CN204630977U - 一种灌溉施肥中营养元素浓度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种灌溉施肥中营养元素浓度检测系统，其包括贮存器Ⅰ、贮存器Ⅱ、贮存器Ⅲ、贮存器Ⅳ、泵、灌溉阀门、灌溉管道、肥液混合器、控制器、计算机显示器、主机、阀组安装座；所述四个贮存器分别通过管路与阀组安装座相连，阀组安装座与泵相连，泵与肥液混合器连接，肥液混合器上的肥液灌溉排出孔通过管道与泵上的灌溉管道连接，灌溉管道上设有灌溉阀门，肥液混合器与控制器相连，控制器、计算机显示器与主机相连；本装置按照灌溉施肥要求，精量控制肥液中不同类型的营养元素浓度，肥液配比可控性强，能够满足不同作物不同生长的灌溉施肥要求，同时具有自动清洗功能，能减小系统营养元素配比误差，能提高灌溉施肥水肥利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种灌溉施肥中营养元素浓度检测系统，属于节水灌溉技术领域。
背景技术
灌溉是土壤表面的水分入渗到作物根系的方法，作物施肥有多种途径，包括在作物叶表面施肥和作物土壤表面施肥。肥料有固体肥料和液体肥料，大多以液体肥料为主。在土壤表面施加液体肥料，肥料也是通过土壤入渗到作物根部，然后作物根部吸收。如果将灌溉与施肥结合起来，能提高灌溉水的利用效率。
不同土壤的肥力的差异性比较大，而且不同植物的不同生长时期对不同营养元素的需求量不同。在灌溉的过程中，能够同时根据作物的营养元素的需求量进行施肥，这不仅能够保证作物的正常生长，也是作物高产的一个必要条件。面对不同类型的作物，需要灌溉施肥系统的可控性要较高。
目前，可实现灌溉施肥中各营养成分的精量控制的相关专利有：一种精量灌溉施肥系统，该实用新型通过设置的比例施肥泵对各肥液的吸肥量来调节肥液浓度，但吸肥量的不准确容易造成肥液浓度控制的误差，并且所设置的EC计和Ph计不能反映N、K营养元素浓度，对氮肥和钾肥的吸肥量的不准确，容易出现EC值满足要求，但N、K营养元素浓度不满足要求的现象。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本实用新型提供一种灌溉施肥中营养元素浓度检测系统。
本实用新型灌溉施肥中营养元素浓度检测系统包括贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4、泵5、灌溉阀门6、灌溉管道7、肥液混合器11、控制器12、计算机显示器13、主机14、阀组安装座15；所述贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4分别通过管路与阀组安装座15相连，阀组安装座15上引出四条管路与泵5相连，泵5与肥液混合器11连接，肥液混合器11上的肥液灌溉排出孔25通过管道与泵5上的灌溉管道7连接，灌溉管道7上设有灌溉阀门6，肥液混合器11与控制器12相连，控制器12、计算机显示器13与主机14相连，泵5和阀组安装座15分别与控制器12相连；
所述阀组安装座15上设有配肥阀Ⅰ16、配水阀Ⅰ17、配水阀Ⅱ18和配肥阀Ⅱ19，分别通过管路与贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4连接。
所述肥液混合器11包括上盖板30、下底座31、中心轴35、混合腔36，混合腔36为敞口圆柱形腔体，上盖板30设置在混合腔36上，混合腔36放置于下底座31上，混合腔36内部中心轴向设有中心轴安装孔道37，中心轴35穿过中心轴安装孔道37，下端固定在下底座31上，上端固定在上盖板30上，在中心轴35两端分别安装有上轴承32和下轴承29，上轴承32和下轴承29的内圈分别固定在中心轴35两端的外圆周面上，上轴承32和下轴承29的外圈分别固定在中心轴安装孔道37两端的内圆周面上，下底座31固定于地面上；上盖板30上设置有电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10，离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24、参比电极26分别设置在电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10中，上盖板30上的注入孔Ⅰ20、注入孔Ⅱ23、注入孔Ⅲ27、注入孔Ⅳ28通过管道与泵5连通；伺服电机21安装在上盖板30上，伺服电机21轴上带有伺服电机齿轮33，伺服电机齿轮33与固定在中心轴安装孔道37上端外圆周面上的肥液混合器齿轮34相配合，带动混合腔36绕中心轴35旋转。
所述泵5至少有单独的五个腔室。
本实用新型的工作原理是：
在本实用新型系统中：贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4分别用于贮存去离子水、肥Ⅰ母液、肥Ⅱ母液、灌溉水；贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4下端分别设有管道，这些管道分别流经阀组安装座15上的配水阀Ⅱ18、配肥阀Ⅱ19、配肥阀Ⅰ16、配水阀Ⅰ17，另一端通过管道分别与泵5的独立腔室相连，泵5的独立腔室引出管道分别与肥液混合器11上的注入孔Ⅰ20、注入孔Ⅱ23、注入孔Ⅲ 27、注入孔Ⅳ28相连。控制器12控制这些阀门的开启和关闭，将肥液和灌溉水注入肥液混合器11中，同时控制器12控制伺服电机21运行，由于伺服电机齿轮33与肥液混合器齿轮34相配合，伺服电机21运行时将带动肥液混合器11的混合腔36绕中心轴35旋转，肥液在肥液混合器11中进行均匀混合；
肥液浓度检测时，将离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24、参比电极26分别插入电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10中与肥液接触，将采集的信号输出到控制器12，控制器12将获得的肥液浓度信息输入到主机14，由计算机显示器13显示检测结果；当计算机显示屏显示的肥液浓度配比达到灌溉施肥的要求时，在泵5的作用下，将肥液混合器11中的肥液通过管道运送到泵5中，这些肥液流经泵5的一个独立腔室，流到与其相连的灌溉管道7中，开启灌溉阀门6，肥液通过灌溉管道7进行灌溉；
当完成灌溉是，需要对整个系统用去离子水进行清洗。离子选择电极清洗时，控制器12控制配水阀Ⅱ18，将去离子水流经泵5注入肥液混合器11，控制器12控制伺服电机21运行，由于伺服电机齿轮33与肥液混合器齿轮34相配合，伺服电机21运行时将带动肥液混合器11的混合腔36旋转，对离子选择电极进行自动清洗2-3次清洗，清洗完成之后，开启灌溉阀门6，将清洗液从灌溉管道7排出。
本实用新型中使用的离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24为可更换的常规市售离子选择电极，可根据肥液营养元素浓度检测需求选择，比如需要对肥液中N、P、K、Ga离子浓度进行检测时，可以从后面4种电极中的选取：PNO3 -1型硝酸根离子选择电极、PK-1型钾离子选择电极、PGa -1型钙离子选择电极、6801型钠离子选择电极。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型利用离子选择电极检测方法，通过更换相应的离子选择电极获得肥液营养元素浓度信息，并反馈给控制器，控制器根据设定的施肥浓度，控制肥液的供应量，可实现营养元素浓度的精确调控；
（2）本实用新型可以根据所获取的肥液营养元素浓度，按照施肥配方，可单独控制某种营养元素的母液供应量，肥液营养元素的配比的可控性更高，效率更高；
（3）本实用新型中，控制器控制肥液注入肥液混合器中，并控制伺服电机带动肥液旋转，可实现对肥液的充分均匀混合，同时，该系统具有自动清洗功能，能减小系统营养元素配比误差；
（4）本实用新型中，离子选择电极以灵活的方式插入安装孔内，因此根据需要肥液营养元素检测传感器可以更换，且更换方便，通用性较高，能够适用于不同的作物和生长时期，具有一定的推广应用价值；
（5）本实用新型中，由于灌水和施肥可以精量控制，该系统从一定程度上能提高水肥利用效率。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图2是本实用新型贮存器及阀组安装座的连接结构示意图；
图3是本实用新型肥液混合器的结构示意图；
图4是本实用新型上盖板、下底座、中心轴的结构示意图；
图5是本实用新型上盖板、下底座、轴承的结构示意图；
图6是本实用新型结构肥液混合器结构示意图；
图7是本实用新型混合腔、伺服电机、伺服电机齿轮和肥液混合器齿轮的连接结构示意图；
图8 是本实用新型肥液混合器内部结构示意图；
图中：1-贮存器Ⅰ，2-贮存器Ⅱ，3-贮存器Ⅲ，4-贮存器Ⅳ，5-泵，6-灌溉阀门，7-灌溉管道，8-离子选择电极安装孔Ⅰ，9-离子选择电极安装孔Ⅱ，10-参比电极安装孔，11-肥液混合器，12-控制器，13-计算机显示器，14-主机，15-阀组安装座，16-配肥阀Ⅰ，17-配水阀Ⅰ，18-配水阀Ⅱ，19-配肥阀Ⅱ，20-注入孔Ⅰ，21-伺服电机，22-离子选择电极Ⅰ，23-注入孔Ⅱ，24-离子选择电极Ⅱ，25-肥液灌溉排出孔，26-参比电极，27-注入孔Ⅲ，28-注入孔Ⅳ，29-下轴承，30-上盖板，31-下底座，32-上轴承，33-伺服电机齿轮，34-肥液混合器齿轮，35-中心轴，36-混合腔，37-中心轴安装孔道。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1-8所示，本装置包括贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4、泵5、灌溉阀门6、灌溉管道7、肥液混合器11、控制器12、计算机显示器13、主机14、阀组安装座15；所述贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4分别通过管路与阀组安装座15相连，阀组安装座15上引出四条管路与泵5相连，泵5与肥液混合器11连接，肥液混合器11上的肥液灌溉排出孔25通过管道与泵5上的灌溉管道7连接，灌溉管道7上设有灌溉阀门6，肥液混合器11与控制器12相连，控制器12、计算机显示器13与主机14相连，泵5和阀组安装座15分别与控制器12相连；
所述阀组安装座15上设有配肥阀Ⅰ16、配水阀Ⅰ17、配水阀Ⅱ18和配肥阀Ⅱ19，分别通过管路与贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4连接。
所述肥液混合器11包括上盖板30、下底座31、中心轴35、混合腔36，混合腔36为敞口圆柱形腔体，上盖板30设置在混合腔36上，混合腔36放置于下底座31上，混合腔36内部中心轴向设有中心轴安装孔道37，中心轴35穿过中心轴安装孔道37，下端固定在下底座31上，上端固定在上盖板30上，在中心轴35两端分别安装有上轴承32和下轴承29，上轴承32和下轴承29的内圈分别固定在中心轴35两端的外圆周面上，上轴承32和下轴承29的外圈分别固定在中心轴安装孔道37两端的内圆周面上，下底座31固定于地面上；上盖板30上设置有电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10，离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24、参比电极26分别设置在电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10中，上盖板30上的注入孔Ⅰ20、注入孔Ⅱ23、注入孔Ⅲ27、注入孔Ⅳ28通过管道与泵5连通；伺服电机21安装在上盖板30上，伺服电机21轴上带有伺服电机齿轮33，伺服电机齿轮33与固定在中心轴安装孔道37上端外圆周面上的肥液混合器齿轮34相配合，带动混合腔36绕中心轴35旋转；离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24为常规市售PNO3 -1型硝酸根离子选择电极、PK-1型钾离子选择电极；
所述泵5有单独的五个腔室，注入孔Ⅰ20、注入孔Ⅱ23、肥液灌溉排出孔25、注入孔Ⅲ27、注入孔Ⅳ28分别与腔室相通。
使用时，贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4分别用于贮存去离子水、氮肥母液、钾肥母液、灌溉水；贮存器Ⅰ1、贮存器Ⅱ2、贮存器Ⅲ3、贮存器Ⅳ4下端分别设有管道，这些管道分别流经阀组安装座15上的配水阀Ⅱ18、配肥阀Ⅱ19、配肥阀Ⅰ16、配水阀Ⅰ17，另一端通过管道分别与泵5的独立腔室相连，泵5的独立腔室引出管道分别与肥液混合器11上的注入孔Ⅰ20、注入孔Ⅱ23、注入孔Ⅲ 27、注入孔Ⅳ28相连。控制器12控制这些阀门的开启和关闭，将肥液和灌溉水注入肥液混合器11中，同时控制器12控制伺服电机21运行，由于伺服电机齿轮33与肥液混合器齿轮34相配合，伺服电机21运行时将带动肥液混合器11的混合腔36绕中心轴35旋转，肥液在肥液混合器11中进行均匀混合；
肥液浓度检测时，将离子选择电极Ⅰ22、离子选择电极Ⅱ24、参比电极26分别插入电极安装孔Ⅰ8、电极安装孔Ⅱ9、参比电极安装孔10中与肥液接触，将采集的信号输出到控制器12，控制器12将获得的肥液浓度信息输入到主机14，由计算机显示器13显示检测结果；当计算机显示屏显示的肥液浓度配比达到灌溉施肥的要求时，在泵5的作用下，将肥液混合器11中的肥液通过管道运送到泵5中，这些肥液流经泵5的一个独立腔室，流到与其相连的灌溉管道7中，开启灌溉阀门6，肥液通过灌溉管道7进行灌溉；
当完成灌溉是，需要对整个系统用去离子水进行清洗。离子选择电极清洗时，控制器12控制配水阀Ⅱ18，将去离子水流经泵5注入肥液混合器11，控制器12控制伺服电机21运行，由于伺服电机齿轮33与肥液混合器齿轮34相配合，伺服电机21运行时将带动肥液混合器11的混合腔36旋转，对离子选择电极进行自动清洗3次清洗，清洗完成之后，开启灌溉阀门6，将清洗液从灌溉管道7排出。
Claims (3)
1.一种灌溉施肥中营养元素浓度检测系统，其特征在于：包括贮存器Ⅰ（1）、贮存器Ⅱ（2）、贮存器Ⅲ（3）、贮存器Ⅳ（4）、泵（5）、灌溉阀门（6）、灌溉管道（7）、肥液混合器（11）、控制器（12）、计算机显示器（13）、主机（14）、阀组安装座（15）；所述贮存器Ⅰ（1）、贮存器Ⅱ（2）、贮存器Ⅲ（3）、贮存器Ⅳ（4）分别通过管路与阀组安装座（15）相连，阀组安装座（15）上引出四条管路与泵（5）相连，泵（5）与肥液混合器（11）连接，肥液混合器（11）上的肥液灌溉排出孔（25）通过管道与泵（5）上的灌溉管道（7）连接，灌溉管道（7）上设有灌溉阀门（6），肥液混合器（11）与控制器（12）相连，控制器（12）、计算机显示器（13）与主机（14）相连，泵（5）和阀组安装座（15）分别与控制器（12）相连。
2.根据权利要求1所述的灌溉施肥中营养元素浓度检测系统，其特征在于：所述阀组安装座（15）上设有配肥阀Ⅰ（16）、配水阀Ⅰ（17）、配水阀Ⅱ（18）和配肥阀Ⅱ（19），分别通过管路与贮存器Ⅰ（1）、贮存器Ⅱ（2）、贮存器Ⅲ（3）、贮存器Ⅳ（4）连接。
3.根据权利要求1所述的灌溉施肥中营养元素浓度检测系统，其特征在于：所述肥液混合器（11）包括上盖板（30）、下底座（31）、中心轴（35）、混合腔（36），混合腔（36）为敞口圆柱形腔体，上盖板（30）设置在混合腔（36）上，混合腔（36）放置于下底座（31）上，混合腔（36）内部中心轴向设有中心轴安装孔道（37），中心轴（35）穿过中心轴安装孔道（37），下端固定在下底座（31）上，上端固定在上盖板（30）上，在中心轴（35）两端分别安装有上轴承（32）和下轴承（29），上轴承（32）和下轴承（29）的内圈分别固定在中心轴（35）两端的外圆周面上，上轴承（32）和下轴承（29）的外圈分别固定在中心轴安装孔道（37）两端的内圆周面上，下底座（31）固定于地面上；上盖板（30）上设置有电极安装孔Ⅰ（8）、电极安装孔Ⅱ（9）、参比电极安装孔（10），离子选择电极Ⅰ（22）、离子选择电极Ⅱ（24）、参比电极（26）分别设置在电极安装孔Ⅰ（8）、电极安装孔Ⅱ（9）、参比电极安装孔（10）中，上盖板（30）上的注入孔Ⅰ（20）、注入孔Ⅱ（23）、注入孔Ⅲ（27）、注入孔Ⅳ（28）通过管道与泵（5）连通；伺服电机（21）安装在上盖板（30）上，伺服电机（21）轴上带有伺服电机齿轮（33），伺服电机齿轮（33）与固定在中心轴安装孔道（37）上端外圆周面上的肥液混合器齿轮（34）相配合，带动混合腔（36）绕中心轴（35）旋转。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150909 Termination date: 20180318 |