CN111204840A - 一种多功能花卉能量器浇灌水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能花卉能量器浇灌水处理装置。本发明圆筒外壳与圆筒内壳之间为放置能量器的填充层，填充层的内部设有水盘管，水盘管端部设有出水口和进水口，与进水口连接的进水管依次设置流量计、温度仪、水泵、在线水质监测仪和流量调节阀；所述圆筒外壳体水平放置，圆筒外壳顶部放置太阳能电池板，太阳能电池板为水泵电机及在线水质监测仪供电，太阳能电池板连接蓄电池，PCL智能控制系统分别与温度仪、水质在线监测仪和蓄电池相连。经处理后的水具有更强的渗透和富集能力，可促进植物的新陈代谢和循环能力，使其抗病虫害能力增强。
Description
技术领域
本发明属于农业园林用品领域，具体涉及一种在微观领域处理水的配有能量器的多功能水浇灌装置。
背景技术
目前，在现有的农业园林方面，主要灌溉方式有高床地面灌溉、低床地面灌溉、漫灌、喷灌、滴灌等。在农业、园林养护方面，对植物或者植被进行浇灌时，其工作量非常繁重，容易忘记植物浇灌时间，或是浇水量不均匀，特别是一些幼苗及某些花卉对水量要求特别严格，虽然目前现有技术中出现了各种浇灌装置，但是功能均特别单一，无法实现多功能浇灌，这样不利于植物生长及发育，甚至会使得植物因缺水或浇水过量而死亡。
灌溉水对于水源、水质要求是非常严格的，不同的水源其PH、含盐量等都是不一样的，而植物对于水源水质要求也相对严苛，而且若PH值，含盐量等不符合要求，可能会引起土壤板结，以至于土壤吸水、吸氧及营养物质的吸附能力降低，通透能力的下降使植物根系发育不良，影响植物生长发育。除此之外，根据天津市地方标准《园林绿化灌溉水质量要求》DB12/T 857-2019要求灌溉前应进行水质监测，并且有规定的监测频率要求，这也增加了相关人员的工作量，而园林绿化灌溉水的基本控制项目有PH值、盐分总量、叶绿素A、电导率、COD、总氮、总磷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可定时且在线监测水质并利用能量器处理花卉浇灌水装置，以解决上述现有技术中提出的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种可定时且在线监测利用能量器处理花卉浇灌水装置，其装置包括圆筒外壳1和圆筒内壳2，圆筒外壳1与圆筒内壳2之间为放置能量器的填充层3，填充层3的内部设有水盘管4，位于圆筒外壳2左端的水盘管4端部设有出水口6，位于圆筒外壳2右端的水盘管4端部设有进水口5，与进水口5连接的进水管依次设置流量计7、温度仪10、水泵9、在线水质监测仪11和流量调节阀12；所述圆筒外壳体水平放置，圆筒外壳顶部放置太阳能电池板，太阳能电池板为水泵电机及在线水质监测仪供电，太阳能电池板连接蓄电池，PCL智能控制系统分别与温度仪、水质在线监测仪和蓄电池相连，PCL智能控制系统用于控制水泵电机电源，所述水质在线监测仪是用于管道内实时监测污水中有机物化学需氧量及PH值的自动监测仪器。
所述圆筒外壳体为硅铝合金，其中硅占比12％；所述圆筒内壳为硅铝合金，其中硅占比30％。
所述太阳能电池板采用72片多晶硅太阳能电池进行串联形成24V的类型组件；太阳能电池板设有光控开关。
太阳能板及储电池，太阳能电池板(Solar panel)是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为“硅”。太阳能电池板是整套多功能能量器中最重要的部件之一，作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中供给其他设备使用。其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。
电池片采用高效率(16.5％以上)的单晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。玻璃采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，在太阳电池光谱响应的波长范围内透光率达91％以上，对于大于1200nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。EVA采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。边框所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能力强，能够节约因需更换太阳能电池板的成本。
太阳能电池板可同时为定时水泵电机及在线水质监测仪供电，太阳能板还设有光控开关，为用电仪器提供电能的同时实现夜晚自动断电，以延长用电仪器使用周期，也达到夜晚停止浇灌的功能。
所述PCL智能控制系统用于控制水泵电机电源，当接受到一定信号值时，PCL系统会自动断开水泵电机电源，达到及时阻断水流通过能量器的目的。
本PCL智能控制系统主要功能为中文显示、中文菜单、中文记事：操作步骤全程中文提示，可不用说明书，即可方便完成；在同一屏幕上显示PH值、COD值，输入mV数(或输出电流)状态等；每隔5分钟自动存储一次水质检测仪反馈的测量数据，可连续存储一个月的PH值。还具备记事本功能，除了出现异常情况及时报警以为，还会记录仪表的操作使用情况和报警发生时间，便于管理。
所述PCL智能控制系统内设光控开关与光控时控器，采用先进的嵌入式微型计算机控制技术，融光控功能和普通时控器两大功能为一体的多功能高级时控器(时控开关)，根据节能需要可以将光控探头(功能)与时控功能同时启用。在系统内可以进行功能选择。按键时，依次在系统时间、定时设置、光照度设置之间切换。当系统锁定时，长按解锁。功能参数设置，选中时呈现闪烁状态。系统还设有复位键，用于系统恢复初始设置；还设有手动建，使得系统在开、关、程序控制(自动)间切换。
所述水质在线监测仪是用于管道内实时监测污水中有机物化学需氧量及PH值的自动监测仪器，该仪器符合国家环境监测标准。所述水质在线监测仪内设置有COD监测分析模块和PH在线监测模块。
水质在线监测仪具有COD监测功能，COD监测分析模块是由采样系统，反应系统和控制系统三大部分组成。其工作原理是灌溉水、重铬酸钾消解溶液、硫酸银溶液(硫酸银作为催化剂加入可以更有效地氧化直链脂肪化合物)、以及浓硫酸的混合液加热到165℃，重铬酸钾被水中有机物还原为三价铬，在特定波长下测定三价铬含量，再根据三价铬离子的量换算出消耗氧的质量浓度(消耗的重铬酸离子量相应于可氧化的有机物量)计算出COD值。化学需氧量自动检测功能是采用重铬酸钾氧化一光度比色法测量，是经典的重铬酸钾氧化与和分光光度测试技术的有机统一。
COD监测分析模块应在设备内加入五种标准试剂，包括重铬酸钾、硫酸银、浓硫酸、标准溶液、标准零点溶液。
采样系统从监护水池中吸入水样等待，打开进水电磁阀，由微控电机带动活塞泵将水样吸入到测量管中，测量壁上有两个红外线定位器，当水样到达刻度时，红外线定位器检测量液体关闭进样电磁阀，随后打开入口电磁阀，活塞泵将水样压入到消解管中。
同样方法打开相对应溶液电磁阀，活塞泵分别吸入重铬酸钾、硫酸银、浓硫酸，全部注入到消解管中加热到175摄氏度，待一定时间的消解、冷却过程完成后，设备通过安装在消解管壁上的光度计测量并进行比色换算得出COD值，同时将信号转换成4—20Ma模拟量标准信号远传到可编程控制器PLC上。打开入口阀将废液吸入到测量管中，打开排液电磁阀经测量管将废液排掉，清洗。
PH在线监测模块介绍：PH监测模块主要分成两个部分，仪器电子电路与复合电极。其中电子电路包含：AC-DC转换电源、提供PH传感器工作条件的恒流源等。PH传感器讯号经采集处理，分成两路：一路经A/D转换成液晶数字pH显示信号，一路经V/I转换成4-20mA标准电流信号输出。讯号传输采用电压双平行传送方式，降低传输电缆阻抗损耗的影响，保持传输信号的稳定性和可靠牲。
复合电极由电子PH传感器及内置参比电极复合成一体，外壳为玻璃钢，PH传感器敏感面特别耐腐蚀、而且由低吸咐材料制作，其敏感面外履不锈钢过滤网及限流档板，以滤除部分污染及加快局部流速以自动冲刷表面，提高抗腐蚀、抗污染能力。PH传感器设计成低阻抗(104Ω)输出，以提高配接电路的抗潮湿抗电磁干扰性能。传感器在零温度系数状态工作，实现温度自动补偿。
PH在线监测模块具备记事本的功能，可记录每次标定的方式、时间和结果均有记录，便于查询、分析电极变化规律。提供各种功能的时间基准。对纯水和加氨超纯水进行了25℃基准温度折算，实现了显示25℃时的PH值，特别适合电厂多种水质的测量。程序内设置为专门程序确保仪表连续工作不会死机。模块还可以选择是0～10mA或4～20mA输出。程序还增加了手动输入零点E0、斜率S和已知PH值标定，以满足客户在各种情况下的使用。
所述填充层安装有能量器，能量器为现有技术，能量器是中空的有一定厚度的圆柱。能量器能产生一种非连续运动振动波的粒子，它具有波动性，自然界每一种物质都有固有的振动信息，通过加载技术将物质特有的信息刻录在特殊的发射体上，使发射体具有产生超精微振动波的能力，使用过程中，此种振动波会持续发射，干扰被处理的物质，从而达到影响物质性质的作用。
能量器产生的振动波具有“微粒子特性”和“高频振动波特性”这两大特性。通过能量器装置产生的高频振动，形成每秒振动上亿次的能量波。一方面振动波可以将水分散为小分子，增强其溶解和催化能力，改善微环境，从而增强有效物质活性。
所述水盘管采用不锈钢材质，该盘管具有以下特质：不锈钢管材料的强度大于钢管，最显著特点是提高水管在运行过程中对汽侧的高速蒸汽及汽侧带水滴汽流的冲击侵蚀；不锈钢管的弹性模量E也大于普通管，其抗拉强度大，能承受轴向的拉力比普通管大；不锈钢管抗结垢能力强。
所述水泵为定时水泵，在水泵过流面和叶轮上喷涂高分子复合材料。水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地输送进行灌溉。
在水泵工作过程中，泵内流动的水受到其与流道和泵叶轮表面的摩擦以及水身粘度的影响，泵所消耗的能量主要用于抵抗水表面的流动摩擦力及涡流阻力。水在流动过程中所消耗的能量(水头损失)就是用来克服内摩擦力和水与设备界面的摩擦力。如果泵、叶轮表面光滑(这种表面称为水力光滑表面)表面阻力较小。消耗能量就小，在水泵过流面和叶轮上喷涂高分子复合材料，使其表面形成水力光滑表面，超光滑表面涂层表面光洁度是经过抛光后不锈钢的20倍，这种极光滑的表面减少了泵内流体的分层，从而减少泵内部紊流，降低了泵内的容积损失和水力损失，降低了电耗。达到降低水流阻力损失的目的，从而提高水泵的水力效率，同时在一定程度上也可提高机械效率和容积效率。涂层分子结构的致密性，能隔绝空气、水等介质和水泵叶轮母材的接触，最大程度减少电化学腐蚀及锈蚀。另外，高分子复合材料质是高分子聚合物，具有抗化学腐蚀性，可以提高泵的抗腐蚀性，能大大增强泵抵抗冲蚀和抗腐蚀能力。
本发明的有益效果是：
(1)能量器发射的高频振动波可将通过共振作用将水分子分散为小分子，增强其溶解。小分子团的水具有易吸收、水团活性增大等优点，长期使用此水灌溉可以促进植物体新陈代谢。
(2)经处理后的水具有更强的渗透和富集能力，单位质量的水可富集更多微量元素和营养物质，可促进植物的新陈代谢和循环能力，使其抗病虫害能力增强。
(3)可固化水中的重金属离子，通过高频能量将重金属离子还原为稳定价态，使其更易于生成沉淀分离，处理后的水效果持久性好。
(4)智能控制系统设有光控系统，还可设定时间自动断开电源连接，达到节能效果。
(3)当设定的水质指标及温度超出设定范围后，智能控制系统自动断开水泵电机电源，以达到切断水流的目的。
附图说明
图1为多功能能量器处理花卉浇灌水浇灌装置示意图；
图2为多功能能量器圆筒结构剖面图。
图中：1、圆筒外壳，2、圆筒内壳，3、填充层，4、水盘管，5、进水口，6、出水口，7、流量计，8、智能控制系统，9水泵及电机，10、温度仪，11、在线水质监测仪，12、流量调节阀，13太阳能板及蓄电池。
具体实施方式
本发明提供了如图1-2所示的一种多功能能量器的浇灌水处理装置，包括圆筒外壳1和圆筒内壳2，圆筒外壳1与圆筒内壳2之间为放置能量器的填充层3，填充层3的内部设有水盘管4，位于圆筒外壳2左端的水盘管4端部设有出水口6，位于圆筒外壳2右端的水盘管4端部设有进水口5，与进水口5连接的进水管依次设置流量计7、温度仪10、水泵9、在线水质监测仪11和流量调节阀12；所述圆筒外壳体水平放置，圆筒外壳顶部放置太阳能电池板，太阳能电池板为水泵电机及在线水质监测仪供电，太阳能电池板连接蓄电池，PCL智能控制系统分别与温度仪、水质在线监测仪和蓄电池相连，PCL智能控制系统用于控制水泵电机电源，所述水质在线监测仪是用于管道内实时监测污水中有机物化学需氧量及PH值的自动监测仪器。
所述能量器为现有技术，能量器以硅、铝为主要成分的生物活性功能材料，是一种在亚原子级能够稳定储存和记忆及释放信息(超精微振动波，分子振动波，生物信号)的高科技材料。使用特定设备对材料进行机械加工；使用LPL(低能激光)技术及设备读取水中相关待处理物质的分子振动信息；将读取到的振动信息输入到生物能量转换仪中，通过程序控制，产生出多种超精微振动波；利用激光技术将超精微振动波刻录到能量器中(类似/刻录CD)。将能量器3内置于圆筒外壳1与圆筒内壳2之间，超精微振动波被持续恒定的释放出来，持续作用于大分子团水和其他物质分子，所述圆筒外壳2的内部设有水盘管4，进水口5处设置有流量计7，以便测得能量处理器的进水流量，若进水流量超过一定范围，流量计会将数据传输给智能控制系统，由PCL控制系统自动调整水泵功率达到智能化控制水流的目的；经抽水泵9提供动力抽水，水质监测仪实时监测PH值、COD等基本指标反馈给智能控制系统，若监测指标超过设定值，智能控制系统会自动断开抽水泵9的电源，并且进行报警，反馈给后台工作人员及时更换水源。温度仪10可监测进水口温度，若温度超过设定值，智能控制系统会立即做出断开抽水泵9的电源操作，以此中断水流来保护花卉。
该能量器的浇灌水处理装置，使用时，当抽水泵开启之后水源进入进水口5内，能量器填充层3，可持续释放能量波，改变水的特性，从出水口6出来的水对植物生长，防病防虫，环保增产等，有一定效果。
实施案例1：在某农场试验田进行试验，使用此水灌溉和普通水灌溉一个生长周期后，分两次对葡萄进行采收测定。试验品种为当地主栽酿酒白葡萄品种霞多丽，树龄8年，属盛果期葡萄，东西行向，株行距0.5m×3.3m。施肥和其他农艺措施与当地大田一致。
试验采用经过能量器处理的水与普通灌溉水作为自变量，研究不同灌溉水条件下滴灌葡萄土品质、产量变化，为实验顺利开展共开设6块实验田，分别为T1，T2，T3，T4，T5，T6。
葡萄灌溉自4月下旬至8月下旬共灌水13次，其中萌芽期灌水3次(第1次为春灌)，开花期灌水2次，集期灌水2次，果实膨大期灌水4次，着色成熟期灌水3次。
试验的指标与方法为：产量测定、品质测定。
产量测定：葡萄采收期，对各处理进行全收获称重，将进行品质测定的葡萄样本重量计算进总重量，统计各试验小区的葡萄株数，计算出单株产量，折算出亩产量。
品质测定：收获期在每个处理随机选择5株有代表性植株，按上、中、下3个部位随机选择3个果穗，再从每个果穗中随机选取3粒葡萄测定可溶性固形物、可溶性糖、总酸、总酚、和Ve含量。其中可溶性固形物用手持糖量计测定；可溶性糖用葱酮法测定；总酸用NaOH滴定法测定；总酚用福林-肖卡法测定；Vc采用2.4二硝基苯比色法。
酿酒葡萄的品质通过总糖、总酸、PH值、酚类物质和蒂类物质等一系列参数综合表现出来，这些物质的含量和平衡关系决定着酿酒葡萄品质的高低。其中较高的含糖量和适中的含酸量是评定酿酒葡萄风味浓、品质优的重要指标之一，生产实际中酿酒葡萄含糖量一般为15％～25％，多用可溶性固形物表示，含酸量多以总酸表示。糖酸比影响葡萄的口味，在生产中常通过调节该比值控制酒质，有研究指出糖酸比为35±5时酒质最好。酚类物质赋予葡萄果实及葡萄酒相应的典型性和收敛性，主要存在于果皮、种子及果梗中。芳香物质的种类及含量受品种、产地、气候、季节及栽培管理措施等因素的影响，果实中芳香物质的分布表现为果皮>果肉>果汁。
试验结果如下：
不同灌溉水对于酿酒葡萄品质变化图
如上表所示：T1-T3为能量器处理过的水，T4-T6为普通灌溉水。对比可知，经过能量水灌溉后，葡萄果实的可溶性固形物含量均有增加，处理后的灌溉水葡萄中溶性固形物T1-T3平均含量为22.4％，比对照约高10％。糖酸比明显提高大约14％，总酸也有明显下降趋势，证明该水灌溉可促进葡萄糖度积累；葡萄中的总酚含量对比普通灌溉水有明显的提高，大约高2mg/g；同时Vc含量提高了40mg/g左右。同时我们也可以从表中看出，T1-T3平均产量为14148kg/m3，T1-T3平均产量为9346.3，增产了4802m3。
T4-T6在未施用农药的情况下，葡萄普通植株有一成左右出现了褐斑、霜霉等症状，而T1-T3能量器处理后的水灌溉的植株未出现病虫害现象，证明该水灌溉能增强抗病虫害能力。
实施案例2：
在某蔬菜大棚内进行试验，开设萝卜试验小区面积为15m2(7.5m×2m)，试验设4个处理，随机区组排列，重复4次，小区之间保护行间隔40cm。萝卜做畦穴播2～3粒种子，株距35cm，行距50cm，沟宽40cm，每个小区留苗100株。
萝卜经过处理后水的灌溉试验田编号为T5-T8，可以很明显的看出，在15m2小区萝卜地上的产量明显高于普通灌溉水灌溉的试验田T1-T4，大约高出了15kg/15m2，这充分的说明了经过能量器处理后的水灌溉萝卜可以明显的提高产量。
Claims (5)
1.一种多功能花卉能量器浇灌水处理装置，其特征是，所述装置包括：包括圆筒外壳和圆筒内壳，圆筒外壳与圆筒内壳之间为放置能量器的填充层，填充层的内部设有水盘管，位于圆筒外壳左端的水盘管端部设有出水口，位于圆筒外壳右端的水盘管端部设有进水口，与进水口连接的进水管依次设置流量计、温度仪、水泵、在线水质监测仪和流量调节阀；所述圆筒外壳体水平放置，圆筒外壳顶部放置太阳能电池板，太阳能电池板为水泵电机及在线水质监测仪供电，太阳能电池板连接蓄电池，PCL智能控制系统分别与温度仪、水质在线监测仪和蓄电池相连，PCL智能控制系统用于控制水泵电机电源，所述水质在线监测仪是用于管道内实时监测污水中有机物化学需氧量及PH值的自动监测仪器。
2.根据权利要求1所述的多功能花卉能量器浇灌水处理装置，其特征是，所述圆筒外壳体为硅铝合金，其中硅占比12％；所述圆筒内壳为硅铝合金，其中硅占比30％。
3.根据权利要求1所述的多功能花卉能量器浇灌水处理装置，其特征是，所述太阳能电池板采用72片多晶硅太阳能电池进行串联形成24V的类型组件；太阳能电池板设有光控开关。
4.根据权利要求1所述的多功能花卉能量器浇灌水处理装置，其特征是，所述PCL智能控制系统内设光控开关与光控时控器。
5.根据权利要求1所述的多功能花卉能量器浇灌水处理装置，其特征是，所述水质在线监测仪内设置有COD监测分析模块和PH在线监测模块。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111962630A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-20 | 达芬（天津）环保科技股份有限公司 | 一种海绵城市雨水收集及利用能量波处理的装置 |
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2020
- 2020-02-10 CN CN202010118767.XA patent/CN111204840A/zh active Pending
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