[发明专利]水分感应装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水分感应装置，特别是涉及一种在第一状态和第二状态之 间机械地改变来进行操作的装置，如用作阀、开关、传感器或者其它类似装置， 还涉及一种使用该装置的方法。本发明的优选方式涉及一种用于植物生长环境 的浇灌调节控制的装置和方法，例如在一种或几种植物、藤本植物、灌木及树 木等植物的生长环境中限制放水和关闭水源的操作(不论是室内还是室外)， 其包含有感知环境中水分水平的自动感应装置，特别是包含有一种自动感应阀 装置。本文中主要描述了本发明的内容及现有技术，但本发明的更多应用应充 分理解。

技术背景

装饰用的植物和农业物种在土壤容器中、生长媒介等上有相通之处，不论 是室外的寒冷环境下，还是在聚乙烯围成的棚室中，或者是温室中，亦或是野 外需要适应的新环境中。这些盆栽植物由于植物类型、尺寸、摄取率、湿度、 叶片间气流、土壤的排水情况、，通过容器壁的蒸发量(如果有的话)等的不 同需要不同的浇灌量。

对于放在室内家具旁的植物是有例外的，无论是从上面还是下面，人工或 者自动的规律性的从中央控制浇灌系统喷洒或者水管喷淋这些植物，在实际经 验中大量、过量的喷淋和水流，不管怎么样，都会造成浪费。

对于室内养植的盆栽植物，过量的水流是不能允许的，因为这可能会损坏 家庭或者是办公室的家具，这就需要规范盆栽植物的浇灌用水，而且常常都是 需要人工完成的。还有一些自动化时间控制的浇灌系统，还有一些包含有水分 传感器，在商业应用中供水时，一个或者多个盆栽植物通过多路三通管路或系 统来实现。每个三通管中的内孔滴出的水滴可以通过调节滴水管径大小或者手 动调节接通的阀门装置来调节水滴的流速，滴水形成细流注入到盆中或容器 中。在细长的传递系统中需要阀门另一个原因：这样可以抵消在多路三通管路 中产生的不同的外流。

滴水阀门的通道在硬度高的水流过的情况下由于水中含有的其他物质而 易于被堵塞。开口管径滴水管更简单，且不易发生堵塞问题，但是如果不改变 开口管径的大小其就不能针对不同植物进行流量的调节，或者针对与水源的距 离长短进行流量补偿，并且，最佳情况是，对于使用中央时间控制系统浇灌的 植物并需要同样的浇灌要求，并且水流的提供要保证其通道的畅通安全。

最好的情况是，这两种方法可以在需要人工干预前可以使用一小段时间， 来增加或减少向一套植物容器的浇灌用水的供应。两套系统一旦启动，其供水 率会维持在预先设定的水平，而不考虑植物生长中由于天气波动，如阳光、热、 冷或者更简单的其他变化带来的变化而造成的供水改变。植物可能由于水阀的 堵塞而缺水或因过度浇灌而死亡。在这样极端情况下，容器会溢出，结果造成 对家具的损坏。

在田地种植的情况下，如农业或者园艺生产中，特别是在热带干旱地区， 其表层土壤和底层土壤是变化波动的，由于蒸发和水层深度的变化，表层水分 会丢失，当这种情况发生时，可以明显的感觉到地表水分的变化和作物生产的 变化。这些可以在果园和田地的鸟瞰图中看到，有些时候通过植物能够看到。

在缺乏水源的地区，使用传统浇灌的方法对每平方米的区域都放入相通的 水量直到水开始溢出是很难行得通的。特殊的情况是，在山坡上的葡萄园中， 用滴水的细流浇灌，喷雨管浇灌技术只能用于在微型地表情况下使用过剩的水 分，需要保证大部分植物得到健康的生长，确保干旱的区域能得到充足的浇灌 水。

更进一步来看，对于生长在土壤中的有根植物来说，存在一基于科学性 的最小氧需求，但是该最小氧气需求会被盆栽的或其他形式根束和土壤破坏， 完全浸透需要一很长的周期。已证实在自然界中，许多植物种类可以在连续流 过水流之后的干燥时期从出现在根部和土壤中的氧气中获益。

现在已知有各类装置用来尝试调节水的输送，期望能有一种更加动态的感 知方法。

于1977年2月14日提交的、申请人为MacLeod的美国专利US4,121,608 “Liquid metering device”(《液体计量装置》)公开了一种用水分感应元件 控制的夹管阀(pinch valve)。该水分感应元件细长并埋放在需要调节水的土 壤中。