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Reiner Meyns, Curslacker Deich 12, 2050 Hamburg 80
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Rolf Lobigkeit, Obere Bahnhofstr. 21, 7552 Durmersheim Verfahren und
Anlage zur geregelten Bewässerung von Pflanzen kulturen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur geregelten Bewässerung von Pflanzenkulturen, insbesondere von erdlosen
Kulturen wie Fließ- oder Hydrokulturen, von Anstaukulturen od.dgl., mittels Düngemittel
lösungen, die mindestens eine in einem Lösungsmittel wie Wasser wenigstens einer
bestimmten Sorte, z.B. Brunnenwasser, Regenwasser od.dgl., gelöste Düngemittelkomponente
umfassen, wobei der pH-Wert und der elektrische Leitwert gemessen und bestimmt werden
und entsprechend dem sich daraus ergebenden Istwert die Zusammensetzung der Düngemittel
lösung nach dem Sollwert eingestellt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung einer
solchen Bewässerung mit einem Rohrleitungssystem, wobei die Pflanzenkulturen in
einer Mehrzahl von Kulturkreisen mit jeweils einem Bewässerungskreis aufgeteilt
sind, dem ein Vorratsbehälter für die jeweilige Düngemittel lösung sowie Meß- und
Dosiergeräte für die Bestimmung der pH- und Leitwerte der Düngemittel lösung bzw.
für die Einstellung letzterer auf ihre Sollwerte entsprechend der ermittelten Istwerte
zugeordnet sind.
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In der Preis ist es bisher üblich, für die getrennte Bewässerung einer
Mehrzahl von Pflanzenkulturkreisen jeweils eine entsprechende Anzahl von Stammlösungen
anzusetzen, die auf den erforderlichen pH-Wert und einen bestimmten Leitwert abgestimmt
sind. Der Leitwert ergibt sich aus der Summe der benötigten Düngesalze und stellt
einen Wert für die elektrische Leitfähigkeit der Lösung dar. Aus dieser Stammlösung
wird durch Zumischen dosierter Wassermengen unter Überwachung sowohl des pH-Wertes
als auch des Leitwertes, jeweils mit Hilfe elektrischer Meßgeräte, eine Gebrauchslösung,
d.h. die eigentliche Düngemittel lösung für die verschiedenen Kulturkreise hergestellt.
Dieses erfolgt unter konstanter Einstellung des Leitwertes. Da die Pflanzen je nach
den Umweltbedingungen wie Tageszeit, Temperatur, Sonneneinstrahlung etc. einerseits
unterschiedliche
Mengen der in der Gebrauchslösung enthaltenen Düngemittel entnehmen und andererseits
von ihnen ausgeschiedene Stoffe an die Gebrauchslösung abgeben, erfolgt mit Hilfe
eines Leitwert-Meßgerätes eine Überwachung und durch Zugabe entsprchender Stoffe
eine Nachregelung der Gebrauchslösungszusamnensetzung auf den Konstantwert des Leitwertes.
Die Nachregelung des pH-Wertes erfolgt in ähnlicher Weise, indem vom Gärtner ein
Sollwert vorgegeben wird, der je nach Jahreszeit und Kultur (Pflanzenart, Pflanzengröße)
unterschiedlich ist. Die Istwerte ändern sich je nach Düngemittel aufnahme und -stoffabgabe
durch die Pflanze.
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Bei diesem bekannten, in der Praxis üblichen Verfahren wird also jeder
Kulturkeis mit einer konstanten Stammlösung, d.h. einen konstanten Konzentrat gefahren,
dessen Grundzusammensetzung nicht veränderbar ist, da praktisch eine Momentananalyse
des jeweiligen Restkonzentrats möglich ist, um die genauen Zusammensetzungsverhältnisse
festzustellen. Es werden vielmehr entsprechend dem Soll-Istwert-Vergleich der für
die Bewässerung benötigten wäßrigen Düngemittel lösung irgendwelche artfremden sauren
oder basischen Komponenten zugesetzt, um die Lösung auf den jeweils gemessenen Sollwert
für pH- und Leitwert nachzuregeln.
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Einer der Hauptnachteile dieses bekannten Verfahrens besteht darin,
daß sich die pH-Wert-Nachregelung für die Pflanze ungünstig auswirken kann, was
insbesondere dann der Fall ist, wenn beim Absinken des pH-Wertes zur Vermeidung
der Übersäurung der Düngemittellösung Lauge zugesetzt werden muß, die zur Bildung
pflanzenfremder Salze führt. Letztere können von der Pflanze nicht aufgenommen werden
und beispielsweise zum Absterben der lXurzeln oder zu sonstigen Beeinträchtigungen
der Pflanze führen. Weitere hin muß, da in einem Gartenbaubetrieb normalerweise
eine Vielzahl Pflanzenkulturkreise unterhalten wird, eine entsprechende Vielzahl
verschiedener, auf die jeweilige Kultur abgestimmter Stammlösungen zur Verfügung
gehalten werden. Daraus ergeben sich die Nachteile einer großen Lagerhaltung, eines
hohen Arbeitsaufwandes für laufendes Anmischen des Konzentrats sowie ein großer,
anlagenbedingter Kostenaufwand, da für jede der verschiedenen
Kulturen
ein vollständiger Satz von Meß- und Dosiergeräten verfügbar sein muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung dieser
Nachteile ein Verfahren vorzuschlagen sowie eine Anlage zu schaffen, mit denen eine
individuelle Anpassung der für verschiedene, beispielsweise in einem gemeinsamen
Betrieb gezogenen Pflanzenkulturen erforderlichen unterschiedlichen Düngemittelrezepturen
je nach Pflanzenart, Pflanzenalter, Jahreszeit etc. unter Reduzierung des anlagentechnischen
Aufwandes möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß an einer
Zentralstation eine Einzelbestimmung der Istwerte der jeweils individuellen Düngemittel
lösung für jeden einer Mehrzahl Pf lanzenkulturkreise erfolgt und daß entsprechend
dem Ergebnis dieser Istwert-Bestimmung und nach Vergleich desselben mit den Sollwerten
der jeweils erforderlichen bzw. gewünschten Düngemittellösung-Rezeptur die benötigten
Düngemittelkomponenten und/ oder Wassersorten einzeln dosiert der jeweiligen Düngemitteil
lösung zugeführt werden.
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Bei der Anlage wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anlage eine
als Zentralschaltkreis aufgebaute Zentralstation mit den erforderlichen Aggregaten
mindestens zur Messung und Überwachung von pH-Wert und Leitwert, zur dosierten Zuführung
von Wasser, Düngemittel, Kohlensäure und/oder ggf. weiteren benötigten Komponenten
für die Bewässerungs-Düngemittellösung sowie zum Abziehen von Düngemittel lösung
oder Einzelkomponenten derselben umfaßt und daß dieser Zentralstation die Bewässerungskreise
der einzelnen Kulturkreise zuschaltbar sind.
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Mit der Erfindung läßt sich die pH-Wert-Regulierung einfacher und
vor allen Dingen pflanzenverträglicher durchführen, da bei Feststellung einer Übersäuerung,
die durch Verbrauch einzelner Komponenten der individuellen Düngemittellösung. und
ggf. durch Aufnahme von den Pflanzen des betreffenden Kulturkreises abgegebener
bzw. ausgesciedener Stoffe verursacht wird, individuell ohne die bekannte Einführung
von Schadstoffen in Form von irgendwelchen Salzen gezielt durch individuell bemessene
Zuführung
der fehlenden Düngemittelsalze bewirkt werden kann.
Damit ist es nicht mehr nötig, pflanzenfremde Salze zuzuführen, da ja die Gebrauchslösung
nicht mit Hilfe einer alle Komponenten umfassenden Stammlösung, sondern durch individuelle
Zuführung der Einzelkomponenten hergestellt wird. Weiterhin erhält man durch die
Erfindung die Möglichkeit, die für den jeweiligen Kulturkreis verwendete Düngemittel
lösung bzw. -mischung hinsichtlich der einzelnen Komponenten laufend zu analysieren
und deren sprechend eine gezielte Einzel-Nachdosierung vorzunehmen, so daß jeweils
optimale Wachstumsverhältnisse für jeden Kulturkreis, die auf die jeweiligen Verhältnisse
der Pflanzengröße, der Umwelt wie Witterung, Tages- oder Nachtzeit, Sonneneinstrahlung,
Wärme, Jahreszeit etc. abgestellt sind, so daß maßgeblich verbesserte Erträge aus
den Kulturen erzielt werden, zumal die Rezepturen jederzeit schnell völlig geändert
werden können, sollte sich hierfür ein plötzliches Erfordernis ergeben. Obwohl sich
die Erfindung besonders vorteilhaft an Fließ- oder Hydrokulturen durchführen läßt,
bei denen die Pflanzenwurzeln von der wäßrigen Düngemittel lösung umspült werden,
sich also die Pflanzenkulturen in einem fortlaufenden Bewässerungsfluß befinden,
ist der Einsatz der Erfindung aber ebenso gut bei Anstaukulturen möglich, deren
Funktion es in wesentlichen ist, daß ein wannenförmiger Behälter, in dem sich die
Pflanzen im Erdreich, ggf. in Töpfen einzeln gepflanzt, befinden, mit der wäßrigen
Lösung volläuft, damit sich die Erde um die Wurzeln herum vollsaugen kann, worauf
überschüssige Lösung wieder abgezogen und für den nächsten Bewässerungsvorgang gesammelt
wird. Neben der wesentlich genaueren Einstellung der jeweiligen Gebrauchslösung
auf die Erfordernisse des betreffenden Pflanzenkulturenkreises ermöglicht die Erfindung
eine wesentliche Vereinfachung gerade des gerätetechnischen Aufwandes, vor allem
eine Konzentrierung desselben auf die Zentralstation, so daß nunmehr von dieser
alle Kulturkreise eines selbst großflächigen Betriebes überwacht und geregelt werden
können. Neben einer Ersparnis an Kosten fü den baulichen Aufwand lassen sich so
auch der Arbeits- und Personalaufwand reduzieren. Teuere Meßund Dosiergeräte, die
sonst für jeden Kulturkreis benötigt wurden, sind nur einmal an der Zentralstation
erforderlich.
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Eine besonders bevorzugte Anwendungsform des erfindungsgemäßen Verrahrens
besteht darin, daß die individuelle Bestimmung und Dosierung der Düngemittel lösungen
einer Mehrzahl an die Zentralstation geschalteter Pflanzenkulturkreise nacheinander
in einem sich kontinuierlich wiederholenden Zyklus erfolgt, was hinsichtlich der
Anlage dadurch zu verwirklichen ist, daß die Bewässerungskreise dem Zentralschaltkreis
einzeln nacheinander zuschaltbar sind. Damit wird es möglich, selbst in größeren
Gartenbaubetrieben, in denen 20 und mehr Pflanzenkulturkreise vorhanden sind und
gezogen werden, sämtliche Einzelkulturen fortlaufend zu überwachen und sie dosiert
und unter individueller Einhaltung der jeweiligen bzw. unter Anpassung an kurzfristig
sich ändernde Wachstumsverhältnisse zu bewässern.
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Um in schneller und technisch einen möglichst geringen Aufwand erfordernder
Weise die Bewässerungskreise an den Zentralschaltkreis anschließen zu können, umfaßt
letzterer vorzugsweise wenigstens einen mindestens ein Vorlaufventil, ein Rücklaufventil
und ein Kurzschlußventil aufweisenden Zuschaltkreis, der mit den erforderlichen
Anschlüssen zum Zu- bzw. Abschalten der Dewasserungskreise versehen ist.
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Vorzugsweise kann im Zuschaltkreis ein Proben-Entnahmeventil angeordnet
sein, das die Entnahme von Düngemittellösungs- oder Wasserproben zum Zwecke einer
labormäßigen Analyse ermöglicht.
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Zum Zwecke der individuellen Zufuhr der einzelnen Düngemittellcomponenten
umfaßt der Zentralschaltkreis bevorzugt eine Mehrzahl von Düngemittel-Dosieraggregaten,
die je nach den individuell benötigten Mengen eingestellt werden können. In ähnlicher
Weise umfaßt der Zentralschaltkreis zur individuellen Zuführung unterschiedlicher
Wassersorten wie Regenwasser, Brunnenwasser od.dgl. mindestens je ein entsprechendes
Dosieraggregat. Vorzugsweise kann dabei jedes Wasser-Zuführaggregat eine Mehrzahl
Ventile unterschiedlicher Durchflußgeschwindiy-Reiten umfassen. Durch die unterschiedliche
Auslegung der Durchflüsse in vorbestimmten Mengenverhältnissen wird es möglich,
in einfacher Weise die Wassermischung in den hierfür erforderlichen, relativ groben
Grenzen vorzubestimmen, ohne daß es
einer zusätzlichen Feinregelung
bedarf. Beispielsweise können vier Ventile eines Aggregats jeweils im Verhältnis
10:20:40:80 ausgelegt sein, wodurch sich in im wesentlichen genauen Stufen alle
für den praktischen Gebrauch erforderlichen Mischungsverhältnisse der Wassersorten
einstellen lassen.
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Um den Umlauf der einzelnen Komponenten und deren ausreichende Mischung
sicherzustellen, umfaßt der Zentralschaltkreis eine Umwälzpumpe.
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Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Bestimmung von pH- und Leitwert
umfaßt der Zentralschaltkreis vorzugsweise je zwei Aggregate für die pH-Wert- und
die Leitwert-Messung. Hierdurch wird eine genaue Überwachung möglich, da bei einer
Abweichung der jeweiligen Meßwerte einander zugeordneter Aggregate über eine vorbestimmte
Sicherheitsgrenze hinaus eine entsprechende Fehlermeldung erfolgen und das System
demgemäß korrigiert werden kann.
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Um nach jedem Meßzyklus das Rohrsystem der Zentralstation in ausreichender
Weise reinigen zu können, ist im Zentralschaltkreis zwischen Anschlüssen für die
Zuschaltung der Bewässerungskreise bzw. für den Zuschaltkreis ein Kurzschlußventil
angeordnet, das bei Betätigung der Umwälzpumpe und Absperren der Zuläufe zu den
Bewässerungskreisen eine Zirkulation reinen Wassers ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise weist jeder der Bewässerungskreise mindestens ein
seinem Vorratsbehälter zugeordnetes Füllstand-Meßgerät auf, das der Zentralstation
zugeschaltet ist, so daß von hier aus bei Messung und Regulierung des betreffenden
Bewässerungskreises direkt der Füllstand des Vorratsbehälters ermittelt und ggf.
für eine entsprechende Nachfüllung gesorgt werden kann.
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Jeder der Bewässerungskreise kann vorteilhaft mindestens eine Umwälzpumpe
umfassen, mit der einerseits die ausreichende Bewässerung der Pflanzenkulturen und
andererseits bei entsprechender Schaltung der Ventile eine Rückführung der Düngemitteil
lösung
zum Zentralschaltkreis und ein genügendes Mischen derselben möglich ist. Dabei ist
dieUmwälzpumpe vorzugsweise hinter dem Ablauf aus jedem Vorratsbehälter im Zulauf
zu dem Bewässerungssystem für die Pflanzenkulturen angeordnet, während sich hinter
der Umwälzpumpe in diesem Zulauf ein Anschluß zum Vorlaufventil des Zuschaltkreises
befindet und zwischen diesem Anschluß und dem Bewässerungssystem ein Sperrventil
vorgesehen ist, so daß jeweils wahlweise eine Schaltung auf das Bewässerungssystem
oder auf den Zuschaltkreis und damit auf den Zentralschaltkreis erfolgen. Um für
eine genügende Reinigung der Düngemittel lösung bei deren Rückfluß zum Zuschaltkreis
zu sorgen, kann vor dem Anschluß zum Zuschaltkreis ein Filter angeordnet sein.
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Um die gesamte Anlage in besonders einfacher Weise überwachen und
die ermittelten Meßwerte in die entsprechenden Regelwerte umsetzen zu können, kann
ein Rechner vorgesehen sein, der vorzugsweise in der Zentralstation angeordnet und
mit mindestens einem Teil der Funktionselemente der Anlage wie Meß- und Überwachungsaggregaten,
Zuführungsaggregaten, Abzugsaggregaten, Zuschaltkreis mit dessen Ventilen, Bewässerungskreisen
mit Vorratsbehältern und Meßgeräten, Pumpen sowie sonstigen regel-bzw. steuerbaren
Einrichtungen/Aggregaten der Anlage wirkverbunden ist. Damit ist in einfacher Weise
eine Bedienung des Gesamtsystems beispielsweise über ein Bildschirmgerät mit alphanumerischer
Eingabetastatur im Dialogbetrieb möglich.
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Zum Zwecke eines konstruktiv einfachen Gesamtaufbaus kann die Zentralstation
als transportfähige Einheit, umfassend mindestens einen Teil der funktionsgebundenen
Einrichtungen wie Meß- und Überwachungsaggregaten für die pH- und Leitwert-Messung,
Wasser-Dosieraggregaten, Düngemittel-Dosieraggregat, Xohlensäure-Dosieraggregat,
Entnahme-Aggregat, Umwälzpumpe, Anschlüssen für den Zuschaltkreis, Kurzschlußventil
und/oder Zuschaltkreis ausgebildet sein. Eine solche transportfähige Einheit kann
natürlich in zweckmäßiger Weise auch den Rechner umfassen. Ebenfalls ist es vorteilhaft,
wenn der Zuschaltkreis als transportfähige Einheit mit allen erforderlichen Anschlüssen
für seine Funktion ausgebildet ist.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Zentralstation
eine ringförmige Rohrleitung, in die die verschiedenen Einrichtungen der Zentralstation
wie pH- und Leitwert-Meßgerat, Wasser-Dosieraggregate, Düngemittel-Dosieraggregat,
ohlensäure-Dosieraggregat, Entnahme-Aggregat, Umwälzpumpe, Anschlüsse für den Zuschaltkreis
sowie weitere erforderliche Regel- oder Steueraggregate inkorporiert und/oder mit
denen diese Einrichtungen mit ihren Anschlüssen verbindbar sind. Ein solches System
ist einfach zu fertigen und zu montieren.
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Die insgesamt mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin,
daß man mittels eines zentralen Systems die unterschiedlichsten Pflanzenkulturkreise
eines Gartenbaubetriebes oder sogar mehrerer kleinerer Betriebe überwachen und hinsichtlich
der irgendwie beeinflußbaren Wuchskomponenten regeln kann, wobei durch die individuelle
Dosierung die Wuchsbedingungen gezielt beeinflußbar sind und zudem erhebliche Reduzierungen
im vxOStell~ aufwand erzielt werden können.
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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten, Zweckmäßigkeiten und Vorteile der
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der stark schematisierten,
unter Verwendung von Schaltplanelenenten angefertigten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
hervor. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Gesarntübersicht der erfindungsgemäßen
Anlage, Fig. 2A, B und C die Anlage in 3 Stadien des Spülens der Zentralstation,
Fig. 3A, B und C die Anlage in verschiedenen Stadien des Füllens mit Wasser und
der dosierten Beigabe der Komponenten der Düngemittellösung, Fig. 4 die Anlage im
Stadium des Abflusses von nicht gewünschter Düngemittel lösung,
Fig.
5 die Anlage im Stadium des Mischlaufs zur Vorbercitung des Messens, Fig. 6 die
Anlage im Stadium des Messens der Konzentration der Düngernittellösung, Fig. 7 die
Anlage im Stadium des Nachdosierens, Fig. 8 die Anlage im Stadium der Zuführung
von Kohlensäure und Fig. 9 die Anlage während des Betriebes eines Pflanzen];ulturkreises.
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Die Anlage gliedert sich wie im einzelnen der Fig. 1 zu entnehmen
ist, in ihren wesentlichen Elementen in eine Zentralstation 1 in Form eines Zentralschaltkreises
und eine Mehrzahl Bewässerungskreise 3, deren Zahl je nach Größe des Gartenbaubetriebes
oder der zur wirtschaftlichen Ausnutzung der Zentralstation zusamnlengeschlossenen
Betriebe 20 und mehr betragen kann, wobei jedoch in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Bewässerungskreis 3 repräsentativ für
die erwähnte Vielzahl dargestellt ist.
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Zwischen der Zentralstation 1 und den Bewässerungskreisen 3 befindet
sich noch ein vorzugsweise unmittelbar an die Zentralstation 1 angeschlossener Zuschaltkreis
4, dessen Funktion i folgenden noch näher erläutert wird.
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Der Zentralschaltkreis 1, der als transportfähige, hier durch eine
mit doppelt strichpunktierten Linien angedeutete Einheit 10 aufgebaut sein kann,
umfaßt eine ringförmige Rohrleitung 11 nit Anschlüssen 12 und 13 für den Zuschaltkreis
4, eine Anzahl ;agnetventile 141 ff, 231ff, 241ff usw. für die verschiedenen Zu-und
Abflüsse (deren Funktion im einzelnen noch erläutert wird), die erforderlichen Rückschlagklappen
15 (und Druckminderventile 1G sowie die für die verschiedenen Funktionen it1eß-
und Dosiergeräte in Form zweier pH-r9ert-Meßgeräte 21, zweier LeiLwert-Licl3-geräte
22, eines Dosieraggregats 23 für Brunnenwasser, eines
Dosieraggregats
24 für Regenwasser, einer Düngemittel-Zuführeinrichtung 25 mit einer Mehrzahl entsprechender
Dosieragaregt für die Einzel zuführung der verschiedenen DüngemittellcornDonenten,
eines Kohlensäure-Dosieraggregats 26, eines Entnahme-oder Abf luß-Aggregats 27 und
einer Umwälzpumpe 28. Jeder der Pflanzenkultur-Bewässerungs};reise 3 umfaßt einen
Vorratsbehälter 31 mit Füllstand-Meßgerät 32, eine Umwälzpumpe 33, ein Filter 39
sowie ein Bewässerungssystem 34 für die Pf lanzenkultur selbst, das einen Zulauf
35- und einen Rücklauf 38 aufweist. UI ein möglich problemloses Zuschalten der einzelnen
Bewässerungskreise 3 zum Zentralschaltkreis 1 entsprechend den nachfolgend beschriebenen
Ablauf zu gewährleisten, ist der Zuschaltkreis 4 vorgesehen, der von den Anschlüssen
12 und 13 der Zentralstation 1 zu einem Vorlauf 51 sowie Rücklauf 52 des Bewässerungskreises
3, verlaufende Leitungsteile mit je einer Vorlauf- und einen Rücklaufventil 41 bzw.
42 umfaßt. Der Anschluß des Zuschaltkreises 4 an die Bewässerungskreise 3 erfolgt
über Anschlüsse 45 und 46, zwischen denen im Zuschaltkreis 4 ein urzschlußventil
43 angeordnet ist. Der Zuschaltkreis 4 kann als für sich oder in Verbindung mit
dem Zentralschaltkreis 1 bzw. der diesen umfassenden Einheit 10 cils transportfähige
Einheit 40 aufgebaut sein.
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Zur Bedienung des Gesarntsystem ist eine Rechnersteuerung nit Hilfe
eines Steuerrechners 100 vorgesehen. Letzterer kann Teil der Einheit 10/40 sein
und dient der Überwachung und Steueruncr der noch zu beschreibenden Bearbeitungsvorgänge.
Die Bedienung erfolgt mittels eines oder mehrerer hier nicht dargestellter Bildschirmgeräte
mit alphanurnerischer Eingabetastatur im Dialogbetrieb. Der Rechner 100 ist mit
allen sc11alt- und steuerbaren Elementen des Zentralschaltkreis 1 der Bcwässerungskreise
3 und des Zuschaltkreises 4 verbunden, so daß von ihm aus diese Kreise zentral bedient
werden können.
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Die Bearbeitung, d.h. die Messung und Regulierung der Düngemittel
lösungen
erfolgt jeweils separat für einen Kultur- und Bewässerungskreis 3, wobei dieser
dann der Zentralstation 1 zugeschaltet wird, während die übrigen Bewässerungskreise
des Systems in einer später unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläuterten Weise weiterlaufen.
Diese Bearbeitung der einzelnen Bewässerungskreise erfolgt zyklisch, d.h. in einem
fortlaufenden Rhythmus, der sich entsprechend der Dauer der Einzel-Bearbeitungszeiten
ergibt. Ist in dem gerade berbeiteten und an die Zentralstation 1 geschalteten Bewässerungskreis
3 der gewünschte Zustand erreicht, so wird auf den nächsten Bewässerungskreis weitergeschaltet,
und zwar mittels des Rechners. Dabei können zwischen dem Abschalten eines Kreises
und dem Einschalten des nächsten Kreises gewisse Wartezeiten vorgesehen sein, was
sich nach dem Gesamtzeitablauf richten kann.
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Bei der Bearbeitung, die von dem Rechner 100 aus vorgenommen wird,
erscheint auf Tastendruck auf dem Bildschirm ein Formular zur Rezeptureingabe. In
dieses Formular wird die jeweilige Menge jeder Einzelkomponente der verschiedenen
Düngemittel entsprechend der Rezeptur der gewünschten Düngemittellösung eingetragen.
Nach vollständiger Eingabe wird diese Rezeptur im Rechner abgespeichert, und sie
kann laufend wieder abgerufen werden. Ebenso sind nachträgliche Änderungen jederzeit
möglich. Die Anzahl der Rezepturen, die abgespeichert werden können, ist praktisch
beliebig und kann dem jeweiligen Bedarfsfall angepaßt werden.
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über eine weitere Auswahlmöglichkeit erscheint auf dem Bildschirm
ein weiteres Formular zur Eingabe der Daten für den Kultur- bzw. Bewässerungskreis.
Hier werden alle diejenigen Angaben und Werte eingetragen, die für den selbsttätigen
Ablauf des jeweiligen Kulturkreises wichtig sind. Es handelt sich insbesondere um
den Status (Pflanzenart, Wachstum-spezifische Werte, Wärme-und Lichtverhältnisse
etc.), die zugeordnete Rezepturnummer, die Sollwerte für den Leitwert und den pH-Wert,
die Füllhöhe und den Inhalt des Vorratsbehälters sowie die prozentuale Zusammensetzung
des zu verwendenden Wassers.
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Über die Statuseingabe wird der jeweilige Kultur- bzw. Bewässerungskreis
ein- und ausgeschaltet, oder es werden die Betriebsarten Füllen, Entleeren oder
Entleeren mit Neufüllung ausgewählt.
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Die wesentlichen Schritte, die im Rahmen der Bearbeitung der einzelnen
Kulturkreise je nach den gegebenen Verhältnissen unternommen werden müssen oder
können, werden nachstehend anhand der einzelnen, in den Figuren 2 bis 9 dargestellten
Stadien beschrieben, wobei die jeweils beaufschlagten Teile des Rohrsystems in dick
ausgezogenen Linien gezeigt und die geöffneten Ventile durch Pfeile, die die Durchflußrichtung
angeben, gekennzeichnet sind.
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Die übrigen Teile sind in dem gezeigten Stadium nicht beaufschlagt
bzw. inaktiv.
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In den Figuren 2A, B und C ist das Stadium gezeigt, das zu Beginn
des Zuschaltens eines Bewässerungskreises 3 zu der Zentralstation 1 vorliegt. In
diesem ersten Stadium wird die Zentralstation 1, nachdem vorher ein anderer Bewässerungskreis
3 bearbeitet worden war, gespült. Zu diesem Zweck ist, wie Fig. 2A zeigt, zunächst
das Brunnenwasser-Dosieraggregat 23 geöffnet, so daß über die mit Pfeilen bezeichneten
Ventile 231-234, 143, 141 das Wasser zum Abfluß 27 fließen und den entsprechenden
Teil der Rohrleitung 11 spülen kann. Alle übrigen Ventile sind geschlossen. Ist
die Leitung mit Brunnenwasser gefüllt, so werden, wie in ig. 2B gezeigt, das Ventil
147 am Abfluß 27 sowie die übrigen Magnetventile geschlossen, während das Magnetventil
145 vor dem Düngemittel-Dosieraggregat 25 geöffnet wird, so daß nunmehr bei laufender
Umwälzpumpe 28 das Wasser in der gesamten Rohrleitung 11 zirkulieren kann. Um schließlich
auch noch die Reste der Rohrleitung. insbesondere im Bereich des Regenwasser-Aggregats
24 vollständig reinigen zu können, werden, wie in Fig. 2C gezeigt, die Ventile 145
und 141 geschlossen und das Ventil 147 am Abfluß 27 sowie das Brunnenwasser-Aggregat
23 und das Regenwasser-Magnetventil 144 geöffnet. Das Brunnenwasser-Aggregat weist
ein ständig geöffnetes Brunnenwasser-Zugührventil 163 auf, bei dem es sich ebenso
wie bei dem entsprechenden, stets geöffneten Ventil 164 für Regenwasser um ein ,Iandasperrventil
handelt.
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Das vorbeschriebene Spülen bzw. Reinigen der durch die ringförmige
Rohrleitung 17 bestimmten Meßstrecke erfolgt vor allen Dingen zu dem Zweck, Verschleppungen
von Restsubstanzen über andere Kulturkreise und damit eine Verfälschung der anqestrebt:cn
individuellen Rezepturen zu verhindern.
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Ist ein Bewässerungskreis völlig neu mit einer bestirunten Düngel;littellösung
einer vorher nicht in diesem Bewãsserungs';rcis gefahrenen Rezeptur zu füllen, so
erfolgt die Schaltung der S lage entsprechend der Fig. 3A. Dabei sind entsprechend
den vom Rechner vorgegebenen Verhältnissen die Dosieraggregate 25 für Düngemittel
sowie die Brunnenwasser-Dosierventile 231-234
und die Regenwasser-Dosierventile
241-244 geöffnet, und die kl -wälzpumpe 28 läuft, so daß die Düngemittel lösung
geiiischt in den Vorratsbehälter 31 des zugeschalteten Bewässerungskreises 3 @@-langen
kann. Wenn Brunnenwasser mit Regenwasser gemischt werden soll, ist das Brunnenwasser-Magnetventil
143 geschlossen, das Regenwasser-tlagnetventil 144 jedoch geöffnet, so daß das Brunnenwasser
dem Regenwasser in der Dosierung entsprechend zen jeweils geöffneten Ventilen 231-234
bzw. 241-244 über eine Kurzschlußleitung 111 beigemischt werden kann. Das Magnetventil
145 vor dem Dosieraggregat 25 für das Düngemittel ist geöffnet, ebenso das Rücklaufventil
42 im Zuschaltkreis 4, während das Kurzschlußventil 141 geschlossen ist. So kann
die Dünge;it tellösung zum Vorratsbehälter 31 gelangen und diesen füllen.
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Bezüglich der Dosieraggregate 25 ist zu bemerken, daß diese in Abhängigkeit
von der größten Menge einer Einzelkomponente und der Pumpenleistung für eine bestimmte
Zeit arbeiten. Diese Zeit muß sich jedoch nicht notwendigerweise mit der Füllzeit
für die Gesamtwassermenge aus Regen- und/oder Brunnenwasser deckeln.
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die Dosierzeit länger als die Füllzeit, so wird vom Vorratsbchalter
31, wie weiter unten anhand von Fig. 6 gezeigt, Wasser abgezogen, und diesem Wasser
wird laufend zugemischt. Ist jedoch die Dosierzeit für die Düngemittelkomponenten
kürzer als die Füllzeit, so werden die Dosierpumpen 25 abgestellt, und das Wassergemisch
wird in Analogie zu Fig. 3A, 3B oder 3C (s.unc<n) zugeführt.
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Ist nur ein Füllen bzw. Nachfüllen mit Wasser erforderlich, so wird
die Anlage entsprechend Fig. 3B oder 3C geschaltet, je nachdem, ob zwei Sorten Wasser
(Brunnen- und Regenwasser) benötigt erden (Fig. 3B) oder nur eine Sorte, nämlich
Brunnenwasser, wie in Fig. 3C gezeigt. In beiden Fällen sind neben cien ständig
geöffneten jeweiligen Handabsperrventilen 163 bzw. 1G4 die Wasser-Dosieraggregate
23 bzw. 24 entsprechend den Erfordernissen geöffnet. Das Regenwasser-Magnetventil
1 44 bleib L geschlossen, während das Brunnenwasser-Magnetventil 143 geö wird und
über dieses die Zuleitung zum Sammelbehälter 31 erfolgt.
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Die Dosierventile 231 bis 234 für das Brunnenwasser sowie 241 bis
244 für das Regenwasser sind jeweils hinsichtlich ihrer Durchflußmengen unterschiedlich
ausgelegt; so daß man durch Öffnen eines oder mehrerer der einzelnen Ventile jeweils
unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Brunnenwasser und Regenwasser erhalten
kann. Vorzugsweise haben die vier Ventile jedes der beiden Aggregate Durchflußverhältnisse
von 10:20:40:80. Will man beispielsweise ein Mischungsverhältnis von 25 % Brunnenwasser
und 75 % Regenwasser, also 1:3 erzielen, so werden das Ventil 232 für das Brunnenwasser
und die Ventile 242 und 243 für das Regenwasser geöffnet, womit das gewünschte Verhältnis
eingestellt ist. In aller Regel reichen solche groben Verhältniseinstellungen für
die Zwecke der Anlage völlig aus.
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Ist in dem Vorratsbehälter 31, durch das Füllstandmeßgerät 32 angezeigt,
zuviel Düngemittel lösung vorhanden, so kann diese unter Schaltung gemäß Fig. 4
über den Abfluß 27 abgeführt werden.
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Um vor dem in Fig. 6 gezeigten Messen der momentanen Zusammensetzung
der Düngemittel lösung eine genügend gleichmäßige Vermischung aller in dieser während
des Betreibens des Kulturreises 3 vorhandenen Komponenten und damit ausreichend
genaue Meßwerte zu erzielen, wird vor dem Messen ein Mischlauf entsprechend Fig.
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5 veranlaßt. Dabei wird die über die Umwälzpumpe 33 aus dem Vorratsbehälter
31 abgezogene Düngemittel lösung durch Schalten des Kurzschlußventils 43 direkt
dem Behälter wieder zugeführt.
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Außerdem wird dadurch erreicht, daß sich in den z.T. recht langen
Rohrleitungen 51 und 52, die sich aufgrund der flächenmäßigen Ausdehnung eines Gartenbaubetriebes
und der entfernten Anordnung vieler Kulturkreise zu der Zentralstation 1 ergeben
können, bereits eine hinreichende Menge der Düngemittel lösung befindet, so daß
beim Umschalten auf diesen Bewässerungskreis -nach Abschluß der Bearbeitung des
vorherigen Bewässerungskreises die Trägheit der langen Rohrleitungen 51 und 52 keine
Auswirkungen hat und vielmehr sofort mit der Messung begonnen werden kann. Bei diesem
Mischlauf bleibt natürlich das Sperrventil 37 geschlossen, so daß das Bewässerungssystem
34 allmählich leerlaufen
kann. Dabei ist zu berücksichtigen; daß
von der Kultur her zum Vorratsbehälter 31 in aller Regel ein leichtes GefällrJ besteht
und damit praktisch bis zum Beginn des Messens alle für die Bewässerung erforderliche
Flüssigkeit in den betreffenden Vorratsbehälter 31 zurückgeflossen ist.
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Zum Zwecke des in Fig. 6 gezeigten Messens wird das Kurzschlußventil
43 geschlossen, während das Vorlaufventil 41 und das Rücklaufventil 42 sowie alle
erforderlichen Aggregate in der Zentralstation 1 geschaltet erden. Das bedeutet
insbesondere das Zuschalten der pH-Wert- und Leitwert-Meßgeräte 21 bzw. 22.
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Es sind jeweils zwei dieser Aggregate vorgesehen, um aus Sicherheitsgründen
einen Vergleich zwischen den beiden jeweils erzielten Meßwerten anzustellen und
bei Überschreiten einer vorgegebenen Toleranz eine Fehlermeldung an den Rechner
zu veranlassen.
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Nach Messen von pH- und Leitwert werden diese Meßwerte von den Rechner
verwertet; wenn erforderlich, wird eine Korrekturmenge für das Düngemittel berechnet,
wobei je nach Art der Abweichung saure oder basische Düngemittel-Komponenten zugeführt
werden können. Ein solches Korrigieren bzw. Nachdosieren zeigt Fig. 7.
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Nach erfolgter Korrektur wird eine weitere Messung durchgeführt und,
falls erforderlich, eine nochmalige Korrektur. Da die pH-Wert- und auch die Leitwert-Änderung
von vielen unterschiedlichen Werten und Einflüssen abhängig sind, diese jedoch mit
einem vertretbaren meßtechnischen Aufwand nicht bis ins Detail erfaßbar sind, ist
das System selbstlernend ausgelegt. Die Ergebnisse eine Operation werden bei der
Durchführung der nächsten Operation berücksichtigt, und zwar für jeden Bewasserungskreis
gesondert. Infolge dieses Selbstlerneffekts läßt sich nach anfänglichem Einpendeln
der Anlage eine vernünftige Ausregelung im Betrieb erreichen.
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Um bei einer Neufüllung des Vorratsbehälters den Leitwert genau einstellen
zu können, wird der Vorratsbehälter zunächst zu 25 % mit der vorgegebenen Mischung
aus Brunnen- und Regenwasser gefüllt. Während dieser Füllung werden die Düngemittelkomponenten
entsprechend der vorgewählten Rezeptur zugegeben. Nach dieser 25 %-igen Füllung
erfolgt eine Messung des Leitwertes. Weicht dieser vom vorgegebenen Sollwert ab,
so erfolgt eine automatische
Korrektur der Rezepturdaten rür die
nächste Teirfullung von weiteren 25 %. So wird der Vorratsbehälter also unter jeweiliger
Korrektur der Rezepturdaten entsprechend dem Leitwert in vier Teilschritten vollständig
gefüllt. Der in diesen Teilschritten errechnete Korrekturfaktor für die Rezeptur
wird abgespeichert und bei späteren Nachfüllungen verwertet.
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Fig. 8 zeigt das Zumischen von Kohlensäure durch das Kohlensäure-Dosieraggregat
26. Die Zentralstation 1 ist dabei im wesentlichen wie in Fig. 6 an den Bewässerungskreis
geschaltet.
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Decken sich die nach wiederholter Messung ermitteln Werte mit den
Sollwerten, so kann der Bewässerungskreis 3 freigegeben und der nächste Kreis auf
die Zentralstation 1 geschaltet werden.
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Nach Spülen der Meßstrecke entsprechend Fig. 2A bis C erfolgt die
Messung von Leitwert, pH-Wert und Füllstand des betreffenden Vorratsbehälters 31
des nächstend Kreises. Ergibt diese Messung einen zu hohen Leitwert, so wird entsprechend
Fig. 4 ein Teil der Düngemittellösung abgepumpt und reines Wasser nachgefüllt.
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Bei zu niedrigem Leitwert erfolgt eine Nachdosierung der Einzelkomponenten
des Düngemittels entsprechend der Rezepturvorgabe.
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Wird ein zu niedriger Wasserstand festgestellt, ist aber der Leitwert
korrekt, so wird bei gleichzeitiger Dosierung entsprechend dem korrigierten Rezept
Wasser nachgefüllt. Es wird also in der Regel zunächst der Leitwert korrigiert,
um die korrekte Wassermenge im Vorratsbehälter 31, gemessen durch das Füllstand-Meßgerät
32, zu erzielen; daraufhin erfolgt die pH-Wertkorrektur in der o.a. Art und Weise.
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Der Normalbetrieb des Kultur- und Bewässerungskreises 3 ist aus Fig.
9 erkennbar. Die Fördermenge der Umwälzpumpe 33 ist ebenso wie das Sperrventil 37
auf die benötigte Bewässerungslnenge eingestellt. Wie bereits oben erwähnt, erfolgt
der Rückfluß der von den Pflanzen nicht aufgeno,nmenen Menge Wasser/Düngemittel
über die Rücklauf leitung 38 unter Gefälle/Schwerkraft zum Vorratsbehälter 31.
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Im Zuschaltkreis 4 ist in Fig. 1 noch ein Ventil oder hahn 44 zur
Wasserprobenentnahme gezeigt. Dieser Hahn 44 kann von ad,
aber
ggf. auch vom Steuerrechner 100 her betätigt werden und dient der Entnahme von Wasserproben
zum Zwecke einer labormäßigen Analyse.
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Aus den dargestellten Beispielen ist erkennbar, daß man mit or erfindungsgemäßen
Anlage mit Hilfe nur einer Meß- und Dosierstation eine beliebig große Anzahl von
Pflanzenkulturkrcisenmit den unterschiedlichsten Rezepturen bewässern, überwachen
und nachregulieren kann. Die angegebenen 16 Dosierpumpen können natürlich je nach
Anwendungsfall in ihrer Zahl variiert, insbesondere auch vergrößert werden. Durch
Anwendung des ;rechners 100 ist es auf dem Wege über einfachen Dialogverkehr vlöalich,
eine voll automatische Regulierung zu erreichen, die sich auch auf die Entleerung
und Neufüllung der Bewässcrungskreise erstreckt. Indem man die wichtigsten Betriebsdaten
und ;ießergebnisse im Rechner speichern, d.h. protokollieren kann, wird eine eindeutige
Auswertung der pflanzenbezogenen Verbrauchswerte möglich, wodurch sich wiederum
weitreichende Anschlüsse für die Pflanzenzucht insgesamt ergeben und man letztendlich
für die verschiedensten Pf lanzensorten und -ar.en optimale Wachtumsbedingungen
ermitteln kann.
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Obwohl in den Beispielen die Anlage für eine Fließkultur gezeigt wurde,
leuchtet es ohne weiteres ein, daß diese Art der Bewässerung auch für andere Arten
von Pflanzenkulturen wie Topfpflanzen-Kulturen, Anstaukulturen etc. einsetzbar ist.
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