[发明专利]一种水肥气一体化灌溉控制系统及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体地讲是一种水肥气一体化灌溉控制系统及控制方法。

背景技术：

随着地下滴灌技术的日臻完善和大面积推广应用，普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧问题，影响了大田根区土壤的通气环境。利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，达到提高水肥利用效率、增加经济产量和改善收获品质的目的。如何把空气以微小气泡的形式均匀地掺入到滴灌管道系统的水当中，是事关该方法成败的关键问题。如果掺入的空气没有与水均匀混合，或者形成大的气泡，都有可能在管道运输当中出现水气分层的现象，影响空气进入到土壤当中的均匀度，或者出现空气难于进入土壤的情形。目前国外多采用Mazzei Injector公司生产的Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入，Mazzei文丘里注射器的工作原理与普通文丘里一样，遵循伯努利定律：当一定压力的水流从文丘里进水端进入到喉道时，由于喉道半径变小导致水流速度变大，水的压力相应降低，当压力低于外界大气压时，空气就会通过进气口被吸进来掺入到水流当中，当高速的水气混合体从喉部流向文丘里出口端时，由于管道半径变大导致水流流速降低，动能转化为势能使压力增加，继续以有压流体的形式流入主管道，经过输移后最后经滴头入渗到土壤当中。Mazzei文丘里注射器的价格高昂，考虑到设备的造价和能量的损耗，其掺气的比率（管道内水气的体积比）有限，维持在12%左右。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种水肥气一体化灌溉控制系统。

本发明的另一目的是提供一种水肥气一体化灌溉控制系统的控制方法。

本发明主要解决现有的普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧及采用Mazzei文丘里射流器掺气比率有限等问题。

本发明的技术方案是：一种水肥气一体化灌溉控制系统，它包括承压水箱，其特殊之处在于空气压缩机经逆止阀与承压水箱顶端相连通；所述承压水箱上设置有压力安全阀、水位控制器、压力控制器、内循环水口、空气循环口、入水口、排污口、低位出水口、导流板、温度变送器、溶氧控制器、高位出水口；承压水箱的顶端设压力安全阀、水位控制器、压力控制器和空气循环口，水位控制器位于承压水箱内，排污口位于承压水箱的底端；内循环水口和入水口分别位于承压水箱同侧的上部和下部，低位出水口和高位出水口分别位于承压水箱同侧的上部和下部，温度变送器和溶氧控制器的位置介于低位出水口和高位出水口之间，导流板位于承压水箱内部；

所述入水口与水源入水口之间串联有空气射流器，并且在空气射流器与水源入水口之间并联有施肥器，入水电磁阀与空气射流器相串联，并位于空气射流器与施肥器之间；

所述空气循环口与空气射流器的进气嘴相连通；内循环水口与空气射流器相连通，连通位置在空气射流器与入水电磁阀之间，并在内循环水口与空气射流器连通的管路上设有增压泵和逆止阀，其中逆止阀位置靠近于空气射流器，增压泵的位置靠近于内循环水口。

进一步的，所述的水位控制器上设置有高水位、低水位和参考水位三个控制水位，其中高水位距离承压水箱顶端不小于20cm，高水位、低水位和参考水位之间的距离不小于15cm。

进一步的，所述的内循环水口和高位出水口均位于低水位的下方。

进一步的，所述的低位出水口和高位出水口上分别设有第二出水电磁阀和第一出水电磁阀。

本发明的水肥气一体化灌溉控制系统的控制方法，其特殊之处在于它包括如下步骤：

a，将水源入水口与有压供水源相连通，将低位出水口或者高位出水口与地下滴灌管道相连通，并将另外一个出水口始终保持关闭状态；

b，设置压力安全阀限值，设置压力控制器调控上限，当承压水箱内的空气压力高于所设定的压力安全阀限值时，压力安全阀自动泄气直到压力达到所设限值；

c，开启电源总开关，空气压缩机、水位控制器、压力控制器、溶氧控制器处于工作状态，并设置溶氧控制器值域，当承压水箱内的空气压力达到控制压力上限时，空气压缩机停止工作；