RU2331189C2

RU2331189C2 - Plant watering system

Info

Publication number: RU2331189C2
Application number: RU2006131775/12A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Лайков (BY); Игорь Александрович Лайков
Original assignee: Игорь Александрович Лайков
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-08-20
Also published as: RU2006131775A

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention refers to automatic watering systems. The watering system consists of the water receiver tank, supply pipe, siphon with the start-up mechanism, suction knee and measuring tube connected with the atmosphere, hydraulic channel open to the siphon and distribution pipeline for plant watering. The supply pipe is equipped with the measuring valve with locking device. The siphon is made in the form of T-shape bend with two inlet fittings and one or two outlet fittings. One inlet fitting is connected with the start-up mechanism using hose, the other one - with the measuring tube, and the outlet fitting - with the hydraulic channel; thereby the outlet fitting is connected with the distribution pipeline via splitter. Distribution pipeline's end leads are equipped with tricklers. The strart-up mechanism of the siphon contains a hydraulic pump installed on the bottom of the receiver tanks and equipped with the electric starting arrangement with programmer and photoelectric sensor. The electric starting arrangement can automatically control the plant watering process using preset program.

EFFECT: automation of pinpoint plant watering process_.

6 cl, 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к оросительным системам и предназначено для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений, преимущественно в теплицах, парниках и приусадебных участках.The invention relates to irrigation systems and is intended for the organization of automatic irrigation of crops and plants, mainly in greenhouses, greenhouses and household plots.

Известно устройство для индивидуального полива растений, содержащее заполняемую водой бутыль и конус, соединенные между собой муфтой, которая обеспечивает их жесткую связь с возможностью вытекания воды из бутылки внутрь конуса. Стенки конуса выполнены полностью или частично из пористого материала. Муфта выполнена из пластмассы литьем под давлением и содержит три соосные части: промежуточную, в виде диска с отверстием в центре, и двух цилиндров, размещенных с каждой стороны диска, причем цилиндры имеют внутреннюю резьбу для ввинчивания бутыли. (RU 2264704 С2, 27.11.2005).A device for individual watering of plants is known, containing a bottle filled with water and a cone interconnected by a sleeve, which ensures their rigid connection with the possibility of water flowing out of the bottle into the cone. The walls of the cone are made in whole or in part of a porous material. The sleeve is made of plastic by injection molding and contains three coaxial parts: an intermediate one, in the form of a disk with a hole in the center, and two cylinders placed on each side of the disk, the cylinders having an internal thread for screwing the bottle. (RU 2264704 C2, 11.27.2005).

Недостатком такого устройства является невозможность автоматического регулирования процесса полива и использование его только для индивидуального полива отдельного растения.The disadvantage of this device is the inability to automatically control the irrigation process and its use only for individual watering of a single plant.

Известно также устройство для автоматического полива растений заданными порциями, содержащее герметичный резервуар с питающей жидкостью, в котором снизу установлена выходная трубка с гидрозатвором. Сверху резервуара установлена воздухопропускная трубка, один конец которой опущен в герметичный резервуар, а другой снабжен датчиком-регулятором влажности. Нижний конец трубки датчика-регулятора заполнен тонковолокнистым материалом и опущен в грунт емкости с растением. Под выходной трубкой на горизонтальной оси вращения расположен опрокидывающийся ковш-дозатор с магнитным фиксатором. Полив осуществляют в период, когда воздух через тонковолокнистый материал датчика-регулятора и воздухопропускную трубку поступает в герметичный резервуар. Жидкость через выходную трубку сливается в ковш-дозатор, после заполнения которого автоматически происходит его опрокидывание. Полив прекращается, когда грунт напитается влагой и воздух через тонковолокнистый материал не поступает в герметичный резервуар. (RU 2255464 С1, 10.07.2005).It is also known a device for automatic watering of plants in predetermined portions, containing a sealed reservoir with a supply liquid, in which an outlet tube with a water seal is installed at the bottom. An air passage tube is installed on top of the tank, one end of which is lowered into a sealed tank, and the other is equipped with a humidity control sensor. The lower end of the sensor-regulator tube is filled with fine-fiber material and lowered into the soil of the container with the plant. A tipping bucket with a magnetic lock is located under the outlet tube on the horizontal axis of rotation. Watering is carried out at a time when air passes through the fine-fiber material of the sensor-regulator and the air passage tube into a sealed tank. The liquid is discharged through the outlet tube into a dosing bucket, after filling of which it automatically capsizes. Watering stops when the soil is saturated with moisture and air does not enter the sealed reservoir through the fine-fiber material. (RU 2255464 C1, 07/10/2005).

Недостатком известного устройства является его ограниченная применимость, исключительно для комнатных растений.A disadvantage of the known device is its limited applicability, exclusively for indoor plants.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является система полива растений, содержащая лоток, сифон и механизм запуска сифона. Механизм запуска сифона включает установленный шарнирно на оси ковш с противовесом, трубку-датчик и приемную емкость. Сифон всасывающим коленом сообщен с лотком, сливным коленом - с очагом полива. Приемная емкость монтируется на сливном колене сифона таким образом, чтобы верхний срез ее был ниже верхнего среза лотка, а гидравлический канал сообщался с полостью этого колена в точке, расположенной ниже конца всасывающего колена сифона. К сливному колену в точке, лежащей ниже места связи его с приемной емкостью, подсоединена трубка, конец которой связан с атмосферой и располагается на уровне приемной емкости. Вода в лоток подается по питательной трубе, например, из водопровода. Перед запуском поливного устройства трубку-датчик предварительно заполняют водой. При работе устройства вода заполняет ковш до определенного объема, при котором ковш опрокидывается, затем отмеренный объем воды поступает в приемную емкость, а ковш благодаря противовесу возвращается в исходное положение. Далее поток воды поступает по гидравлическому каналу в нижнюю часть сливного колена и сифон, увлекая за собой воздух из верхней части колена и тем самым заряжая сифон. Затем вода из лотка через сифон поступает в распределительный трубопровод для полива растений. После выработки всего объема воды из лотка сифон разряжается благодаря сообщению конца всасывающего колена с атмосферой. (RU 2019625 С1, 15.09.1994).Closest to the technical nature of this invention is a watering system of plants containing a tray, siphon and siphon trigger mechanism. The siphon trigger mechanism includes a bucket pivotally mounted on an axis with a counterweight, a sensor tube and a receiving tank. The siphon is connected to the tray by the suction knee, the drain knee - with the center of irrigation. The receiving tank is mounted on the drain bend of the siphon so that its upper cut is lower than the upper cut of the tray, and the hydraulic channel communicates with the cavity of this bend at a point located below the end of the suction bend of the siphon. A pipe is connected to the drain elbow at a point below its connection with the receiving tank, the end of which is connected to the atmosphere and is located at the level of the receiving tank. Water is supplied to the tray through a feed pipe, for example, from a water supply system. Before starting the irrigation device, the sensor tube is pre-filled with water. When the device is in operation, water fills the bucket to a certain volume, at which the bucket overturns, then the measured volume of water enters the receiving tank, and the bucket returns to its original position due to the counterweight. Further, the flow of water flows through the hydraulic channel into the lower part of the drain elbow and the siphon, drawing air from the upper part of the elbow and thereby charging the siphon. Then the water from the tray through a siphon enters the distribution pipe for watering the plants. After the entire volume of water has been generated from the tray, the siphon is discharged due to the communication of the end of the suction elbow with the atmosphere. (RU 2019625 C1, 09/15/1994).

Недостатком прототипа является недостаточно надежная в работе конструкция сифона, что приводит к сбоям в подаче воды к растениям, а также низкий уровень автоматизации устройства и, как следствие, сложность в эксплуатации системы полива в целом.The disadvantage of the prototype is the siphon design that is not sufficiently reliable in operation, which leads to interruptions in the water supply to plants, as well as a low level of automation of the device and, as a result, the difficulty in operating the irrigation system as a whole.

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является автоматизация процесса точечного полива растений с обеспечением периодического режима работы системы, согласованного с текущим временем суток и связанного с естественным суточным жизненным циклом растений.The technical result achieved by the implementation of this invention is the automation of the process of spot irrigation of plants with a periodic mode of operation of the system, consistent with the current time of day and associated with the natural daily life cycle of plants.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе полива растений, содержащей приемную емкость для воды, питательную трубку, сифон с механизмом запуска, всасывающим коленом и трубкой-датчиком, соединенной с атмосферой, гидравлический канал, сообщающийся с сифоном, и распределительный трубопровод для полива растений, согласно изобретению питательная трубка снабжена дозирующим клапаном с запорным устройством, а сифон выполнен в виде тройника с двумя входными патрубками и одним или двумя выходными патрубками, при этом один входной патрубок подсоединен посредством шланга к механизму запуска сифона, другой - к трубке-датчику, а выходной патрубок - к гидравлическому каналу, причем последний посредством разветвителя соединен с распределительным трубопроводом для полива растений, концы которого снабжены капельницами, при этом механизм запуска сифона содержит гидравлический насос, который установлен на дне приемной емкости и снабжен электронным пусковым устройством (ЭПУ) с программатором и фотоэлектрическим датчиком, при этом ЭПУ выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе, согласованной с циклами перехода дня в ночь.The specified technical result is achieved in that in a watering system of plants containing a receiving tank for water, a feeding tube, a siphon with a trigger mechanism, a suction elbow and a sensor tube connected to the atmosphere, a hydraulic channel communicating with the siphon, and a distribution pipe for watering the plants , according to the invention, the feeding tube is equipped with a metering valve with a locking device, and the siphon is made in the form of a tee with two inlet nozzles and one or two outlet nozzles, one in one pipe is connected via a hose to the siphon trigger mechanism, the other to the sensor tube, and the outlet pipe to the hydraulic channel, the latter being connected via a splitter to the watering distribution pipe, the ends of which are equipped with droppers, while the siphon trigger mechanism contains a hydraulic pump which is installed at the bottom of the receiving tank and is equipped with an electronic starting device (EPU) with a programmer and a photoelectric sensor, while the EPU is made with the possibility of auto aticheskogo control irrigation process for a given program, agreed with the cycles of the transition of the day into the night.

Сифон установлен на уровне или ниже уровня дна приемной емкости для воды и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительного трубопровода на поверхности грунта с растениями.The siphon is installed at or below the bottom of the receiving tank for water and at a height of at least 0.4 m from the highest distribution point on the surface of the soil with plants.

Запорное устройство снабжено поплавком с возможностью регулировки верхнего уровня воды в приемной емкости.The locking device is equipped with a float with the ability to adjust the upper water level in the receiving tank.

Гидравлический насос выполнен погруженным и снабжен приводом, который электрически связан с программатором ЭПУ.The hydraulic pump is submerged and equipped with a drive that is electrically connected to the EPU programmer.

Программатор выполнен с возможностью взаимодействия с фотоэлектрическим датчиком с обеспечением процесса полива растений, при этом последний согласован со временем суток.The programmer is configured to interact with a photoelectric sensor to ensure the process of watering the plants, the latter being coordinated with the time of day.

ЭПУ снабжено автономным источником питания, например гальванической батареей или аккумулятором, и выполнено с возможностью отключения гидравлического насоса после запуска сифона.The EPU is equipped with an autonomous power source, for example, a galvanic battery or battery, and is configured to turn off the hydraulic pump after starting the siphon.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 представлен общий вид системы полива; на фиг.2 - схема подачи воды к растению через гребенку с капельницей.The invention is illustrated by drawings, figure 1 presents a General view of the irrigation system; figure 2 - diagram of the water supply to the plant through a comb with a dropper.

Система содержит приемную емкость 1 для воды, питательную трубку 2, сифон 3 в виде тройника 6 с входными патрубками 4 и 5, всасывающее колено 7 и трубку-датчик 8, соединенную с атмосферой, гидравлический канал 9, соединенный с распределительным трубопроводом 10 через выходные патрубки 11, 12 сифона 3, питательную трубку 2 с дозирующим клапаном 13 и запорным устройством 14, шланг 15, соединяющий сифон 3 через входной патрубок 4 с механизмом запуска - гидравлическим пусковым насосом 16, смонтированным на дне 17 приемной емкости 1. Гидравлический канал 9 с разветвителем 18 соединен с распределительным трубопроводом 19, концы гребенки 20 которого снабжены капельницами 21 для подвода воды в грунт 22 к корням растений 23. Электронное пусковое устройство (ЭПУ) 24 с программатором 25 и фотоэлектрическим датчиком 26 смонтировано на стенке теплицы/парника (на чертеже не показано).The system contains a receiving tank 1 for water, a feeding tube 2, a siphon 3 in the form of a tee 6 with inlet pipes 4 and 5, a suction elbow 7 and a sensor tube 8 connected to the atmosphere, a hydraulic channel 9 connected to the distribution pipe 10 through the outlet pipes 11, 12 siphon 3, the supply tube 2 with a metering valve 13 and a shut-off device 14, a hose 15 connecting the siphon 3 through the inlet 4 to the trigger mechanism - a hydraulic starting pump 16 mounted on the bottom 17 of the receiving tank 1. The hydraulic channel 9 with the follower 18 is connected to a distribution pipe 19, the ends of the comb 20 of which are equipped with droppers 21 for supplying water to the soil 22 to the roots of the plants 23. An electronic starting device (EPU) 24 with a programmer 25 and a photoelectric sensor 26 is mounted on the wall of the greenhouse / greenhouse (not shown in the drawing shown).

Система полива растений работает следующим образом.The system of watering plants works as follows.

Емкость 1 устанавливают снаружи теплицы/парника (на чертеже не показано) на солнечном, укрытом от ветра месте таким образом, чтобы сифон 3 был зафиксирован на уровне или ниже уровня дна 17 приемной емкости 1 и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительного трубопровода 10 на поверхности грунта 22 с растениями. Питательную трубку 2 подключают к источнику воды и приводят систему в рабочее состояние. По питательной трубке 2 через дозирующий клапан 13 вода поступает в приемную емкость 1 и наполняет ее до уровня, заданного расположением поплавка запорного устройства 14, которое перекрывает дозирующий клапан 13 в момент достижения водой верхнего уровня емкости 1. Уровень воды в емкости 1 контролируют также посредством трубки-датчика 8, которая соединена с атмосферой и обеспечивает стравливание воздуха из гидравлических каналов 9 через тройник 6. В течение светового дня вода естественным образом прогревается за счет солнечного тепла. Для повышения эффективности нагрева целесообразно наружную поверхность емкости 1 покрыть черной краской. С наступлением темноты в соответствии с программой, заложенной в программатор 25, по сигналу фотоэлектрического датчика 26 ЭПУ 24 включается гидравлический пусковой насос 16, установленный на дне 17 приемной емкости 1. Далее нагретая вода через всасывающее колено 7 и входной патрубок 4 тройника 6 сифона 3 поступает в гидравлические каналы 9 и через разветвители 18, распределительные трубопроводы 10, 19, концы гребенок 20, через капельницы 21 подается в грунт 22 непосредственно к корням 23 растений.Capacity 1 is installed outside the greenhouse / greenhouse (not shown in the drawing) in a sunny place, sheltered from the wind so that the siphon 3 is fixed at or below the bottom 17 of the receiving tank 1 and at a height of at least 0.4 m from the highest points of distribution pipe 10 on the surface of the soil 22 with plants. The feeding tube 2 is connected to a water source and bring the system into working condition. Through the feed tube 2 through the metering valve 13, water enters the receiving tank 1 and fills it to the level specified by the location of the float of the shut-off device 14, which closes the metering valve 13 when the water reaches the upper level of the tank 1. The water level in the tank 1 is also controlled by the tube -sensor 8, which is connected to the atmosphere and ensures that air is vented from the hydraulic channels 9 through the tee 6. During daylight hours, the water naturally warms up due to solar heat. To increase the heating efficiency, it is advisable to cover the outer surface of the tank 1 with black paint. After dark, in accordance with the program laid down in the programmer 25, the hydraulic start pump 16 is activated by the signal of the photoelectric sensor 26 of the EPU 24 and is installed on the bottom 17 of the receiving tank 1. Then, heated water is supplied through the suction elbow 7 and the inlet 4 of the tee 6 of the siphon 3 into the hydraulic channels 9 and through the splitters 18, distribution pipelines 10, 19, the ends of the combs 20, through the droppers 21 are fed into the soil 22 directly to the roots 23 of the plants.

Гидравлический пусковой насос 16 после запуска в соответствии с заданной программатором 25 программой посредством ЭПУ 24 отключается примерно через одну минуту, что позволяет экономить энергию батарей электропривода (на чертеже не показано). Под действием атмосферного давления вода из емкости 1 продолжает самотеком поступать в систему гидравлических каналов 9 благодаря тому, что сифон 3 установлен на уровне или ниже уровня дна 17 приемной емкости 1 и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительных трубопроводов 10, 19 от поверхности грунта 22, а трубка-датчик 8, соединенная с сифоном 3, постоянно сообщается с атмосферой.The hydraulic starting pump 16 after starting, in accordance with the program set by the programmer 25, is switched off by the EPU 24 after about one minute, which saves the energy of the electric drive batteries (not shown in the drawing). Under the influence of atmospheric pressure, water from the tank 1 continues to flow by gravity into the system of hydraulic channels 9 due to the fact that the siphon 3 is installed at or below the bottom 17 of the receiving tank 1 and at a height of at least 0.4 m from the highest distribution point 10 , 19 from the surface of the soil 22, and the sensor tube 8 connected to the siphon 3 is constantly in communication with the atmosphere.

Капельницы 21 предварительно осторожно погружают в грунт 22 как можно ближе к растению, не повредив его корневую систему, при этом конструктивное исполнение капельниц 21 обеспечивает поступление воды в землю непосредственно к корням 23 растений, что существенно сокращает испарение воды с поверхности грунта 22 и значительно экономит расход воды на полив растений.Droppers 21 are preliminarily carefully immersed in the soil 22 as close to the plant as possible without damaging its root system, while the design of the droppers 21 ensures that water directly enters the roots of the plants 23, which significantly reduces the evaporation of water from the surface of the soil 22 and significantly saves consumption water for watering plants.

Возможности автоматического режима работы системы полива под управлением ЭПУ 24 с программатором 25 и фотоэлектрическим датчиком 26 иллюстрируется в таблице 1.The possibilities of automatic operation of the irrigation system under the control of the EPU 24 with the programmer 25 and the photoelectric sensor 26 are illustrated in table 1.

Таблица 1.Table 1. Периодичность поливаWatering Frequency Комплектация системыSystem Options +24+24 Установка позиции программатораProgrammer position setting +36+36 Установка позиции программатораProgrammer position setting Каждый деньeveryday Каждый деньeveryday 1one Каждый деньeveryday 1one Через деньIn one day ****** ****** 3-4 раза в неделю3-4 times a week 22 Через два дня на третийTwo days later on the third 2-3 раза в неделю2-3 times a week 33 2-3 раза в неделю2-3 times a week 33 Через три дня на четвертыйThree days later on the fourth ****** ****** 2 раза в неделю2 times per week 4four Через шесть дней на седьмойSix days later on the seventh ****** ****** 1 раз в неделюOnce a week 77

Система обеспечивает возможность автоматического управления процессом полива растений по заданной программе в зависимости от вида растений и погодных условий. Полив всегда начинается с наступлением вечера, при этом ЭПУ 24 отсчитывает не время, а циклы перехода дня в ночь.The system provides the ability to automatically control the process of watering plants according to a given program depending on the type of plants and weather conditions. Watering always begins with the onset of the evening, while the EPU 24 does not count the time, but the cycles of the transition from day to night.

В таблице 2 приведен пример рекомендуемой периодичности полива с применением разработанной системы для томатов и огурцов в зависимости от погодных условий.Table 2 gives an example of the recommended frequency of irrigation using the developed system for tomatoes and cucumbers, depending on weather conditions.

Таблица 2.Table 2. Пасмурно и высокая влажностьOvercast and high humidity Сухо, ясно и солнечноDry, clear and sunny томатыtomatoes 2 раза в неделю2 times per week 3 раза в неделю3 times a week огурцыcucumbers 3 раза в неделю3 times a week 4 раза в неделю4 times a week

Нормы расхода воды, в зависимости от периода года при поливе разработанной системой, при выращивании этих культур в закрытом грунте приведены в таблице 3.The norms of water consumption, depending on the period of the year when watering the developed system, when growing these crops in closed ground are shown in table 3.

Таблица 3.Table 3. ПериодPeriod ТоматыTomatoes ОгурцыCucumbers МайMay 1,2-1,5 л1.2-1.5 L 1,5-2,0 л1,5-2,0 l Июнь-июльJune July 1,7-2,0 л1.7-2.0 l 1,7-2,2 л1.7-2.2 L Июль-августJuly August 1,7-2,0 л1.7-2.0 l 1,7-2,2 л1.7-2.2 L Сентябрь-октябрьSeptember October 0,4-0,1 л0.4-0.1 L 0,8-1,5 л0.8-1.5 L

В таблице 4 приведены основные технические характеристики системы в зависимости от ее комплектации согласно предлагаемому изобретению.Table 4 shows the main technical characteristics of the system depending on its configuration according to the invention.

Таблица 4.Table 4. Комплектация +24Options +24 Комплектация +36Options +36 Объем емкости для воды, лWater tank volume, l 3636 50fifty Напряжение питания ЭПУ, ВEPU supply voltage, V 66 1212 Расчетный срок службы элементов питания (типа Алка-лайн), мес.Estimated service life of batteries (Alka-line type), months 55 55 Расчетное к-во капельниц, шт.Estimated number of droppers, pcs. 2424 3636 Расчетная площадь теплицы, м² Estimated area of the greenhouse, m ² -10-10 -15-fifteen Длина гидравлических каналов (шлангов, ⌀9 мм), мLength of hydraulic channels (hoses, ⌀9 mm), m 15fifteen 1717 Время наполнения емкости, час.Filling time, hours. 99 12,512.5 Время опорожнения емкости, часов, не болееTime for emptying the tank, hours, no more 1one 1one

Система капельного полива растений соответствует требованиям ТУ РБ 400061101.006-2005, прошла промышленные испытания и признана годной к эксплуатации.The drip irrigation system of plants complies with the requirements of TU RB 400061101.006-2005, has passed industrial tests and is recognized as serviceable.

Claims

1. Plant watering system, comprising a receiving container for water, a feeding tube, a siphon with a trigger mechanism, a suction elbow and a sensor tube connected to the atmosphere, a hydraulic channel in communication with the siphon, and a distribution pipe for watering the plants, characterized in that the tube is equipped with a metering valve with a locking device, and the siphon is made in the form of a tee with two inlet nozzles and one or two outlet nozzles, while one inlet nozzle is connected via a hose to the fur the bottom of the siphon, the other to the sensor tube, and the outlet to the hydraulic channel, the latter being connected via a splitter to the distribution pipe for irrigation of plants, the ends of which are equipped with droppers, while the siphon start mechanism contains a hydraulic pump that is mounted on the bottom of the receiving tank and is equipped with an electronic starting device (EPU) with a programmer and a photoelectric sensor, while the EPU is configured to automatically control the process of watering plants given program.

2. The system according to claim 1, characterized in that the siphon is installed at or below the bottom of the receiving tank for water and at a height of at least 0.4 m from the highest point of distribution pipe on the surface of the soil with plants.

3. The system according to claim 1, characterized in that the locking device is equipped with a float with the ability to adjust the upper water level in the receiving tank.

4. The system according to claim 1, characterized in that the hydraulic pump is submerged and equipped with a drive that is electrically connected to the EPU programmer.

5. The system according to claim 1, characterized in that the programmer is configured to interact with a photoelectric sensor to ensure the process of watering plants, the latter being coordinated with the time of day.

6. The system according to claim 1, characterized in that the control unit is equipped with an autonomous power source, such as a galvanic battery or battery, and is configured to turn off the hydraulic pump after starting the siphon.