CN106717429A - 一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，包括营养液配制槽、检测管路、加药管路、灌溉管路、回流管路及补水管路，检测管路从营养液配制槽引出并回流至营养液配制槽，用于对营养液配制槽内营养液进行检测，加药管路使储放肥料的肥料储罐与储放农药的农药储罐分别加入营养液配制槽内，实现肥料与农药的添加，在加药管路上设置文丘里注肥器，灌溉管路从营养液配制槽引出，并连接到灌溉区，回流管路从灌溉区回流至营养液配制槽，补水管路与营养液配制槽连接，向营养液配制槽补水。与现有技术相比，本发明结构设置简单，易于控制，能循环利用多余的营养液，节约用水及化肥用量。

Description

一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统

技术领域

本发明涉及一种灌溉系统，尤其是涉及一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统。

背景技术

随着人口的快速增长，农业在社会发展中起着越来越重要的作用。而我国基本国情又是一个人口众多，人均耕地极少的状况，从而根据农业现状来看，粮食作物的产量已经越来越不能满足人口增长的需求，所以提高单位耕地面积的粮食作物产量和减少单位耕地面积上所需的水资源、化肥资源、农药资源显得尤为迫切。提高单位面积耕地上的粮食作物产量和减少单位耕地面积上所需的水资源、化肥资源、农药资源可以从多方面考虑，如转基因作物、选育高产品种等等。但不管是哪种生物技术手段均离不开作物生长所需的营养成分、水资源、降低病虫害的农药。面对着日益严重缺乏的淡水资源和不可再生的化石能源，如何在保证粮食作物高产所需的营养成分、保证作物生长的基本水需求上，又如何高效利用水资源和营养成分已经成为当今农业专家考虑的首要问题。

除了提高单位耕地面积的粮食作物产量可以增加粮食总产量，同时扩大农业耕种面积也可以增加粮食总产量。就如何扩大农业耕种面积，专家们考虑到是采用立体栽培技术，从平面上、从空间上利用一切可利用资源，扩大作物产地面积，提高作物产量。而无土栽培则是立体栽培技术的首选。营养液配制是无土栽培的基础和关键。进行无土栽培作物时，要在选定配方的基础上正确地配制营养液，避免产生沉淀的盐类，保证营养液中的各种营养元素有效地供给作物生长，以取得栽培作物高产优质。不正确的配制方法，一方面可能会使某些营养元素失效，严重时会伤害作物根系。因此，掌握正确的营养液配制方法，是无土栽培作物最基本的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种主要用于各种大田、精细栽培工程和无土栽培工程的自动配制灌溉和循环回收营养液的系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，包括：

营养液配制槽：作为营养液配制与存放营养液的场所，

检测管路：从营养液配制槽引出并回流至营养液配制槽，用于对营养液配制槽内营养液进行检测，

加药管路：使储放肥料的肥料储罐与储放农药的农药储罐分别加入营养液配制槽内，实现肥料与农药的添加，在加药管路上设置文丘里注肥器，

灌溉管路：从营养液配制槽引出，并连接到灌溉区，

回流管路：从灌溉区回流至营养液配制槽，

补水管路：与营养液配制槽连接，向营养液配制槽补水。

所述的营养液配制槽出口依次设置过滤器与循环泵，所述的检测管路与灌溉管路均从循环泵出口引出。

所述的检测管路上设有多个检测杯，在检测杯上设置有分别检测营养液pH、温度、溶氧量、EC值的pH传感器、温度传感器、溶氧传感器及EC传感器，所述的检测管路上还设有循环电磁阀。

检测杯和检测电磁阀配合对营养液进行间断检测。

每个肥料储罐或农药储罐的出口分别形成加药管路，在每个加药管路上均装有过滤器、转子流量计、脉冲电磁阀及文丘里注肥器，每个加药管路上的文丘里注肥器的其中一个入口连接在所在加药管路上，另一入口与检测管路连接，每个加药管路上的文丘里注肥器的出口均汇流至一个配液管，该配液管连接到检测管路回流至营养液配制槽的一端，所述的配液管上设置有配液电磁阀。

脉冲电磁阀分别联动控制文丘里注肥器，配液电磁阀控制着营养液中肥料和农药浓度。

所述的灌溉管路上设置有消毒装置和总灌溉电磁阀。

所述的灌溉管路向外引出灌溉支路，灌溉支路上设有调节阀，营养液通过灌溉支路和调节阀进入到灌溉区后对农作物进行灌溉。

所述的回流管路上设置有营养液收集槽，经过灌溉区后多余的营养液经过回液管进入到营养液收集槽中，然后进入到营养液配制槽，从而重新回到系统中进行循环利用。

所述的补水管路上设置有进水电磁阀、补水槽及补水电磁阀。

所述的营养液配制槽内设置有水位传感器。

该系统还包括控制单元，控制单元为PLC形式，具有控制中心和反馈中心，控制单元对整套系统实行实时控制和监测，保证整套装置实现自动配液、自动检测、自动灌溉、自动补水等功能。

本发明系统所有设备都撬装模块化，分为营养液检测模块、配料模块、灌溉模块、肥料及农药添加模块、循环模块、补水模块，不同模块之间可以单独和组合搭配使用，方便运输和检测维修。

本发明主要适用于温室无土栽培工程、干旱地区节水灌溉工程，可将调配好的营养液按照设定的灌溉程序进行定时定量灌溉，并能循环利用多余的营养液，同时为作物提供充足的养分，促进作物生长，缩短作物生产周期，提高作物产量，节约用水及化肥用量。

与现有技术相比，本发明结构设置简单，易于控制，能循环利用多余的营养液，节约用水及化肥用量。

附图说明

图1为本发明自动配制灌溉和循环回收营养液的系统结构示意图。

1.营养液配制槽、2.循环泵、3.检测杯、4.pH传感器、5.温度传感器、6.溶氧传感器、7.EC传感器、8.氮肥储罐、9.钾肥储罐、10.磷肥储罐、11.农药储罐、12.过滤器、13.转子流量计、14.脉冲电磁阀、15.文丘里注肥器、16.配液电磁阀、17.循环电磁阀、18.消毒装置、19.总灌溉电磁阀、20.调节阀、21.灌溉区、22.营养液收集槽、23.进水电磁阀、24.补水槽、25.补水电磁阀、26水位传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，如图1所示，包括营养液配制槽1、检测管路、加药管路、灌溉管路、回流管路及补水管路。

营养液配制槽1作为营养液配制与存放营养液的场所，营养液配制槽1内设置有水位传感器26。营养液配制槽1出口依次设置过滤器12与循环泵2，检测管路与灌溉管路均从循环泵2出口引出。

检测管路从营养液配制槽1引出并回流至营养液配制槽1，用于对营养液配制槽1内营养液进行检测，检测管路上设有多个检测杯3，在检测杯3上设置有分别检测营养液pH、温度、溶氧量、EC值的pH传感器4、温度传感器5、溶氧传感器6及EC传感器7，检测管路上还设有循环电磁阀17。检测杯和检测电磁阀配合对营养液进行间断检测。

本实施例中，肥料储罐共分成3个，分别为氮肥储罐8、钾肥储罐9、磷肥储罐10，农药储罐11内储放农药或稀有元素等营养元素。

加药管路使储放肥料的肥料储罐与储放农药的农药储罐分别加入营养液配制槽1内，实现肥料与农药的添加，在加药管路上设置文丘里注肥器15，每个肥料储罐或农药储罐的出口分别形成加药管路，在每个加药管路上均装有过滤器12、转子流量计13、脉冲电磁阀14及文丘里注肥器15，每个加药管路上的文丘里注肥器15的其中一个入口连接在所在加药管路上，另一入口与检测管路连接，每个加药管路上的文丘里注肥器15的出口均汇流至一个配液管，该配液管连接到检测管路回流至营养液配制槽1的一端，配液管上设置有配液电磁阀16。脉冲电磁阀14分别联动控制文丘里注肥器15，配液电磁阀16控制着营养液中肥料和农药浓度。

灌溉管路从营养液配制槽1引出，并连接到灌溉区21，灌溉管路上设置有消毒装置18和总灌溉电磁阀19。灌溉管路向外引出灌溉支路，灌溉支路上设有调节阀20，营养液通过灌溉支路和调节阀20进入到灌溉区21后对农作物进行灌溉。消毒装置18采用紫外消毒装置。

回流管路从灌溉区21回流至营养液配制槽1，回流管路上设置有营养液收集槽22，经过灌溉区后多余的营养液经过回液管进入到营养液收集槽22中，然后进入到营养液配制槽1，从而重新回到系统中进行循环利用。

补水管路与营养液配制槽1连接，向营养液配制槽1补水。补水管路上设置有进水电磁阀23、补水槽24及补水电磁阀25。

该系统还包括控制单元，控制单元为PLC形式，具有控制中心和反馈中心，控制单元对整套系统实行实时控制和监测，保证整套装置实现自动配液、自动检测、自动灌溉、自动补水等功能。

本实施例系统所有设备都撬装模块化，分为营养液检测模块、配料模块、灌溉模块、肥料及农药添加模块、循环模块、补水模块，不同模块之间可以单独和组合搭配使用，方便运输和检测维修。

本系统使用时，连接水源的供水管道与进水电磁阀23连接，水通过进水电磁阀23进入补水槽24中，补水槽24通过补水管与营养液配制槽1连接，水通过补水电磁阀25进入到营养液配制槽1中，营养液配制槽1中的水位通过水位传感器26的控制，使营养液配制槽1中水位保持在一个稳定值。文丘里注肥器15用来控制肥料和农药的供应，用循环泵2实现文丘里原理，同时使营养液进行循环并进行营养液的检测与肥料和农药的混合均匀。在文丘里注肥器15中能够产生真空，形成负压，通过加药管道将氮肥储罐8、钾肥储罐9、磷肥储罐10中的氮肥、钾肥、磷肥，及农药储罐11中的农药吸入到营养液配制槽1中。在文丘里注肥器15与肥料储罐或农药储罐之间安装有脉冲电磁阀14，通过控制系统控制脉冲电磁阀14的开或关控制原料的供应，并有检测系统对营养液进行实时检测，保证进入田间的营养液符合作物需求。

通过循环泵2将配好的营养液从营养液配制槽1中抽出，一部分作为文丘里原理流通液产生真空导致肥料和农药被吸入，另一小部分通过检测管道流回到营养液配制槽1中。EC传感器7、pH传感器4、温度传感器5和溶氧量传感器6用来实时检测营养液中的EC值、pH值、温度值、溶氧量值。控制系统接收EC、pH、温度值、溶氧量值的检测值，驱动相应调节电磁阀进行原料的控制，进而调配出符合要求的营养液。营养液配制完成后，配液电磁阀16关闭，总灌溉电磁阀19开启，通过灌溉管路将营养液输送至作物根部，然后多余的营养液通过回液管进入到营养液收集槽22中，最后又返回到营养液配制槽1。

过滤器12安装在旁路管道中，它用来防止水泵出水管路发生阻塞。在营养液配制槽1内安装水位传感器26，其作用是：在供水过程中水位下降到低极限液位时，补水电磁阀25自动开启，控制系统接收到信号后，停止灌溉，配液电磁阀16开启，加水配液，保证营养液配制槽1内营养液供给。检测管路可以进行营养液的抽样检测，也可以进行检测管道的日常维护工作。转子流量计13用来观察肥料和农药的供应流量；总灌溉电磁阀19开启后，经调节阀20将营养液灌溉于田间；总灌溉电磁阀19开启时，消毒装置20同时启动，对灌溉营养液进行实时消毒；在肥料储罐和农药储罐出口处和循环泵2进水口处共安装五个过滤器12，以防止系统部件被堵塞。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，包括：

营养液配制槽(1)：作为营养液配制与存放营养液的场所，

检测管路：从营养液配制槽(1)引出并回流至营养液配制槽(1)，用于对营养液配制槽(1)内营养液进行检测，

加药管路：使储放肥料的肥料储罐与储放农药的农药储罐分别加入营养液配制槽(1)内，实现肥料与农药的添加，在加药管路上设置文丘里注肥器(15)，

灌溉管路：从营养液配制槽(1)引出，并连接到灌溉区(21)，

回流管路：从灌溉区(21)回流至营养液配制槽(1)，

补水管路：与营养液配制槽(1)连接，向营养液配制槽(1)补水。

2.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的营养液配制槽(1)出口依次设置过滤器(12)与循环泵(2)，所述的检测管路与灌溉管路均从循环泵(2)出口引出。

3.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的检测管路上设有多个检测杯(3)，在检测杯(3)上设置有pH传感器(4)、温度传感器(5)、溶氧传感器(6)及EC传感器(7)，所述的检测管路上还设有循环电磁阀(17)。

4.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，每个肥料储罐或农药储罐的出口分别形成加药管路，在每个加药管路上均装有过滤器(12)、转子流量计(13)、脉冲电磁阀(14)及文丘里注肥器(15)，每个加药管路上的文丘里注肥器(15)的其中一个入口连接在所在加药管路上，另一入口与检测管路连接，每个加药管路上的文丘里注肥器(15)的出口均汇流至一个配液管，该配液管连接到检测管路回流至营养液配制槽(1)的一端，所述的配液管上设置有配液电磁阀(16)。

5.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的灌溉管路上设置有消毒装置(18)和总灌溉电磁阀(19)。

6.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的灌溉管路向外引出灌溉支路，灌溉支路上设有调节阀(20)，营养液通过灌溉支路和调节阀(20)进入到灌溉区(21)。

7.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的回流管路上设置有营养液收集槽(22)，经过灌溉区后多余的营养液进入到营养液收集槽(22)中，然后进入到营养液配制槽(1)。

8.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的补水管路上设置有进水电磁阀(23)、补水槽(24)及补水电磁阀(25)。

9.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，所述的营养液配制槽(1)内设置有水位传感器(26)。

10.根据权利要求1所述的一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其特征在于，该系统还包括控制单元，控制单元为PLC形式，具有控制中心和反馈中心，控制单元对整套系统实行实时控制和监测，保证整套装置实现自动配液、自动检测、自动灌溉、自动补水功能。