下使水流经灌溉支路进入田间进行灌溉；
S2、通过控制系统控制有机液发酵系统，开启注水电磁阀，使水流进入发酵罐，同时，将有机物料、发酵菌剂按比例添加至发酵罐内，通过搅拌器搅拌及循环泵形成环流以获得浓度均匀的发酵液；待发酵液完成后，将其输送至储液箱内；
S3、通过控制系统控制施肥系统，关闭灌溉电磁阀，开启施肥水泵、配液电磁阀；通过灌溉水泵向混液罐注入水流，并在施肥水泵的作用下使水流经过吸肥器，吸肥器利用负压将储液箱内的发酵液输送至混液罐内，并在混液罐内配成作物所需浓度的肥液；同时，经过肥液检测装置检测判断肥液浓度是否达到设定值，在肥液浓度满足需求后关闭配液电磁阀，开启施肥电磁阀，肥液将通过施肥管道进入主灌溉管道，并经过灌溉支路到达田间。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供一种有机栽培水肥一体化系统，包括控制系统、灌溉系统、有机液发酵系统及施肥系统，能够将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，从而实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度提高劳动生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例有机栽培水肥一体化系统的结构示意图。
其中，1：水源；2：控制系统；3：灌溉水泵；4：第一过滤器；5：灌溉电磁阀；6：灌溉止逆阀；7：灌溉管道；8：田间控制阀；9：混液罐；10：施肥水泵；11：吸肥器；12：储液箱；13：浮球阀；14：第二注水管道；15：封盖；16：施肥管道；17：第一配液管道；18：施肥电磁阀；19：施肥止逆阀；20：肥液检测装置；21：配液电磁阀；22：吸液电磁阀；23：浮子流量计；24：吸液止逆阀；25：第二过滤器；26：发酵罐；27：循环泵；28：搅拌器；29：过滤层；30：通气管；31：通气孔；32：注水电磁阀；33：流量传感器；34：出液阀；35：第三过滤器；36：第一注水管道；37：灌溉支路；38：第二配液管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供的有机栽培水肥一体化系统，其包括：控制系统2及分别与控制系统2通讯连接的灌溉系统、有机液发酵系统、施肥系统；其中：
灌溉系统包括水源1、灌溉主管道7及依次设置于灌溉主管道7上的灌溉水泵3、第一注水管道36、第二注水管道14、灌溉电磁阀5；灌溉主管道7上靠近灌溉水泵3的一端与水源1连接，另一端与布设于田间的灌溉支路37连接；灌溉支路37设有多条分支，每个灌溉支路37上均设有田间控制阀8，可根据具体情况选择是否开启。
有机液发酵系统包括发酵罐26、循环泵27及搅拌器28；发酵罐26与第一注水管道36连接；循环泵27的进水口与发酵罐26的底部连接，出水口与发酵罐26的顶部连接，用于在发酵罐26内形成环流，实现发酵液由下至上的循环，以达到充分均匀发酵液的目的；而且，搅拌器28设置于发酵罐26内，用于搅拌有机物料，以实现有机物料的快速发酵。
施肥系统包括混液罐9、吸肥器11、储液箱12、施肥管道16及依次设置于施肥管道16上的施肥水泵10、第一配液管道17、施肥电磁阀18；混液罐9与第二注水管道14连接，用于混合配比肥液，此外，还可以在混液罐9的顶部加装封盖15，从而防止杂质污染；施肥管道16上靠近施肥水泵10的一端与混液罐9连接，另一端与灌溉主管道7连接且位于灌溉电磁阀5的下游；此外，施肥管道16上还设有施肥止逆阀19，施肥止逆阀19位于施肥电磁阀18的下游。吸肥器11的一端与第一配液管道17连接，另一端通过第二配液管道38与混液罐9连接；储液箱12分别连接于吸肥器11、发酵罐26。
该有机栽培水肥一体化系统将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，能够实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度提高劳动生产效率。
进一步的，在灌溉主管道7上设有第一过滤器4、灌溉止逆阀6，第一过滤器4位于灌溉水泵3与第一注水管道36之间，用于滤除水中杂质；而灌溉止逆阀6位于灌溉电磁阀5与施肥管道16之间，以防止水流回流。
而且，发酵罐26与灌溉主管道7之间通过第一注水管道36连接，第一注水管道36上设有注水电磁阀32、流量传感器33，流量传感器33用于检测水流的流量。
此外，发酵罐26内设有过滤层29，用于滤除发酵液中的杂质，并在发酵罐26的侧壁上设有通气管30，通气管30的上口端与发酵罐26的高度一致，以保持发酵罐26的下层空间与外界环境的气体畅通；此外，发酵罐26的顶部还设有通气孔31，可实现发酵罐26上部空间气体与外界的自由流通，且通气孔31的孔径为2-5mm。搅拌器28位于过滤层29的上方，用于搅拌有机物料，以实现有机物料的快速发酵。
储液箱12通过配液支路分别与吸肥器11、发酵罐26连接；在配液支路上且位于储液箱12与吸肥器11之间分别设有吸液电磁阀22、浮子流量计23、吸液止逆阀24、第二过滤器25；在配液支路上且位于储液箱12与发酵罐26之间分别设有出液阀34、第三过滤器35。
优选地，发酵罐26的体积小于储液箱12的体积，且发酵罐26的最低液面大于储液箱12的最高液面，以实现发酵罐26内的发酵液可依靠重力作用自动进入所述储液箱12。
而对于混液罐9而言，在混液罐9内设有浮球阀13，第二注水管道14通过浮球阀13与混液罐9连接，用于恒定混液罐9内的液位。同时，在第一配液管道17与第二配液管道38之间连接有肥液检测装置20，肥液检测装置20与吸肥器11并联设置(平行安装)，肥液检测装置20为两个检测杯，检测杯内安装EC、PH或温度传感器；第一配液管道17上设有配液电磁阀21，配液电磁阀21位于肥液检测装置20与吸肥器11之间。
值得说明，吸肥器11的数量并不局限，例如，可以采用三个并联的吸肥器11；当然，吸肥器11与储液箱12、发酵罐26的数量也要保持一致。优选的，吸肥器11可为文丘里吸肥器，在施肥水泵10的作用下，水流经过吸肥器11时，会在吸肥器11和吸液电磁阀22连接处产生真空，在负压的作用下，储液箱12内的高浓度肥液会经过第二过滤器25、配液止逆阀24、配液流量计23以及配液电磁阀22进入混液罐9，并在混液罐9配成作物所需浓度的肥液。
同时，灌溉水泵3、灌溉电磁阀5、田间控制阀8、施肥水泵10、施肥电磁阀18、肥液检测装置20、配液电磁阀21、循环泵27、搅拌器28、注水电磁阀32和流量传感器33均与控制系统2电连接，控制系统2可以实现对上述各阀门进行开启与关闭，同时还可以实现对传感器采集数据的检测和记录。
此外，本发明还提供一种实现有机栽培水肥一体化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过控制系统控制灌溉系统，开启灌溉水泵及灌溉电磁阀，在灌溉水泵的作用下使水流经灌溉支路进入田间进行灌溉；
S2、通过控制系统控制有机液发酵系统，开启注水电磁阀，使水流进入发酵罐，同时，将有机物料、发酵菌剂按比例添加至发酵罐内，通过搅拌器搅拌及循环泵形成环流以获得浓度均匀的发酵液；待发酵液完成后，将其输送至储液箱内；
S3、通过控制系统控制施肥系统，关闭灌溉电磁阀，开启施肥水泵、配液电磁阀；通过灌溉水泵向混液罐注入水流，并在施肥水泵的作用下使水流经过吸肥器，吸肥器利用负压将储液箱内的发酵液输送至混液罐内，并在混液罐内配成作物所需浓度的肥液；同时，经过肥液检测装置检测判断肥液浓度是否达到设定值，在肥液浓度满足需求后关闭配液电磁阀，开启施肥电磁阀，肥液将通过施肥管道进入主灌溉管道，并经过灌溉支路到达田间。具体的，经过肥液检测装置的肥液，经EC传感器检测，判断肥液浓度是否达到设定值。若肥液浓度满足需求，则施肥电磁阀开启，配液电磁阀关闭，肥液将通过施肥管道进入主灌溉管道，并经过田间控制阀到达田间；否则施肥电磁阀关闭，配液电磁阀开启，如此反复进行。
综上所述，本发明提供一种有机栽培水肥一体化系统，包括控制系统、灌溉系统、有机液发酵系统及施肥系统，能够将有机液肥发酵系统与水肥一体化技术相结合，从而实现有机栽培作物水肥的智能化、精细化管理，大幅度提高劳动生产效率。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，包括：控制系统(2)及分别与所述控制系统(2)通讯连接的灌溉系统、有机液发酵系统、施肥系统；其中：
所述灌溉系统包括水源(1)、灌溉主管道(7)及依次设置于灌溉主管道(7)上的灌溉水泵(3)、第一注水管道(36)、第二注水管道(14)、灌溉电磁阀(5)；所述灌溉主管道(7)上靠近灌溉水泵(3)的一端与水源(1)连接，另一端与布设于田间的灌溉支路(37)连接；
所述有机液发酵系统包括发酵罐(26)、循环泵(27)及搅拌器(28)；所述发酵罐(26)与第一注水管道(36)连接；所述循环泵(27)的进水口与发酵罐(26)的底部连接，出水口与发酵罐(26)的顶部连接；所述搅拌器(28)设置于发酵罐(26)内；
所述施肥系统包括混液罐(9)、吸肥器(11)、储液箱(12)、施肥管道(16)及依次设置于施肥管道(16)上的施肥水泵(10)、第一配液管道(17)、施肥电磁阀(18)；所述混液罐(9)与第二注水管道(14)连接；所述施肥管道(16)上靠近施肥水泵(10)的一端与混液罐(9)连接，另一端与灌溉主管道(7)连接且位于灌溉电磁阀(5)的下游；所述吸肥器(11)的一端与第一配液管道(17)连接，另一端通过第二配液管道(38)与混液罐(9)连接；所述储液箱(12)分别连接于吸肥器(11)、发酵罐(26)。
2.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述灌溉主管道(7)上设有第一过滤器(4)、灌溉止逆阀(6)，所述第一过滤器(4)位于灌溉水泵(3)与第一注水管道(36)之间，所述灌溉止逆阀(6)位于灌溉电磁阀(5)与施肥管道(16)之间。
3.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述灌溉支路(37)上设有田间控制阀(8)。
4.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述第一注水管道(36)上设有注水电磁阀(32)、流量传感器(33)。
5.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述发酵罐(26)内设有过滤层(29)，且在发酵罐(26)的侧壁上设有通气管(30)；所述搅拌器(28)位于过滤层(29)的上方。
6.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述第二注水管道(14)通过浮球阀(13)与混液罐(9)连接，所述浮球阀(13)位于混液罐(9)内。
7.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，在所述第一配液管道(17)与第二配液管道(38)之间连接有肥液检测装置(20)，所述肥液检测装置(20)与吸肥器(11)并联设置；所述第一配液管道(17)上设有配液电磁阀(21)，所述配液电磁阀(21)位于肥液检测装置(20)与吸肥器(11)之间。
8.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述储液箱(12)通过配液支路分别与吸肥器(11)、发酵罐(26)连接；在配液支路上且位于储液箱(12)与吸肥器(11)之间分别设有吸液电磁阀(22)、浮子流量计(23)、吸液止逆阀(24)、第二过滤器(25)；在配液支路上且位于储液箱(12)与发酵罐(26)之间分别设有出液阀(34)、第三过滤器(35)。
9.根据权利要求1所述的有机栽培水肥一体化系统，其特征在于，所述施肥管道(16)上设有施肥止逆阀(19)，所述施肥止逆阀(19)位于施肥电磁阀(18)的下游。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的有机栽培水肥一体化系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过控制系统控制灌溉系统，开启灌溉水泵及灌溉电磁阀，在灌溉水泵的作用下使水流经灌溉支路进入田间进行灌溉；
S2、通过控制系统控制有机液发酵系统，开启注水电磁阀，使水流进入发酵罐，同时，将有机物料、发酵菌剂按比例添加至发酵罐内，通过搅拌器搅拌及循环泵形成环流以获得浓度均匀的发酵液；待发酵液完成后，将其输送至储液箱内；
S3、通过控制系统控制施肥系统，关闭灌溉电磁阀，开启施肥水泵、配液电磁阀；通过灌溉水泵向混液罐注入水流，并在施肥水泵的作用下使水流经过吸肥器，吸肥器利用负压将储液箱内的发酵液输送至混液罐内，并在混液罐内配成作物所需浓度的肥液；同时，经过肥液检测装置检测判断肥液浓度是否达到设定值，并在肥液浓度满足需求后关闭配液电磁阀，开启施肥电磁阀，从而肥液将通过施肥管道进入主灌溉管道，并经过灌溉支路到达田间。
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