CN108633428A - 一种超声波辅助混合溶解肥料箱及水肥一体化灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波辅助混合溶解肥料箱及水肥一体化灌溉系统，包括上端开口的箱体，所述箱体开口处可转动的连接有箱盖，所述箱盖上设有固态肥料入箱机构，用于将固态肥料压碎，通过箱盖上的固态肥料落口落入箱体内，所述箱体上部、中部、下部分别安装超声波振动装置，对箱体内的水肥溶液进行超声波振动，所述箱体的底部安装有搅拌机构，对箱体内的水肥溶液进行机械搅拌，所述水肥一体化灌溉系统采用所述的超声波辅助混合溶解肥料箱，本发明的肥料箱满足了固态肥料和液体肥料的使用要求。

Description

一种超声波辅助混合溶解肥料箱及水肥一体化灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉设备技术领域，具体涉及一种超声波辅助混合溶解肥料箱及水肥一体化灌溉系统。

背景技术

水资源对于人类社会发展具有极为重要的意义，随着工业用水量、人口用水量和农业用水量的不断增加，同时结合全球气候的变化现状，水资源短缺已然成为不争的事实。农业用水量占总用水量的60％以上，且在逐年增加，绝大部分农业耗水都用于农田灌溉。对于东北地区西部、内蒙地区东部、华北地区北部以及西北地区东部等干旱严重地区，农田灌溉用水量所占总用水量的比例更高，水资源紧缺情况更为严重。基于上述事实，大力发展农田灌溉节水技术，在保产前提下降低农田用水量，能够有效缓解水资源短缺问题。

漫灌、沟灌及畦灌等传统灌溉技术用水量大且利用率低，造成了水资源的大量浪费。为了有效降低农田灌溉用水量，改变传统灌溉方式提高灌溉水利用率成为主要解决途径。随着研究人员对新型灌溉技术的探索及灌溉技术和配套设备的不断发展，当前喷灌技术和滴灌技术成为研究热点。与传统灌溉方式相比喷灌技术可以有效节水20％-40％，滴灌则可节水30％-50％，有些作物节水量可达80％，这对于缓解水资源紧缺意义重大。滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头，或与毛管制作成一体的滴灌带(或滴灌管)将压力水以水滴状湿润土壤，在灌水器流量较大时，形成连续细小水流湿润土壤，滴灌流量通常为1.14～10L/h。

近年来，由于农业及相关设备新技术的推广和普及，液体肥料及易溶固态肥料已被广泛应用于当代农业生产当中，进而衍生出水肥一体化技术，具体是将灌溉与施肥融为一体的新型农业技术。水肥一体化的优势在于可以充分利用现有浇水灌溉设施，把可溶性固态或液体肥料按照农作物所需实际营养需求和进行肥料与灌溉用水的精确配比，进一步利用高度可控的管道系统通过滴灌网，均匀、定量的将水肥溶于输送至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。这样的施肥方式节约了劳动成本，提高了肥料的利用率，增产增收，提高生产效率。因此先进的水肥一体化系统及相关配套设备成为当前研发热点。

国内外学者针对水肥一体化及其配套设备进行了大量研究工作，申请号为201510374065.7的中国专利，公开了一种水肥一体化灌溉装置，包括输水管和输水支管，输水支管连通肥料溶解装置，输水管连通肥液注入设备，肥料溶解装置通过肥液输送管道连通所述肥液注入设备，肥液注入设备的输出端连通灌溉管网，肥料溶解装置包括肥料溶解罐和与肥料溶解罐连通的缓冲罐，肥料溶解罐内设有搅拌装置。

申请号为201510452650.4的专利公开了一种水肥一体化施肥系统，包括依次连接的化肥溶解装置、注肥装置和滴灌装置；化肥溶解装置用于配置预定浓度的化肥溶液，注肥装置用于将来自化肥溶解装置的化肥溶液泵入到滴灌装置中，由滴灌装置滴入到农田中。

申请号为201521040399.2的专利公开了一种水肥一体化系统，包括肥料桶、注水桶、搅拌装置和滴灌管，肥料桶连接所述搅拌装置，注水桶连接所述搅拌装置，搅拌装置连接所述滴灌管，滴灌管包括主管和多个支管，支管通过软性密封连接至所述主管，支管的管壁上开设多排喷水孔。

申请号为201610122635.8的专利公开了一种水肥药一体化装置，述水肥药一体化装置各部位通过管道相连，管道一端连接水源，管道另一端连接滴灌带；管道上依次串联设置水源开关、水泵、过滤器、滴灌带；在水泵的下游设置过滤器开关；在水泵位置并联设置水肥药混合箱，并联水肥药混合箱的连接管道一端连在水泵的下游，过滤器开关的上游；另一端连在水源开关的下游，水泵的上游；在水肥药混合箱的上游管道上设置稀释液开关、下游管道上设置溶液开关。

根据当前国内外所发表的论文、专利及各公司生产公开应用的情况分析，水肥一体化设计方案所采用供液排液方式大体一致，功能较为单一大多数仅适用于液态肥料，所公开的方案中均无法完成液态肥料及固态肥料的精确配比及同时使用。当前公开的混肥箱大多设置有搅拌混合功能，但混合效果并不理想造成了水肥溶液浓度不达标，无法实现作物的有效施肥。混肥箱的可控性差，无法进行注液和排液流量的精确控制等问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种超声波辅助混合溶解肥料箱，能同时施加固态肥料和液态肥料，也可单独选择一种使用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超声波辅助混合溶解肥料箱，包括上端开口的箱体，所述箱体开口处可转动的连接有箱盖，所述箱盖上设有固态肥料入箱机构，用于将固态肥料压碎，通过箱盖上的固态肥料落口落入箱体内，所述箱体上部、中部、下部分别安装超声波振动装置，对箱体内的水肥溶液进行超声波振动，所述箱体的底部安装有搅拌机构，对箱体内的水肥溶液进行机械搅拌。

进一步的，所述箱盖上设有水管接口和液体肥料接口，水管接口和液体肥料接口处设有滤网，箱体的底部设有出料管接口，所述出料管接口处设有出口过滤器。

进一步的，所述固态肥料入箱机构包括固定于箱盖上的压料箱，所述压料箱内部安装有压碎机构，压料箱上方设有料斗，固态肥料通过料斗进入压料箱，压碎机构将固态肥料进行压碎后通过固态肥料落口落入箱体内。

进一步的，所述压料箱包括并排排列的压料前箱、压料中箱及压料后箱，所述压料前箱及压料后箱为封闭式箱体结构，所述压料中箱为开放式箱体结构，压料中箱上方与料斗连通，下方与固态肥料落口连通。

进一步的，所述压碎机构包括两个位于压料中箱内的压料辊，压料辊两端固定有转轴，其中一个压料辊一端的转轴与位于压料前箱内的主动齿轮连接，另一个压料辊同侧端的转轴与从动齿轮连接，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，与主动齿轮连接的压料辊与压料驱动机构连接，两个压料辊两端的转轴均利用带座轴承进行支撑，两端的带座轴承分别位于压料前箱及压料后箱内。

进一步的，所述固态肥料落口下方设有固定在箱体上的落料挡板，落料挡板尺寸大于固态肥料落口的尺寸。

进一步的，所述超声波振动装置包括固定在箱体侧壁上与超声波发生器连接的超声振子，相对的箱体的侧壁上的超声振子对称分布，箱体上部的超声振子设有多个且相对于水平面倾斜布置，倾斜方向向下，箱体中部的超声振子设有多个且水平布置，箱体下部的超声振子设有多个且相对于水平面倾斜布置，倾斜方向向上，倾斜角度与箱体上部超声振子的倾斜角度相同，位于箱体上部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体中部及箱体下部超声振子的振动频率不同，位于箱体中部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体上部及箱体下部超声振子的振动频率不同，位于箱体下部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体上部及箱体中部的超声振子振动频率不同。

进一步的，所述搅拌机构包括固定于箱体底面的搅拌驱动机构，所述搅拌驱动机构与位于箱体内部的螺旋状的搅拌扇连接，驱动搅拌扇的转动。

进一步的，所述箱体的侧壁上安装有温度传感器及液位传感器，用于检测箱体内水肥溶液的温度信息及液位信息，所述箱体底部安装有温度控制器，所述温度控制器与箱体内部的加热棒连接，控制加热棒的工作。

一种水肥一体化灌溉系统，包括所述的超声波辅助混合溶解肥料箱，所述超声波辅助混合溶解肥料箱的水管接口与水箱连通，所述超声波辅助混合溶解肥料箱的液体肥料接口与液态肥料箱连通，所述出料管接口与滴灌带网连通。

本发明的有益效果：

本发明设置有固态肥料入箱机构和液态肥料入口，使系统能够同时使用固态肥料和液态肥料，也可单独选择一种使用。所述水肥一体化灌溉系统设置有多个电动截止阀、电控调节阀能够实现对各个液路流量的精确控制，系统可调节性强应用范围宽。肥料箱采用的固态肥料入箱机构，对辊式结构能够对固态肥料进行初步破碎，通过压料电机调整可实现固态肥料入料速度可调。系统采用多组流量计对各液路流量进行监控，采用温度传感器和超声液位传感器实时监测箱体内水肥溶液的状态，利于随时调整入料状态，系统智能化程度高。同时系统采用两组搅拌机构进行水肥溶液的搅拌，能够有效加速固态肥料的溶解，也可加速液态肥料和灌溉用水的混合。搅拌机构的搅拌扇为螺旋状结构，在其搅拌过程中能够提供升力可携带沉降的固态颗粒向上移动，有效防止了固态肥料的沉降造成的浓度不达标。三段不同频率的超声振动在箱体形成立体梯级超声波声场，在该声场产生的机械振动、热作用下能够有效提高液态肥料的混合速度和固态肥料的溶解速度。超声波振动在液体介质中能够引起空化作用，气泡在空化作用向下破裂的瞬间会产生极强的冲击能量，该冲击能量有利于肥水混合，在高强度的冲击作用下固态肥料易发生破碎有利于固态肥料的溶解。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明箱体结构主视示意图；

图2为本发明肥料箱内部结构整体结构示意图；

图3为本发明肥料箱右视示意图；

图4为本发明肥料箱仰视示意图；

图5为本发明肥料箱俯视示意图；

图6为本发明固态肥料入箱机构内部结构主视示意图；

图7为本发明固态肥料入箱机构内部结构俯视示意图；

图8为本发明固态肥料入箱机构仰视示意图；

图9为本发明水肥一体化灌溉系统结构示意图；

图10为本发明控制系统工作原理示意图；

其中，1.箱体，2.箱盖，3.支脚，4.水管接口，5.液体肥料接口，6.滤网，7.出料管接口，8.过滤器，9.固态肥料落口，10.箱盖把手，11.料斗，12.压料前箱，13.压料中箱，14.压料后箱，15.第一压料辊，16.第二压料辊，17.主动齿轮，18.从动齿轮，19.带座轴承，20.压料电机，21.落料挡板，22.超声振子支座，23.超声振子安装孔，24.超声振子，25.搅拌电机，26.搅拌扇安装孔，27.搅拌扇，28.液位传感器安装孔，29.超声液位传感器，30.温度传感器安装孔，31.温度传感器，32.温度控制器，33.加热棒，34.电动截止阀Ⅰ，35.电控调节阀Ⅰ，36.流量计Ⅰ，37.水泵，38.过滤器Ⅰ，39.电动截止阀Ⅱ，40.电控调节阀Ⅱ，41.流量计Ⅱ，42.液态肥料供应泵，43.过滤器Ⅱ，44.水箱，45.液态肥料箱，46.滴灌带网，47.电动截止阀Ⅲ，48.田间供给泵，49.过滤器Ⅲ，50.流量计Ⅲ，51.电控调节阀Ⅲ，52.加热棒安装孔,53.第一轴套，54.第二轴套,55.联轴器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

正如背景技术所介绍的，目前的混肥箱无法完成液态肥料及固态肥料的精确配比及同时使用，大多设置有搅拌混合功能，但混合效果并不理想造成了水肥溶液浓度不达标，无法实现作物的有效施肥。混肥箱的可控性差，无法进行注液和排液流量的精确控制等问题，针对上述问题，本申请提出了一种超声波辅助混合溶解肥料箱。

本申请的一种典型实施方式中，如图1-10所示，一种超声波辅助混合溶解肥料箱，包括箱体1，所述箱体由四个侧壁及底板构成，上端开口，箱体上端开口处铰接有箱盖2，可通过箱盖打开或关闭箱体，所述箱体固定于四个支脚3上。

所述箱盖上设有用于向箱体内注入灌溉用水的水管接口4和用于向箱体内注入液态肥料的液体肥料接口5，所述水管接口和液体肥料接口的正下方设有滤网6，所述滤网固定于箱盖的下端面上，所述滤网用于进一步过滤灌溉用水和液态肥料，所述箱体右侧侧壁的下部设有出料管接口7，用于排出水肥溶液，所述出料管接口的左侧设有出口过滤器8，能有效避免溶解的固态肥料和水肥溶液中的杂质进入田间供给管路。所述箱盖上还设有固态肥料落口9和箱盖把手10。

所述箱盖的固态肥料落口处固定有固态肥料入箱机构，所述固态肥料入箱机构包括压料箱、料斗11及位于压料箱内部的破碎机构，所述压料箱包括压料前箱12、压料中箱13及压料后箱14，所述压料前箱及压料后箱均为封闭式箱体结构，压料中箱为开放式箱体结构，压料中箱上方与料斗连通，下方与固态肥料落口连通，所述破碎机构包括第一压料辊15、第二压料辊16、主动齿轮17、从动齿轮18、压料驱动机构、带座轴承19，所述第一压料辊及第二压料辊位于压料中箱内，第一压料辊及第二压料辊的表面座压花增摩处理，第一压料辊及第二压料辊的两端均固定有转轴，第一压料辊一端的转轴与主动齿轮连接，第二压料辊位于同侧的转轴与从动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮相啮合，主动齿轮及从动齿轮均位于压料前箱内部，主动齿轮及从动齿轮两侧设有第一轴套53及第二轴套54，对主动齿轮和从动齿轮进行定位，所述第一压料辊的转轴与压料驱动机构连接，所述压料驱动机构采用压料电机20，所述压料电机的电机壳固定在压力前箱外侧壁上，压料电机的输出轴伸入压料前箱内部与第一压料辊的转轴连接，驱动第一压料辊的转动，所述第一压料辊及第二压料辊两端的转轴与带座轴承连接，两端的带座轴承分别位于压料前箱和压料后箱内，对第一压料辊及第二压料辊两端的转轴进行支撑。

压料电机驱动第一压料辊转动，在主动齿轮和从动齿轮啮合作用下，第二压料辊和第一压料辊相向向内转动形成对辊运动，可有效携带固态肥料进入箱体内，第一压料辊和第二压料辊的间距保持在3mm-8mm，小于固态肥料颗粒粒径，在卷入固态肥料的同时能够有效对固态肥料进行初步碾碎，形成粒径更小的肥料颗粒利于其溶解。

所述固态肥料落口下方设有落料挡板21，落料挡板固定于箱体的内壁上，所述落料挡板的尺寸大于固态肥料落口的尺寸，其端部具有向下弯曲的弧形结构，方便固态肥料的下落，所述落料挡板为固态肥料的下落提供缓冲以免溅起水花打湿固态肥料入箱机构造成固态肥料的粘结堵塞，落料挡板也能防止搅拌过程中激起的水花进入固态肥料入箱机构。

所述箱体的侧壁上安装有超声波振动装置，所述箱体左侧侧壁和右侧侧壁的上部、中部和下部分别并排设有超声振子支座22，左侧侧壁每排超声振子支座有两个，右侧侧壁相对应的位置处设置两个超声振子支座，即每排设置四个超声振子支座，超声振子支座上设有超声振子安装孔23，所述超声振子支座通过超声振子安装孔安装有超声振子24，上部的超声振子相对于水平面倾斜安装，倾斜角度α取值范围为30°-60°，倾斜方向向下，中部的超声振子水平安装，下部的超声振子相对于水平面倾斜安装，倾斜方向向上，倾斜角度β与α相同，超声振子与超声波发生器连接，上部的超声振子频率相同，且频率设置范围为20KHz-35KHz，中部的超声振子频率相同，且频率设置范围为35KHz-50KHz，下部的超声振子频率相同，且频率设置范围为50KHz-65KHz，三段不同频率的超声振动在箱体内形成立体梯级超声波声场，在所述声场产生的机械振动、热作用下能够有效提高液态肥料的混合速度和固态肥料的溶解速度。超声波振动在液体介质中能够引起空化作用，气泡在空化作用向下破裂的瞬间会产生极强的冲击能量，该冲击能量有利于肥水混合，在高强度的冲击作用下固态肥料易发生破碎有利于固态肥料的溶解。此外，在水肥溶液中存在的大量细小固态颗粒，也十分有利于超声波空化作用下的气泡成核及长大。本发明的超声振动直接作用于水肥混合溶液，能量利用效率高，有效的减少了耗电量。

所述箱体的底部设有搅拌机构，所述搅拌机构有两个，对称设置在箱体的底部，所述搅拌机构包括搅拌驱动机构，所述搅拌驱动机构采用搅拌电机25，搅拌电机的电机壳固定在箱体底板的下表面，所述搅拌电机的输出轴通过箱体底部的搅拌扇安装孔26伸入箱体内部，搅拌电机的输出轴通过联轴器55与搅拌扇27连接，为搅拌扇提供选择搅拌的动力，两个搅拌扇能够搅动箱体内的水肥溶液，能够有效加速固态肥料的溶解，也可加速液态肥料和灌溉用水的混合，所述搅拌扇采用螺旋状，在其搅拌过程中能够提供升力可携带沉降的固态颗粒向上移动至超声波振动的区域，避免了因固态颗粒沉降导致的溶解效果不理想浓度不均匀等问题。

所述箱体的左侧侧壁上方的液位传感器安装孔28处安装有液位传感器，所述液位传感器采用超声液位传感器29，超声液位传感器可以实时监测箱体内的液位，并反馈给控制系统，所述箱体的左侧侧壁中部通过温度传感器安装孔30安装有温度传感器31，温度传感器可以实时检测箱体内水肥溶液的温度并反馈给控制系统，所述箱体底板的下端面安装有温度控制器32，所述温度控制器与加热棒33连接，所述加热棒通过箱体底板上的加热棒安装孔52伸入箱体内部。对箱体内水肥溶液进行加热，可有效提高固态肥料的溶解速度，其加热温度可通过温度控制器进行调节控制。

所述控制系统及所述超声波发生器安装于主控柜内，控制系统控制压料电机的启停和转速，实现调节固态肥料的进料速度，控制系统控制超声波发生器，进而控制超声振子的启停和振动频率，从而实现为水肥溶液提供超声振动辅助溶解，控制系统可以控制搅拌电机的启停和转速，实现对水肥溶液的搅拌，温度传感器将检测的信号传输给控制系统，控制系统进一步控制温度控制器工作，利用加热棒对水肥溶液进行加热提高溶解速度，控制系统可以为超声液位传感器提供超声信号，也可接收超声液位传感器传输回来的液位检测信号。

本发明的箱体中所有孔道除了出料管接口、水管接口及液态肥料接口及固体肥料落口外均进行密封处理。

本发明还公开了一种水肥一体化灌溉系统，采用所述的超声波辅助混合溶解肥料箱，所述超声波辅助混合溶解肥料箱的水管接口与水箱44连通，沿水管接口至水箱的方向，依次连接有电动截止阀Ⅰ 34、电控调节阀Ⅰ 35、流量计Ⅰ 36、水泵37及过滤器Ⅰ 38，灌溉用水抽出后依次通过流量计Ⅰ、电控调节阀Ⅰ和电动截止阀Ⅰ注入到箱体中，流量计Ⅰ主要用于监控测量灌溉用水流量，电控调节阀Ⅰ主要用于调节灌溉用水流量，电动截止阀Ⅰ主要用于控制整个供水管路的通断。

所述液体肥料接口与液态肥料箱45连通，沿液体肥料接口至液态肥料箱的方向，依次连接有电动截止阀Ⅱ 39、电控调节阀Ⅱ 40、流量计Ⅱ 41、液态肥料供应泵42及过滤器Ⅱ 43，液态肥料抽出后依次通过流量计Ⅱ、电控调节阀Ⅱ和电动截止阀Ⅱ注入到箱体中，流量计Ⅱ主要用于监控测量液态肥料流量，电控调节阀Ⅱ主要用于调节液态肥料流量，电动截止阀Ⅱ主要用于控制整个液态肥料供给管路的通断。

所述出料管接口与滴灌带网46连通，沿出料管接口至滴灌带网的方向依次连接有电动截止阀Ⅲ47、田间供给泵48、过滤器Ⅲ49、流量计Ⅲ50及电控调节阀Ⅲ51，田间供给泵将配制好的水肥溶液从箱体中抽出，依次经通过过滤器Ⅲ、流量计Ⅲ、电控调节阀Ⅲ，最终输送至滴灌带网实现农田滴灌。过滤器Ⅲ用于过滤肥料溶液中的杂质颗粒以免对后续工序带来影响。流量计Ⅲ主要用于监控测量肥料溶液的排出流量，电控调节阀Ⅲ主要用于调节水肥溶液的排出流量，电动截止阀Ⅲ主要用于控制整个田间供给管路的通断，滴灌带网铺设于农田中用于对作物根部滴灌。

固态肥料通过固态肥料入箱机构进入箱体内，与灌溉用水在箱体中充分混合溶解后，将制备好的水肥溶液输送到滴灌带网用于作物滴灌作业。系统分别将灌溉用水及液态肥料从上方注入到箱体中进行混合，混合溶解后通过田间供给管路将制备好的水肥溶液输送到施肥点。

控制系统可以控制电动截止阀Ⅰ、电动截止阀Ⅱ和电动截止阀Ⅲ的启停，从而控制各液路的通断。控制系统能够接收流量计Ⅰ、流量计Ⅱ和流量计Ⅲ所检测到的流量信号，进一步通过控制电控调节阀Ⅰ、电控调节阀Ⅱ和电控调节阀Ⅲ实现对各液路流量的调节。控制系统能够控制水泵、液态肥料供应泵和田间供给泵的启停，从而为灌溉用水和液态肥料的注入以及水肥溶液的排出提供动力。控制系统可以根据检测到的液位信号以及流量信号，自动控制灌溉用水和液态肥料的流量，从而实现水肥溶液浓度的精确配比。控制系统能够根据接收到的温度信号，自动控制温度控制器调节温度，实现对水肥溶液的加热自动控制。

本发明的具体工作过程如下：

若灌溉采用的是液态肥料，在开始工作前应保证水箱和液态肥料箱中的水和肥料充足。利用控制器控制截止阀Ⅰ和电动截止阀Ⅱ为打开状态，电动截止阀Ⅲ为截止状态。开启水泵和液态肥料供应泵，控制调节电控调节阀Ⅰ和电控调节阀Ⅱ根据所需浓度配比调节流量，开始灌溉用水和液态肥料的注入。实时监测流量计Ⅰ、流量计Ⅱ的反馈信号，以便于及时调节供液流量保证配比的精确。通过控制器开启搅拌电机Ⅰ和搅拌电机Ⅱ对液态肥料和灌溉用水进行搅拌混合，根据实际需要可调节搅拌速度。通过控制器分别设定频率后开启三段超声振子，对水肥溶液进行超声振动加速灌溉用水及液态肥料的混合，确保肥料与水混合均匀。当所需溶液配制完成后，通过控制器控制水泵和液态肥料供应泵停止，截止阀Ⅰ和电动截止阀Ⅱ转为截止状态，停止向箱体供液。进一步，通过控制系统将电动截止阀Ⅲ转换为开启状态，打开田间供给泵将水肥溶液抽出送至滴灌带网，实现田间作物的精确灌溉。灌溉的同时应实时监控流量计Ⅲ传回的信号，并调节电控调节阀Ⅲ实现灌溉流量的控制。当灌溉工作完成后依次通过控制器停止田间供给泵、关闭电动截止阀Ⅲ、关闭开启搅拌电机Ⅰ和搅拌电机Ⅱ，最后关闭超声波发生器使超声振子停止工作。

若灌溉采用的是固态肥料，在开始工作前应保证水箱的灌溉用水充足，向料斗中投入定量的固态肥料。利用控制器控制截止阀Ⅰ为打开状态，电动截止阀Ⅱ和电动截止阀Ⅲ为截止状态。开启水泵，控制调节电控调节阀Ⅰ根据所需浓度配比调节流量，开始灌溉用水注入。灌溉用水注入的同时应开启压料电机，初步压碎固态肥料并将其排入到箱体中。实时监测流量计Ⅰ的反馈信号以及固态肥料的进料状况，以便于及时调节供液流量保证配比的精确。通过控制器开启搅拌电机对固态肥料和灌溉用水进行搅拌混合，根据实际需要可调节搅拌速度。通过控制器开启温度控制器并设定温度，对水肥溶液进行加热，从而加速固态肥料的溶解速度。实时监控温度传感器返回的温度信号，及时调整温度控制器温度，在不破坏肥料性能的同时加速其溶解。通过控制器分别设定频率后开启三段超声振子，对水肥溶液进行超声振动加速灌溉用水及固态肥料的混合及溶解。当所需溶液配制完成后，通过控制器控制水泵停止，截止阀Ⅰ转为截止状态，停止向混肥箱箱体供水。进一步，通过控制器将电动截止阀Ⅲ转换为开启状态，打开田间供给泵将水肥溶液抽出送至滴灌带网，实现田间作物的精确灌溉。灌溉的同时应实时监控流量计Ⅲ传回的信号，并调节电控调节阀Ⅲ实现灌溉流量的控制。当灌溉工作完成后依次通过控制器停止田间供给泵、关闭电动截止阀Ⅲ、关闭温度控制器、关闭搅拌电机，最后关闭超声波发生器使超声振子停止工作。

本发明也可以通过合理控制工作顺序，实现固态肥料和液态肥料的同时使用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，包括上端开口的箱体，所述箱体开口处可转动的连接有箱盖，所述箱盖上设有固态肥料入箱机构，用于将固态肥料压碎，通过箱盖上的固态肥料落口落入箱体内，所述箱体上部、中部、下部分别安装超声波振动装置，对箱体内的水肥溶液进行超声波振动，所述箱体的底部安装有搅拌机构，对箱体内的水肥溶液进行机械搅拌。

2.如权利要求1所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述箱盖上设有水管接口和液体肥料接口，水管接口和液体肥料接口处设有滤网，箱体的底部设有出料管接口，所述出料管接口处设有出口过滤器。

3.如权利要求1所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述固态肥料入箱机构包括固定于箱盖上的压料箱，所述压料箱内部安装有压碎机构，压料箱上方设有料斗，固态肥料通过料斗进入压料箱，压碎机构将固态肥料进行压碎后通过固态肥料落口落入箱体内。

4.如权利要求3所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述压料箱包括并排排列的压料前箱、压料中箱及压料后箱，所述压料前箱及压料后箱为封闭式箱体结构，所述压料中箱为开放式箱体结构，压料中箱上方与料斗连通，下方与固态肥料落口连通。

5.如权利要求4所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述压碎机构包括两个位于压料中箱内的压料辊，压料辊两端固定有转轴，其中一个压料辊一端的转轴与位于压料前箱内的主动齿轮连接，另一个压料辊同侧端的转轴与从动齿轮连接，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，与主动齿轮连接的压料辊与压料驱动机构连接，两个压料辊两端的转轴均利用带座轴承进行支撑，两端的带座轴承分别位于压料前箱及压料后箱内。

6.如权利要求3所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述固态肥料落口下方设有固定在箱体上的落料挡板，落料挡板尺寸大于固态肥料落口的尺寸。

7.如权利要求1所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述超声波振动装置包括固定在箱体侧壁上与超声波发生器连接的超声振子，相对的箱体的侧壁上的超声振子对称分布，箱体上部的超声振子设有多个且相对于水平面倾斜布置，倾斜方向向下，箱体中部的超声振子设有多个且水平布置，箱体下部的超声振子设有多个且相对于水平面倾斜布置，倾斜方向向上，倾斜角度与箱体上部超声振子的倾斜角度相同，位于箱体上部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体中部及箱体下部超声振子的振动频率不同，位于箱体中部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体上部及箱体下部超声振子的振动频率不同，位于箱体下部的多个超声振子的振动频率相同，与箱体上部及箱体中部的超声振子振动频率不同。

8.如权利要求1所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述搅拌机构包括固定于箱体底面的搅拌驱动机构，所述搅拌驱动机构与位于箱体内部的螺旋状的搅拌扇连接，驱动搅拌扇的转动。

9.如权利要求1所述的一种超声波辅助混合溶解肥料箱，其特征在于，所述箱体的侧壁上安装有温度传感器及液位传感器，用于检测箱体内水肥溶液的温度信息及液位信息，所述箱体底部安装有温度控制器，所述温度控制器与箱体内部的加热棒连接，控制加热棒的工作。

10.一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的超声波辅助混合溶解肥料箱，所述超声波辅助混合溶解肥料箱的水管接口与水箱连通，所述超声波辅助混合溶解肥料箱的液体肥料接口与液态肥料箱连通，所述出料管接口与滴灌带网连通。