CN204634364U - 一种地下水肥气一体化灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种地下水肥气一体化灌溉系统，属灌溉管理领域。本实用新型包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；水源包括自来水进水管口、逆止阀；水肥耦合系统包括进水阀、混肥罐、混肥阀、贮肥灌、流量计、过滤器、施肥泵、止水阀；加气系统包括空气压缩机、电磁阀；主动运输系统包括运输干管；灌溉系统包括灌溉干管、灌溉支管、灌溉毛管、滴头；控制系统包括土壤湿度控制电路、大气压测试电路。本实用新型根据作物生长的需要，提供一定量的水和肥，并且在植物根部通气以满足根部进行有氧呼吸来维持自身的新陈代谢和整个植株的生长发育。该系统能够有效的节约水肥用量，优化管理，减少劳力，提高产量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地下水肥气一体化灌溉系统，属于灌溉管理技术领域。
背景技术
随着灌溉技术的发展，对培摘灌溉技术研究主要集中在的滴灌技术上,现代农业逐渐趋向于使用水肥一体化滴灌系统，通过灌溉系统施肥，作物在吸收水分的同时吸收养分。可以轻松实现少量多次施肥，可以按照作物需肥规律施肥；其次，可以减少因挥发、淋洗而造成的肥料浪费，从而大大地提高肥料利用率。一般来说，土壤肥力水平越低，省肥效果越明显。国内外对地下滴灌的研究主要集中在土壤水分运动、灌溉制度、水分效率、作物产量及品质等方面的影响，没有考虑地下滴灌对土壤呼吸、通气量和氧气对作物的根系生长发育和产量及作物品质的影响。地下滴灌的滴头埋在地下，导致了很多土壤中持续的湿润度，从而导致了根区缺氧，影响根系正常生理机能。
植物的根系需要充足的氧气进行有氧呼吸来维持自身的新陈代谢和整个植株的生长发育。缺氧会导致根系呼吸作用减弱，由有氧呼吸转换为无氧呼吸，根系生长停止，离子运移减慢，根系液流失控，进而影响整个植株的生长。地下滴灌条件下，由于滴头的不断涤洗，植物根系缺氧现象尤其明显，滴头中心区域的氧气扩散率最低。因此，如何改善地下滴灌中根系土壤气体环境具有重要实践意义。在地下滴灌的基础上，通过加气设备加气灌溉将空气输送到作物根区土壤，来改善根区水气环境，促进植株生长发育以提高作物产量。将水（或者水肥混合液）和空气混为一体，由于埋在作物下方的滴头以一定的压力输出水气两相流，由气相流带动水分在土壤中侵润、扩散，将水气送达作物根部土壤中，可为植物生长提供良好的根区微环境。灌溉时，在地下形成的水气两相的气相流，一方面能有效防止滴头堵塞，从而客服了传统地下渗透易堵塞的缺点。另一方面，用气相流带动水分分布，这样通过调节水气混合比例，使作物不同生长期的根部土壤层有较高的含水率和良好的通气状况。水气一体供给对于节水增效和提高作物（蔬菜等）产量及品质等具有重要的现实意义。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种地下水肥气一体化灌溉系统，用于解决土壤中氧气缺失的问题，并使地下滴灌多样化，利用水肥气，达到提高利用效率，增加作物产量的目的。
本实用新型技术方案是：一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
当水肥混合时，关闭止水阀27，开启进水阀5，水通过进水阀5进入混肥罐6；再打开管道Ⅲ7上的混肥阀8使肥料从贮肥灌9中进入混肥罐6中，同时管道Ⅲ7上设置的流量计10记录肥料流量；水和肥在混肥罐6充分融合，混合后的水肥经过滤器11过滤后，经管道Ⅳ12上的施肥泵13输送回管道Ⅰ2中。
当水气混合时，所述逆止阀3开启，同时关闭进水阀5和止水阀27，启动空气压缩机14开始工作，压缩的空气在运输干管17中以气泡是形式充入水中，与水一起通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达作物根部。
当水肥气混合时，所述管道Ⅰ2中的水肥与空气压缩机14压出的空气混合成水肥气之后通过运输干管17输送至灌溉系统，水肥气从运输干管17依次经过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24直至作物根部。
土壤气压传感器26通过检测土壤中大气压力，将信号传至大气压测试电路，由于不同的气压值对应着不同的指示灯，所以可以根据指示灯的点亮来控制电磁阀16的启闭从而达到土壤中空气含量维持在一定的范围内的目的。
控制阀18的作用是来控制整个灌溉系统中流体的通过；压力表19与流量表20分别控制所通过的流体压力和流量；若压力较大，压力表19上设置的蜂鸣器就会发出报警声音。
滴头24在土壤下的布置原则根据作物根部生长的特性来确定，尽量布置在靠近作物根部的地方；流体依次通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23，最后流到滴头处进行灌溉。所述的灌溉干管21为PVC管，灌溉支管22为PPR管，灌溉毛管23为PE聚乙烯管。不同管接头处用玻璃纤维或者密封的胶布固定包裹，始终保持良好的密封性。
不同管接头处用玻璃纤维或者密封的胶布固定包裹，始终保持良好的密封性。通过设定土壤湿度控制电路和大气压测试电路中土壤水分和大气压的范围，实现整个系统的智能运行。
本实用新型工作过程如下：所有设备安装后，设定好土壤中适宜的水分含量范围和大气压范围，根据作物不同生长阶段，设定作物用水量、用肥量、所需空气量,同时设定加水加肥和加气的时间段。本实用新型可是实现以下三种工作模式：单独加水或者单独加气、水肥一体或者水气一体、水肥气三相一体。
模式一：单独加水。根部土壤湿度传感器25测定土壤含水量，当含水量低于设定最低值时，逆止阀3打开，控制阀18打开，关闭止水阀27、混肥阀5，水从进水口进入管道2后直接进入运输干管17，然后依次通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23，最终运输到到滴头24处，水被根部充分吸收；当土壤湿度传感器检测根部水分达到设定最高值时，关闭逆止阀3，停止进水，即完成加水的工作。
单独加气：设定气压范围时，当所测得的根部气压低于设定最低值时，空气压缩机14开启，将压缩后的空气经过管道15进入运输干管17，然后依次通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达根部被吸收，当土壤气压传感器26检测根部气压达到设定值最高值时，压缩机16停止工作，即完成加气过程。
模式二：水肥一体：当水肥同时亏缺时，逆止阀3开启，水经过管道2后进入管道4，进水阀5开启，同时开启混肥阀8，水和肥分别进入混肥罐6中进行混合，混合充分后通过过滤器11，开启施肥泵13，同时打开止水阀27，水肥重新进入管道2，然后依次经过运输干管21、灌溉干管22、灌溉支管23、滴头24，到达植物根部。水肥达到设定最高值时，逆止阀3与施肥泵13均停止工作，即完成水肥一体的灌溉。
水气一体：当水和空气含量达到设定最低值时，逆止阀3开启，同时关闭进水阀5和止水阀27，启动压缩机14开始工作，压缩的空气在运输干管17中以气泡是形式充入水中，与水一起通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达根部。当水气含量达到设定最高值时，逆止阀3、电磁阀16关闭，空气压缩机14停止工作，即完成水气一体灌溉的流程。
模式三：水肥气一体化灌溉。水肥气含量达到设定最低值时，开启逆止阀3，水经过管道2后进入管道4，进水阀5开启，同时开启混肥阀，水和肥分别进入混肥罐6中进行混合，混合充分后通过过滤器11，开启施肥泵13、止水阀30，水肥重新进入管道2，同时空气压缩机14开始工作，压缩的空气在运输干管17中以气泡是形式充入水中，与水肥一起通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达作物根部。当水肥气含量达到设定最高值时，所有的阀门关闭，施肥泵13与空气压缩机14关闭。即完成水肥气一体灌溉的过程。
以上三种模式相互补充，即可以满足现代农业水肥气一体化自动控制过程，节约资源，使作物生长水肥气资源有效利用，利用效率最大化；自动化的控制节省人力，智能调控作物生长环境。
所述的三种工作模式均是通过运输干管（17）将水、气、水肥、水气、水肥气运送至灌溉系统中，可根据作物在不同生长时期的需要采用适当的工作模式。
本实用新型的工作原理是：
如图4所示，土壤湿度传感器25与气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
如图5所示的压力表高压报警电路，场效应晶体管VF是一种场效应器件，在其栅极靠近电场时，由于电场的感应产生栅偏压，漏源间的导通电阻会急增，D1的相应输入端呈高电位，由D1、D2构成的振荡器起振，产生约1kHz的音频信号，该信号经VT放大，输入扬声器就会发出报警声音。
所述的土壤湿度控制电路，电路将土壤湿度传感器25传输过来的交流信号通过VD5～VD8全桥整流变成直流信号，通过调节电位器Rp1的范围，当超过或者低于所设定的土壤水分含量的范围时，通过控制逆止阀的启闭来实现土壤中水分含量始终维持在适合植物生长的范围内。
如图6所示，湿度控制电路选用了MOS1-1型硅湿敏传感器，具有良好的精度和灵敏度，并且具有很高的可靠性。本发明将R4换成可调电位器，便可实现区域调节设定，即完成对湿度区域的控制要求。湿度控制电路将土壤湿度传感器25传来的交流信号，经VD5～VD8全桥整流变成直流信号，由湿度调节电位器Rp1取样，接电压比较器LM339的7脚本。当湿度增大，使7脚本电位高于6脚电位时，比较器LM339的1脚为高电位，D触发器CD4013的1脚亦为高电位，三极管VT导通，关闭逆止阀3，停止加水工作。随着温度下降，BSG电阻随之增大，Rp1的5端电位下降，同时LM339的4脚电位下降，当LM339的4脚低于5脚时，LM339的2脚即变为高电位，CD4013的1脚变为低电位，三极管VT截止，开启逆止阀3，水重新经过管道2输送至运输干管17进行灌溉任务，从而实现湿度自动控制的目的。如上述原理可知，调节电位器Rp1，可实现湿度控制调节设定。
所述的大气压测试电路，土壤气压传感器26测得土壤中大气压力并将信号送入放大器A进行放大，放大后的信号被送至LM3914的5脚，通过在不同范围内不同指示灯的点亮控制电磁阀16的开关从而控制空气的供给量，维持土壤中的空气含量在特定的范围之内。
如图7所示气压测试仪，它由气压传感器、放大器、LED闪光灯电路和气压变化趋向指示电路等部分组成。压力传感器的HS20的2脚输出与大气压力成正比的信号电压，送入放大器A进行放大。HS20由7805集成稳压器提供稳定的5V电压供电，以减小其测量误差。放大器A采用高输入阻抗的运放CA3130，它接成同放大器形式。失调电压由电位器Rp1调节，因此调整Rp1可使A的输出为零（在A输入端2、3脚间输入信号为零情况下）。放大倍数由电位器Rp2调整，故Rp2可作校准调节用。A的6脚输出信号，送入LM3914的5脚。LM3914为LED驱动电路，其输出端L1～L10分别接有指示气压值的大小的10只发光二极管VD1～VD10，按照5脚输入信号电平的高低，驱动其中的一只LED，使其发光，从而可读得其相应的大气压力值。该仪器的测量范围为96.0～105.0kPa，所以当气压从低于96.0kPa连续升高到最高值105.0kPa时，VD1～VD10按次序依次点亮，从而测得相应的气压值。调节电位器Rp3可以校准其读数。LM3914的内部具有稳定的电压基础，可用来与5脚的输入信号直流电平进行比较。同时，还通过R2在A的反相输入端建立电压基础。气压变化趋向指示电路由窗口鉴别器TCA965和LED11～LED13组成。电位器Rp4用来调定窗口的中心电平。如果在气压不变的情况下，调节Rp4阻值是指示气压稳定的发光二极管LED12刚好点亮。这样，当气压变高时，指示气压上升的LED11会点亮，此时关闭电磁阀16，停止加气；而当气压变低时，指示气压下降的LED13就会点亮，开启电磁阀16，空气压缩机将空气压缩并输送至运输干管17去。因此土壤中空气含量始终保持在特定的范围内。
本实用新型的有益效果是：
1、该装置利用水肥耦合系统有效的将水溶性肥通过溶于水中从而将肥输送至地下植物根部，有利于植物根部的充分吸收。
2、该装置利用空气压缩机将空气压缩至运输管道中输送至植物根部，大大优化了根部缺氧的问题。
3、该装置在地下埋设气压传感器与土壤湿度传感器，利用大气压检测电路以及土壤湿度控制电路来控制地下大气压与土壤水分含量，形成一个智能控制系统，能够有效的减少水分流失并且能够让植物充分吸收土壤中的氧气，从而大大提高作物的产量。
4、该装置设压力表，当水压力或者气压过大时，压力表内部的高压报警电路就会响起报警声，能够让装置持续安全的运行下去。
5、该装置操作简单，减少人力，大大增加作物产量。
附图说明
图1是本实用新型总结构示意图；
图2是本实用新型水肥耦合系统的细部结构示意图；
图3是本实用新型加气系统、主动运输系统、灌溉系统细部结构示意图；
图4是本实用新型地下传感器分布图；
图5是本实用新型的压力表高压报警电路；
图6是本实用新型土壤湿度控制电路图；
图7是本实用新型地下大气压测试电路。
图1-7中各标号：1-自来水进水管口、2-管道Ⅰ、3-逆止阀、4-管道Ⅱ、5-进水阀、6-混肥罐、7-管道Ⅲ、8-混肥阀、9-贮肥灌、10-流量计、11-过滤器、12-管道Ⅳ、13-施肥泵、14-空气压缩机、15-管道Ⅴ、16-电磁阀、17-运输干管、18-控制阀、19-压力表、20-流量表、21-灌溉干管、22-灌溉支管、23-灌溉毛管、24-滴头、25-土壤湿度传感器、26-土壤气压传感器、27-止水阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-7所示，一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
实施例2：如图1-7所示，一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
实施例3：如图1-7所示，一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
当水肥混合时，关闭止水阀27，开启进水阀5，水通过进水阀5进入混肥罐6；再打开管道Ⅲ7上的混肥阀8使肥料从贮肥灌9中进入混肥罐6中，同时管道Ⅲ7上设置的流量计10记录肥料流量；水和肥在混肥罐6充分融合，混合后的水肥经过滤器11过滤后，经管道Ⅳ12上的施肥泵13输送回管道Ⅰ2中。
实施例4：如图1-7所示，一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
当水肥混合时，关闭止水阀27，开启进水阀5，水通过进水阀5进入混肥罐6；再打开管道Ⅲ7上的混肥阀8使肥料从贮肥灌9中进入混肥罐6中，同时管道Ⅲ7上设置的流量计10记录肥料流量；水和肥在混肥罐6充分融合，混合后的水肥经过滤器11过滤后，经管道Ⅳ12上的施肥泵13输送回管道Ⅰ2中。
当水气混合时，所述逆止阀3开启，同时关闭进水阀5和止水阀27，启动空气压缩机14开始工作，压缩的空气在运输干管17中以气泡是形式充入水中，与水一起通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达作物根部。
实施例5：如图1-7所示，一种地下水肥气一体化灌溉系统，包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口1、逆止阀3；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀5、混肥罐6、混肥阀8、贮肥灌9、流量计10、过滤器11、施肥泵13、止水阀27；
所述加气系统主要包括：空气压缩机14、电磁阀16；
所述主动运输系统主要包括：运输干管17；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口1经管道Ⅰ2输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ2上设置逆止阀3；管道Ⅱ4连接管道Ⅰ2，在管道Ⅱ4上设置进水阀5，管道Ⅳ12一端与管道Ⅰ2连接，管道Ⅳ12另一端与施肥泵13连接，管道Ⅳ12上设置止水阀27；施肥泵13通过过滤器11与混肥罐6相连；混肥罐6通过管道Ⅲ7与贮肥灌9相连，混肥罐6与贮肥灌9之间的管道Ⅲ7上依次设有混肥阀8、流量计10；
所述管道Ⅰ2连接运输干管17的一端，运输干管17的另一端接灌溉干管21，运输干管17上设置控制阀18、压力表19、流量表20，灌溉干管21依次接灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24；管道Ⅴ15一端并入管道Ⅰ2中，一起接入至运输干管17；管道Ⅴ15另一端接空气压缩机14，空气压缩机14将空气压缩至管道Ⅴ15中，且管道Ⅴ15上设有电磁阀16用于控制空气压缩机14的开关；
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器25和土壤气压传感器26分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀3、土壤湿度传感器25连接；大气压测试电路分别与电磁阀16、土壤气压传感器26连接。
所述土壤湿度传感器25、土壤气压传感器26相间布置，土壤湿度传感器25周围每搁3m布置气压传感器26，形成一个网格状的传感器布置群。
当水肥混合时，关闭止水阀27，开启进水阀5，水通过进水阀5进入混肥罐6；再打开管道Ⅲ7上的混肥阀8使肥料从贮肥灌9中进入混肥罐6中，同时管道Ⅲ7上设置的流量计10记录肥料流量；水和肥在混肥罐6充分融合，混合后的水肥经过滤器11过滤后，经管道Ⅳ12上的施肥泵13输送回管道Ⅰ2中。
当水气混合时，所述逆止阀3开启，同时关闭进水阀5和止水阀27，启动空气压缩机14开始工作，压缩的空气在运输干管17中以气泡是形式充入水中，与水一起通过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24，到达作物根部。
当水肥气混合时，所述管道Ⅰ2中的水肥与空气压缩机14压出的空气混合成水肥气之后通过运输干管17输送至灌溉系统，水肥气从运输干管17依次经过灌溉干管21、灌溉支管22、灌溉毛管23、滴头24直至作物根部。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种地下水肥气一体化灌溉系统，其特征在于：包括水源、水肥耦合系统、加气系统、主动运输系统、灌溉系统、控制系统；
所述水源主要包括：自来水进水管口（1）、逆止阀（3）；
所述水肥耦合系统主要包括：进水阀（5）、混肥罐（6）、混肥阀（8）、贮肥灌（9）、流量计（10）、过滤器（11）、施肥泵（13）、止水阀（27）；
所述加气系统主要包括：空气压缩机（14）、电磁阀（16）；
所述主动运输系统主要包括：运输干管（17）；
所述灌溉系统主要包括：灌溉干管（21）、灌溉支管（22）、灌溉毛管（23）、滴头（24）；
所述控制系统：土壤湿度控制电路、大气压测试电路；
所述水源从自来水进水管口（1）经管道Ⅰ（2）输送进入水肥耦合系统，管道Ⅰ（2）上设置逆止阀（3）；管道Ⅱ（4）连接管道Ⅰ（2），在管道Ⅱ（4）上设置进水阀（5），管道Ⅳ（12）一端与管道Ⅰ（2）连接，管道Ⅳ（12）另一端与施肥泵（13）连接，管道Ⅳ（12）上设置止水阀（27）；施肥泵（13）通过过滤器（11）与混肥罐（6）相连；混肥罐（6）通过管道Ⅲ（7）与贮肥灌（9）相连，混肥罐（6）与贮肥灌（9）之间的管道Ⅲ（7）上依次设有混肥阀（8）、流量计（10）；
所述管道Ⅰ（2）连接运输干管（17）的一端，运输干管（17）的另一端接灌溉干管（21），运输干管（17）上设置控制阀（18）、压力表（19）、流量表（20），灌溉干管（21）依次接灌溉支管（22）、灌溉毛管（23）、滴头（24）；管道Ⅴ（15）一端并入管道Ⅰ（2）中，一起接入至运输干管（17）；管道Ⅴ（15）另一端接空气压缩机（14），空气压缩机（14）将空气压缩至管道Ⅴ（15）中，且管道Ⅴ（15）上设有电磁阀（16）用于控制空气压缩机（14）的开关；
所述土壤湿度传感器（25）、土壤气压传感器（26）依次均匀设置在地下作物根部，土壤湿度传感器（25）和土壤气压传感器（26）分别用于监测土壤中水分及空气含量；
所述土壤湿度控制电路分别与逆止阀（3）、土壤湿度传感器（25）连接；大气压测试电路分别与电磁阀（16）、土壤气压传感器（26）连接。
2.根据权利要求1所述的地下水肥气一体化灌溉系统，其特征在于：所述土壤湿度传感器（25）、土壤气压传感器（26）相间布置，土壤湿度传感器（25）周围每搁3m布置气压传感器（26），形成一个网格状的传感器布置群。
3.根据权利要求1所述的地下水肥气一体化灌溉系统，其特征在于：当水肥混合时，关闭止水阀（27），开启进水阀（5），水通过进水阀（5）进入混肥罐（6）；再打开管道Ⅲ（7）上的混肥阀（8）使肥料从贮肥灌（9）中进入混肥罐（6）中，同时管道Ⅲ（7）上设置的流量计（10）记录肥料流量；水和肥在混肥罐（6）充分融合，混合后的水肥经过滤器（11）过滤后，经管道Ⅳ（12）上的施肥泵（13）输送回管道Ⅰ（2）中。
4.根据权利要求1所述的地下水肥气一体化灌溉系统，其特征在于：当水气混合时，所述逆止阀（3）开启，同时关闭进水阀（5）和止水阀（27），启动空气压缩机（14）开始工作，压缩的空气在运输干管（17）中以气泡是形式充入水中，与水一起通过灌溉干管（21）、灌溉支管（22）、灌溉毛管（23）、滴头（24），到达作物根部。
5.根据权利要求1所述的地下水肥气一体化灌溉系统，其特征在于：当水肥气混合时，所述管道Ⅰ（2）中的水肥与空气压缩机（14）压出的空气混合成水肥气之后通过运输干管（17）输送至灌溉系统，水肥气从运输干管（17）依次经过灌溉干管（21）、灌溉支管（22）、灌溉毛管（23）、滴头（24）直至作物根部。
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