一种水肥气一体化滴灌系统及滴灌方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水肥气一体化滴灌系统及滴灌方法，系统包括一供水泵，供水泵连接一具有浮球水位仪的混合罐；混合罐内设置有pH、EC和DO传感器；混合罐出水管经一两通电磁阀连接一管道泵，管道泵的出口连接一三通电磁阀；三通电磁阀的一个出口连接一筛网过滤器；三通电磁阀的另一出口连接若干文丘里注肥器的支管，各支管的出口连接混合罐；每一文丘里注肥器的进液口分别连接一罐体；混合罐的最下部通过一两通电磁阀连接一超微米气泡发生装置；pH传感器和EC传感器连接一EC/pH控制器，DO传感器连接DO控制器，EC/pH控制器和DO控制器连接一可编程控制器；各两通电磁阀，三通电磁阀、浮球水位仪、供水泵、管道泵和超微米气泡发生装置分别电连接可编程控制器。本发明专利技术可以广泛用于各种水肥气一体化滴灌过程中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滴灌系统及滴灌方法，特别是关于一种适用于温室作物根区灌溉的水肥气一体化滴灌系统及滴灌方法。
技术介绍
水、肥、气、热、光作为植物生长发育的五大外部因素，各因素之间相互联系共同操控植物的生长发育。其中，土壤水分和肥作为植株生长的必备条件，对植株生长特性起到了明显的调控作用，而灌溉施肥是土壤水分和肥主要来源之一。合理灌溉能够调控作物根系生长发育，使茎、根、叶各部分维持最优生长量，从而达到最佳的产出比。土壤的通气状况对根区呼吸和有机质分解影响显著，进而影响到根系的生长。作物根系环境对作物生长有很大影响，在不同土壤通 气状况下，作物根细胞和组织呼吸及养分吸收量不同，有氧呼吸可以形成较多ATP (三磷酸腺苷)，将更多能量贮存起来，为作物生长提供动力，保证作物正常成长。长期以来，人们研究的重点主要是放在水、肥调节对作物生长发育的影响，对光、热的研究相对较少，对气的研究就更少。根系缺氧可能限制根系的发展，由于灌水造成根区土壤氧气含量严重不足，抑制根系和土壤微生物有氧呼吸，影响作物生长。因此，灌水后采用向作物根区通气的做法，可以使空气进入湿润的土壤中，土壤孔隙中的水分向周围迅速扩散，土壤透气通道被打开。由于土壤水分的再分布，更多的水分向周围扩散，湿润体土壤含水率逐渐降低，导气率不断提高，土体中的水肥气三项比例得到明显改善。因此，在实践中可以将肥料和气体一起加入灌溉水中，输送到植物根系以解决根系对水肥气的需求。比如:中国专利公开号为:CN102487784A，名称为“一种滴灌加氧方法及装置”的专利文献中公开的是一种包括水桶、加氧桶、滴灌管网和联动装置的滴灌加氧装置，采用自重力水桶和联动装置实现了滴灌加氧，含氧原液可用双氧水，采用行间起垄培土的方法提高所加氧气和灌水的利用效率。该装置在水肥气一体化联合调控方面取得了良好的效果，其可以根据作物的生长情况，多次向作物根区进行灌水加氧处理。但是其存在一些问题:1、由于其结构简单实际应用时的结构稳定性有待验证；2、气体在水中的溶解度较低，保存时间短，使得通气时间长、频率高；3、灌溉方式比较单一等。又比如:现有技术中还有一种采用田间空气注射器将空气中的氧气加入灌溉水流后，通过地面灌溉系统将氧气输送到作物根区，虽然空气注射器向作物根区加氧极大发掘了作物增长的潜力，但是也存在以下不足:1、空气注射器是根据文丘里原理运行的，即通过阀门控制注射器进出口的压力使两侧形成压力差，进而控制进入灌溉水的空气量；但是空气注射器安装于水泵后面，当水流流速不稳定时必然造成注射器两侧压力的改变，通过阀门来调节压力的精度也比较低，不稳定的压力很难保证进入灌溉水中空气浓度的稳定性；其次，压力管道内存在的气体也会造成系统运行的不稳定性。2、由于空气注射器将空气直接加于灌溉水中，空气在水中溶解度较小，地面灌溉时空气容易从灌水点逃逸，因此只适用于地下滴灌；同时注射器过流水力损失大，吸入空气时，进出口两侧需要保持一定工作压差，压力损失较大，进而造成能耗较大，因此大大地限制了加氧灌溉在实际生产中的应用。另外现有技术中使用的滴灌灌水器非常容易发生堵塞，一旦发生堵塞就不能使用，而需要停止系统操作进行清理，费时费力。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种集提高作物根区的氧气含量、降低灌水器堵塞、杀菌消毒等多种功能于一身的适用于温室作物根区灌溉的水肥气一体化滴灌系统及滴灌方法为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于:它包括一供水泵，所述供水泵通过一两通电磁阀连接一具有浮球水位仪的混合罐；所述混合罐内设置有PH传感器、EC传感器和DO传感器；所述混合罐下部设置有一出水管，所述出水管经一两通电磁阀连接一管道泵，所述管道泵的出口连接一三通电磁阀；所述三通电磁阀的一个出口通过管道连接一筛网过滤器，所述筛网过滤器的出口通过管道经单向止回阀连接灌溉系统；所述三通电磁阀的另一出口通过一进水干管并联连接若干具有一两通电磁阀和一文丘里注肥器的支管·，各所述支管的出口通过一出水干管连接所述混合罐的上部；每一所述文丘里注肥器的进液口分别通过一连接管连接一罐体；所述混合罐的最下部通过另一连接管经一两通电磁阀连接一超微米气泡发生装置；所述pH传感器和EC传感器连接一 EC/pH控制器，所述DO传感器连接DO控制器，所述EC/pH控制器和DO控制器连接一可编程控制器；各所述两通电磁阀，三通电磁阀、浮球水位仪、供水泵、管道泵和超微米气泡发生装置分别电连接所述可编程控制器。在所述供水泵与所述混合罐之间的主管道设置有一流量传感器，所述流量传感器连接所述可编程控制器。在所述文丘里注肥器的进肥口处连接有一吸肥速度显示仪。在所述吸肥速度显示仪上连接一传感器，将所述传感器连接所述可编程控制器。使用本专利技术系统的一种水肥气一体化滴灌方法，其包括以下步骤:1)设置一水肥气一体化滴灌系统，设置一自动控制装置，通过可编程控制器控制水、肥和气的加入量，通过相应设置的传感器实现闭环控制；2)供水泵启动，两通电磁阀导通，向混合罐中注水，当水到达流量传感器设定的数值或水位到达浮球水位仪时，供水泵和两通电磁阀关闭，停止向混合罐注水；3)控制连接文丘里注肥器的各两通电磁阀、连接管道泵的两通电磁阀和连接超微米气泡发生装置的两通电磁阀导通，并将三通电磁阀连接混合罐的出口导通，连接筛网过滤器的出口关闭，开始从个罐体中向混合罐中抽营养液，从超微米气泡发生装置向混合罐中充气，此时在混合罐的下部出口和上部进口之间的管道上形成一配置营养液循环回路；4)与步骤3同时，DO控制器收集DO传感器采集的溶解氧浓度数据信息，EC/pH控制器收集PH传感器和EC传感器采集的pH值和营养液含量数据信息，并将各项数据信息发送给可编程控制器，由可编程控制器根据预置的各项参数，自动控制各两通电磁阀的开度大小；5)当营养液达到程序设定的控制参数时，可编程控制器控制超微米气泡发生装置关闭，控制三通电磁阀连接混合罐的出口关闭，连接筛网过滤器的出口导通，控制连接管道泵的两通电磁阀继续导通，管道泵继续工作，营养液开始输出，通过筛网过滤器和单向止回阀进入灌溉系统中预先设定的水培器具或灌溉小区。所述步骤4)控制参数的精度要求EC值为±0.15ms/cm, pH值为±0.15pH，稳定时间3分钟以内，系统超调小于15% ;以分钟为单位按时灌溉施肥，控制参数为时间，控制精度为10秒。所述步骤4)控制参数中气体溶解度为6 7mg/L,不断循环达到8 9mg/L,每次灌溉时根据土壤的性质及作物的属性制定相应的加气时间和浓度，可将水中的溶氧浓度控制在所需要的溶解度。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本专利技术由于设置了一加水、加肥和加气的一体化滴灌系统，特别是在系统中首次加入了超微米气泡发生装置，因此可以使灌溉水中溶解更多的氧气，有效地提升作物根区氧气含量，提高作物对肥料的吸收效率和利用效率，促进作物根系的生长发育，与传统灌溉施肥方法相比，节水50 65%，节肥25 35%，蔬菜增产20 40%。2、本专利技术由于设置了超微米气泡发生装置，因此不但在灌溉水中加入的微纳米气泡体积小，溶氧率高，上升速度慢，在水中停留时间长；而且设备体积小，成本低，效率高；结构简单，部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于：它包括一供水泵，所述供水泵通过一两通电磁阀连接一具有浮球水位仪的混合罐；所述混合罐内设置有pH传感器、EC传感器和DO传感器；所述混合罐下部设置有一出水管，所述出水管经一两通电磁阀连接一管道泵，所述管道泵的出口连接一三通电磁阀；所述三通电磁阀的一个出口通过管道连接一筛网过滤器，所述筛网过滤器的出口通过管道经单向止回阀连接灌溉系统；所述三通电磁阀的另一出口通过一进水干管并联连接若干具有一两通电磁阀和一文丘里注肥器的支管，各所述支管的出口通过一出水干管连接所述混合罐的上部；每一所述文丘里注肥器的进液口分别通过一连接管连接一罐体；所述混合罐的最下部通过另一连接管经一两通电磁阀连接一超微米气泡发生装置；所述pH传感器和EC传感器连接一EC/pH控制器，所述DO传感器连接DO控制器，所述EC/pH控制器和DO控制器连接一可编程控制器；各所述两通电磁阀，三通电磁阀、浮球水位仪、供水泵、管道泵和超微米气泡发生装置分别电连接所述可编程控制器。

【技术特征摘要】
1.一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于:它包括一供水泵，所述供水泵通过一两通电磁阀连接一具有浮球水位仪的混合罐；所述混合罐内设置有PH传感器、EC传感器和DO传感器；所述混合罐下部设置有一出水管，所述出水管经一两通电磁阀连接一管道泵，所述管道泵的出口连接一三通电磁阀；所述三通电磁阀的一个出口通过管道连接一筛网过滤器，所述筛网过滤器的出口通过管道经单向止回阀连接灌溉系统；所述三通电磁阀的另一出口通过一进水干管并联连接若干具有一两通电磁阀和一文丘里注肥器的支管，各所述支管的出口通过一出水干管连接所述混合罐的上部；每一所述文丘里注肥器的进液口分别通过一连接管连接一罐体；所述混合罐的最下部通过另一连接管经一两通电磁阀连接一超微米气泡发生装置；所述pH传感器和EC传感器连接一 EC/pH控制器，所述DO传感器连接DO控制器，所述EC/pH控制器和DO控制器连接一可编程控制器；各所述两通电磁阀，三通电磁阀、浮球水位仪、供水泵、管道泵和超微米气泡发生装置分别电连接所述可编程控制器。2.如权利要求1所述的一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于:在所述供水泵与所述混合罐之间的主管道设置有一流量传感器，所述流量传感器连接所述可编程控制器。3.如权利要求1或2所述的一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于:在所述文丘里注肥器的进肥口处连接有一吸肥速度显示仪。4.如权利要求3所述的一种水肥气一体化滴灌系统，其特征在于:在所述吸肥速度显示仪上连接一传感器，将所述传感器连接所述可编程控制器。5.使用如权利要求1 5任一项所述系统的一种水肥气一体化滴灌方法，其包括以下步骤: 1)设置一水肥气一体化滴灌系统，设置一自动控制装置，通过可编程控制器控制水、月巴和气的加入量，通过相应设置的传感器实现闭环控制； 2)供水泵启动，两通电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云开，刘秀娟，徐飞鹏，王昕然，张庆龙，贾瑞卿，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：