CN218353768U - 一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，该系统属于农业灌溉技术领域。本发明主要由外壳、水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、自动控制装置、灌溉装置。本发明通过气液混合装置和自动控制装置，可以实现水、氢气、可溶性固体肥料或/和液体肥料的精准灌溉，由于溶解在水中的氢气与肥料是同步灌溉的，从而有效降低施肥灌溉的工作量，提高了工作效率，适用于田间、大棚、林场、牧场、池塘、温室和工厂化种植场所。

Description

一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统

技术领域

本发明属于农业灌溉技术领域，具体涉及一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统。

背景技术

我国是一个农业大国，却不是一个农业强国。随着人口红利的衰退，劳动力资源短缺，水资源紧张的局面正在不断加剧。如何提高我国农业生产过程中灌溉技术的自动化、机械化和高效化，是我国发展现代化农业过程中所必须解决的难题。

水肥一体化是一种借助压力系统，将液体肥料或可溶性固体肥料，按照土壤养分含量特点和农作物所需要的肥料要求，配置成液体后与一定量的灌溉用水，通过多种不同的方式输送至植物根系。该系统旨在一次性提供植物生长所需的水分和肥料，避免重复劳动，提高水肥的利用效率。但是一般的水肥一体化系统通常仅仅局限于水和肥料，本发明提供的基于氢气的水肥一体化系统将氢气、水和肥料混合，在为植物生长提供所必须的水分和养料的同时，还可以提供氢气，从而改善植物的生长和发育，提高抗逆性。

氢气是一种双原子气体分子，无色透明，无臭无味，具有巨大的工业和能源价值。近年来的研究发现，氢气不仅不是之前所认为的生物惰性气体，反而是一种具有多种生物学功能的信号分子。例如在“一种富氢液态植物生长调节剂的制备方法及应用”(专利号为CN102657221 A)的发明专利中，提供了将氢气的水溶液用于植物生长发育和缓解多种非生物胁迫的方法。该发明中主要将氢气溶解于水或/和若干种植物生长所需的营养液中，在具体的田间生产实践过程中无法根据不同土壤条件和差异化的作物生长需求提供特异的营养和水分。另外，在农业生产中，不同物种所需要的氢气浓度也不尽相同，同时反复大量的富氢水灌溉也容易造成植物根系缺氧，并影响肥料利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，旨在利用氢气的生物学功能，提高植物对肥料的利用效率，同时通过自动化控制装置的实时调节功能实现精准集约的灌溉和施肥，降低劳动强度和劳动时间。

本发明的目的是通过下列技术实现的：

本发明首先提供了一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统。具体而言包括：外壳、水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、自动控制装置、灌溉装置。

进一步地，所述氢气来源可以为氢气钢瓶或管道供氢，也可以是通过电解或其它物理、化学和生物制备获得的氢气。

进一步地，所述灌溉装置包括常见的滴灌、喷灌和漫灌装置。

附图说明

为了更清楚的说明本发明现有技术中的技术方案，附图通过示例说明了可实践本发明的具体细节。

图1为本发明装置结构示意简图；

图2为本发明装置模块结构示意图。

具体实施方式

以下详述附参考图。显而易见的是，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例性的实施例，不需要被视为相对于其它实施例或设计而言优选或有益的。

需要注意的是，本说明书中提及的不同特征(例如，元件、结构、模块、步骤、操作和特性等)将意味着这些特征的一个或多个可以包含于本实用新型发明，也可以不必要的组合。

需要注意的是，本说明书中提及的“若干”可指代一个或多个。

本发明的实施例中，基于氢气的水肥一体化灌溉系统包括外壳、水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、灌溉装置、氢气浓度实时检测装置、自动控制装置、报警装置、交互装置。

如图1装置结构示意简图所示，该水肥一体化灌溉系统包括外壳、水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、自动控制装置(未注明)和灌溉装置(未注明)。首先正确连接设备与水源，包括水箱进水口和肥料箱进水口后，通过控制面板设定投入肥料口的肥料质量和所需的浓度、氢气浓度和其他参数后，自动控制装置自动计算肥料的流出速度、外部水源和氢气的流入速度，之后水箱中开始注入水，水泵将水泵出至灌溉系统。一定时间后，打开肥料箱出口处流量控制阀门，肥料泵开始工作，按照计算的流速开始注入肥料液，同时底部的氢气储存装置阀门打开，按照设定速度向水箱中通入氢气，经气液混合装置混合后，利用水泵将混合后的富氢水肥输送至灌溉系统。

如图2装置模块结构示意图所示，该装置包括水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、自动控制装置、报警装置、交互装置和排气阀。首先通过交互装置设置所投入的肥料质量、所需的肥料浓度、所需要的灌溉水用量和氢气浓度。自动控制装置开始控制肥料箱向注满的非密闭的水箱中混入肥料，同时氢气发生或/和储存装置通过气液混合装置将氢气通入水箱中。氢气和肥料浓度到达设定值后，水箱中的溶液流入灌溉装置中。当水箱内的氢气浓度持续超过设定危险浓度后，报警装置启动，同时打开排气阀，从而快速降低水箱内的氢气浓度。

本发明提供的基于氢气的水肥一体化灌溉系统中，氢气发生或/和储存装置可以为存储压缩氢气的氢气钢瓶、电解制氢装置、化学材料(氢化镁、氨硼烷和硼氢化钠)反应制氢装置或生物反应制氢装置。

具体的，若氢气发生或/和储存装置为储存压缩氢气的氢气钢瓶，当钢瓶内压力过低时，自动控制装置向交互装置反馈更换钢瓶的信号，提醒及时更换钢瓶，保证装置正常运行。

具体的，若氢气发生或/和储存装置为电解制氢装置，通过电解槽将纯净水/碱液在两个电极分别电解为氢气和氧气，氢气被输入至气液混合装置中，氧气则被直接释放到环境中。

具体的，若氢气发生或/和储存装置为化学材料反应制氢装置，在反应槽中可以添加产氢 (储氢)材料与反应液，通过化学反应制备氢气。

具体的，若氢气发生或/和储存装置为生物反应制氢装置，在反应槽中定期补充营养液，以维持生物产氢的活性，通过生物化学反应制备氢气。

本发明提供的基于氢气的水肥一体化灌溉系统中，所使用的肥料为可溶性固体肥料或/和液体肥料。

以上所述仅为本发明专利提供装置的结构示意简图和装置模块结构示意图，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，其特征在于所述系统包括：外壳、水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、自动控制装置和灌溉装置，所述水箱和肥料箱通过肥料泵和密闭的通水管道相连，肥料在肥料箱内与水混合，所述气液混合装置位于水箱内并通过流量控制阀门与氢气发生或/和储存装置相连接，氢气、肥料和水在水箱内进一步混合，所述灌溉装置通过水泵与水箱相连，并配备可控的流量控制阀门，所述流量控制阀门可以安装在所有连接用的气体或液体管线上，并与自动控制装置电路连接，流量大小受自动控制装置控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，其特征是所述氢气发生或/和储存装置，包括氢气钢瓶或供氢管道供氢，或物理、化学、生物产氢的装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，其特征是所述灌溉装置包括常见的滴灌、喷灌和漫灌装置。

4.根据权利要求1所述的一种基于氢气的水肥一体化灌溉系统，其特征是所述自动控制装置与水箱、肥料箱、氢气发生或/和储存装置、气液混合装置、泵、自动控制装置和灌溉装置连接，可以实时监控和调节灌溉的水量、肥料浓度和氢气浓度。

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