專利名稱：溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于灌溉技術領域，特別涉及一種溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)。
背景技術：
我國是個農(nóng)業(yè)大國，也是個嚴重缺水的國家，而且水資源時空分布很不均勻，用水方式也很不合理。我國消耗的淡水資源70%是農(nóng)業(yè)用水，而農(nóng)業(yè)用水中的90%又是灌溉用水。近年來，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，溫室作物只用15%的耕地，安排1.2億人以上勞動力就業(yè)，占農(nóng)民增收30%以上。截至2008年底，我國設施園藝規(guī)模達346萬公頃， 2009年度增加設施面積約30萬公頃以上，直接產(chǎn)值超過4000億元。在水資源嚴重緊缺的狀況下，溫室蔬菜生產(chǎn)中，溫室灌溉大水大肥粗放管理的現(xiàn)象仍很普遍，導致溫室種植成本增加，溫室節(jié)水灌溉日益受到重視。現(xiàn)有溫室灌溉方法主要有溝灌、噴灌、滴灌和滲灌等。溝灌和噴灌消耗用水量大， 而且容易增加溫室濕度并導致作物滋生病蟲害，同時土壤地表容易結(jié)殼返鹽，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響作物生長、品質(zhì)及產(chǎn)量。滴灌和滲灌是節(jié)水灌溉的有效方法，但滴頭容易堵塞，對水質(zhì)要求也高，尤其是滴灌液態(tài)肥時更容易堵塞，容易導致部分設備報廢，設備投入成本高。 而滲灌最致命的缺陷就是堵塞，水中的雜物在管中沉積，管外的泥沙向管中回流，都可以使?jié)B灌網(wǎng)全線癱瘓，失去灌溉能力，導致管道報廢，增加投入成本，而且每次作物收獲后耕作時需要收集滴灌管或把滲灌管道挖出，種植時再把滴灌管鋪設于地表或?qū)B灌管道鋪設到地下，費工、費時而且不易維護，限制了該技術的大面積推廣應用。對于溫室中爬蔓的作物， 既要搭建爬蔓繩架又要鋪設灌溉管道，尤其對滲灌來說，一旦管道出現(xiàn)漏水不易發(fā)現(xiàn)而且需開挖維修，工作量大，費時、費工?？傊?，現(xiàn)有溫室的灌溉技術存在以下主要問題1.溫室內(nèi)土壤水分容易蒸發(fā)，大面積澆灌，達不到節(jié)水效果，容易生長雜草，且相對濕度過高致使作物容易滋生病蟲害。2.溫室灌溉水由水源經(jīng)灌溉管道直接進入作物根區(qū)，較低的水溫容易降低根系的吸收功能和影響土壤微生物活動，降低作物品質(zhì)和產(chǎn)量。3.灌溉管道鋪設于地表或埋設于地下，耕作、種植灌溉時需要重復收起和鋪設，費工、費時，管道易損壞。4.傳統(tǒng)的滴頭、滲灌管等微灌灌水器容易發(fā)生堵塞，導致設備使用壽命縮短或報廢。5.溫室種植的許多作物屬于爬蔓科作物，需要搭設大量爬蔓繩，費工費時，費材料。因此，需要一種新型的溫室灌溉系統(tǒng)來解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為，解決背景技術所述問題，提供一種溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)主要由總水源進水管1、總水源閥門2、 過濾器3、電磁閥4、干管5、軟管6、轉(zhuǎn)換接頭7、支管支撐架8、支管9、應力計10、有芯微管灌水器11、土壤水分傳感器12和控制器13構(gòu)成，干管5架設在溫室內(nèi)，支管支撐架8在干管5的一側(cè)架設在溫室中，從總水源進水管1到干管5的一端依次串接總水源閥門2、過濾器3和電磁閥4，干管5的另一端封閉，干管5上有3 120個按等間隔分布的出水口，與干管5的出水口相同數(shù)量的支管9在干管5的同一側(cè)并與干管5垂直置于支管支撐架8上， 支管9與支管支撐架8滑動連接設定支管9在溫室中的工作位置，支管9的一端封閉，另一端通過轉(zhuǎn)換接頭7和軟管6與對應的干管5上的出水口連通，每根支管9上有3 50個支管出水口 901，有芯微管灌水器11的上端與支管出水口 901連接，下端置于一株爬蔓作物根部的土壤內(nèi)，每根支管9對應于溫室中的一垅爬蔓作物，每根支管9有1根有芯微管灌水器 11的上部與支管9之間掛1只應力計10，有芯微管灌水器11上部有少量的彎曲余量與應力計10的下端固接，應力計10的上端掛在支管9上，由應力計10承擔這條有芯微管灌水器11上爬蔓作物的重量，每垅爬蔓作物的土壤中設置1個土壤水分傳感器12，應力計10和土壤水分傳感器12均用電纜分別與控制器13的作物重量輸入端和土壤水分輸入端連接， 控制器13的輸出端與電磁閥4電氣連接；所述有芯微管灌水器11為由外層和芯層構(gòu)成的圓柱形復合材料有芯微管，有芯微管外層1101為疏水性的加纖維尼龍(PA)材料，有芯微管芯層1102為親水性的膠棉 (PVA)材料維管束，有芯微管灌水器11的上端插入有芯微管連接頭1103內(nèi)并用粘接劑將有芯微管芯層1102與有芯微管連接頭1103內(nèi)壁粘接，下端為去除20 50mm外層后散開的掃帚狀或拖把狀的芯層微管束，有芯微管連接頭1103的一端有外螺紋，并在外螺紋部分有三個開口 ；所述有芯微管連接頭1103的材料為聚氯乙烯(PVC)。所述有芯微管灌水器11的上端與支管出水口 901連接為有芯微管連接頭1103的外螺紋與支管出水口 901的內(nèi)螺紋的螺紋連接，有芯微管連接頭1103與支管出水口 901的螺紋連接擰緊后，有芯微管連接頭1103上三個開口的自鎖緊功能將有芯微管灌水器11與支管出水口 901的連接鎖緊；所述支管9在溫室中的工作位置按地面作物種植垅的要求在支管支撐架8上滑動平移確定；所述有芯微管灌水器11兼作爬蔓作物的爬蔓繩；根據(jù)溫室的現(xiàn)場情況，將所述在干管5的一側(cè)架設在溫室中的管支撐架8替換為在干管5的一側(cè)從溫室橫梁下掛的支管吊繩，將支管9吊掛在溫室；所述控制器13具有通過測量爬蔓作物根部土壤濕度和一株作物整體重量，監(jiān)測作物整個生長周期、水分消耗及水分需求周期的功能，并通過儲存在控制器內(nèi)存中的預試驗獲得植株重量與耗水關系擬合曲線，自動控制作物灌溉水量；所述控制器13對電磁閥4的控制電壓為不高于36V的安全電壓?？偹催M水管1是總水源入口，總水源閥門2起到開關總水源的作用，過濾器3起到過濾大顆粒雜質(zhì)的作用。電磁閥4是受控制器控制起到自動開、斷水源的作用，其工作電壓采用不高于36V的安全電壓以保障安全。溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)工作時，人工開啟總水源閥門2，控制器13按作物生長要求開啟電磁閥4并調(diào)節(jié)干管5中是的流量，來自水源的灌溉用水經(jīng)過過濾器3的過濾后流入干管5在流到各支管9由支管出水口進入有芯微管灌水器11，進入有芯微管的水在重力、毛細管力和芯層虹吸力的共同作用下均勻向下輸水以對作物進行灌溉。水在重力、毛細管力和芯層虹吸力的共同作用下，只需低壓供水， 節(jié)省能耗。芯層具有過濾作用，能夠過濾細小顆粒雜質(zhì)等，不需要專用過濾器，節(jié)省了成本。 有芯微管末端掃帚狀或拖把狀的微管束，能夠增大對土壤灌溉濕潤能力并有效防止土壤等外物堵塞有芯微管，即使微管末端直接埋入土壤作物根部灌溉時，也不會造成微管堵塞，抗破壞性和重復利用性強。芯層同時具有消能作用，避免壓力不均導致輸水不均，使灌溉水輸送均勻，灌水均勻度較高。有芯微管外層為白色且外層含有抗老化、抗氧化成分，不遮擋光線，使用壽命長。有芯微管具有較強的抗拉強度，能夠承受較大的拉力，對于爬蔓作物，有芯微管灌水器可以直接代替爬蔓繩使用?？刂破?3由單片機等電子元器件及內(nèi)置程序構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)人機對話的信息設定、信息儲存和智能自動控制。灌溉系統(tǒng)中干管、支管、有芯微管等由支撐架或吊繩架設在溫室的空中，管道中的灌溉水能夠吸收太陽光能量，同時受溫室高溫氣流輻射對流作用，管道中水能夠被預熱提高溫度，避免了較低溫度的灌溉水源由經(jīng)灌溉管道直接進入作物根區(qū)降低根系的吸收功能和影響土壤微生物活動，提高作物水分吸收率和土壤微生物活動能力，提高作物品質(zhì)質(zhì)量及產(chǎn)量。本發(fā)明能夠減少水分揮發(fā)，不需要重復收回、鋪設和埋設灌溉管道，而且系統(tǒng)對水源過濾要求很小，能最大限度的避免灌溉管道堵塞。系統(tǒng)能夠自動監(jiān)測土壤水分，根據(jù)土壤水分狀況自動實現(xiàn)溫室灌溉。系統(tǒng)將作物生長所需的水和養(yǎng)分以較小的流量均勻、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中，使作物根部的土壤經(jīng)常保持在最佳的水、 肥、氣、熱狀態(tài)，減少水分蒸發(fā)，提高水的利用率，提高作物產(chǎn)量。對于爬蔓作物，該灌溉系統(tǒng)還可以代替爬蔓繩架，不需再單獨搭建爬蔓繩架，節(jié)省人力和費用，并且能夠監(jiān)測作物生長周期、生長情況和需水周期、耗水情況；適于不同種植行間距、不同作物的節(jié)水灌溉。該系統(tǒng)靈活、方便、可靠，能滿足當前溫室節(jié)水高效灌溉的需要。本發(fā)明的有益效果為，本灌溉系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；投資少，可重復使用； 操作簡單，調(diào)節(jié)靈活，自動化程度高，節(jié)水效果好等諸多優(yōu)點，適用于不同行距、株距種植方式的不同作物的節(jié)水灌溉。灌溉系統(tǒng)能夠自動過濾水質(zhì)，不會堵塞、損壞灌溉管道；不需重復鋪設灌溉管道，省工、省時；利用水的自身重力勢能及微管的毛細管力和虹吸效應，實現(xiàn)低壓供水灌溉，達到節(jié)能；利用有芯微管的消能作用，達到均勻灌溉的作用；有芯微管可以代替爬蔓繩，不需要搭設爬蔓繩，省時、省工、省材料。灌溉管道架設在空中，能夠自然對灌溉水進行預熱升溫，提高作物對水的吸收率和土壤微生物活動能力；能夠自動監(jiān)測作物水分缺失，自動灌溉；自動監(jiān)測作物生長周期、耗需水情況，智能化程度高。


圖1為溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)組成示意圖；圖2為圖1的A處放大示意圖；圖3為有芯微管灌水器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為有芯微管連接頭示意圖；圖5為有芯微管灌水器與支管連接示意圖6為支管移動示意圖；圖7為有芯微管灌溉器兼做作物爬蔓繩示意圖。圖中，1-源進水管，2—總水源閥門，3—過濾器，4一電磁閥，5—干管，6—軟管， 7-轉(zhuǎn)換接頭，8—支管支撐架，9—支管，10-應力計，11-有芯微管灌水器，12- 土壤水分傳感器，13-控制器，901-支管出水口，IlOl-有芯微管外層，1102-有芯微管芯層， 1103-有芯微管連接頭。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。應該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。如圖1所示的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)主要由總水源進水管1、總水源閥門2、過濾器3、電磁閥4、干管5、軟管6、轉(zhuǎn)換接頭7、支管支撐架8、支管9、應力計10、有芯微管灌水器11、土壤水分傳感器12和控制器13構(gòu)成。干管5架設在溫室內(nèi)，支管支撐架8在干管5的一側(cè)架設在溫室中，從總水源進水管1到干管 5的一端依次串接總水源閥門2、過濾器3和電磁閥4，干管5的另一端封閉，干管5上有8 個按等間隔分布的出水口。與干管5的出水口相同數(shù)量的支管9在干管5的同一側(cè)并與干管5垂直置于支管支撐架8上。支管9與支管支撐架8滑動連接設定支管9在溫室中的工作位置，支管9的一端封閉，另一端通過轉(zhuǎn)換接頭7和軟管6與對應的干管5上的出水口連通。每根支管9上有12個支管出水口 901，有芯微管灌水器11的上端與支管出水口 901連接，下端置于一株爬蔓作物根部的土壤內(nèi)，每根支管9對應于溫室中的一垅爬蔓作物。每根支管9有1根有芯微管灌水器11的上部與支管9之間掛1只應力計10，有芯微管灌水器 11上部有少量的彎曲余量與應力計10的下端固接，應力計10的上端掛在支管9上，由應力計10承擔這條有芯微管灌水器11上爬蔓作物的重力，如圖2所示。每垅爬蔓作物的土壤中設置1個土壤水分傳感器12，應力計10和土壤水分傳感器12均用電纜分別與控制器 13的作物重量輸入端和土壤水分輸入端連接，控制器13的輸出端與電磁閥4電氣連接，控制器13對電磁閥4的控制電壓為24V的安全電壓。圖3為有芯微管灌水器結(jié)構(gòu)示意圖，有芯微管灌水器11為由外層和芯層構(gòu)成的圓柱形復合材料有芯微管，有芯微管外層1101為疏水性的加纖維PA材料，有芯微管芯層1102 為親水性的PVA材料維管束，有芯微管灌水器11的上端插入有芯微管連接頭1103內(nèi)并用粘接劑將有芯微管芯層1102與有芯微管連接頭1103內(nèi)壁粘接，下端為去除20 50mm外層后散開的掃帚狀或拖把狀的芯層微管束。有芯微管連接頭1103的一端有外螺紋，并在外螺紋部分有三個開口，如圖4所示，有芯微管連接頭1103的材料為聚氯乙烯(PVC)。如圖5所示的有芯微管灌水器11的上端與支管出水口 901連接為有芯微管連接頭1103的外螺紋與支管出水口 901的內(nèi)螺紋的螺紋連接，有芯微管連接頭1103與支管出水口 901的螺紋連接擰緊后，有芯微管連接頭1103上三個開口的自鎖緊功能將有芯微管灌水器11與支管出水口 901的連接鎖緊。實際使用時，支管9在溫室中的工作位置按地面作物種植垅的要求在支管支撐架 8上滑動平移確定，如圖6所示，利用一定長度的軟管6支管9能在一定的范圍內(nèi)左右移動， 如圖6中支管9從位置A移動的位置B或位置C，適應不同行距作物的灌溉。
如圖7所示，有芯微管灌水器11能兼作爬蔓作物的爬蔓繩。本發(fā)明是適用于溫室節(jié)水灌溉的有芯微灌系統(tǒng)，作物需要灌溉或伴隨灌溉施肥期間，打開控制器并根據(jù)不同作物設定灌溉制度，打開總控制閥，灌溉水(或液態(tài)肥)通過過濾器進入電磁閥，土壤水分傳感器檢測土壤水分信息傳送給控制器，控制器根據(jù)所設定灌溉制度自動運算分析后確定是否需要灌溉，若需要灌溉則自動控制電磁閥打開，水或液態(tài)肥依次通過主管、軟管、支管、有芯微管對作物進行灌溉。根據(jù)土壤水分傳感器監(jiān)測信號，當灌溉量達到灌溉制度所設定的作物需求值時，控制器控制電磁閥斷開，停止灌溉。在整個作物生長周期實現(xiàn)智能自動灌溉。在整個作物生長周期，應力計根據(jù)在控制器上人機對話所設時間間隔自動采集作物重量，監(jiān)測記錄作物生長周期、耗水和需水等信息，并自動儲存在控制器的儲存卡內(nèi)，還能進行耗水的自動監(jiān)測和估算。對于溫室爬蔓作物，有芯微管代替爬蔓繩，無需再搭建爬蔓繩。本發(fā)明適用于溫室節(jié)水灌溉，特別對爬蔓作物的灌溉。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)主要由總水源進水管(1)、總水源閥門(2)、過濾器(3)、電磁閥(4)、干管(5)、軟管(6)、 轉(zhuǎn)換接頭(7)、支管支撐架(8)、支管(9)、應力計(10)、有芯微管灌水器(11)、土壤水分傳感器(1 和控制器(1 構(gòu)成，干管( 架設在溫室內(nèi)，支管支撐架(8)在干管(5)的一側(cè)架設在溫室中，從總水源進水管(1)到干管(5)的一端依次串接總水源閥門O)、過濾器 (3)和電磁閥，干管(5)的另一端封閉，干管(5)上有3 120個按等間隔分布的出水口，與干管(5)的出水口相同數(shù)量的支管(9)在干管(5)的同一側(cè)并與干管(5)垂直置于支管支撐架(8)上，支管(9)與支管支撐架(8)滑動連接設定支管(9)在溫室中的工作位置，支管(9)的一端封閉，另一端通過轉(zhuǎn)換接頭(7)和軟管(6)與對應的干管( 上的出水口連通，每根支管(9)上有3 50個支管出水口(901)，有芯微管灌水器(11)的上端與支管出水口(901)連接，下端置于一株爬蔓作物根部的土壤內(nèi)，每根支管(9)對應于溫室中的一垅爬蔓作物，每根支管(9)有1根有芯微管灌水器(11)的上部與支管(9)之間掛1只應力計(10)，有芯微管灌水器(11)上部有少量的彎曲余量與應力計(10)的下端固接，應力計(10)的上端掛在支管(9)上，由應力計(10)承擔這條有芯微管灌水器(11)上爬蔓作物的重量，每垅爬蔓作物的土壤中設置1個土壤水分傳感器(12)，應力計(10)和土壤水分傳感器(1 均用電纜分別與控制器(1 的作物重量輸入端和土壤水分輸入端連接，控制器 (13)的輸出端與電磁閥電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述有芯微管灌水器(11)為由外層和芯層構(gòu)成的圓柱形復合材料有芯微管，有芯微管外層(1101)為疏水性的加纖維尼龍材料，有芯微管芯層(110 為親水性的膠棉材料維管束，有芯微管灌水器(11)的上端插入有芯微管連接頭(1103)內(nèi)并用粘接劑將有芯微管芯層(1102)與有芯微管連接頭(1103)內(nèi)壁粘接，下端為去除20 50mm外層后散開的掃帚狀或拖把狀的芯層微管束，有芯微管連接頭(1103)的一端有外螺紋，并在外螺紋部分有三個開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述有芯微管連接頭(1103)的材料為聚氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述有芯微管灌水器(11)的上端與支管出水口(901)連接為有芯微管連接頭(110 的外螺紋與支管出水口(901)的內(nèi)螺紋的螺紋連接，有芯微管連接頭(1103)與支管出水口(901)的螺紋連接擰緊后，有芯微管連接頭(1103)上三個開口的自鎖緊功能將有芯微管灌水器(11)與支管出水口(901)的連接鎖緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述支管(9) 在溫室中的工作位置按地面作物種植垅的要求在支管支撐架(8)上滑動平移確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述有芯微管灌水器(11)兼作爬蔓作物的爬蔓繩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述在干管 (5)的一側(cè)架設在溫室中的管支撐架8替換為在干管(5)的一側(cè)從溫室橫梁下掛的支管吊繩，將支管(9)吊掛在溫室。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器 (13)具有通過測量爬蔓作物根部土壤濕度和一株作物整體重量，監(jiān)測作物整個生長周期、水分消耗及水分需求周期的功能，并通過儲存在控制器內(nèi)存中的預試驗獲得植株重量與耗水關系擬合曲線，自動控制作物灌溉水量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器 (13)對電磁閥⑷的控制電壓為不高于36V的安全電壓。
全文摘要
本發(fā)明屬于灌溉技術領域，涉及一種溫室爬蔓作物有芯微管灌溉系統(tǒng)，主要由總水源進水管、總水源閥門、過濾器、電磁閥、干管、軟管、轉(zhuǎn)換接頭、支管支撐架、支管、應力計、有芯微管灌水器、土壤水分傳感器和控制器構(gòu)成。本發(fā)明采用有芯微管作為從支管向作物根部輸水的灌水器，來自水源的灌溉用水經(jīng)過過濾器的過濾后流入干管在流到各支管由支管出水口進入有芯微管灌水器，進入有芯微管的水在重力、毛細管力和芯層虹吸力的共同作用下均勻向下輸水以對作物進行灌溉；在控制器的控制下，在整個作物生長周期實現(xiàn)智能自動灌溉；對于溫室爬蔓作物，有芯微管代替爬蔓繩，無需再搭建爬蔓繩。本發(fā)明特別適用于溫室爬蔓作物的節(jié)水灌溉。
文檔編號A01G9/24GK102487760SQ20111043361
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者侯書林, 劉英超, 康紹忠, 杜太生, 馬世榜 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學