本发明专利技术公开了一种用于提供灌溉服务的系统和灌溉方法，该系统包括运输工具、移动装置和土壤水分传感器，所述移动装置可拆卸地配置在运输工具内。该移动式的系统集成了气体钢瓶和纳米气泡发生装置，灌溉水的出水量可以达到1t/h～50t/h，产生的纳米气泡气体的半衰期可长达12小时。本发明专利技术的系统和灌溉方法尤其适用于大棚或开放式农田，以及电力状况不佳的偏远地区。地区。地区。
【技术实现步骤摘要】
用于提供灌溉服务的系统和灌溉方法
[0001]本专利技术属于农业领域，涉及一种用于提供灌溉服务的系统和灌溉方法，尤其涉及一种移动式地将纳米气泡水灌溉至农作物土壤中，改善农作物根区水肥气环境的一体式系统。
技术介绍
[0002]近年来中国的氢产业发展迅速，市场需求日益增加。氢气由于其具有多种生物学效应以及使用上的安全性和经济性，在农业生产上的应用前景十分广阔。
[0003]氢气对植物的生长发育具有多种促进作用。已经有多种研究分别发现，氢气作为一种重要的信号分子可以促进黑麦、绿豆和水稻等种子的萌发，例如，使用富氢水浸泡水稻种子可以缓解盐胁迫导致的萌发抑制。根系的发育直接影响植物对养分和水分的吸收，富氢水可以促进猪笼草、万寿菊和黄瓜外植体不定根的发育，有效增加根系表面积，显著促进当归根系的生长，并提升当归的产量。氢气对农作物因重金属浓度过高造成的胁迫具有一定的抵抗作用，例如，使用富氢水可以缓解镉和铝对紫花苜蓿生长的抑制。此外，氢气还可以提高萝卜芽苗菜和草莓中的花青素和多酚含量。
[0004]现有技术中，氢气在农业上的使用方式主要有氢气熏蒸和富氢水处理等。通过富氢水来提高氢气含量、发挥氢气的生物学效应是可行的。在实验室规模中，需要使用少量富氢水时，常将氢棒或纯氢通入水中等方式制备富氢水，而针对专用农业制氢设备的研究开发还比较少，现有的设备难以满足开放式农田生产的需求。例如，专利号为ZL201210154005.0的中国专利技术专利“一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用”披露了，在营养液中直接通入氢气以获得富含氢的植物生长调节剂。该专利技术公开了通过发酵法、电解法、化学法以及钢瓶制备氢气，然后将氢气溶解在水或营养液中，从而产生富含氢的植物生长调节剂。然而，直接将氢气通入水中制备的富氢水中的溶解氢半衰期很短，只有约1小时左右，所制备的富氢植物生长调节剂中氢气的停留时间很短，制备后需立即使用，否则氢气将从富氢植物生长调节剂中逸散。这种方式明显不适用于开放式农田生产中浇灌面积大、耗时长的实际情况。发酵法制氢气需要发酵罐或发酵池，发酵过程中往往会带有难闻的气味并产生有害的副产物，并且，为了满足开放式农田农业需求的大量氢气，发酵罐或发酵池的占地面积将会很大，同样也不适用于开放式农田。化学法制备氢气需要向水中添加类似氢化镁等产氢材料，在制备氢气的同时引入了类似镁离子等其他物质，因为开放式农田生产需要大规模高浓度的氢水来发挥氢气的生物学效应，化学法制备氢水将消耗大量产氢材料，成本较高。更重要的是，大量类似氢化镁等产氢材料的使用，可能会带来农作物的金属离子胁迫等问题。另外，即使有可行的设备，如果要达到制备纳米气泡氢水所需的氢气压力和浓度，电解设备的功率就需要很高，往往要达到380V或更高，偏远地区很难达到这样的电力或能源条件。
[0005]有鉴于此，本专利技术针对大部分灌溉和加气设备均分散安装布置于不同位置，占地面积大且运行不集中的问题，研发了一套用于提供灌溉服务的一体式系统，保证了微纳米
气泡灌溉的有效灌溉面积，提高了灌溉效率。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种用于提供灌溉服务的一体式系统和灌溉方法。
[0007]本专利技术中的移动式的一体式系统集成了抽水泵、气体钢瓶和纳米气泡发生装置，出水量可以达到1t/h～50t/h，产生的纳米气泡气体浓度范围在0～3ppm，半衰期可长达12小时。该系统适用于大棚或开放式农田，尤其是电力状况不佳的偏远地区。该一体式系统借助于卡车等运输工具，易于移动和安装。其中的控制系统可以自动调节气体钢瓶和灌溉水的流量和压力，使纳米气泡气体的浓度保持在设定值范围内。同时控制系统和控制设备相连，实现远程移动监控，农田现场无需过多的人员看守。可移动的特性使其可以供应到多个农场，提高了使用率，大大减少了农场的固定投资费用。另外，气体钢瓶不需要存放在农场，有利于压力设备的集中管理，可以大大降低因存放或操作不当造成的危险。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种用于提供灌溉服务的系统，所述系统包括运输工具、移动装置和土壤水分传感器，所述移动装置可拆卸地配置在运输工具内，其中所述移动装置包括纳米气泡发生装置、气体钢瓶、控制系统、抽水泵、供气管道和氧化还原电位测量元件，所述抽水泵的出水口连接纳米气泡发生装置的进水口；所述纳米气泡发生装置、气体钢瓶、抽水泵和氧化还原电位测量元件分别与所述控制系统相连接；
[0009]所述土壤水分传感器设置在目标农作物的土壤中以获得土壤湿度，并将土壤湿度发送至控制系统，所述控制系统用于根据接收到的土壤湿度，控制抽水泵的功率；
[0010]所述纳米气泡发生装置通过供气管道与所述气体钢瓶连接，以用于将从所述气体钢瓶输出的气体转化为纳米气泡，并使得纳米气泡溶解于灌溉水中，灌溉水经一灌溉管路输送至目标农作物的土壤中；
[0011]所述气体钢瓶用于提供包含H2、O2和CO2中的至少一种的气体；
[0012]所述氧化还原电位测量元件用于检测自纳米气泡发生装置至灌溉管路的灌溉水中的溶解氢浓度，并将所述溶解氢浓度发送至所述控制系统，所述控制系统用于根据接收到的溶解氢浓度控制气体钢瓶的开启、关闭或开度。
[0013]在一种实施方式中，所述控制系统为可编程控制器。
[0014]在一种实施方式中，所述控制系统预存有溶解氢浓度的上限值和溶解氢浓度的下限值，所述控制系统用于在氧化还原电位测量元件检测到溶解氢浓度小于所述下限值时，控制气体钢瓶的开启或调大；或用于在检测到溶解氢浓度大于所述上限值时，控制气体钢瓶的关闭或调小。
[0015]在一种实施方式中，该纳米气泡发生装置设置有进水口和出水口，所述纳米气泡发生装置的出水口连接至灌溉管路。
[0016]在一种实施方式中，所述移动装置内还配置有控制面板，所述控制面板与控制系统相连接。
[0017]在一种实施方式中，所述控制面板用于显示气体钢瓶中的气体体积、压力和流量，纳米气泡发生装置的进水口和出水口的压力和流量，纳米气泡发生装置出水口处的溶解氢浓度，和抽水泵的功率。
[0018]在一种实施方式中，所述控制系统包括阀门控制模块、气体钢瓶控制模块、纳米气泡发生装置控制模块和抽水泵控制模块，其中，所述阀门控制模块用于控制各阀门的开启、开度或关闭；所述气体钢瓶控制模块与所述气体钢瓶连接，用于控制气体钢瓶输出的气体的气速和压力；所述纳米气泡发生装置控制模块与所述纳米气泡发生装置相连接，用于控制其产生的纳米气泡的参数；所述抽水泵控制模块用于控制抽水泵的功率。
[0019]在一种实施方式中，所述阀门控制系统包括电磁阀。
[0020]在一种实施方式中，气体钢瓶提供的气体压力范围在0.4MPa～20MPa，较佳地为13MPa～20MPa，更佳地为15MPa～18MPa。
[0021]在一种实施方式中，所述气体钢瓶为氢气钢瓶。
[0022]在一种实施方式中，纳米气泡发生装置的出水口的流量范围在1t/h～50t/h。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于提供灌溉服务的系统，其特征在于，所述系统包括运输工具、移动装置和土壤水分传感器，所述移动装置可拆卸地配置在运输工具内，其中所述移动装置包括纳米气泡发生装置、气体钢瓶、控制系统、抽水泵、供气管道和氧化还原电位测量元件，所述抽水泵的出水口连接纳米气泡发生装置的进水口；所述纳米气泡发生装置、气体钢瓶、抽水泵和氧化还原电位测量元件分别与所述控制系统相连接；所述土壤水分传感器设置在目标农作物的土壤中以获得土壤湿度，并将土壤湿度发送至控制系统，所述控制系统用于根据接收到的土壤湿度，控制抽水泵的功率；所述纳米气泡发生装置通过供气管道与所述气体钢瓶连接，以用于将从所述气体钢瓶输出的气体转化为纳米气泡，并使得纳米气泡溶解于灌溉水中，灌溉水经一灌溉管路输送至目标农作物的土壤中；所述气体钢瓶用于提供包含H2、O2和CO2中的至少一种的气体；所述氧化还原电位测量元件用于检测自纳米气泡发生装置至灌溉管路的灌溉水中的溶解氢浓度，并将所述溶解氢浓度发送至所述控制系统，所述控制系统用于根据接收到的溶解氢浓度控制气体钢瓶的开启、关闭或开度。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，气体钢瓶提供的气体压力范围在0.4MPa～20MPa，较佳地为13MPa～20MPa，更佳地为15MPa～18MPa。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统为可编程控制器。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统预存有溶解氢浓度的上限值和溶解氢浓度的下限值，所述控制系统用于在氧化还原电位测量元件检测到溶解氢浓度小于所述下限值时，控制气体钢瓶的开启或调大；或用于在检测到溶解氢浓度大于所述上限值时，控制气体钢瓶的关闭或调小。5.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾艳，承旭，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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