CN107711031B - 灌溉水肥制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种灌溉水肥制备系统及方法，主要用于制备灌溉用水肥属于灌溉技术领域。上述系统主要包括给料装置和溶解装置，给料装置位于溶解装置的上方，用于将肥料定量地输送到溶解装置中。给料装置主要包括储存仓、输送结构和缓存仓；使用时，储存仓中提前储存有肥料，储存仓中肥料通过输送机构进入到缓存仓当缓存仓内的肥料重量达到预设值时，输送机构关闭，停止供料。打开水源管上的控制阀，水位上升到预设水位后关闭水源管；打开缓存仓的仓门，肥料落入到溶解池中，并在溶解池中溶解形成水肥用于灌溉农作物。上述方法主要利用了上述系统。上述设计得到的灌溉水肥制备系统及方法减轻了工作人员的劳动量，提高了效率。

Description

灌溉水肥制备系统及方法

技术领域

本发明涉及灌溉技术领域，具体而言，涉及一种灌溉水肥制备系统及方法。

背景技术

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起。

通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况；作物不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。

综上所述，提供一种灌溉水肥制备系统及方法，这对于灌溉技术的发展具有比较重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灌溉水肥制备系统及方法，其能够将灌溉用水和肥料进行调配形成水肥。

本发明是这样实现的：

一种灌溉水肥制备系统，包括溶解装置及给料装置，所述给料装置位于所述溶解装置的上方，用于将肥料放入到溶解装置中；

所述溶解装置包括溶解池，所述溶解池上设置有水源管，所述水源管上设置有控制阀；

所述溶解装置还包括搅拌器，所述搅拌器设置在所述溶解池的底部；

所述给料装置包括：

储存仓，用于储存肥料；

输送机构，所述储存仓内的肥料能够落入到所述输送机构中，

缓存仓，所述缓存仓位于所述输送机构的下方，所述输送机构能够将肥料从储存仓输送到所述缓存仓内，

所述缓存仓的底部通过称重仪与地基连接；

所述缓存仓的底部设置有仓门及开启机构，所述开启机构将所述仓门打开时，所述缓存仓内的肥料能够落入到所述溶解池中。

进一步，

所述灌溉水肥制备系统还包括控制器，所述控制器分别与所述称重仪及控制阀电连接。

进一步，

所述输送机构包括螺旋输送机，所述螺旋输送机包括：

驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电连接；

料槽，所述料槽的横截面为U型，与所述储存筒连接，所述储存筒中的肥料能够落入到所述料槽中，

所述料槽的出料口设置在所述缓存仓的上方；

螺旋轴，所述螺旋轴设置在所述料槽中，所述驱动电机与所述螺旋轴传动连接。

进一步，

所述缓存仓的底部设置有下料溜管，

所述仓门并与所述下料溜管的下端铰接，

所述仓门与所述下料溜管之间还设置有弹簧，所述弹簧使得所述仓门将所述下料溜管封堵；

所述开启机构包括拉动件及浮球杆，所述拉动件的一端与所述仓门连接，

所述浮球杆的一端设置有浮球，另一端与所述拉动件连接，

所述浮球杆通过转轴与所述溶解池铰接，所述浮球杆及所述转轴形成杠杆机构，在受到水的浮力时，所述浮球能够通过杠杆机构将仓门打开。

进一步，

所述下料溜管的底部还设置锁定装置，所述锁定装置包括安装部及锁定杆；

所述安装部与所述下料溜管固定连接，所述锁定杆与通过弹性件与所述安装部滑动连接；

所述锁定杆的端部包括楔形端，所述楔形端的楔形面朝下，所述仓门与所述楔形面抵接时，所述锁定杆做远离所述仓门的运动；

所述仓门与所述下料溜管的端部抵接配合时，所述锁定杆复位，并将仓门锁定；

所述缓存仓上设置有定滑轮，所述浮球杆与上还连接有拉绳，所述拉绳绕过所述定滑轮后与所述锁定杆连接；所述拉动件及所述拉绳均为弹性可拉伸件；

所述浮球受到水的浮力时，所述拉绳能够将所述锁定杆拉动朝远离所述仓门的方向运动，并解除对仓门的锁定。

进一步，

所述开启机构还包括固定架，所述固定架与所述溶解池固定连接；

所述固定架高度方向上设置有多个安装部，所述转轴与所述固定架上的安装部可拆卸连接。

进一步，

所述定滑轮通过连接杆固定在所述缓存仓上。

进一步，

所述转轴与所述溶解池可拆卸连接，所述浮球杆上设置有多个通孔，所述转轴安装在通孔中。

进一步，

所述控制器包括单片机或PLC。

一种水肥制备方法，其主要利用了所述的灌溉水肥制备系统，主要包括了以下步骤：

a.将肥料储存在储存仓中；

b.开启输送机构，将肥料从储存仓中输送到缓存仓内；当称重仪的数据达到预设数值时，关闭输送机构；

c.开启控制阀，给溶解池中注水；当溶解池中的水位达到预设水位时，开启机构打开仓门，缓存仓内的肥料被放入到溶解池中；并关闭水源管上的控制阀。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的灌溉水肥制备系统及方法，使用时，储存仓中提前储存有肥料，储存仓中肥料通过输送机构进入到缓存仓当缓存仓内的肥料重量达到预设值时，输送机构关闭，停止供料。打开水源管上的控制阀，水位上升到预设水位后关闭水源管；打开缓存仓的仓门，肥料落入到溶解池中，并在溶解池中溶解形成水肥用于灌溉农作物。

上述设计得到的灌溉水肥制备系统减轻了工作人员的劳动量，提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的灌溉水肥制备系统结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的缓存仓及溶解装置的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的缓存仓及锁定装置的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的缓存仓及溶解池的结构示意图。

图标：100-灌溉水肥制备系统；110-给料装置；112-储存仓；114-输送机构；1142-驱动电机；1144-料槽；116-缓存仓；1161-称重仪；1162-仓门；1163-定滑轮；117-开启机构；1172-浮球杆；1174-浮球；1176-拉动件；1177-拉绳；1178-固定架；118-下料溜管；119-锁定装置；1191-安装部；1192-锁定杆；120-溶解装置；122-溶解池；124-搅拌器；126-水源管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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系统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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

如图1，本实施例提供了一种灌溉水肥制备系统100，主要用于制备灌溉用水肥。上述系统主要包括给料装置110和溶解装置120，给料装置110位于溶解装置120的上方，用于将肥料定量地输送到溶解装置120中。给料装置110主要包括储存仓112、输送结构和缓存仓116，储存仓112用于储存肥料并将肥料通过输送机构114输送到缓存仓116内，肥料在缓存仓116中称重后落入到溶解池122中。

具体地，如图1和图2，溶解装置120包括溶解池122、搅拌器124和水源管126，水源管126用于给溶解池122供水，搅拌器124设置在溶解池122的底部，用于搅拌加速肥料溶解。

水源管126上还设置有控制阀。控制阀用于控制水源管126上的流量，并能够将水源管126关闭或打开。搅拌器124包括螺旋状搅拌扇叶及电机，电机与搅拌扇叶传动连接，用于驱动搅拌扇叶旋转。本实施例中控制阀采用了电磁控制阀，搅拌器124上电机采用了变频电机。

如图1和图2，给料装置110主要包括储存仓112、输送机构114和缓存仓116；储存仓112用于储存肥料，输送机构114用于将肥料输送到缓存仓116中，缓存仓116用于将肥料称重并输送到溶解池122中。

具体地，储存仓112是由不锈钢钢板制作而成的圆筒状结构，其底部设置有肥料漏斗。输送机构114设置在储存仓112下方，从肥料漏斗落下的肥料能够落入到输送机构114中。

本实施例中，输送机构114主要包括螺旋输送机，螺旋输送机包括驱动电机1142、料槽1144及螺旋轴。料槽1144是由钢板卷制而成的类似于半圆筒状的结构，其横截面为U型，料槽1144的纵向端面与储存仓112的下部连接，储存仓112内的肥料在重力的作用下能够落入到料槽1144中。螺旋轴设置在料槽1144中，并且平行于料槽1144的轴向。驱动电机1142与螺旋轴传动连接，从而驱动螺旋轴旋转，螺旋轴上的螺旋叶将料槽1144中的肥料输送到料槽1144的出料口后，肥料从料槽1144中落入到缓存仓116中。

如图2和图3，缓存仓116设置在输送机构114的下方，具体为料槽1144的出料口的下方；其是由不锈钢钢板卷成的筒状结构。缓存仓116的底部通过称重仪1161与地基连接，称重仪1161能够实施测量缓存仓116内肥料的重量。缓存仓116的底部设置有仓门1162及开启机构117，开启机构117将仓门1162打开时，缓存仓116内的肥料能够落入到溶解池122中。

具体地，如图3，缓存仓116的底部设置有下料溜管118，仓门1162并与下料溜管118的下端铰接，仓门1162与下料溜管118之间还设置有弹簧，弹簧使得仓门1162将下料溜管118封堵。

开启机构117包括拉动件1176、浮球杆1172及固定架1178，固定架1178固定在溶解池122中，其高度方向上设置有多个安装部1191。

拉动件1176的一端与仓门1162连接，浮球杆1172的一端设置有浮球1174，另一端与拉动件1176连接。浮球杆1172上设置有转轴，浮球杆1172通过转轴与溶解池122中的固定架1178铰接，浮球杆1172、转轴及固定架1178形成杠杆机构，在受到水的浮力时，浮球1174能够通过杠杆机构将仓门1162打开。

不同作物需要的水肥浓度不同，故需要对水肥浓度进行较精确地调配。

上述设计中，缓存仓116中的肥料重量通过称重仪1161实时监测，当达到预设重量时即停止供料；从而使得从缓存仓116落入到溶解池122中肥料质量更加接近预设质量。

另外，上述设计中，由于仓门1162是通过水的浮力打开，只有溶解池122中的水到达预设水位时，拉动杆才能受到足够大的拉力，从而将仓门1162拉开。因此，只有溶解池122中的水量达到预设水量时，仓门1162才会打开。水量达到预设水量时，关闭水源管126上的流量控制阀。

综上，上述仓门1162及开启机构117相互配合可以使得肥料重量及水量均符合预设值，从而使得水肥浓度更加精确。另外，开启机构117还实现了自动开仓，降低了工作人员的劳动强度。

进一步，本实施例中仓门1162位置还设置了锁定装置119。锁定装置119将仓门1162锁定之后，仓门1162无法打开；解除锁定之后，仓门1162可以在外力的作用下打开。

如图3，所述锁定装置119包括安装部1191、锁定杆1192及弹性件，安装部1191与下料溜管118连接，并包括滑槽；锁定杆1192安装在滑槽中，能够在滑槽中滑动。弹性件一端与锁定杆1192连接，另一端与下料溜管118连接。

所述锁定杆1192的包括楔形端及限位部，楔形端设置在锁定杆1192的端部，限位部设置在锁定杆1192上。

锁定装置119与下料溜管118装配方式如下：

安装部1191与下料溜管118连接，滑槽水平设置，并且安装部1191的设置位置远离仓门1162与下料溜管118的铰接位置。锁定杆1192安装在安装部1191中时，楔形端靠近仓门1162，并且楔形面朝下。限位部与安装部1191的端部抵接，使得弹簧在不受到外力的作用下，楔形端从滑槽中伸出。

仓门1162与楔形面抵接时，锁定杆1192做远离仓门1162的运动，即，楔形端缩回到滑槽中。仓门1162与下料溜管118的端部抵接配合时，锁定杆1192复位，并将仓门1162锁定。

缓存仓116上设置有定滑轮1163，定滑轮1163通过来连接杆与下料溜管118固定连接。浮球杆1172与上还连接有拉绳1177，拉绳1177绕过定滑轮1163后与锁定杆1192连接；拉动件1176及拉绳1177均为弹性可拉伸件。

浮球1174受到水的浮力时，拉绳1177能够将锁定杆1192拉动朝远离仓门1162的方向运动，并解除对仓门1162的锁定。

缓存仓116内的肥料在到达预设重量之前仓门1162可能会打开，例如，弹簧老化，或者溶解池122内的水位先到达预设水位。仓门1162提前打开直接导致溶解池122内水肥浓度与预设值不符。上述锁定装置119的设置提高溶解池122水肥浓度的准确性。

进一步，本实施例中，灌溉水肥制备系统100还包括控制器，控制器分别与搅拌器124、螺旋输送机、称重仪1161及水源管126上的控制阀、水泵电连接；从而能够远程操作设备。

本实施例提供的灌溉水肥制备系统的操作方法及工作原理如下：

如图4，首先根据农作物的生长情况确定所需要的水量及肥量，调整控制器的相关参数以确定缓存仓116中肥料的预设重量，调整浮球杆1172与固定架1178的铰接位置以确定预设水位。打开输送机构114，肥料被输送到缓存仓116中，当重量达到预设重量时；关闭输送机构114停止供料。当水位到达预设水位时，关闭水源管126上的控制阀。此时，浮球1174受到浮力，拉动件1176及拉绳1177均弹性变形，拉绳1177将锁定装置119解锁之后，拉动件1176的拉力将仓门1162打开；肥料落入到溶解池122。

需要说明的是，在其它实施例中，可以采用其它结构的开启机构117，例如采用闸板阀开启；或者，可以不设置锁定装置119，当缓存仓116内的肥料达到预设重量之后再开启水源管126，或者将水源管126流量调小，同样可以避免仓门1162提前打开，提高水肥浓度的准确性。

实施例2：

本实施例提供了一种水肥制备方法，利用了实施例1中的灌溉水肥制备系统100，包括以下步骤：

a.将肥料储存在储存仓112中；

b.开启输送机构114，将肥料从储存仓112中输送到缓存仓116内；当称重仪1161的数据达到预设数值时，关闭输送机构114；

c.开启控制阀，给溶解池122中注水；当溶解池122中的水位达到预设水位时，开启机构117打开仓门1162，缓存仓116内的肥料被放入到溶解池122中；并关闭水源管126上的控制阀。

上述b步骤和c步骤可以同时进行，也可以先执行b步骤，再执行c步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种灌溉水肥制备系统，其特征在于，包括溶解装置及给料装置，所述给料装置位于所述溶解装置的上方，用于将肥料放入到溶解装置中；

所述溶解装置包括溶解池，所述溶解池上设置有水源管，所述水源管上设置有控制阀；

所述溶解装置还包括搅拌器，所述搅拌器设置在所述溶解池的底部，所述搅拌器包括螺旋状搅拌扇叶及电机，所述电机与所述搅拌扇叶传动连接，用于驱动所述搅拌扇叶旋转；

所述给料装置包括：

储存仓，用于储存肥料；

输送机构，所述储存仓内的肥料能够落入到所述输送机构中，

缓存仓，所述缓存仓位于所述输送机构的下方，所述输送机构能够将肥料从储存仓输送到所述缓存仓内，

所述缓存仓的底部通过称重仪与地基连接；

所述缓存仓的底部设置有仓门及开启机构，所述开启机构将所述仓门打开时，所述缓存仓内的肥料能够落入到所述溶解池中；

所述缓存仓的底部设置有下料溜管，

所述仓门并与所述下料溜管的下端铰接，

所述仓门与所述下料溜管之间还设置有弹簧，所述弹簧使得所述仓门将所述下料溜管封堵；

所述开启机构包括拉动件及浮球杆，所述拉动件的一端与所述仓门连接，

所述浮球杆的一端设置有浮球，另一端与所述拉动件连接，

所述浮球杆通过转轴与所述溶解池铰接，所述浮球杆及所述转轴形成杠杆机构，在受到水的浮力时，所述浮球能够通过杠杆机构将仓门打开；

所述下料溜管的底部还设置锁定装置，所述锁定装置包括安装部及锁定杆；

所述安装部与所述下料溜管固定连接，所述锁定杆与通过弹性件与所述安装部滑动连接；

所述锁定杆的端部包括楔形端，所述楔形端的楔形面朝下，所述仓门与所述楔形面抵接时，所述锁定杆做远离所述仓门的运动；

所述仓门与所述下料溜管的端部抵接配合时，所述锁定杆复位，并将仓门锁定；

所述缓存仓上设置有定滑轮，所述浮球杆与上还连接有拉绳，所述拉绳绕过所述定滑轮后与所述锁定杆连接；所述拉动件及所述拉绳均为弹性可拉伸件；

所述浮球受到水的浮力时，所述拉绳能够将所述锁定杆拉动朝远离所述仓门的方向运动，并解除对仓门的锁定。

2.根据权利要求1所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述灌溉水肥制备系统还包括控制器，所述控制器分别与所述称重仪及控制阀电连接。

3.根据权利要求2所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述输送机构包括螺旋输送机，所述螺旋输送机包括：

驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电连接；

料槽，所述料槽的横截面为U型，与所述储存仓连接，所述储存仓中的肥料能够落入到所述料槽中，

所述料槽的出料口设置在所述缓存仓的上方；

螺旋轴，所述螺旋轴设置在所述料槽中，所述驱动电机与所述螺旋轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述开启机构还包括固定架，所述固定架与所述溶解池固定连接；

所述固定架高度方向上设置有多个安装部，所述转轴与所述固定架上的安装部可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述定滑轮通过连接杆固定在所述缓存仓上。

6.根据权利要求1所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述转轴与所述溶解池可拆卸连接，所述浮球杆上设置有多个通孔，所述转轴安装在通孔中。

7.根据权利要求2所述的灌溉水肥制备系统，其特征在于，所述控制器包括单片机或PLC。

8.一种水肥制备方法，其特征在于，其主要利用了权利要求1至7任一项所述的灌溉水肥制备系统，主要包括了以下步骤：

a.将肥料储存在储存仓中；

b.开启输送机构，将肥料从储存仓中输送到缓存仓内；当称重仪的数据达到预设数值时，关闭输送机构；

c.开启控制阀，给溶解池中注水；当溶解池中的水位达到预设水位时，开启机构打开仓门，缓存仓内的肥料被放入到溶解池中；并关闭水源管上的控制阀。

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