CN106268383A - 一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头连接有喷淋供水管道，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为上喷淋冲洗溶解池和下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池连接有溶解液注入管道，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接。本发明利用滴灌系统首部自身水动力而进行固态肥料（农药）的溶解和注入，实现了循环冲洗与精准控制，保证了固态肥料或农药的溶解彻底而不致堵塞滴灌管。

Description

一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统

技术领域

本发明属于农业施肥、施药及灌溉技术领域，尤其涉及一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统。

背景技术

随着农业现代化的发展，基于滴灌的水肥（农药）一体化技术在广大农村得到了一定的认可，水肥（农药）一体化技术可实现节水灌溉，实现水分和养分的综合协调和一体化管理，具有提高作物产量和品质、对地形和地质的适应性强、能保持水土的优点，成为现代农业的重要标志。但目前肥料（农药）的溶解不彻底或易造成堵塞问题，一直是困扰着滴灌水肥（农药）一体化的推广应用。

由于目前适用于滴灌的液态肥料（农药）少，且液态肥料（农药）不宜运输和贮藏。因此，固态肥料（农药）还是主要的滴灌用肥来源，既然利用固态肥料（农药）进行水肥一体化操作，那么就存在溶解问题。截至目前固态肥料（农药）的溶解方法，不外乎搅拌机搅拌和加热溶解两种，但两种方法均有不足之处。利用搅拌机搅拌溶解肥料（农药）的不足之处是通过搅拌溶解的肥料（农药）溶液需要澄清时间，往往灌溉结束了，还没有澄清好；若不澄清用过滤网过滤，则又会导致进入主管道的废渣较多，易堵塞过滴灌首部的滤器和滴灌系统末端的滴灌管。利用加热法进行肥料（农药）的溶解，对于北方井灌区，灌溉水多地下的井水，肥料（农药）溶解液在进入主管道后，因灌溉水温度低(10-15℃)，肥料（农药）溶液又会凝结成小颗粒，还会造成滴灌首部的滤器和滴灌系统末端的滴灌管。

现有施肥(药)装置主要有施肥(药)罐、文丘里施肥器、注射泵施肥装置、施肥箱等几种，其作用是将适于根施且速溶于水的肥料、农药、除草剂、化控药品等在施肥(药)装置中充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部。然而这些施肥装置均存在固体肥料溶解不彻底、废渣多、注肥用时长等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其利用滴灌系统首部自身水动力而进行固态肥料（农药）的溶解和注入，实现了循环冲洗与精准控制，保证了固态肥料或农药的溶解彻底而不致堵塞滴灌管。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头连接有喷淋供水管道，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为用于放置固态肥料或农药的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池连接有溶解液注入管道，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接；

下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪；溶解液收集池的侧壁处设置有水位仪；溶解液注入管道上设置有溶解液注入阀；喷淋供水管道上设置有喷淋供水阀。

它还包括滴灌首部系统中用于同水源连接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，所述溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接。

它还包括数据采集与控制系统，数据采集与控制系统包括监控单元，监控单元通讯连接至少一个田间控制单元，每个田间控制单元均包括多通道数据采集控制模块传输模块，多通道数据采集控制模块采样连接水位仪和电导仪，控制连接溶解液注入阀和喷淋供水阀，多通道数据采集控制模块通过传输模块连接监控单元。

所述溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接的设置方式如下：溶解液收集池为上部敞口结构，喷淋冲洗溶解池出口对应设置在溶解液收集池的敞口上方。

所述上喷淋冲洗溶解池的底部处设置有排渣口。

所述溶解液注入阀和喷淋供水阀均选用电磁阀。

所述喷淋池过滤网为多层防酸碱过滤网。

本发明的有益效果是：

本发明利用肥料或农药的水溶性原理，在灌溉的同时利用滴灌首部的灌溉水的强大冲力喷淋冲洗肥料或农药，水循环喷淋冲洗，保证了肥料溶解彻底，利用灌溉水本身溶解后的肥料溶液，进入滴灌系统后也就不会再堵塞灌水器。

本发明利用溶解液注入阀、喷淋供水阀、水位仪、电导仪和采集与控制系统的配合实现了自动化控制；喷淋冲洗溶解池有多层过滤网，溶解液注入灌溉主管道是从第一连接部注入，肥料（农药）溶解液再次经滴灌首部系统上现有过滤装置的多级过滤，保证了不会因肥料（农药）溶解问题而引起堵塞。

本发明利用数据采集与控制系统对肥料（农药）的溶解彻底程度和肥料（农药）溶解收集液液面进行自动控制，主要体现在以下两个方面：

(1)利用喷淋供水阀和安装在喷淋冲洗溶解池底部的电导仪自动监测控制肥料（农药）溶解状况，当喷淋冲洗溶解池的溶解液达到灌溉水的电导率时，或者说是电导率的下限时，说明肥料（农药）已经彻底溶解，即关闭喷淋供水阀，停止喷淋。

(2)利用水位仪监测溶解液收集池上限水位，当达到水位上限时先关闭喷淋供水阀，停止喷淋冲洗肥料（农药），再开启溶解液注入阀，向灌溉主管道注入肥料（农药）溶液，待溶解液收集池内溶解液液面达到下限时，即停止肥料（农药）溶液的注入，这时再次启动喷淋供水阀，再次开始进行喷淋冲洗肥料（农药），如此循环直到把肥料（农药）彻底溶解为止。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，包括滴灌首部系统中用于同水源1连接的灌溉主管道12，所述灌溉主管道12上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述灌溉主管道12位于第一连接部和第二连接部之间的管道上设置有过滤装置，所述灌溉主管道12位于第一连接部和水源1之间的管道上设置有第一回水逆止阀31，所述灌溉主管道12位于过滤装置和第二连接部之间的管道上设置有第二回水逆止阀32。所述过滤装置为多级过滤器结构，多级过滤器结构包括在所述灌溉主管道12上沿出水方向依次设置的离心过滤器8、滤网过滤器9和碟片过滤器10。

所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池15，喷淋冲洗溶解池15的敞口上方对应设置有喷淋头14，喷淋头14通过喷淋供水管道7在第二连接部处与所述灌溉主管道12连接，喷淋冲洗溶解池15内铺设有喷淋池过滤网17，喷淋池过滤网为多层防酸碱过滤网。喷淋过滤网17将喷淋冲洗溶解池15分为用于放置固态肥料或农药16的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液18的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池15的下方设置有溶解液收集池20，溶解液收集池20通过溶解液注入管道5在第一连接部处与所述灌溉主管道12连接，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口19，溶解液收集池20为上部敞口结构，喷淋冲洗溶解池出口19对应设置在溶解液收集池20的敞口上方。

下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪24；溶解液注入管道5上设置有溶解液注入阀22；喷淋供水管道7上设置有喷淋供水阀13；所述上喷淋冲洗溶解池的底部处设置有排渣口25；所述溶解液收集池20的侧壁处设置有水位仪23。

所述溶解液注入阀22和喷淋供水阀13选用电磁阀。所述灌溉主管道12位于第二连接部和灌溉主管道出水口之间的管道上设置有总流量计11。

本发明的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统还包括数据采集与控制系统，数据采集与控制系统包括监控单元，监控单元通讯连接至少一个田间控制单元，每个田间控制单元均包括多通道数据采集控制模块传输模块，多通道数据采集控制模块采样连接总流量计11、水位仪23和电导仪24，控制连接溶解液注入阀22和喷淋供水阀13，多通道数据采集控制模块通过传输模块连接监控单元。数据采集与控制系统在本申请人于2013年06月27日申请的实用新型专利（专利名称：一种精准灌溉数据采集与控制系统和精准灌溉系统；申请号：CN201320378576.2）已公开。因此，本发明所用数据采集与控制系统的具体原理及工作过程就不再详细阐述。

本发明利用肥料或农药的水溶性原理，在灌溉的同时利用滴灌首部的灌溉水的强大冲力喷淋冲洗肥料或农药，水循环喷淋冲洗，保证了肥料溶解彻底，利用灌溉水本身溶解后的肥料溶液，进入滴灌系统后也就不会再堵塞灌水器。

本发明利用溶解液注入阀22、喷淋供水阀13、总流量计11、水位仪23、电导仪24和采集与控制系统的配合实现了自动化控制；喷淋冲洗溶解池有多层过滤网，溶解液注入灌溉主管道是从第一连接部注入，肥料（农药）溶解液再次经滴灌首部系统上过滤装置的多级过滤，保证了不会因肥料（农药）溶解问题而引起堵塞。

本发明利用数据采集与控制系统对肥料（农药）的溶解彻底程度和肥料（农药）溶解收集液液面进行自动控制，主要体现在以下两个方面：

(1)利用喷淋供水阀13和安装在喷淋冲洗溶解池15底部的电导仪24自动监测控制肥料（农药）溶解状况，当喷淋冲洗溶解池15的溶解液达到灌溉水的电导率时，或者说是电导率的下限时，说明肥料（农药）已经彻底溶解，即关闭喷淋供水阀13，停止喷淋。

(2)利用水位仪23监测溶解液收集池20上限水位，当达到水位上限时先关闭喷淋供水阀13，停止喷淋冲洗肥料（农药），再开启溶解液注入阀22，向灌溉主管道12注入肥料（农药）溶液，待溶解液收集池20内溶解液液面达到下限时，即停止肥料（农药）溶液的注入，这时再次启动喷淋供水阀13，再次开始进行喷淋冲洗肥料（农药），如此循环直到把肥料（农药）彻底溶解为止。

所述滴灌首部系统的水泵4连接在第一连接部和离心过滤器8之间的灌溉主管道12处。所述灌溉主管道12位于水泵4和离心过滤器8之间的管道处、位于滤网过滤器9与碟片过滤器10之间的管道处、位于碟片过滤器10与第二连接部之间的管道处均设置有压力表6。

本实施例还提供了基于本发明的固态肥料或农药的溶解注入控制方法，该控制方法依次按以下步骤进行：

（1）将对应轮灌区所需的固态肥料或农药事先称重好，放置喷淋溶解池的喷淋池过滤网17上；

（2）启动喷淋供水阀13，用强大的水流冲击溶解固态肥料或农药，经喷淋池过滤网17多层过滤后，进入过溶解液收集池20，当溶解液收集池20达到一定容量时，即溶解液液面达到最高限时，控制关闭喷淋供水阀13，同时启动溶解液注入阀22，把肥料或农药溶解液注入到滴灌首部系统；当溶解液收集池20溶液注入完毕，即溶解液液面达到最低限时，控制关闭溶解液注入阀22，并再次控制启动喷淋供水阀13；如上所述依次循环反复，直到下喷淋冲洗溶解池内的电导仪24读数不变，此时下喷淋冲洗溶解池内的电导率到达最低限，即为固态肥料或农药溶解完毕，此时控制关闭喷淋供水阀13；一般每3-5分钟，即可完成一次冲淋溶解注入过程，2-3个循环即可完全溶解肥料或农药；

（3）在完成肥料或农药溶解液注入后，继续滴灌3-5分钟后，再进行下一轮灌区的肥料或农药的加入，这样可以保证每个轮灌区所应施用的肥料和农药都全部作用到作物的根部，充分发挥其作用；

（4）滴灌结束，喷淋池过滤网17上不溶解的肥料或农药废渣部分需通过排渣口25人工给予清除。

本发明集冲淋溶解、过滤、自动注肥于一体，肥料溶解彻底，废渣残余少，工作效率高，费用较低，有利于克服了现有技术浪费水、溶解效果差、不利于随灌溉高效施肥的不足。

利用滴灌首部系统水动力强力冲洗肥料（农药），在灌溉的同时冲洗喷淋肥料（农药），直至所有可溶部分全部溶解；所有肥料（农药）溶解液收集在溶解液收集池20内，待达到一定量后，停止肥料（农药）的冲洗，自动启动溶解液注入阀22，待溶解液收集池20内已溶解的肥料（农药）溶液注入完毕，再次启动喷淋供水阀13，继续开始喷淋冲洗肥料，直到溶解液收集池20内溶液再次达到一定容积后，再次启动溶解液注入阀22，如此循环喷淋冲洗，易溶肥料一般一次即可溶解，若灌溉面积大，一般经过2～3次循环即可全部把肥料可溶解部分全部溶解。

本发明经农业生产实践中应用，获得了较好的效果。其在烟田中实践时，安装简单方便，增产效果好，根据水井的出水量和滴灌首部功率大小，轮灌区面积可控制在15-30亩为宜，每个滴灌首部管理轮灌区5-10个为宜。本发明根据需要安装或拆分非常灵活，便于操作和自动化管理。实践证明，运用该发明，15分钟左右完成每个轮灌区的固体施肥和农药的溶解和随滴灌水的施用；与常规灌溉施肥相比，在烟草上应用该基于滴灌首部的水肥药一体化方法，烟叶产量增产15%以上，优等烟比例增加明显，每亩净效益增加500元以上，同时社会和环境效益显著，且实用性较强。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头连接有喷淋供水管道，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为用于放置固态肥料或农药的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池连接有溶解液注入管道，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接；

下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪；溶解液收集池的侧壁处设置有水位仪；溶解液注入管道上设置有溶解液注入阀；喷淋供水管道上设置有喷淋供水阀。

2.根据权利要求1所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：它还包括滴灌首部系统中用于同水源连接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，所述溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：它还包括数据采集与控制系统，数据采集与控制系统包括监控单元，监控单元通讯连接至少一个田间控制单元，每个田间控制单元均包括多通道数据采集控制模块传输模块，多通道数据采集控制模块采样连接水位仪和电导仪，控制连接溶解液注入阀和喷淋供水阀，多通道数据采集控制模块通过传输模块连接监控单元。

4.根据权利要求3所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接的设置方式如下：溶解液收集池为上部敞口结构，喷淋冲洗溶解池出口对应设置在溶解液收集池的敞口上方。

5.根据权利要求4所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述上喷淋冲洗溶解池的底部处设置有排渣口。

6.根据权利要求5所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述溶解液注入阀和喷淋供水阀均选用电磁阀。

7.根据权利要求5所述的一种循环冲洗与精准控制溶解的固体溶解注入系统，其特征在于：所述喷淋池过滤网为多层防酸碱过滤网。