CN110972915B - 一种气压注肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业智能化领域，更具体地，涉及一种气压注肥系统。所述气压注肥系统，包括信号采集和电控系统、气压系统、注肥系统。本发明提出一种能够高精准、高质量的注肥作业系统，将混合好的液态肥，以气压为动力，辅助以电子传感器和电子控制系统，气压注气枪套装液态肥注肥枪，将液态肥通过液态肥注肥枪注入土壤内，同时通过气压注气枪对土壤气孔进行疏松，既能降低劳动强度减少成本，避免对果树毛细根的损伤，同时，精准施肥严格控制施肥量以及准确定位施肥位置，提高化肥利用率，提升产品品质。促进果园的发展，对提高果园的经济效益有显著作用，对智能化果园施肥的发展有巨大的推动作用。

Description

一种气压注肥系统

技术领域

本发明涉及农业智能化领域，更具体地，涉及一种气压注肥系统。

背景技术

我国水果种植面积和水果产量方面均处于世界第一位，在水果生产过程中，果树施肥是十分重要的环节，能否及时、高精确度、高质量的施肥，很大程度上影响着水果的产量和质量。而果树的化肥当季利用率更低，仅为10％～15％。传统果园生产中主要采用环状沟、条状沟、放射状沟及地面撒施等方法对果树进行施肥，这些传统的施肥方法在很大程度上对果园生产不利；首先，传统的施肥方法造成肥料浮于上层土壤，长此下去会造成果树根系上浮，导致果树抗旱能力、抗风能力降低。其次，传统的施肥方法不能精确把控施肥的量，施肥过少会造成果树各种所需元素缺失，施肥过量会造成树体的营养失衡，严重的容易引起果树中毒，影响果实品质。另外，沟施或穴施会损伤大量根系，并且刨穴或挖沟施肥劳动强度大，费工费时，使得产品的整体成本增加、造成收入损失。因此针对果树施肥的需求以及果树的发育规律特点，改进传统的施肥方法，提出适宜的养分管理方式，提高肥料利用率，改善果实品质及提高产量是国内外一直关注的问题。

目前出现了一种简单易行的灌溉施肥方法——施肥枪施肥。施肥枪施肥在一定程度上能解决传统施肥问题，施肥枪将通过高压水泵的液态肥注入土壤内，降到了劳动强度、节省了成本，同时也不会对根系造成太大伤害。但是用水泵直接对液态肥加压，压力波动变化大，对于精准控制施肥量不能满足要求。针对以上各类施肥方法存在的问题，本发明提出了一种液态肥智能气压稳压注肥系统，配合本发明中的气压注肥枪，能够解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够高精准、高质量的气压注肥系统，将混合好的液态肥，以气压为动力，辅助以电子传感器和电子控制系统，将液态肥通过气压注肥枪，注入土壤内，既能降低劳动强度减少成本，避免对果树的毛细根的损伤，同时，精准施肥严格控制施肥量以及准确定位施肥位置，提高化肥利用率，提升产品品质。

为了达到以上目的，本文采取的技术方案是：

一种气压注肥系统，包括信号采集和电控系统、气压系统、注肥系统；

所述信号采集和电控系统包括：系统电源1、控制单元ECU2、蓄压器压力传感器5、信号传导线6、液态肥电磁阀7、气压电磁阀一8、气压电磁阀二9、电线24、导线25；

所述气压系统包括：注肥系统蓄压器3、球头阀一11、带有快速接头的三通18、空气压缩机19、高压气管一20、高压气管二21、高压气管三26、快速接头一27、快速接头二28；

所述注肥系统包括：气压注气枪10、液态肥注肥枪13、球头阀二15、液态肥容器16、高压水管22；

所述系统电源1通过电线24与空气压缩机19连接，空气压缩机19通过导线25与控制单元ECU2连接；所述空气压缩机19上安装有带有快速接头的三通18，带有快速接头的三通18的一个接头通过高压气管一20与注肥系统蓄压器3上的快速接头一27相连接，另一个接头通过高压气管三26与气压电磁阀一8和气压电磁阀二9相连接；

所述注肥系统蓄压器3底部的球头阀一11连接高压气管二21，高压气管二21的另一端连接液态肥容器16顶端的快速接头二28，球头阀二15安装在液态肥容器16底部的接头上，并通过高压水管22连接到安装在液态肥注肥枪13顶端的液态肥电磁阀7上；

所述注肥系统蓄压器3上安装蓄压器压力传感器5，液态肥电磁阀7安装在液态肥注肥枪13的顶部接头，气压电磁阀一8安装在液态肥注肥枪13顶端的侧面接头，气压电磁阀二9安装在气压注气枪10顶端的侧面接头；所述蓄压器压力传感器5、液态肥电磁阀7、气压电磁阀一8、气压电磁阀二9，分别通过信号传导线6与控制单元ECU2相连接。

在上述技术方案的基础上，所述注肥系统蓄压器3顶端的接口上安装蓄压器气压表4，方便直观的实时监控注肥系统的压力。

在上述技术方案的基础上，所述气压注气枪10的底端设有注气枪出气孔12，所述液态肥注肥枪13的底端设有注肥枪注肥孔14。

在上述技术方案的基础上，所述液态肥注肥枪13套装在气压注气枪10的内部。

在上述技术方案的基础上，所述液态肥注肥枪13的长度大于气压注气枪10。

在上述技术方案的基础上，所述气压注气枪10的枪体上安装可调高度限位踏板23，用于调节注肥深度。

在上述技术方案的基础上，所述可调高度限位踏板23通过螺栓安装在气压注气枪10的枪体外部。

在上述技术方案的基础上，所述液态肥容器16上设有液态肥加注口17，用于加注液态肥。

本发明的有益效果在于：

1.精准控制注肥量，改变了传统的水泵注肥的方式，利用气压进行注肥，注肥压力波动小，能够精确的控制注肥量。

2.提高肥料的利用率：根据不同果树、不同果树的生长阶段确定不同的注肥深度对果树进行施肥，气压注气枪10套装液态肥注肥枪13，在注肥的同时气压注气枪同时开始，对土壤气孔进行疏松，加速液态肥在土壤内的渗透，同时高压气形成屏障，防止液态肥上溢，在很大程度上提高了肥料的利用率。

3.精确控制施肥深度：根据不同生长情况的果树，调整可调高度限位踏板的高度便能控制施肥深度，这样一来就能保持一致的注肥深度。利用根系的向肥生物特性，在特定的方向上注射液态肥，如根系的下方或者根系的周围方向，可以使根系更发达的生长，避免了根系上浮以及根系匍匐生长的情况。

4.降低劳动者的劳动强度，改变了传统上在果树周围挖沟对果树施肥的方式，很大程度上解放了劳动力。使用本发明可以很轻松的将化肥注射到根系下方，且不会对果树的根系造成伤害。

5.提升产品品质，提高产品产量：本发明可以针对不同品种、同一品种不同生长阶段的果树进行精确定量、精准深度、准确位置的施肥，水肥溶液易于果树吸收，保证果树生长、开花、结果的生长需要，不仅提高了果树的产量而且大大的提升了产品的质量。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明的系统示意图；

图2为液态注肥枪、气压注气枪的放大图。

附图标记

1系统电源 2控制单元ECU

3注肥系统蓄压器 4蓄压器气压表

5蓄压器压力传感器 6信号传导线

7液态肥电磁阀 8气压电磁阀一

9气压电磁阀二 10气压注气枪

11球头阀一 12注气枪出气孔

13液态肥注肥枪 14注肥枪注肥孔

15球头阀二 16液态肥容器

17液态肥加注口 18带有快速接头的三通

19空气压缩机 20高压气管一

21高压气管二 22高压水管

23可调高度限位踏板 24电线

25导线 26高压气管三

27快速接头一 28快速接头二

具体实施方式

本发明主要针对果园果树施而设计的，以智能控制的方式，精准定量施肥，采用本文发明的气压注气枪以及液态肥注肥枪的套装设计，省时省力，高利用率的完成对果树的施肥。

如图1～2所示，一种气压注肥系统，包括信号采集和电控系统、气压系统、注肥系统。

本文所述的信号采集和电控系统包括：系统电源1、控制单元ECU2、蓄压器压力传感器5、信号传导线6、液态肥电磁阀7、气压电磁阀一8、气压电磁阀二9、电线24、导线25。

本文所述的气压系统包括：注肥系统蓄压器3、蓄压器气压表4、球头阀一11、带有快速接头的三通18、空气压缩机19、高压气管一20、高压气管二21、高压气管三26、快速接头一27、快速接头二28。

本文所述的注肥系统包括：气压注气枪10、注气枪出气孔12、液态肥注肥枪13、注肥枪注肥孔14、球头阀二15、液态肥容器16、液态肥加注口17、高压水管22、可调高度限位踏板23。

所述的系统电源1为整个系统供电，系统电源1通过电线24为空气压缩机19供电，从空气压缩机19引出导线25为控制单元ECU2上电。蓄压器压力传感器5安装在注肥系统蓄压器3上，液态肥电磁阀7安装在液态肥注肥枪13的顶部接头，气压电磁阀一8安装在液态肥注肥枪13顶端的侧面接头，气压电磁阀二9安装在气压注气枪10顶端的侧面接头。蓄压器压力传感器5、液态肥电磁阀7、气压电磁阀一8、气压电磁阀二9，分别通过信号传导线6与控制单元ECU2相连接，从而实现闭环控制。

所述的气压系统为整个气压注肥系统提供和输送高压压缩气。高压压缩气体由空气压缩机19提供，空气压缩机19上安装有带有快速接头的三通18，带有快速接头的三通18上的一个接头通过高压气管一20与注肥系统蓄压器3上的快速接头一27相连接，另一个接头通过高压气管三26与气压电磁阀一8和气压电磁阀二9相连接。蓄压器气压表4安装在注肥系统蓄压器3顶端的接口上，方便直观的实时监控注肥系统的压力。

所述的注肥系统由安装注肥系统蓄压器3底部的球头阀一11连接高压气管二21，高压气管二21的另一端连接液态肥容器16顶端的快速接头二28，球头阀二15安装在液态肥16底部的接头上，并通过高压水管22连接到安装在液态肥注肥枪13顶端的液态肥电磁阀7上。

特别要说明的是气压注气枪10、液态肥注肥枪13的设计。本发明中所述的液态肥注肥枪13与气压注气枪10是套装在一起的，气压注气枪10套装液态肥注肥枪13，两者是相互独立的。在气压注气枪10的底端加工注气枪出气孔12，在液态肥注肥枪13的底端加工注肥枪注肥孔14。可调高度限位踏板23安装在气压注气枪10的枪体，并可以调节安装高度，用于调节注肥深度。

按照本发明的设计思路，本文所发明的系统有多个闭环反馈系统。在使用本系统的时候，首先根据施肥要求确定注肥深度、注肥量。在控制单元ECU2上设置注肥量，调整可调高度限踏板23达到要求的深度。打开液态肥加注口17添加液态肥，加注完毕后将液态肥加注口17安装好，将球头阀一11、球头阀二15分别打开，操作控制单元ECU2启动系统工作，观察蓄压器气压表4，在一段时间内无明显变化，说明系统密闭性良好，可以开始注肥工作。根据注肥的位置要求，将气压注气枪10与液态肥注肥枪13套装成的新式气肥强插入到可调高度限位踏板23设定的深度，操作控制单元ECU2，控制单元ECU2发出指令同时开启液态肥电磁阀7、气压电磁阀二9开始注气注肥，随着注肥进行，注肥系统蓄压器3内压力降低，蓄压器压力传感器5将信号传给控制单元ECU2，控制单元ECU2发出指令通过导线25启动空气压缩机19保证注肥系统蓄压器3压力恒定，达到设定的注肥量后液态肥电磁阀7先关闭，随后气压电磁阀一8开启，将液态肥注肥枪13内的液态肥注入土壤量，完成后气压电磁阀一8、气压电磁阀二9同时关闭，完成注肥。下一个注肥流程，如此往复。

综上，该系统能精准控制注肥量，智能控制的设计在很大程度上提高了作业效率，本发明中的气压注气与液态肥注肥枪套装起来的新式气肥枪，既满足了注肥的要求，气体又能输送土壤气孔，同时气体形成气压屏障，此二者都能有效的防止液态肥上溢，借助气压的作用，使注射的肥呈现伞面分布，保证果树各级根系充分吸收肥料中的营养。

本系统对促进果园的发展，提高果园的经济效益有显著作用，对智能化果园施肥的发展有巨大的推动作用。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种气压注肥系统，其特征在于，包括信号采集和电控系统、气压系统、注肥系统；

所述信号采集和电控系统包括：系统电源(1)、控制单元ECU(2)、蓄压器压力传感器(5)、信号传导线(6)、液态肥电磁阀(7)、气压电磁阀一(8)、气压电磁阀二(9)、电线(24)、导线(25)；

所述气压系统包括：注肥系统蓄压器(3)、球头阀一(11)、带有快速接头的三通(18)、空气压缩机(19)、高压气管一(20)、高压气管二(21)、高压气管三(26)、快速接头一(27)、快速接头二(28)；

所述注肥系统包括：气压注气枪(10)、液态肥注肥枪(13)、球头阀二(15)、液态肥容器(16)、高压水管(22)；

所述系统电源(1)通过电线(24)与空气压缩机(19)连接，空气压缩机(19)通过导线(25)与控制单元ECU(2)连接；所述空气压缩机(19)上安装有带有快速接头的三通(18)，带有快速接头的三通(18)的一个接头通过高压气管一(20)与注肥系统蓄压器(3)上的快速接头一(27)相连接，另一个接头通过高压气管三(26)与气压电磁阀一(8)和气压电磁阀二(9)相连接；

所述注肥系统蓄压器(3)底部的球头阀一(11)连接高压气管二(21)，高压气管二(21)的另一端连接液态肥容器(16)顶端的快速接头二(28)，球头阀二(15)安装在液态肥容器(16)底部的接头上，并通过高压水管(22)连接到安装在液态肥注肥枪(13)顶端的液态肥电磁阀(7)上；

所述注肥系统蓄压器(3)上安装蓄压器压力传感器(5)，液态肥电磁阀(7)安装在液态肥注肥枪(13)的顶部接头，气压电磁阀一(8)安装在液态肥注肥枪(13)顶端的侧面接头，气压电磁阀二(9)安装在气压注气枪(10)顶端的侧面接头；所述蓄压器压力传感器(5)、液态肥电磁阀(7)、气压电磁阀一(8)、气压电磁阀二(9)，分别通过信号传导线(6)与控制单元ECU(2)相连接；

所述液态肥注肥枪(13)套装在气压注气枪(10)的内部；

所述气压注气枪(10)的底端设有注气枪出气孔(12)，所述液态肥注肥枪(13)的底端设有注肥枪注肥孔(14)；所述液态肥注肥枪(13)的长度大于气压注气枪(10)；所述气压注气枪(10)的枪体上安装可调高度限位踏板(23)，用于调节注肥深度。

2.如权利要求1所述的气压注肥系统，其特征在于，所述注肥系统蓄压器(3)顶端的接口上安装蓄压器气压表(4)，方便直观地实时监控注肥系统的压力。

3.如权利要求1所述的气压注肥系统，其特征在于，所述可调高度限位踏板(23)通过螺栓安装在气压注气枪(10)的枪体外部。

4.如权利要求1所述的气压注肥系统，其特征在于，所述液态肥容器(16)上设有液态肥加注口(17)，用于加注液态肥。

Images