CN110881300B - 一种精量混施水肥一体化灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于农林业作物、植物的灌溉、施肥、施药、农业节水灌溉领域，尤其涉及一种精量混施水肥一体化灌溉系统，包括潜水泵、控制柜、离心泵、加肥装置、搅拌装置、混肥桶、计量泵、蓄肥桶、注肥泵，潜水泵与主管路连接，主管路上设有第一电动阀，离心泵通过管道与水源、混肥桶连接，混肥桶内设有搅拌装置，搅拌装置包括一组或多组叶片，混肥桶通过管道连接第二电动阀、过滤器、计量泵、蓄肥桶，蓄肥桶内设有一个或多个液位传感器，蓄肥桶通过管道连接第三电动阀、注肥泵、主管路。能够实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

Description

一种精量混施水肥一体化灌溉系统

技术领域

本发明涉及农林业作物、植物的灌溉、施肥、施药、农业节水灌溉领域，尤其涉及一种精量混施水肥一体化灌溉系统。

背景技术

水肥一体化技术是利用灌溉系统，借助专用施肥设备实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术，近些年国内外专家对大田水肥一体化技术开展了大量研究，精量施肥是水肥一体化技术的重要研究方向。中国专利第CN108541439A号公开了“水肥一体化精量管控系统及控制方法”，在水肥一体化系统中设置了田间控制系统，通过EC传感器和水分传感器，检测实际灌溉施肥时水肥施入量和到达位置，避免水肥浪费。中国专利第CN107852936A号公开了“水肥一体化精准施肥装置”，在施肥装置的肥料存储斗内的下部设置有施肥量控制组件，将肥料融合后进行施肥作业，提高了施肥均匀性，此外通过控制气管驱动频率，还能控制施肥量。中国专利第CN106570770A号公开了“果园水肥一体化追肥量精准估算方法”，使用果树产量预估模块预估果树产量，依据果树产量和施肥量之间的经验关系，估算果树施肥量，最终预测出实际追肥量。中国专利第CN108370702A号公开了“基于物联网控制的水肥一体化控肥施肥系统”，包括混肥模块、控制模块、施肥模块和前端检测模块，通过前端检测模块检测田地内生长的植物的生长特征，依据作物不同生长周期所需的水肥量，自动配置和自动灌溉，实现自动化精准灌溉。目前国内用于大田水肥一体化的施肥设备部分采用液体肥料，但液体肥料成本较高，而采用固体肥料的施肥设备，往往需要在田间修建一个大的蓄肥池，用于固体肥料的预混合，肥料需要人工称量添加。

本发明专利使用固体肥料，成本较低，通过混肥桶和蓄肥桶的配合，实现混肥和施肥同步进行，设计的加肥装置、缓冲稳压装置结合控制系统，可以实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种精量混施水肥一体化灌溉系统，能够实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大田有压水肥一体化系统，包括供水模块，水肥混合模块和控制模块，供水模块为大田提供作物生长所必要的灌溉用水，同时与水肥混合模块于主管路中汇合，将混合好的肥液输送到田间，水肥混合模块将固体肥料于混肥桶中充分溶解，再注入到蓄肥桶中，最后经注肥泵注入到主管路中，控制模块通过控制柜调节施肥量、施肥浓度和施肥时间。

供水模块包括潜水泵、电动阀和主管路，通过作物的需水需肥信息调节电动阀的开度实现供水流量的调节。水肥混合模块包括离心泵，加肥装置，电机，搅拌装置，混肥桶，过滤器，计量泵，蓄肥桶，注肥泵，固体肥料通过加肥装置添加进混肥桶中，电机带动搅拌装置使混肥桶中的水肥充分混合，混合完成的水肥通过计量泵注入到蓄肥桶中，蓄肥桶中的肥液由注肥泵注入到主管路中，从而将肥液输送到田间。控制模块包括控制柜，电动阀，液位传感器，通过对电动阀，的开度调节控制蓄肥桶的进出口流量，通过蓄肥桶中液位传感器反馈的电信号监测蓄肥桶中的剩余肥液量，通过调节加肥装置中的电机转速调节加肥速度，通过开关控制电机的运行与停止。加肥装置包括锁紧螺母，出料板，料筒，螺杆，端盖，支头螺栓，支架，减速电机，料斗，进料管，混肥桶上端盖，固体肥料放置在料斗中，固体肥落入料筒中，减速电机带动螺杆旋转，肥料顺着螺杆从料筒侧面落入混肥桶中。

一种精量混施水肥一体化灌溉系统，其包括潜水泵、控制柜、离心泵、加肥装置、搅拌装置、混肥桶、计量泵、蓄肥桶、注肥泵，其特征在于：潜水泵与主管路连接，主管路上设有第一电动阀，离心泵通过管道与水源、混肥桶连接，混肥桶内设有搅拌装置，搅拌装置包括一组或多组叶片，混肥桶通过管道连接第二电动阀、过滤器、计量泵、蓄肥桶，蓄肥桶内设有一个或多个液位传感器，蓄肥桶通过管道连接第三电动阀、注肥泵、主管路。

进一步地，所述加肥装置包括减速电机、料斗、螺杆，减速电机安装在支架上，支架与混肥桶上端盖固定连接，料筒上开有单面的通孔，通孔上配合安装进料管，进料管一端与料筒连接，另一端与料斗下端连接，进料管顶部与支架顶部处于同一水平面，并安装在混肥桶上端盖上。

进一步地，所述螺杆与减速电机通过支头螺栓/螺钉连接，所述螺杆通过锁紧螺母、出料板、端盖固定在料筒中，螺杆与出料板、端盖转动配合，出料板、端盖分别位于料筒的两端，锁紧螺母位于出料板外端，出料板上具有出料孔。

进一步地，所述主管路上且位于接近喷头的一端设置有缓冲稳压装置，缓冲稳压装置的两端与主管路可拆卸的连接或一体连接，缓冲稳压装置的内周设置有稳压腔，稳压腔形成沿径向排布的多个环形腔。

进一步地，所述稳压腔包括第一柔性膜，第二柔性膜，第一柔性膜位于第二柔性膜的径向内侧，第一柔性膜上形成多个阵列式排布的第一通孔，第二柔性膜上形成多个阵列式排布的第二通孔。

进一步地，所述第一通孔、第二通孔在轴向上、径向上交错排布。

进一步地，所述第一通孔、第二通孔结构相同，所述通孔包括第一锥形部、第二锥形部，所述通孔向缓冲稳压装置的径向内侧凸出。

进一步地，所述第一锥形部与第二锥形部的锥形收缩方向相反。

进一步地，所述第一锥形部向缓冲稳压装置的径向内侧收缩，第二锥形部向缓冲稳压装置的径向外侧收缩，第一锥形部的沿通孔的轴向长度大于第二锥形部的沿通孔的轴向长度。

本发明的有益效果是：使用固体肥料，成本较低，通过混肥桶和蓄肥桶的配合，实现混肥和施肥同步进行，无需在田间修建大型蓄肥池进行提前混肥，加肥装置、缓冲稳压装置结合控制系统，可以实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

本发明通过对大田有压水肥一体化灌溉施肥系统的加肥装置、缓冲稳压装置结构的设计、改进，采用新型加肥装置、缓冲稳压装置，结合混肥桶、蓄肥桶、控制系统，以实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

附图说明

图1为本发明大田有压灌溉施肥系统示意图；

图2为本发明加肥装置的结构示意图；

图3为本发明缓冲稳压装置的结构示意图；

图4为本发明缓冲稳压装置的柔性膜的圆柱面展开结构示意图；

图5为本发明缓冲稳压装置的通孔结构示意图。

图中：潜水泵1，第一电动阀2，控制器/控制柜3，离心泵4，加肥装置5，调速电机/第一电机6，搅拌装置7，混肥桶8，第二电动阀9，过滤器10，计量泵11，液位传感器12，蓄肥桶13，第三电动阀14，注肥泵15，主管路16，锁紧螺母17，出料板18，料筒19，螺旋叶片/螺杆20，端盖21，支头螺栓22，支架23，第二电机/减速电机24，料斗25，进料管26，混肥桶上端盖27，缓冲稳压装置28，稳压腔29，第一柔性膜30，第二柔性膜31、第一通孔32、第二通孔33、第一锥形部34、第二锥形部35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见附图1-2，一种精量混施水肥一体化灌溉系统，所述潜水泵1从水源中取水，根据作物需水信息，所述控制柜3调节第一电动阀2可以改变供水流量；所述离心泵4从水源中取水，此时所述计量泵11关闭，固体肥料从所述加肥装置5中落入混肥桶8中，根据作物需肥信息，所述控制柜3可精量调节所述加肥装置5的加肥速度与加肥量；加肥的同时，所述第一电机6带动搅拌装置7转动，对混肥桶8中的水和固体肥进行搅拌，加速固体肥料的溶解，搅拌装置7包括搅拌轴、叶片组，叶片组包括三组叶片，分别位于混肥桶8的上中下部，搅拌均匀，第一电机6为可调速电机；所述蓄肥桶13中有一个或多个液位传感器12，所述液位传感器12监测蓄肥桶13中水肥的液面，当液面降低到一定高度时，所述第二电动阀9和计量泵11开启，经过所述过滤器10的过滤后，混肥桶8中的水肥注入到蓄肥桶13中；当所述混肥桶8中的肥液全部注入到蓄肥桶13中后，混肥桶8中开始新一轮的混肥过程，所述第二电动阀9和计量泵11关闭；在向所述蓄肥桶13中注肥的同时，所述注肥泵15将蓄肥桶13中的水肥液向主管道16中注入，最终肥液随着主管道16到达田间，到达田间后经支管、喷头/滴嘴进行灌溉、施肥。

控制柜3与各动作元件/控制元件/调节元件(如泵、阀、电机等)电性连接，用于控制它们的动作或启停；离心泵4、混肥桶8、计量泵11、蓄肥桶13、注肥泵15、阀、过滤器等之间通过连接管路连接。

所述减速电机24安装在支架23上，支架23与混肥桶上端盖27固定连接，所述料筒19上开有单面的通孔，通孔上配合安装进料管26，进料管26一端与料筒19连接，另一端与料斗25下端连接，进料管26顶部与支架23顶部处于同一水平面，并安装在混肥桶上端盖27上；固体肥料放置在所述料斗25中，进行混肥作业时，所述料斗25中的固体肥经进料管26落入所述料筒19中，所述料筒19中的螺旋叶片/螺杆20在减速电机24的带动下转动，所述螺杆20的转动带动固体肥料从出料板18侧落入混肥桶8中；所述螺杆20与减速电机24通过支头螺栓/螺钉22连接，所述螺杆20通过锁紧螺母17、出料板18、端盖21固定在料筒19中，螺杆20与出料板18、端盖21转动配合，出料板18、端盖21分别位于料筒19的两端，锁紧螺母17位于出料板18外端，出料板18上具有出料孔。

参见附图3-5，主管道16上且位于接近喷头的一端设置有缓冲稳压装置28，缓冲稳压装置28的两端与主管路16可拆卸的密封连接，缓冲稳压装置28的内周设置有稳压腔29，稳压腔29形成沿径向排布的多个(如2个)环形腔，稳压腔29包括第一柔性膜30，第二柔性膜31，第一柔性膜30位于第二柔性膜31的径向内侧，第一柔性膜30上形成多个阵列式排布的第一通孔32，第二柔性膜31上形成多个阵列式排布的第二通孔33，缓冲稳压装置28起到对肥液缓冲、稳压的作用，可以一定地调节管路的压力、流速，降低肥料在管路中输送的不稳定性，节约肥料。特别地，第一通孔32、第二通孔33在在轴向上、径向上交错排布；第一通孔32、第二通孔33结构相同，所述通孔包括第一锥形部34、第二锥形部35，通孔向缓冲稳压装置28的径向内侧凸出，第一锥形部34与第二锥形部35的锥形收缩方向相反，第一锥形部34向缓冲稳压装置28的径向内侧收缩，第二锥形部35向缓冲稳压装置28的径向外侧收缩，第一锥形部34的沿通孔的轴向长度大于第二锥形部35的沿通孔的轴向长度，大约是其2-4倍，这样的通孔结构设计，缓冲、稳压效果更优。

本发明通过对大田有压水肥一体化灌溉施肥系统的加肥装置、缓冲稳压装置结构的设计、改进，采用新型加肥装置、缓冲稳压装置，结合混肥桶、蓄肥桶、控制系统，以实现大田的精量、稳压灌溉施肥，减少肥料浪费。

上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种精量混施水肥一体化灌溉系统，其包括潜水泵(1)、控制柜(3)、离心泵(4)、加肥装置(5)、搅拌装置(7)、混肥桶(8)、计量泵(11)、蓄肥桶(13)、注肥泵(15)，其特征在于：潜水泵(1)与主管路(16)连接，主管路(16)上设有第一电动阀(2)，离心泵(4)通过管道与水源、混肥桶(8)连接，混肥桶(8)内设有搅拌装置(7)，搅拌装置(7)包括一组或多组叶片，混肥桶(8)通过管道连接第二电动阀(9)、过滤器(10)、计量泵(11)、蓄肥桶(13)，蓄肥桶(13)内设有一个或多个液位传感器(12)，蓄肥桶(13)通过管道连接第三电动阀(14)、注肥泵(15)和主管路(16)；

所述主管路(16)上且位于接近喷头的一端设置有缓冲稳压装置(28)，缓冲稳压装置(28)的两端与主管路(16)可拆卸的连接或一体连接，缓冲稳压装置(28)的内周设置有稳压腔(29)，稳压腔(29)形成沿径向排布的多个环形腔；

所述稳压腔(29)包括第一柔性膜(30)，第二柔性膜(31)，第一柔性膜(30)位于第二柔性膜(31)的径向内侧，第一柔性膜(30)上形成多个阵列式排布的第一通孔(32)，第二柔性膜(31)上形成多个阵列式排布的第二通孔(33)；

所述第一通孔(32)、第二通孔(33)在轴向上、径向上交错排布；

所述第一通孔(32)、第二通孔(33)结构相同，所述通孔包括第一锥形部(34)、第二锥形部(35)，所述通孔向缓冲稳压装置的径向内侧凸出；

所述第一锥形部(34)与第二锥形部(35)的锥形收缩方向相反。

2.如权利要求1所述的一种精量混施水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述加肥装置(5)包括减速电机(24)、料斗(25)、螺杆(20)，减速电机(24)安装在支架(23)上，支架(23)与混肥桶(8)上端盖固定连接，料筒(19)上开有单面的通孔，通孔上配合安装进料管(26)，进料管(26)一端与料筒(19)连接，另一端与料斗(25)下端连接，进料管(26)顶部与支架(23)顶部处于同一水平面，并安装在混肥桶(8)上端盖上。

3.如权利要求2所述的一种精量混施水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述螺杆(20)与减速电机(24)通过支头螺栓(22)连接，所述螺杆(20)通过锁紧螺母(17)、出料板(18)、端盖(21)固定在料筒(19)中，螺杆(20)与出料板(18)、端盖(21)转动配合，出料板(18)、端盖(21)分别位于料筒(19)的两端，锁紧螺母(17)位于出料板(18)外端，出料板(18)上具有出料孔。

4.如权利要求1所述的一种精量混施水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述第一锥形部(34)向缓冲稳压装置的径向内侧收缩，第二锥形部(35)向缓冲稳压装置的径向外侧收缩，第一锥形部(34)的沿通孔的轴向长度大于第二锥形部(35)的沿通孔的轴向长度。

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