本發明涉及農業灌溉機械技術領域，特別是涉及一種霧化滴灌一體裝置及利用該裝置進行灌溉的方法。

背景技術：

在農業大棚的生產管理中，灌溉、施肥、施藥是農事工作的重要組成部分。傳統的灌溉一般采取畦灌或漫灌，在輸送途中和在非根系區內浪費了大量的水，肥料隨水漫流或人工施肥灑落在作物間隙地表，導致肥料留存在輸送通道或地表及一些根系不能到達的地方，不但起不到肥效而且污染了土壤；根系及土壤農藥施藥過程中也采用隨水或人工施撒的方式，導致施撒不均勻，施藥位置不準確污染土壤、浪費藥力。傳統的施藥方法是人工噴灑，這種作業方法容易造成施藥不均，藥液基本停留在植物葉子的上表面，下表面無法施藥或者施藥極少，且人工施藥對操作人員有一定的健康傷害。傳統的施肥、施藥和灌溉對時間頻率控制極為粗獷，施藥、施肥濃度不均勻，且沒有考慮當時作物的長勢、土壤肥力、空氣溫濕度等條件。

技術實現要素：

本發明的目的是至少解決上述缺陷與不足之一，該目的是通過以下技術方案實現的。

本發明提供了一種霧化滴灌一體裝置，包括：

儲水罐；

進水閥,所述進水閥設置于所述儲水罐的入口管路上，用于控制水流的進入；

進水泵，所述進水泵的入口通過管路與所述儲水罐的出口連接；

過濾裝置，所述過濾裝置的入口通過管路與所述進水泵的出口連接，用于將來自所述進水泵的水進行初級過濾；

輸肥系統，所述輸肥系統包括肥料罐和加壓泵，所述肥料罐通過管路與所述加壓泵連接，所述加壓泵的管路上設有調節水閥；

混合裝置，所述混合裝置的第一入口通過管路與所述過濾裝置的出口連接，并且所述混合裝置的第二入口通過管路與所述調節水閥連接，用于將來自所述儲水罐的水與來自肥料罐的肥料進行混合并且根據配比配制肥水；

滴灌加壓泵，所述滴灌加壓泵的入口通過管路與所述混合裝置的出口連接，用于將肥水進行加壓泵送；

滴灌器，所述滴灌器的入口通過管路與所述滴灌加壓泵的出口連接，所述滴灌器的出口由很多并列在一起的毛細管排列而成，用于實施滴灌；

傳感器組，用于監測作物的生長環境；以及

控制器，所述控制器和所述傳感器組連接，所述控制器分別與所述進水泵、加壓泵、滴灌加壓泵連接，所述控制器分別與所述進水閥、調節水閥、滴灌水閥連接，用于控制整個霧化滴灌一體裝置的運行。

優選地，所述過濾裝置中設有攪拌機構。

優選地，所述輸肥系統包括第一輸肥子系統和第二子輸肥系統；所述第一輸肥系統包括第一肥料罐、第一加壓泵和第一調節水閥，所述第二輸肥系統包括第二肥料罐、第二加壓泵和第二調節水閥。

優選地，所述滴灌加壓泵的入口管路上設有滴灌水閥。

優選地，所述傳感器組包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照傳感器、水壓傳感器、水酸堿度傳感器和土壤ec值傳感器和風速傳感器中的一者或多者。

優選地，所述進水閥、調節水閥、滴灌水閥均為電磁閥。

優選地，其特征在于，所述管路為軟管或硬管。

本發明還提供了一種利用上述霧化滴灌一體裝置進行灌溉的方法，包括：

利用傳感器組監測作物的生長環境，判斷灌溉時機:當檢測到土壤濕度低于設定值，并且空氣溫濕度和光照強度條件都滿足設定的閾值時開始準備灌溉；

開啟進水閥，向儲水罐注水，開啟進水泵加壓，在進水泵的作用下使水流進入過濾裝置過濾；

開啟注肥調節水閥和加壓泵，通過加壓泵向混合裝置中注入肥料；

在混合裝置中利用傳感器組檢測到的數據來配比肥料和水的比例，從而配制作物所需的肥水；

開啟滴灌水閥和滴灌加壓泵，將配制好的肥水輸送至滴灌器進行灌溉。

優選地，所述管道的流量通過分別調節進水泵、加壓泵和滴灌加壓泵的轉速控制。

優選地，所述灌溉的時間和頻率根據所述風速傳感器確定。

本發明的優點如下：

(1)本發明根據土壤、空氣、光照、水傳感器等提供的環境信息對肥料進行配比，綜合水壓傳感器和水泵轉速進行流量控制，結合風速傳感器確定施藥時間，能夠實現精準配肥、配藥，科學施肥、施藥。

(2)本發明可根據作物的需要對局部進行定時定量灌溉、施肥、施藥，大大提高水、肥、藥的利用效率，提高了灌溉效率，減少了滴灌成本。

(3)本發明水、肥、藥少量多次施放，持續保墑，能夠減輕甚至避免農業施肥、施藥對土壤、水源污染的風險。

(4)本發明采用自動化的控制器替代人工施肥，能夠減輕對人體的危害。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為本發明實施例提供的霧化滴灌一體裝置的結構示意圖。

圖中附圖標記如下：

1-進水閥2-儲水罐

3-進水泵4-過濾裝置5-輸肥系統

501-第一肥料罐502-第一加壓泵

503-第一調節水閥511-第二肥料罐

512-第二加壓泵513-第二調節水閥

6-混合裝置7-滴灌水閥

8-滴灌加壓泵9-滴灌器

10-控制器11-空氣溫濕度傳感器

12-土壤溫濕度傳感器13-光照傳感器

14-水壓傳感器15-水酸堿度傳感器

16-土壤ec值傳感器17-風速傳感器

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

圖1示出了根據本發明的實施方式，提供的一種霧化滴灌一體裝置的結構示意圖，圖中實線為液路，水或者加注了液態肥藥的灌溉水在其中單向流動，圖中虛線為控制總線電路，用于傳輸控制信號和傳感器采集的數據。

本裝置的結構包括：儲水罐2、進水閥1、進水泵3、過濾裝置4、輸肥系統5、混合裝置6、滴灌加壓泵8、滴灌器9、控制器10和傳感器組。

儲水罐2用于儲存灌溉水源，儲水罐2的入口管路上設有進水閥1，用于控制水流的進入，儲水罐2的出口通過管路與進水泵3的入口連接。進水泵3用于將儲水罐2中的水注入過濾裝置4，進水泵3的出口通過管路連接過濾裝置4的入口，調節進水泵3的轉速可以控制水流流量。

過濾裝置4的入口通過管路與進水泵3的出口連接，用于將來自進水泵3的水進行初級過濾；由于滴灌器9的滴頭易結垢和堵塞，因此需要對水源進行過濾處理，以避免滴灌器9的滴頭堵塞，保證灌溉系統正常運行，延長滴灌器9使用壽命。由于濾網正對進水口的部位始終承受強力水流的沖擊，時間一長往往沖破，失去過濾作用，需及時更換濾網。

輸肥系統5包括肥料罐和加壓泵，肥料罐通過管路與加壓泵連接，加壓泵的管路上設有調節水閥。如圖1所示，本實施例示出了2組輸肥系統，第一肥料罐501、第一加壓泵502、和第一調節水閥503共同組成了第一輸肥子系統，能夠向水路添加一種肥料；第二肥料罐511、第二加壓泵512、和第二調節水閥513共同組成了第二輸肥子系統，向水路添加另一種肥料。在具體實施過程中，當需要向水路添加多種液態肥料時，可以根據具體需要添加多組輸肥子系統，選用哪一種肥料由各自的調節水閥控制。

當配方中需要某種肥料時，打開這一組輸肥系統的調節水閥并啟動該水路的加壓泵，該水路的肥水經過加壓后注入主水路，配方中該水路肥料的注入量由加壓泵的轉速調節，當某一水路中需要的肥料較少時可以調低該水路的加壓泵的轉速，則水路水壓降低，注入主水路的肥料減少；當該水路中需要的肥料較多時可以調高該水路的加壓泵的轉速，則水路水壓升高，注入主水路的肥料減少增多。當不需要某種肥料時關閉這一輸肥系統的調節水閥則斷開水路。

圖中第一肥料罐501和第二肥料罐502可以是農藥罐，用于向農田噴灑農藥。

具體實施中，第一輸肥子系統和第二輸肥子系統也可以分別是輸肥系統和輸藥系統，將肥料放置于第一肥料罐501中，將農藥放置于第二肥料罐511中，當需要注入肥料時，開啟第一調節水閥503，關閉第二調節水閥513；當需要注入農藥時，開啟第二調節水閥513，關閉第一調節水閥503，達到既能施肥又能施藥的目的。

混合裝置6的第一入口通過管路與過濾裝置4的出口連接，并且混合裝置6的第二入口通過管路與調節水閥503連接，用于將來自儲水罐2的水與來自肥料罐501的肥料進行混合并且根據配比配制肥水；混合裝置6中設有攪拌機構，用于將肥水均勻攪拌，保證配制出肥水濃度均勻。

滴灌加壓泵8的入口通過管路與混合裝置6的出口連接，用于將配制好的肥水進行加壓泵送至滴灌器9，調節滴灌加壓泵8的轉速可以控制滴灌量。滴灌加壓泵8的入口管路上設有滴灌水閥7，用于開啟和關閉滴灌水路。上述輸水管路及肥水輸送管路均可為軟管也可為硬管。

滴灌器9的入口通過管路與滴灌加壓泵8的出口連接，滴灌器9的出口由很多并列在一起的毛細管排列而成，用于實施最終的滴灌。滴灌器9的出口設置毛細管可以使作物生長區的土壤經常保持最優含水狀況，同時也減少了水資源的浪費。

傳感器組包括空氣溫濕度傳感器11、土壤溫濕度傳感器12、光照傳感器13、水壓傳感器14、水酸堿度傳感器15、土壤ec值傳感器16和風速傳感器17，上述傳感器分別與控制器10通過電路連接。空氣溫濕度傳感器11用于檢測大棚內空氣的溫度和濕度，土壤溫度傳感器12和土壤濕度傳感器用于檢測土壤的溫度和濕度，光照傳感器13用于檢測作物的光照強度，水壓傳感器14設置于管路上，用于監測灌溉管路中的水壓；水酸堿度傳感器15用于檢測肥水的ph值，以免ph值太高而對作物造成傷害；土壤ec值傳感器16用于檢測土壤的ec濃度值，ec濃度值較高時，需將肥水稀釋，降低土壤ec值，保證作物正常生長；風速傳感器17用于確定施肥時間。

控制器10和傳感器組通過電路連接，控制器10分別與進水泵3、第一加壓泵602、第二加壓泵612、滴灌加壓泵8的電機連接，控制器10分別與進水閥1、第一調節水閥503、第二調節水閥513、滴灌水閥7連接，用于控制整個滴灌系統的運行，控制器10可以控制上述各個水閥和加壓泵的開啟和關閉。

根據本發明的實施方式，利用該霧化滴灌一體裝置進行灌溉的方法包括如下步驟：

1)利用傳感器組監測作物的生長環境，判斷是否需要灌溉。對土壤及空氣中的溫度、濕度、光照強度進行實時監測，并將數據傳輸至控制器10，當檢測到土壤濕度低于設定值后開始檢測空氣溫濕度和光照強度，當這些條件都滿足設定的閾值時開始準備灌溉。

2)過濾水源。開啟進水閥1，開始向儲水罐2注水，當傳感器檢測到儲水罐2中液位達到規定儲值時啟動進水泵3為整個管路加壓，將清水注入過濾裝置4，此后在重力的作用下過濾清水進入混合裝置5中。

3)灌溉。

①清水灌溉。如果此時沒有施肥需要或者傳感器沒有檢測到需要添加液態肥料時，關閉第一調節水閥503和第二調節水閥513，那么清水直接流過混合裝置6到達滴水閥7，當檢測到滴水閥7前的水壓達到設定值后打開滴水閥7開始滴灌，滴灌過程中實時監測水路中的水壓，如果水壓低于設定值則打開滴灌8對管路進行加壓，使水流均勻流入滴灌器9中開始滴灌，系統中管路的壓力在滿足要求的合理范圍。

②施肥灌溉。如果傳感器檢測到需要添加一種液態肥料時，開啟第一加壓泵502和第一調節水閥503，將第一肥料罐501中的肥料泵送注入到混合裝置6中進行配肥，根據傳感器檢測到的數據確定肥料和水的配比比例，利用配比配制出所需肥水。利用水酸堿度傳感器15和土壤ec值傳感器16實時監測肥水的濃度，判斷肥水濃度是否達到設定值，在肥水濃度滿足需求后關閉第一調節水閥503，同時關閉進水閥1，此時配置好的肥水儲存在混合裝置6中。

開啟滴灌水閥7和滴灌加壓泵8，將肥水輸送至滴灌器進行灌溉。當檢測到滴灌水閥7前的水壓達到設定值后打開滴灌水閥7和滴灌加壓泵8，將肥水均勻輸送至滴灌器9，開始進行灌溉和施肥。所需肥水配方中肥料的注入量可以通過控制第一加壓泵502的轉速調節，調低第一加壓泵502的轉速可以降低管道中肥料的流速，進而減少肥料的注入量；調高第一加壓泵502的轉速可以提高管道中肥料的流速，進而增加肥料的注入量。當需要添加2種肥料時，同時打開第一調節水閥503和第二調節水閥513，將兩種肥料同時注入混合裝置6中，根據傳感器檢測到的需肥情況配制出所需肥水。當需要添加多種肥料時，可以根據需要添加多組輸肥子系統。

灌溉的時間、頻率、水量和肥水配方由控制器10來調節。控制器10根據預先輸入的肥水配比配方和風速、土壤ec值等傳感器檢測所得的數據結合配比算法進行計算，把所得結果通過開關水閥、調節水泵轉速具體實施。利用水酸堿度傳感器15和土壤ec值傳感器16實時監測肥水的濃度，保證灌溉的肥水在合理濃度范圍。

本發明借助水壓，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，根據配比配置成肥水，與灌溉水一起，通過可控管道系統供水、供肥，使水肥相融后，通過管道和滴頭形成滴灌，把水分、肥料均勻、定時、定量的注入作物生長發育區域，實現了精準配肥，科學施肥。

本發明提供的霧化滴灌一體裝置應用廣泛，應用范圍包括滴灌施肥(針對作物根部)、霧化施肥(針對作物葉面)、霧化打藥和霧化降溫。不同植物、不同肥料，通過電磁閥和傳感器組，配合需肥配比要求，能夠實現精準配肥；根據具體的植物及種植地域，配合傳感器提供的天氣情況、日照條件、氣溫條件和土壤溫濕度以及微量元素含量可以進行科學施肥，同時也可進行科學施藥，關閉輸肥閥門，可以進行霧化降溫，能夠非常迅速的實現降溫效果。

需要指出的是，在本發明的描述中，“多組”的含義是兩組或兩組以上；術語“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了區分相同名稱的不同結構，僅為了描述方便，不表示某種順序，更不應理解為某種限定。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發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明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。