基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统及其控制方法，基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统包括滴灌首部系统、固体溶解注入系统和液体注入系统，滴灌首部系统包括灌溉主管道，灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头通过喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池通过溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接。本发明专利技术使施肥、施药与滴灌真正的集成，使滴灌首部成为水、肥、药一体化的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业施肥、施药及灌溉
，尤其涉及一种基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统及其控制方法。
技术介绍
随着农业现代化的发展，基于滴灌的水肥（农药）一体化技术在广大农村得到了一定的认可，水肥（农药）一体化技术可实现节水灌溉，实现水分和养分的综合协调和一体化管理，具有提高作物产量和品质、对地形和地质的适应性强、能保持水土的优点，成为现代农业的重要标志。但目前水肥(农药)一体化的有机集成不够完善，施肥单一，其要么是只能用于液态肥料(农药)的施用，要么是只能是固态肥料(农药)的施用)，最关键的是肥料(农药)用量控制精准度不高。现有施肥(药)装置主要有施肥(药)罐、文丘里施肥器、注射泵施肥装置、施肥箱等几种，其作用是将适于根施且速溶于水的肥料、农药、除草剂、化控药品等在施肥(药)装置中充分溶解，然后再通过滴灌系统输送到作物根部。由于目前适用于滴灌的液态肥料（农药）少，且液态肥料（农药）不宜运输和贮藏。因此，固态肥料（农药）还是主要的滴灌用肥来源，利用固态肥料（农药）通过现有的施肥(药)装置来进行水肥一体化操作时，这些施肥装置均存在固体肥料溶解不彻底、废渣多、注肥用时长等缺点。肥料（农药）的溶解不彻底或易造成管道堵塞问题，一直是困扰着滴灌水肥（农药）一体化的推广应用。经对现有技术文献检索发现，专利号CN201410558859.4的专利文件1公开了一种大田滴灌分布式精确施肥施药装置。该专利技术专利技术方案摘要为：一种大田滴灌分布式精确施肥施药装置，增设注肥注药系统、供肥供药管路，在分输水管上增设灌溉阀门，供肥供药系统与首部系统连通，供肥供药管路包括与供肥供药系统连通的总输肥输药管、与总输肥输药管连通的分输肥输药管，注肥注药系统的一端与分输肥输药管连通，注肥注药系统的另一端与灌溉阀门的进口连通。采用这种水、肥液药液单独输送的模式，然后在田间灌溉时根据实际需要打开相应的灌溉阀门，注肥注药系统就会将肥液药液同水一起注入分输水管内，混合一体化后灌入田间，实用性强，成本低，安装操作简单，有效解决了大面积农田施肥不均匀的问题。专利号CN201410558859.4的专利文件存在如下缺点：（1）该专利采用水、肥液、药液单独输送的分布模式，需要与输水管道并行增设注肥注药系统、供肥供药管路，这样田间就得铺设两条管路，一条是输水管路，一条是输肥药管路，从而导致不但工作量大，而且系统控制过于繁琐。（2）该专利的肥液、药液与首部系统的连接没有公开，无法确定是在泵吸施肥药，还是泵注肥药，还是文丘里施肥药等。然而，利用首部系统结合，无论是利用泵吸施肥药，还是泵注肥药，还是文丘里施肥药均可以直接把肥药直接注入主管道，从而进入田间。（3）该专利中仍然存在有机集成不够完善，施肥单一，肥料(农药)用量控制精准度不高的问题。（4）该专利在运作时，肥料（农药）的溶解不彻底，易造成管道堵塞问题。专利号CN03202937.3的专利文件2公开了一种灌溉、施肥、施药的摘灌微喷灌机。该技术专利的技术方案是由吸水、泵水和水处理机件，加之向输水管路供给肥料和农药的机件，支撑机身的机架等构成，其特征在于在水泵至水源问通过吸水管安装有带过滤器的吸水底阀，在水泵与输水管间安装有水质过滤器，在输水管与滴灌微喷灌管网间安装有一个快换接头构成了给水系统：从肥药料箱底部接装有由引水控制阀控制的引水管，还接装有由置于肥药料箱内的吸头过滤器、从肥药料箱内的吸头过滤器出口处接出的比例式吸水药管、与吸水管连通构成了肥药液供给系统。本技术是一种小型的滴灌微喷灌机，成本低，操作和控制方便，适应于机械或人力移动，也适应于农村常用的各种机械动力来支持它的水泵的工作。专利号CN03202937.3的专利文件存在如下缺点：（1）只是适合一个轮灌区的场合，没有充分发挥滴灌首部的功能，不能进行自动化控制。（2）首部系统过于简单，过滤系统只是利用吸水底盘处的过滤网，不适合含砂水质的水源等。（3）该专利中仍然存在有机集成不够完善，施肥单一，肥料(农药)用量控制精准度不高的问题。（4）该专利在运作时，肥料（农药）的溶解不彻底，易造成管道堵塞问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统及其控制方法，使施肥、施药与滴灌真正的集成，使滴灌首部成为水、肥、药一体化的系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，包括滴灌首部系统、用于固态肥料或农药的固体溶解注入系统和用于液态肥料或农药的液体注入系统，所述滴灌首部系统包括与水源连接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述灌溉主管道位于第一连接部和第二连接部之间的管道上设置有过滤装置，其特征在于：所述灌溉主管道位于第一连接部和水源之间的管道上设置有第一回水逆止阀，所述灌溉主管道位于过滤装置和第二连接部之间的管道上设置有第二回水逆止阀；所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头通过喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为用于放置固态肥料或农药的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池通过溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接；下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪；溶解液注入管道上设置有溶解液注入阀；喷淋供水管道上设置有喷淋供水阀；所述溶解液收集池的侧壁处设置有水位仪。所述液体注入系统包括用于盛放液态肥料或农药的料筒，料筒通过液体注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接，液体注入管道上沿液体注入方向依次设置液体注入阀和液体流量计。所述过滤装置为多级过滤器结构，多级过滤器结构包括在所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置的离心过滤器、滤网过滤器和碟片过滤器。所述上喷淋冲洗溶解池的底部处设置有排渣口；所述滴灌首部系统的水泵连接在第一连接部和离心过滤器之间的灌溉主管道处；所述灌溉主管道位于第二连接部和灌溉主管道出水口之间的管道上设置有总流量计。它还包括数据采集与控制系统，数据采集与控制系统包括监控单元，监控单元通讯连接至少一个田间控制单元，每个田间控制单元均包括多通道数据采集控制模块传输模块，多通道数据采集控制模块采样连接液体流量计、总流量计、水位仪和电导仪，控制连接溶解液注入阀、喷淋供水阀和液体注入阀，多通道数据采集控制模块通过传输模块连接监控单元。所述溶解液注入阀、喷淋供水阀和液体注入阀均选用电磁阀。所述喷淋池过滤网为多层防酸碱过滤网。所述溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接的设置方式如下：溶解液收集池为上部敞口结构，喷淋冲洗溶解池出口对应设置在溶解液收集池的敞口上方。本专利技术的另一目的是提供基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统的控制方法，其特征在于：它包括控制方法A和/或控制方法B，控制方法A为固态肥料或农药的溶解注入控制方法，控制方法B为液态肥料或农药的注入控制方法；所述固态肥料或农药的溶解注入控制方法依次按以下步骤进行：（1）将对应轮灌区所需的固态肥料或农药事先本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，包括滴灌首部系统、用于固态肥料或农药的固体溶解注入系统和用于液态肥料或农药的液体注入系统，所述滴灌首部系统包括与水源连接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述灌溉主管道位于第一连接部和第二连接部之间的管道上设置有过滤装置，其特征在于：所述灌溉主管道位于第一连接部和水源之间的管道上设置有第一回水逆止阀，所述灌溉主管道位于过滤装置和第二连接部之间的管道上设置有第二回水逆止阀；所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头通过喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为用于放置固态肥料或农药的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池通过溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接；下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪；溶解液注入管道上设置有溶解液注入阀；喷淋供水管道上设置有喷淋供水阀；所述溶解液收集池的侧壁处设置有水位仪。...

【技术特征摘要】
1.基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，包括滴灌首部系统、用于固态肥料或农药的固体溶解注入系统和用于液态肥料或农药的液体注入系统，所述滴灌首部系统包括与水源连接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置有第一连接部和第二连接部，所述灌溉主管道位于第一连接部和第二连接部之间的管道上设置有过滤装置，其特征在于：所述灌溉主管道位于第一连接部和水源之间的管道上设置有第一回水逆止阀，所述灌溉主管道位于过滤装置和第二连接部之间的管道上设置有第二回水逆止阀；所述固体溶解注入系统包括上部敞口的喷淋冲洗溶解池，喷淋冲洗溶解池的敞口上方对应设置有喷淋头，喷淋头通过喷淋供水管道在第二连接部处与所述灌溉主管道连接，喷淋冲洗溶解池内铺设有喷淋池过滤网，喷淋过滤网将喷淋冲洗溶解池分为用于放置固态肥料或农药的上喷淋冲洗溶解池和用于盛放溶解液的下喷淋冲洗溶解池；喷淋冲洗溶解池的下方设置有溶解液收集池，溶解液收集池通过溶解液注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接，下喷淋冲洗溶解池底部设置有喷淋冲洗溶解池出口，溶解液收集池与喷淋冲洗溶解池出口连接；下喷淋冲洗溶解池内设置有电导仪；溶解液注入管道上设置有溶解液注入阀；喷淋供水管道上设置有喷淋供水阀；所述溶解液收集池的侧壁处设置有水位仪。2.根据权利要求1所述的基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，其特征在于：所述液体注入系统包括用于盛放液态肥料或农药的料筒，料筒通过液体注入管道在第一连接部处与所述灌溉主管道连接，液体注入管道上沿液体注入方向依次设置液体注入阀和液体流量计。3.根据权利要求2所述的基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，其特征在于：所述过滤装置为多级过滤器结构，多级过滤器结构包括在所述灌溉主管道上沿出水方向依次设置的离心过滤器、滤网过滤器和碟片过滤器。4.根据权利要求3所述的基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，其特征在于：所述上喷淋冲洗溶解池的底部处设置有排渣口；所述滴灌首部系统的水泵连接在第一连接部和离心过滤器之间的灌溉主管道处；所述灌溉主管道位于第二连接部和灌溉主管道出水口之间的管道上设置有总流量计。5.根据权利要求4所述的基于滴灌首部的水、肥、药一体化系统，其特征在于：它还包括数据采集与控制系统，数据采集与控制系统包括监控单元，监控单元通讯连接至少一个田间控制单元，每个田间控制单元均包括多通道数据采集控制模块传输模块，多通道数据采集控制模块采样连接液体流量计、总流量计、水位仪和电导仪，控制连接溶解液注...

【专利技术属性】
技术研发人员：常建伟，李建华，魏义长，王维超，张立顶，程功，冀德红，李伟观，曹晓涛，王典，李昕曈，
申请(专利权)人：河南省烟草公司许昌市公司，华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41