CN107873317A - 盆栽试验水分管理装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种盆栽试验水分管理装置，用于种植植物的盆钵放置在称重系统上，所述称重系统输出盆钵重量信号至控制器，所述盆钵底部的导水孔下方设有渗漏液收集器，所述渗漏液收集器将土壤渗出液引流至渗漏液室，所述渗漏液室内设有水位传感器，所述水位传感器输出信号至控制器，所述渗漏液室底部的出水口连接渗漏液回流泵，所述渗漏液回流泵的出水口经输送臂将水压送至盆钵上方的滴灌硬管，所述控制器输出驱动信号至渗漏液回流泵。本装置能收集并自动回流土壤渗漏液，并能自动检测并保持土壤含水量，更有利于盆栽试验的顺利开展，且能大大减少工作量。
Description
技术领域
本发明涉及盆栽试验水分管理领域。
背景技术
盆栽试验作为一种模拟试验，由于较之大田试验能更为准确的控制水分、养分、甚至温度、光照等条件，因而广泛用于各种植物营养、土壤养分等机理性研究及探索性研究中。
使用传统盆钵的盆栽装置在试验过程中虽可以通过人为操作对其试验条件进行调控，但往往在控制条件复杂或试验处理数较多的试验中因需要花费较长时间用来维护，对于人力分配要求严格而难以实现，或因为人为因素造成试验结果的偏差。在有关土壤盐分的盆栽试验中，往往一方面需要保持植物生长合适的土壤含水量，另一方面又必须避免在浇水过程中过量的水分渗从盆钵底部的孔中渗出，而造成土壤盐分的淋洗，因而在传统试验中往往需要在盆钵底部垫上托盘用于收集土壤渗漏液并需要将托盘上的渗漏液重新倒回至种植植物的盆钵内。
但在不同土壤条件下，土壤的持水能力与其水分的渗漏速率存在差异，在浇水之后对于盆钵底部是否会有渗漏液流出，或何时流出以及流出的量都难以掌控，因而在试验过程中可能会存在错误判断，造成渗漏液流出过多溢出托盘，或在托盘中未能及时倒回到盆钵内在盆栽的搬动过程中出现了撒漏的现象，这都会造成试验最终结果的不准确。同时在传统的盆栽试验中对于土壤含水量的控制通常使用称重法，因此在每次浇水都需要移动盆栽工作量巨大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能收集并自动回流土壤渗漏液，自动检测并保持土壤含水量的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：盆栽试验水分管理装置，用于种植植物的盆钵放置在称重系统上，所述称重系统输出盆钵重量信号至控制器，所述盆钵底部的导水孔下方设有渗漏液收集器，所述渗漏液收集器将土壤渗出液引流至渗漏液室，所述渗漏液室内设有水位传感器，所述水位传感器输出信号至控制器，所述渗漏液室底部的出水口连接渗漏液回流泵，所述渗漏液回流泵的出水口经输送臂将水压送至盆钵上方的滴灌硬管，所述控制器输出驱动信号至渗漏液回流泵。
装置设有储水箱，所述储水箱内的出水口连接水泵，所述水泵的出水口经第一管路将水压送至渗漏液收集器上方的环形喷头，所述控制器输出驱动信号至水泵。
所述水泵的出水口经第二管路将水压送至输送臂，所述第一管路和第二管路上均设有电磁阀，所述控制器输出驱动信号至电磁阀。
所述盆钵底部的导水孔处固定有滤网。
所述称重系统、渗漏液收集器、渗漏液回流泵、渗漏液室、储水室、水泵均固定在基座内，所述输送臂固定在基座上，所述控制器连接显控单元，所述显控单元固定在基座上。
基于所述盆栽试验水分管理装置的控制方法：
控制器实时获取称重系统采集的重量信息和水位传感器信号；
当盆钵当前重量中低于设定值，且水位传感器感应到渗漏液室有水，则驱动渗漏液回流泵，直至水位传感器感应到渗漏液室无水或者盆钵当前重量达到于设定值；
当盆钵当前重量中低于设定值，且水位传感器感应到渗漏液室无水，则打开第二管路的电磁阀以及驱动水泵，直至盆钵当前重量达到于设定值。
当达到设定的清洗条件或者人工开启清洗程序时，则打开第一管路的电磁阀以及驱动水泵，待水泵工作至设定时间后，关闭水泵和第一管路上的电磁阀。
本发明的优点在于该装置实现了土壤渗漏液的自动回流，避免了渗漏液损失而造成的土壤盐分降低，实现了土壤水分的定时检查与补充，减少了试验工作量，使用滴灌模式进行水分的补充，有利于盆钵内土壤结构的维持，相较于传统的方式对土壤机构破坏极小。
此外，在盆钵底部增设滤网，一方面减少了土壤颗粒的流失，另一方面避免了较大粒径的土壤颗粒堵塞水循环系统。同时，装置设有环形喷头可对系统内部进行清洗，避免了渗漏液中盐分在装置内壁上的残留。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为盆栽试验水分管理装置结构示意图；
上述图中的标记均为：1、称重系统；2、基座；3、渗漏液收集器；4、输送臂；5、渗漏液回流泵；6、渗漏液室；7、储水室；8、水泵；9环形喷头；10滴灌硬管；11、显控单元；12、滤网。
具体实施方式
为了实现土壤渗漏液的回流，渗漏液收集器3置于盆钵底部导水孔下部，将土壤渗出液引流至渗漏液室6，再由渗漏液回流泵5将渗漏液压入输送臂4，最终由放置在盆钵上方的滴灌硬管10回滴至盆钵中。
为实现土壤渗漏液的及时回流，在渗漏液室6底部设有传感器，当传感器监测到有渗漏液流入时，传感器将信号传输给控制器，控制器控制渗漏液回流泵5进行工作。土壤渗漏液的回流程序优先于水分补充程序进行。在回流程序完成后再进行土壤水分补充程序。
为了保持内部管道的清洁以及渗漏液中盐分的完全回流至盆钵中，水泵8将储水室7中的水压入环形喷头9，对渗漏液收集器3进行冲洗，冲洗液再由渗漏液回流泵5将渗漏液压入输送臂4，最终由放置在盆钵上方的滴灌硬管10回滴至盆钵中。
为了保持盆钵中的土壤含水量，可先将通过显控单元11输入盆钵内土壤干重，盆钵重，再由称重系统1，获取盆钵及土壤整体重量并进行计算，将达到目标含水量时盆钵及土壤整体重量输出至控制器，当现有重量低于目标重量时，控制器控制水泵8将储水室7中的水压入输送臂4，最终由放置在盆钵上方的滴灌硬管10进入盆钵内，当现有重量等于或高于目标重量时控制器控制水泵8停止泵液。使用者可通过显控单元调节称重系统1的对盆钵重量的监控频率，从而实现盆栽水分的自动补给。本专利为了试验的准确性，对于土壤含水量的控制使用的为称重法而非使用土壤水分传感器，这是由于土壤是一种高度不均一的系统，如使用一般的土壤水分传感器会造成较大的误差，不符合试验要求。
为适应不同植物，不同盆钵大小的差异滴灌硬管10可以进行不同角度的调节，确保滴灌的顺利进行。
为避免盆钵底部渗出的土壤渗漏液夹带较大的碎石或土粒，使用滤网12贴合在盆钵底部的出水口处，避免水分回流系统的堵塞。且渗漏液室6可手工拆卸清洗，将较小粒径的土壤颗粒冲洗回盆钵中，避免较小粒径的土壤颗粒沉积在渗漏液室6。
为实现滴定硬管10不同的滴定速率，可通过显控单元11进行调节，进而控制渗漏液回流泵5与水泵8的水功率，从而实现目标。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.盆栽试验水分管理装置，其特征在于：用于种植植物的盆钵放置在称重系统上，所述称重系统输出盆钵重量信号至控制器，所述盆钵底部的导水孔下方设有渗漏液收集器，所述渗漏液收集器将土壤渗出液引流至渗漏液室，所述渗漏液室内设有水位传感器，所述水位传感器输出信号至控制器，所述渗漏液室底部的出水口连接渗漏液回流泵，所述渗漏液回流泵的出水口经输送臂将水压送至盆钵上方的滴灌硬管，所述控制器输出驱动信号至渗漏液回流泵。
2.根据权利要求1所述的盆栽试验水分管理装置，其特征在于：装置设有储水箱，所述储水箱内的出水口连接水泵，所述水泵的出水口经第一管路将水压送至渗漏液收集器上方的环形喷头，所述控制器输出驱动信号至水泵。
3.根据权利要求2所述的盆栽试验水分管理装置，其特征在于：所述水泵的出水口经第二管路将水压送至输送臂，所述第一管路和第二管路上均设有电磁阀，所述控制器输出驱动信号至电磁阀。
4.根据权利要求1、2或3所述的盆栽试验水分管理装置，其特征在于：所述盆钵底部的导水孔处固定有滤网。
5.根据权利要求4所述的盆栽试验水分管理装置，其特征在于：所述称重系统、渗漏液收集器、渗漏液回流泵、渗漏液室、储水室、水泵均固定在基座内，所述输送臂固定在基座上，所述控制器连接显控单元，所述显控单元固定在基座上。
6.基于权利要求1-5所述盆栽试验水分管理装置的控制方法，其特征在于：
控制器实时获取称重系统采集的重量信息和水位传感器信号；
当盆钵当前重量中低于设定值，且水位传感器感应到渗漏液室有水，则驱动渗漏液回流泵，直至水位传感器感应到渗漏液室无水或者盆钵当前重量达到于设定值；
当盆钵当前重量中低于设定值，且水位传感器感应到渗漏液室无水，则打开第二管路的电磁阀以及驱动水泵，直至盆钵当前重量达到于设定值。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：当达到设定的清洗条件或者人工开启清洗程序时，则打开第一管路的电磁阀以及驱动水泵，待水泵工作至设定时间后，关闭水泵和第一管路上的电磁阀。
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