[发明专利]一种植物自动喷灌防霜系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业气象灾害监测与控制领域，具体涉及一种植物自动喷灌防霜技术。

背景技术

早春晚霜冻害，对植物生长和发育造成严重伤害。现有的防霜措施中，漫灌使用较普遍。它通过增加土壤湿度，降低孔隙度，使土壤的热容量与导热率增大，可在一定程度上提高果园温度，但该方法需要消耗大量的水，防霜效果不显著，也易造成田块的涝灾。此外，漫灌容易形成地表径流，造成土壤营养流失，影响植物的生长。

日本专利JPH01291729和JPH06225650分别公开了用于茶园和果园的喷水防霜方法和装置，其原理是：当温度为0℃时，1g水凝固结冰时释放出80cal的潜热，所以喷洒到植株上的水在植株表面结冰时，所释放出的潜热能够使植株温度保持在临界冻害温度以上，从而达到防霜的目的；但其公开的喷头位置，均是在植物冠层上方，喷洒时使水滴大量存留在无植株的空地上，从而造成水资源的浪费。申请号201110333226.X的中国专利公开了一种弥雾喷灌设备进行茶园春节防霜冻的方法，也是基于以上原理，但由于迷雾量一般较小，释放的潜热较少，难以满足防霜所需的热量要求。此外，以上公开的喷水和迷雾防霜方法，均未涉及使用时的控制技术，若使用不当反而会加重冻害。

日本专利JP2006238767公开了一种霜冻害防止装置，该装置以防霜全部区域的最低温作为启动系统的控制条件，可能会导致对未发生霜冻害的区域也进行喷水防霜操作，从而造成水资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物喷灌防霜系统及方法，实现不同区域喷灌防霜的自动化，且减少用水量。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种植物自动喷灌防霜系统，包括干管(1)、水泵(2)、逆止阀(3)、过滤器(4)、流量表(5)、支管(6)、空气阀(7)、压力表(9)、竖管(10)、喷头(11)、自动泄水阀(13)，其特征在于还包括：控制器(14)、电磁阀(8)、温度传感器(12)；在所述干管(1)上依次连接水泵(2)、逆止阀(3)、过滤器(4)、压力表(9)、流量表(5)；在各支管(6)上依次连接空气阀(7)、电磁阀(8)、压力表(9)、竖管(10)、自动泄水阀(13)；各温度传感器(12)置于田间不同区域，均与控制器(14)输入端连接；水泵(2)、各电磁阀(8)均与控制器(14)输出端连接。

所述喷头(11)位于植物冠层的下方。

所述温度传感器(12)外表面包裹湿润的脱脂棉或脱脂纱布，分布于田间不同温度的区域。

利用所述的一种植物自动喷灌防霜系统的植物喷灌防霜方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，在控制器(14)中输入控制喷灌的温度设定值；

第二步，当某区域湿球温度小于或等于所述温度设定值时，启动水泵(2)，并打开该区域支管(6)上的电磁阀(8)；否则使该区域的电磁阀(8)保持关闭；

第三步，喷灌防霜系统运行后，当某区域湿球温度大于温度设定值时，关闭该区域支管(6)上的电磁阀(8)；

第四步，当所有区域湿球温度均大于温度设定值时，保持水泵(2)和所有电磁阀(8)均处于关闭状态。

所述的温度设定值范围为高于植物临界冻害温度2.5~3.5℃。

本发明的工作原理与过程。利用水凝结成冰时所释放的热量，使植株温度保持在临界冻害温度以上，从而达到防霜的目的。

本发明在控制器(14)中输入控制喷灌的温度设定值，当某区域的湿球温度小于或等于温度设定值时，控制器(14)控制水泵(2)启动，并打开该区域支管(6)上的电磁阀(8)。水流依次通过干管(1)、支管(6)和竖管(10)，最后经喷头(11)向上喷洒到植物冠层；当某区域植物冠层的湿球温度大于温度设定值时，控制器(14)控制该区域电磁阀(8)关闭，从而停止该区域的喷灌；然后该区域的自动泄水阀(13)打开，支管(6)中的水经自动泄水阀(13)流出。当所有区域湿球温度均大于温度设定值时，控制器(14)控制水泵(2)和所有电磁阀(8)均处于关闭状态。

本发明具有的有益效果。本发明将喷头设置于植物冠层下方，实现对植物冠层从下向上的对靶喷洒，避免向株间空地的喷洒。由于种植植物区域内地形、植被等立地条件复杂，不同区域的温度差异明显，所以对各区域分别进行温度监测和喷灌控制，可有效降低用水量。本发明中，实际测得的是湿球温度，一般低于干球温度，所以将湿球温度作为控制参数，可降低植物霜冻害的风险。本发明可实现不同区域喷灌防霜的自动化，减少用水量。