[发明专利]一种变量灌溉施肥装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变量灌溉施肥装置及其控制方法，属于灌溉施肥技术领域。

背景技术

微灌系统在发展设施农业、节水农业和生态农业等方面具有日益突出的重要作用，灌溉施肥作为微灌系统的主要内容，是实现作物高产、高效和优质的重要技术手段。

目前，国内外常用的灌溉施肥方式有机械注入式、水力驱动比例式施肥泵、压差式施肥罐和文丘里施肥器等。机械注入式具有输入肥液浓度均匀的优点，但需要泵及动力装置，设备投入及能耗较大，且需对其进行管理与维护；水力驱动比例式施肥泵利用进入泵的水体形成压差水头作为动力，驱动活塞或隔膜将肥液注入灌溉管道，施肥精度高、工作稳定，但其施肥比例仅取决于管道压力及流量，难以通过施肥泵本身控制施肥浓度，而且其成本很高；压差式施肥罐的结构简单、成本低，但存在施肥浓度前大后小的缺点，即在灌溉施肥过程中，随着灌溉水不断进入液肥贮罐中而使罐内肥料浓度逐渐降低，从而严重影响施肥效果；文丘里施肥器因结构简单、成本低、使用方便而且不需外部动力等优点而被广泛应用，其缺点在于吸肥量主要受主管入口水流影响，施肥器本身不能主动调节施肥浓度。而且，上述灌溉施肥方式除机械注入式外，难以实现自动控制，且只能对单一肥料溶液或营养液进行实时施肥，若要施用多种肥液或营养液，只能分时进行或预先通过人工将多种肥料溶液或营养液混合，费时费力，容易造成预混肥液的浪费。

综上所述，目前灌溉施肥领域的不足之处在于性价比不高难以推广应用或者不便自动定量调节施肥浓度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种低成本、低功耗、能同时对多种肥液或营养液进行施肥的变量灌溉施肥装置及其控制方法，用于解决目前灌溉施肥领域的性价比不高难以推广应用或者不便自动定量调节施肥浓度的问题。

本发明技术方案是：一种变量灌溉施肥装置，包括水流电磁阀1、流量变送器2、混合缓冲箱3、母液罐、母液电磁阀、清洗电磁阀6和控制器7；所述混合缓冲箱3设有入水口34、出水口35、第一母液入口31、第二母液入口32、第三母液入口33、清洗出口36；所述母液罐包括第一母液罐41、第二母液罐42和第三母液罐43；所述母液电磁阀包括第一母液电磁阀51、第二母液电磁阀52和第三母液电磁阀53；所述控制器7包括单片机MSP430F2132、电磁阀驱动电路和人机交互单元；

所述混合缓冲箱3的入水口34与流量变送器2的出口端相连，流量变送器2的入口端与所述水流电磁阀1的出口端相连，水流电磁阀1的入口端与水源主干管相连，混合缓冲箱3的出水口35与微灌管网的入口相连；第一母液入口31、第二母液入口32和第三母液入口33分别与第一母液电磁阀51、第二母液电磁阀52和第三母液电磁阀53的出口端相连，第一母液电磁阀51、第二母液电磁阀52和第三母液电磁阀53的入口端分别与第一母液罐41、第二母液罐42和第三母液罐43的出口相连，混合缓冲箱3的清洗出口36与清洗电磁阀6的入口端相连；

所述水流电磁阀1、第一母液电磁阀51、第二母液电磁阀52、第三母液电磁阀53和清洗电磁阀6的控制端分别与所述电磁阀驱动电路的输出端相连，电磁阀驱动电路的输入端与单片机MSP430F2132的I/O端口相连，所述流量变送器2的输出端与单片机MSP430F2132的外部中断端口相连。

所述混合缓冲箱3为水平放置的圆柱体状，由PVC材质一体化成型而制成，混合缓冲箱3的长度是其横截面直径的3倍，其上的入水口34、出水口35、母液入口和清洗出口36均为圆管接口，母液入口包括第一母液入口31、第二母液入口32、第三母液入口33，入水口34和出水口35的管径均为混合缓冲箱3横截面直径的1/3，三个母液入口的管径相同且不超过入水口34管径的1/2，清洗出口36的管径不大于入水口34的管径且不小于母液入口的管径；入水口34和出水口35分别垂直安装于混合缓冲箱3圆柱体结构的两个底面上，并使入水口34和出水口35的圆心均位于底面中垂直于水平方向的直径上且距混合缓冲箱3顶端的1/3处；三个母液入口等间距设于混合缓冲箱3的正上方，并使第一母液入口31位于距混合缓冲箱3入口底面5cm处，第三母液入口33在混合缓冲箱3上的位置不超过混合缓冲箱3总长度的2/3；这样的结构设计，可使水和肥料母液或营养液在混合缓冲箱3中充分混合均匀后再经出水口35流出。清洗出口36设于混合缓冲箱3正下方且靠近出水口35，用于排泄混合缓冲箱3中的残余肥液或清洗液。