CN106912324A - 基于太阳能蓄热和重力渗灌的自动育苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能蓄热和重力渗灌提供土壤温湿度环境的自动育苗方法，该系统包括太阳能真空管集热器、集热水箱、集热温度传感器、蓄热循环泵、蓄热水箱、蓄热温度传感器、控温循环泵、控温水箱、控温温度传感器、电加热管、蓄热温度控制器、育苗循环泵、育苗分水器、育苗床、育苗穴、育苗集水器、渗灌分水器、渗灌水箱、育苗温湿度控制器、育苗区、加热管、加热管阀、渗灌管、渗灌管阀、育苗温湿度传感器。本发明通过对太阳能热量的持续存储和利用装置，使育苗土壤温度保持稳定，利用重力渗灌装置，使育苗土壤湿度保持稳定，以此提高种子发芽或幼苗生长的效率，并实现能源节约和温湿度的自动控制。

Description

基于太阳能蓄热和重力渗灌的自动育苗方法

技术领域

本发明属于农业设施和新能源应用技术领域，具体涉及一种利用太阳能蓄热和重力渗灌提供土壤温湿度环境的自动育苗方法。

背景技术

随着我国设施农业技术的不断发展，塑料大棚和日光温室应运而生，使得园地栽培水平大幅提升，在一定程度上解决了我国长期以来果蔬以及观赏植被供应不足的问题。然而，大多数塑料大棚和日光温室的培育设施相对简易，受室外环境影响较大，自动化程度较低，电能以及水资源消耗较高，这不仅制约了园地栽培效率的提高，而且大大降低了其运行的经济效益。

通常，种子和幼苗的生长阶段是植被生长周期的关键阶段，在该阶段，其根系周围的土壤热湿环境将对育苗的成败和效率产生重要影响，然而，大棚和温室所创造出的热湿环境通常难以直接作用于根系土壤。事实上，将热量和水分直接作用于根系局部范围内，不但可以加速种子和幼苗的发芽、生长，还可以减少热量损失和水分蒸发，从而提高育苗效率和经济效益。在传统的育苗设施中，供给植被生长的热量虽主要来自于太阳能，但在应用过程中难以克服其周期性和气候变化的影响，若要维持连贯的育苗循环，一般需要增加电能消耗，然而，蓄能设施的投入便可在一定程度上缓解该问题，降低电能消耗。此外，对育苗温度和湿度参数进行自动控制，不仅可以根据不同培育对象进行调节，以保持最佳热湿环境，而且可以减少人工投入，提高经济效益。

由此可见，传统的育苗设施在效率提高、节能和自动控制方面仍具有很大的改进潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动控温控湿的育苗方法。基于各种植物的种子或幼苗均有其对应的最适宜生长温度和湿度，该育苗方法采用太阳能蓄热、控温和重力渗灌方式使育苗土壤保持一个稳定的温湿度环境，以此实现育苗工作的高效、自动、节能以及持续稳定。

实现上述目的的技术方案是：该自动育苗系统包括太阳能真空管集热器、集热水箱、集热温度传感器、蓄热循环泵、蓄热水箱、蓄热温度传感器、控温循环泵、控温水箱、控温温度传感器、电加热管、蓄热温度控制器、育苗循环泵、育苗分水器、育苗床、育苗穴、育苗集水器、渗灌分水器、渗灌水箱、育苗温湿度控制器、第一育苗区~第n育苗区、第一加热管~第n加热管、第一加热管阀~第n加热管阀、第一渗灌管~第n渗灌管、第一渗灌管阀~第n渗灌管阀、第一育苗温湿度传感器~第n育苗温湿度传感器。所述太阳能真空管集热器和集热水箱连接共同构成集热装备，所述蓄热水箱置于集热水箱与控温水箱之间，所述电加热管置于控温水箱内，所述蓄热温度控制器连接各温度传感器、电加热管以及控温循环泵和蓄热循环泵，所述育苗床由绝热隔板将其分为第一育苗区~第n育苗区，所述育苗穴固定在育苗床上，且均匀分布于各育苗区中，所述第一加热管~第n加热管和第一渗灌管~第n渗灌管对应置于第一育苗区~第n育苗区，所述渗灌水箱相对于育苗床处于高位，并与渗灌分水器相连，所述第一渗灌管~第n渗灌管一端与渗灌分水器相连，另一端封闭，所述育苗温湿度控制器连接各育苗温湿度传感器、阀门以及育苗循环泵。

本发明的有益效果是：以太阳能作为主要育苗热源，通过对太阳能热量的持续存储和利用装置，使育苗土壤温度保持稳定，利用重力渗灌装置，使育苗土壤湿度保持稳定，以此提高种子发芽或幼苗生长的效率，并实现能源节约和温湿度的自动控制，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明系统原理示意图。

图2为育苗穴示意图。

图3为育苗床a-a剖面示意图。

图4为渗灌管示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，该自动育苗系统包括太阳能真空管集热器1、集热水箱2、集热温度传感器3、蓄热循环泵4、蓄热水箱5、蓄热温度传感器6、控温循环泵7、控温水箱8、控温温度传感器9、电加热管10、蓄热温度控制器11、育苗循环泵12、育苗分水器13、育苗床14、育苗穴15、育苗集水器16、渗灌分水器17、渗灌水箱18、育苗温湿度控制器19、第一育苗区G₁~第n育苗区G_n、第一加热管H₁~第n加热管H_n、第一加热管阀VH₁~第n加热管阀VH_n、第一渗灌管I₁~第n渗灌管I_n、第一渗灌管阀VI₁~第n渗灌管阀VI_n、第一育苗温湿度传感器T₁~第n育苗温湿度传感器T_n。其特征在于所述太阳能真空管集热器1吸收太阳能热量，并将热量传递至集热水箱2，所述集热温度传感器3监测集热水箱2内温度变化，所述蓄热温度传感器6监测蓄热水箱5内温度变化，所述控温温度传感器9监测控温水箱8内温度变化，所述蓄热温度控制器11通过接收温度信号控制蓄热循环泵4、控温循环泵7和电加热管10的通断，所述第一加热管H₁~第n加热管H_n分别向第一育苗区G₁~第n育苗区G_n提供适宜育苗温度，所述渗灌水箱18利用较大的重力水头作用，提供渗灌动力，所述第一渗灌管I₁~第n渗灌管I_n分别向第一育苗区G₁~第n育苗区G_n提供渗灌水，所述第一育苗温湿度传感器T₁~第n育苗温湿度传感器T_n分别监测第一育苗区G₁~第n育苗区G_n内土体温、湿度，所述育苗温湿度控制器19通过接收温、湿度信号控制育苗循环泵12、第一加热管阀VH₁~第n加热管阀VH_n、第一渗灌管阀VI₁~第n渗灌管阀VI_n的通断。

如图2所示，所述育苗穴15由圆锥台形托架和半圆形管托构成，使用时托架内置透水土工织布，将育苗土置于土工织布内，待育苗完成后，将土工织布连同育苗土及苗珠一并从托架内提起并转移，以此循环使用育苗穴15进行育苗。如图3所示，所述第一加热管H₁~第n加热管H_n和第一渗灌管I₁~第n渗灌管I_n穿过育苗穴15的半圆形管托与之相结合，以便使适宜的温度和湿度直接作用于苗珠根系，提升育苗效率。如图4所示，在所述第一渗灌管I₁~第n渗灌管I_n的上部管壁开设渗灌孔，其位置位于各育苗穴正下方，渗灌孔上部固定透水金属笼，笼内填充砾石，防止育苗土壤堵塞渗灌孔。

本发明工作原理：结合图1说明本发明的工作原理，太阳能真空管集热器1吸收太阳能热量，使集热水箱2中的水温逐步升高，开启蓄热循环泵4，集热水箱2中的水进入蓄热水箱5，经过换热后流回集热水箱2，将热量蓄存至蓄热水箱5；开启控温循环泵7，蓄热水箱5中的水进入控温水箱8，经过换热后流回蓄热水箱5，使控温水箱8内水温保持在设定温度；以第一育苗区G₁为例，开启育苗循环泵12和第一加热管阀VH₁，控温水箱8内循环水由育苗分水器13进入第一加热管H₁，与土壤换热后通过育苗集水器16返回控温水箱8，以此对第一育苗区G₁进行加热以促进苗珠发育，开启第一渗灌管阀VI₁，渗灌水箱18内渗灌水在重力水头作用下经过渗灌分水器17进入第一渗灌管I₁，由各渗灌孔流入土壤，对第一育苗区G₁进行渗灌，其余各育苗区的育苗过程与第一育苗区G₁同理。

当集热水箱2中水温高于蓄热水箱5内水温时，蓄热温度控制器11接收集热温度传感器3和蓄热温度传感器6的信号，向蓄热循环泵4发出启动指令，使集热水箱2中循环水流入蓄热水箱5，经过换热后流回集热水箱2，当集热水箱2中水温等于或小于蓄热水箱5内水温时，蓄热循环泵4则在蓄热温度控制器11的指令下停止运行，如此反复循环，将热量蓄存至蓄热水箱5，并防止热量回流至集热水箱2。

当控温温度传感器9所测控温水箱8内水温低于设定供水温度时，如果此时蓄热水箱5内水温高于该设定供水温度，则蓄热温度控制器11会接收蓄热温度传感器6的信号，向控温循环泵7发出开启指令，使蓄热水箱5中循环水流入控温水箱8，经过换热后流回蓄热水箱5；如果蓄热水箱5内水温低于该设定供水温度，则蓄热温度控制器11向控温循环泵7发出停止指令，同时向电加热管10发出开启指令，利用电加热方式使控温水箱内水温达到设定供水温度。当控温温度传感器9所测温度达到或高于设定供水温度时，蓄热温度控制器11则向控温循环泵7或电加热管10发出停止指令。如此反复循环，使控温水箱8内水温保持在设定温度。

育苗温度控制以第一育苗区G₁为例，当育苗土壤温度低于设定育苗温度时，育苗温湿度控制器19接收第一育苗温湿度传感器T₁的温度信号，向育苗循环泵12和第一加热管阀VH₁发出开启指令，则控温水箱8内循环水由育苗分水器13通过第一加热管H₁进入第一育苗区G₁，与土壤换热后，通过育苗集水器16返回控温水箱8；当第一育苗区G₁中育苗土壤温度等于或高于设定育苗温度时，育苗温湿度控制器19接收第一育苗温湿度传感器T₁的温度信号，向第一加热管阀VH₁发出停止指令，如果此时其它加热管阀均处于关闭状态，则育苗温湿度控制器19向育苗循环泵12发出停止指令，否则，育苗循环泵12继续运行。育苗湿度控制以第一育苗区G₁为例，当育苗土壤湿度低于设定育苗湿度时，育苗温湿度控制器19接收第一育苗温湿度传感器T₁的湿度信号，向第一渗灌管阀VI₁发出开启指令，则渗灌水箱18中的水通过渗灌分水器17进入第一渗灌管I₁，从而对第一育苗区G₁进行渗灌；当育苗土壤湿度等于或高于设定育苗湿度时，育苗温湿度控制器19接收第一育苗温湿度传感器T₁的温度信号，向第一渗灌管阀VI₁发出停止指令。如此反复循环控制，使第一育苗区G₁内土壤温度和湿度保持在设定水平。

Claims (2)

1.一种太阳能蓄热和重力渗灌的自动育苗方法，其特征在于育苗系统中同时设置集热水箱（2）、蓄热水箱（5）和控温水箱（8），利用蓄热温度控制器（11）、集热温度传感器（3）和蓄热温度传感器（6）的配合，使集热水箱（2）吸收太阳能的热量存入蓄热水箱（5），并防止热量回流，通过设定供水温度，利用蓄热温度控制器（11）和蓄热温度传感器（6）的配合，使蓄热水箱（5）向控温水箱（8）提供热量，使控温水箱（8）内水温保持在设定供水温度。

2.一种太阳能蓄热和重力渗灌的自动育苗方法，其特征在于育苗床（14）内布置育苗穴（15），并将其利用绝热隔板分隔为不同育苗区（G₁~G_n），控温水箱（8）为各育苗区提供热源，渗灌水箱（18）在重力水头作用下提供水源，各育苗区内设置育苗温湿度传感器（T₁~T_n）进行独立控制，并配合育苗温湿度控制器（19）、各加热管阀（VH₁~VH_n）和各渗灌管阀（VI₁~VI_n），使各育苗区土壤保持所设定的育苗温度和湿度。