CN104871935A - 带校正装置的水肥一体化滴灌系统以及校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供带校正装置的水肥一体化滴灌系统，该滴灌系统包括供水装置，供肥装置，施肥装置以及校正装置，所述供肥装置包括肥液桶，与所述肥液桶的下部相连通的出肥管，所述出肥管上设置有截止阀-1；所述校正装置包括插入所述肥液桶内部用于吸取肥液的吸液管，与所述吸液管的末端相连通的校正柱，所述校正柱的下端经由截止阀-2与所述出肥管相连通；所述施肥系统包括一注肥加药泵，肥液与水在其内自动混合后施入大田，本发明原理及操作简单，系统结构容易实现且拆装携带方便，能耗低，使用寿命长，提高对大田滴灌水肥一体化系统中注肥加药泵流量的精度。

Description

带校正装置的水肥一体化滴灌系统以及校正方法
技术领域
本发明属于滴灌技术领域，尤其是涉及带校正装置的水肥一体化滴灌系统以及校正方法。
背景技术
滴灌是一种可根据作物需水量进行局部控制灌溉的现代高效节水灌溉技术,迄今为止仍是农田灌溉最节水的灌溉技术之一。借助滴灌压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤，实现水肥一体化这一农业新技术。水肥一体化技术可按照作物不同生育期生长需求，将水分和养分定时、定量、按比例直接提供给作物。因此，水肥一体化的精准管理就成为该项技术应用成败的关键。
目前，常用于滴灌水肥一体化的比例注肥加药泵，直接安装在供水管上，以水压作为工作的动力，便可实现滴灌管线上施肥加药。注入的溶液剂量与流进水管的水量成正比，而“比例性”是保持恒定精确剂量的关键。但是，在实际滴灌系统工作运行中，由于受到工作电压不稳、过滤器堵塞等因素的影响，供水管线中水流量和压力无法保持恒定，这就导致比例注肥加药泵的“比例性”可靠性降低，施放剂量无法长时间保持恒定精准，大大降低了施肥加药的质量，进而影响到了作物的正常生长。
因而有必要提出一种能够对水肥一体化滴灌系统中的注肥加药泵的流量进行校正的系统和方法，用以应对上述比例注肥加药泵在实际运行过程中遇到的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供带校正装置的水肥一体化滴灌系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
带校正装置的水肥一体化滴灌系统，该滴灌系统包括供水装置，供肥装置，施肥装置以及校正装置，所述供肥装置包括肥液桶，与所述肥液桶的下部相连通的出肥管，所述出肥管上设置有截止阀-1；所述校正装置包括插入所述肥液桶内部用于吸取肥液的吸液管，与所述吸液管的末端相连通的校正柱，所述校正柱的下端接一流量计，后经由截止阀-2与所述出肥管相连通；所述施肥系统包括一注肥加药泵，肥液与水在其内自动混合后施入大田。
作为本发明优选的方案，所述流量计优选为电子涡轮流量计，电子涡轮流量计整机功能强，功耗低，压力损失小，抗电磁干扰和抗震动能力强，叶轮同时还具有防腐功能。
作为本发明最优选的方案，所述吸液管上还设置有预充/排气阀-2，所述吸液管的进口处设置有过滤网，在出肥管的截止阀-1后设有过滤器，所述校正柱的出口与所述过滤器的出口相连通，后接脉冲阻尼器-1，其后连通一吸液软管；所述吸液软管的出口通入所述注肥加药泵的内部，所述注肥加药泵还连通有供水管；在所述注肥加药泵后依次设有安全阀，预充/排气阀-1，脉冲阻尼器-2，压力表和背压阀；脉冲阻尼器-1经截止阀-3接入系统中，脉冲阻尼器-2经截止阀-4接入系统中。
进一步的，所述肥液桶采用聚乙烯橡胶原料(LLDPE)一次成型制成，一次性成型能够保证桶体内外光滑，具有良好的卫生与抗紫外线能力，耐撞击，抗强震，不易老化，不长水藻，易清洗，防鼠，防白蚁，安装移动方便。
进一步的，所述校正柱采用透明聚氯乙烯或不锈钢材料，抗紫外线和抗酸碱腐蚀能力强，能够对注肥加药泵的流量进行精确标定。
进一步的，所述脉冲阻尼器-1，脉冲阻尼器-2采用聚氯乙烯或不锈钢材料，抗紫外线和抗酸碱腐蚀能力强，能够平滑由注肥加药泵引起的管路脉动和系统的水锤现象。
进一步的，所述背压阀采用硬质聚氯乙烯材料，在管路不稳定的状态下能够保证注肥加药泵的出口至少有能够正常工作的背压，使其能够正常输出流量。
本发明的第二个目的是提供采用上述系统进行流量校正的方法，通过校正装置测定出系统的实际流量，然后与注肥加药泵的设定流量进行比较，即可得出校正系数，以此校正系数为基础计算出施入一定量的肥液时实际需要运行的时间。
具体包括如下步骤：
S1：系统运行初所有阀处于关闭状态，将肥液桶注满肥液，同时将供水管连接在大田滴灌系统供水支管上；
S2：打开截止阀-2，截止阀-3，截止阀-4，以及预充/排气阀-1和预充/排气阀-2；运行注肥加药泵，使吸液管吸液，校正柱内充满肥液，关闭预充/排气阀-1和预充/排气阀-2；当供水管出口处压力恒定在预设工作压力后，关闭注肥加药泵和截止阀-2，打开预充/排气阀-2后缓慢打开截止阀-2，调节校正柱内的肥液，使其液面处于校正柱上刻度的最上端，关闭截止阀-2，将流量计清零；
S3：将注肥加药泵调节到所需流量刻度，同时打开注肥加药泵和截止阀-2，并开始计时，当校正柱内肥液的液面下降至校正柱上刻度的最下端时，计时停止；
S4：计算出注肥加药泵的实际流量，并与设定流量进行比对，通过换算得到施肥加药时间校正系数，在实际滴灌过程中，依据该校正系数对滴灌时间进行校正。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明原理及操作简单，系统结构容易实现且拆装携带方便，能耗低，使用寿命长；通过添加流量计，可实现流量数据的自动采集；同时，校正柱也为流量的测定提供了参考，进一步提高对大田滴灌水肥一体化系统中注肥加药泵流量的校正精度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的系统结构示意图。
附图标记说明：
1-肥液桶、2-吸液管、3-校正柱、4-流量计、5-截止阀-1、6-截止阀-2、7-过滤器、8-压力表、9-脉冲阻尼器-1、10-截止阀-3、11-吸液软管、12-注肥加药泵、13-供水管、14-安全阀、15-截止阀-4、16-预充/排气阀-1、17-背压阀、18-预充/排气阀-2、19-脉冲阻尼器-2。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
图1为本发明较佳实施例的结构示意图，包括肥液桶1、吸液管2、校正柱3、流量计4、截止阀-15、截止阀-26、过滤器7、压力表8、脉冲阻尼器-19、截止阀-310、吸液软管11、注肥加药泵12、供水管13、安全阀14、截止阀-415、预充/排气阀-116、背压阀17、预充/排气阀-218、脉冲阻尼器-219。
如图所示，肥液桶1采用圆柱形设计，桶身直径40-50cm，底部设有出肥管连接孔，能够与外部出肥管连接紧密，不发生渗漏现象；吸液管2为校正系统供液，其进口处设有塑料过滤网，防止肥液中固体杂质进入校正系统；同时在出肥管截止阀-15后设有一小型网式过滤器7，过滤精度≥120目，对进入注肥加药泵12的肥液进行过滤；校正柱4与吸液管3相连，其下安装流量计4，优选为电子涡轮流量计，提高了校正工作的自动性和快捷性；流量计4的出口与过滤器7的出口最终相连，后接一脉冲阻尼器-19，其后连吸液软管11，为注肥加药泵12提供肥液；供水管13可连接大田滴灌系统供水支管，在注肥加药泵12后设一安全阀14，当供水管内的压力超过规定值时自动开启并向系统外排放肥液，来保证管道压力持续稳定；预充/排气阀(也可称为真空阀)16,18能够在系统关闭/开启时，为校正装置补充/排放空气，防止系统管路出现负压/超压的现象；安全阀14后设一脉冲阻尼器-219，可减少由注肥加药泵12运行所产生的脉动，避免系统的水锤现象，减小管路震动，稳定流量，保护了压力表8、流量计4等仪表；该脉冲阻尼器-219后设一压力表8，对施肥管出口处压力进行测定，其后设一背压阀17，保持注肥加药泵12出口压力恒定。
进一步参照图1来说明本系统的校正方法，系统运行初所有阀处于关闭状态，将肥液桶1注满肥液，同时将供水管13连接在大田滴灌系统供水支管上；打开截止阀-26、截止阀-310、截止阀-415、预充/排气阀-116和预充/排气阀-218；运行注肥加药泵12，使吸液管2、校正柱3充满肥液；关闭两个预充/排气阀，当供水管出口处压力恒定在预设工作压力后，同时关闭注肥加药泵12和截止阀-26；打开预充/排气阀-218后缓慢打开截止阀-26，调节校正柱3内肥液，使其液面降到起始零刻度(在该实施例中，校正柱3的起始零刻度位于校正柱3的上部，终止刻度位于校正柱3的下部)，关闭截止阀-26，将流量计4清零；将注肥加药泵12调节到所需流量刻度，同时打开注肥加药泵12和截止阀-26，并开始计时；当校正柱3的液面下降到终止刻度时停止计时；由此可计算出注肥加药泵12的实际流量，将泵的实际流量与设定流量进行对比，通过换算可得到施肥加药时间校正系数，依据此系数，核算出滴灌时系统需要的实际运行时间，即校正时间，以此来保证施肥加药的精确计量；核算完需要的实际运行时间后，打开截止阀-15，即可实现对滴灌系统的注肥加药。
例如泵的设定流量为100L/h，校正时，校正柱内的液体体积是95L，计时时间是1h，通过校正系统测得的实际流量为95L/h，实际流量的算法是校正柱内液体的体积除以计时时间，得到的校正系数为1.053，则泵在实际运行时，其运行时间与理论时间的比值为1.053。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：该滴灌系统包括供水装置，供肥装置，施肥装置以及校正装置，所述供肥装置包括肥液桶(1)，与所述肥液桶(1)的下部相连通的出肥管，所述出肥管上设置有截止阀-1(5)；所述校正装置包括插入所述肥液桶(1)内部用于吸取肥液的吸液管(2)，与所述吸液管(2)的末端相连通的校正柱(3)，所述校正柱(3)的下端接一流量计(4)，后经由截止阀-2(6)与所述出肥管相连通；所述施肥系统包括一注肥加药泵(12)，肥液与水在其内自动混合后施入大田。
2.根据权利要求1所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述流量计(4)为电子涡轮流量计。
3.根据权利要求1或2所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述吸液管(2)上设置有预充/排气阀-2(18)，所述吸液管(2)的进口处设置有过滤网，在出肥管的截止阀-1(5)后设有过滤器(7)，所述校正柱(3)的出口与所述过滤器(7)的出口相连通，后接脉冲阻尼器-1(9)，其后连通一吸液软管(11)；所述吸液软管(11)的出口通入所述注肥加药泵(12)的内部，所述注肥加药泵(12)还连通有供水管(13)；在所述注肥加药泵(12)后依次设有安全阀(14)，预充/排气阀-1(16)，脉冲阻尼器-2(19)，压力表(8)和背压阀(17)；脉冲阻尼器-1(9)经截止阀-3(10)接入系统中，脉冲阻尼器-2(19)经截止阀-4(15)接入系统中。
4.根据权利要求3所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述肥液桶(1)采用聚乙烯橡胶原料一次成型制成。
5.根据权利要求1,2或4所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述校正柱(3)采用透明聚氯乙烯或不锈钢材料。
6.根据权利要求5所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述脉冲阻尼器-1(9)，脉冲阻尼器-2(19)采用聚氯乙烯或不锈钢材料。
7.根据权利要求1,2或6所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统，其特征在于：所述背压阀(17)采用硬质聚氯乙烯材料。
8.使用权利要求1-7任一所述的带校正装置的水肥一体化滴灌系统进行流量校正的方法，包括如下步骤：
S1：系统运行初所有阀处于关闭状态，将肥液桶(1)注满肥液，同时将供水管(13)连接在大田滴灌系统供水支管上；
S2：打开截止阀-2(6)，截止阀-3(10)，截止阀-4(15)，以及预充/排气阀-1(16)和预充/排气阀-2(18)；运行注肥加药泵(12)，使吸液管(2)吸液，校正柱(3)内充满肥液，关闭预充/排气阀-1(16)和预充/排气阀-2(18)；当供水管出口处压力恒定在预设工作压力后，关闭注肥加药泵(12)和截止阀-2(6)，打开预充/排气阀-2(18)后缓慢打开截止阀-2(6)，调节校正柱(3)内的肥液，使其液面处于校正柱(3)上刻度的最上端，关闭截止阀-2(6)，将流量计(4)清零；
S3：将注肥加药泵(12)调节到所需流量刻度，同时打开注肥加药泵(12)和截止阀-2(6)，并开始计时，当校正柱(3)内肥液的液面下降至校正柱(3)上刻度的最下端时，计时停止；
S4：计算出注肥加药泵(12)的实际流量，并与设定流量进行比对，通过换算得到施肥加药时间校正系数，在实际滴灌过程中，依据该校正系数对滴灌时间进行校正。
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