本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)施肥、施藥及灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制溶解的固體溶解注入系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，基于滴灌的水肥（農(nóng)藥）一體化技術(shù)在廣大農(nóng)村得到了一定的認(rèn)可，水肥（農(nóng)藥）一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，實(shí)現(xiàn)水分和養(yǎng)分的綜合協(xié)調(diào)和一體化管理，具有提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、對(duì)地形和地質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、能保持水土的優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。但目前肥料（農(nóng)藥）的溶解不徹底或易造成堵塞問題，一直是困擾著滴灌水肥（農(nóng)藥）一體化的推廣應(yīng)用。

由于目前適用于滴灌的液態(tài)肥料（農(nóng)藥）少，且液態(tài)肥料（農(nóng)藥）不宜運(yùn)輸和貯藏。因此，固態(tài)肥料（農(nóng)藥）還是主要的滴灌用肥來源，既然利用固態(tài)肥料（農(nóng)藥）進(jìn)行水肥一體化操作，那么就存在溶解問題。截至目前固態(tài)肥料（農(nóng)藥）的溶解方法，不外乎攪拌機(jī)攪拌和加熱溶解兩種，但兩種方法均有不足之處。利用攪拌機(jī)攪拌溶解肥料（農(nóng)藥）的不足之處是通過攪拌溶解的肥料（農(nóng)藥）溶液需要澄清時(shí)間，往往灌溉結(jié)束了，還沒有澄清好；若不澄清用過濾網(wǎng)過濾，則又會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入主管道的廢渣較多，易堵塞過滴灌首部的濾器和滴灌系統(tǒng)末端的滴灌管。利用加熱法進(jìn)行肥料（農(nóng)藥）的溶解，對(duì)于北方井灌區(qū)，灌溉水多地下的井水，肥料（農(nóng)藥）溶解液在進(jìn)入主管道后，因灌溉水溫度低(10-15℃)，肥料（農(nóng)藥）溶液又會(huì)凝結(jié)成小顆粒，還會(huì)造成滴灌首部的濾器和滴灌系統(tǒng)末端的滴灌管。

現(xiàn)有施肥(藥)裝置主要有施肥(藥)罐、文丘里施肥器、注射泵施肥裝置、施肥箱等幾種，其作用是將適于根施且速溶于水的肥料、農(nóng)藥、除草劑、化控藥品等在施肥(藥)裝置中充分溶解，然后再通過滴灌系統(tǒng)輸送到作物根部。然而這些施肥裝置均存在固體肥料溶解不徹底、廢渣多、注肥用時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制溶解的固體溶解注入系統(tǒng)，其利用滴灌系統(tǒng)首部自身水動(dòng)力而進(jìn)行固態(tài)肥料（農(nóng)藥）的溶解和注入，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制，保證了固態(tài)肥料或農(nóng)藥的溶解徹底而不致堵塞滴灌管。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制溶解的固體溶解注入系統(tǒng)，其特征在于：所述固體溶解注入系統(tǒng)包括上部敞口的噴淋沖洗溶解池，噴淋沖洗溶解池的敞口上方對(duì)應(yīng)設(shè)置有噴淋頭，噴淋頭連接有噴淋供水管道，噴淋沖洗溶解池內(nèi)鋪設(shè)有噴淋池過濾網(wǎng)，噴淋過濾網(wǎng)將噴淋沖洗溶解池分為用于放置固態(tài)肥料或農(nóng)藥的上噴淋沖洗溶解池和用于盛放溶解液的下噴淋沖洗溶解池；噴淋沖洗溶解池的下方設(shè)置有溶解液收集池，溶解液收集池連接有溶解液注入管道，下噴淋沖洗溶解池底部設(shè)置有噴淋沖洗溶解池出口，溶解液收集池與噴淋沖洗溶解池出口連接；

下噴淋沖洗溶解池內(nèi)設(shè)置有電導(dǎo)儀；溶解液收集池的側(cè)壁處設(shè)置有水位儀；溶解液注入管道上設(shè)置有溶解液注入閥；噴淋供水管道上設(shè)置有噴淋供水閥。

它還包括滴灌首部系統(tǒng)中用于同水源連接的灌溉主管道，所述灌溉主管道上沿出水方向依次設(shè)置有第一連接部和第二連接部，所述噴淋供水管道在第二連接部處與所述灌溉主管道連接，所述溶解液注入管道在第一連接部處與所述灌溉主管道連接。

它還包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括監(jiān)控單元，監(jiān)控單元通訊連接至少一個(gè)田間控制單元，每個(gè)田間控制單元均包括多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊傳輸模塊，多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊采樣連接水位儀和電導(dǎo)儀，控制連接溶解液注入閥和噴淋供水閥，多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊通過傳輸模塊連接監(jiān)控單元。

所述溶解液收集池與噴淋沖洗溶解池出口連接的設(shè)置方式如下：溶解液收集池為上部敞口結(jié)構(gòu)，噴淋沖洗溶解池出口對(duì)應(yīng)設(shè)置在溶解液收集池的敞口上方。

所述上噴淋沖洗溶解池的底部處設(shè)置有排渣口。

所述溶解液注入閥和噴淋供水閥均選用電磁閥。

所述噴淋池過濾網(wǎng)為多層防酸堿過濾網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用肥料或農(nóng)藥的水溶性原理，在灌溉的同時(shí)利用滴灌首部的灌溉水的強(qiáng)大沖力噴淋沖洗肥料或農(nóng)藥，水循環(huán)噴淋沖洗，保證了肥料溶解徹底，利用灌溉水本身溶解后的肥料溶液，進(jìn)入滴灌系統(tǒng)后也就不會(huì)再堵塞灌水器。

本發(fā)明利用溶解液注入閥、噴淋供水閥、水位儀、電導(dǎo)儀和采集與控制系統(tǒng)的配合實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制；噴淋沖洗溶解池有多層過濾網(wǎng)，溶解液注入灌溉主管道是從第一連接部注入，肥料（農(nóng)藥）溶解液再次經(jīng)滴灌首部系統(tǒng)上現(xiàn)有過濾裝置的多級(jí)過濾，保證了不會(huì)因肥料（農(nóng)藥）溶解問題而引起堵塞。

本發(fā)明利用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)對(duì)肥料（農(nóng)藥）的溶解徹底程度和肥料（農(nóng)藥）溶解收集液液面進(jìn)行自動(dòng)控制，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)利用噴淋供水閥和安裝在噴淋沖洗溶解池底部的電導(dǎo)儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制肥料（農(nóng)藥）溶解狀況，當(dāng)噴淋沖洗溶解池的溶解液達(dá)到灌溉水的電導(dǎo)率時(shí)，或者說是電導(dǎo)率的下限時(shí)，說明肥料（農(nóng)藥）已經(jīng)徹底溶解，即關(guān)閉噴淋供水閥，停止噴淋。

(2)利用水位儀監(jiān)測(cè)溶解液收集池上限水位，當(dāng)達(dá)到水位上限時(shí)先關(guān)閉噴淋供水閥，停止噴淋沖洗肥料（農(nóng)藥），再開啟溶解液注入閥，向灌溉主管道注入肥料（農(nóng)藥）溶液，待溶解液收集池內(nèi)溶解液液面達(dá)到下限時(shí)，即停止肥料（農(nóng)藥）溶液的注入，這時(shí)再次啟動(dòng)噴淋供水閥，再次開始進(jìn)行噴淋沖洗肥料（農(nóng)藥），如此循環(huán)直到把肥料（農(nóng)藥）徹底溶解為止。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的一種循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制溶解的固體溶解注入系統(tǒng)，包括滴灌首部系統(tǒng)中用于同水源1連接的灌溉主管道12，所述灌溉主管道12上沿出水方向依次設(shè)置有第一連接部和第二連接部，所述灌溉主管道12位于第一連接部和第二連接部之間的管道上設(shè)置有過濾裝置，所述灌溉主管道12位于第一連接部和水源1之間的管道上設(shè)置有第一回水逆止閥31，所述灌溉主管道12位于過濾裝置和第二連接部之間的管道上設(shè)置有第二回水逆止閥32。所述過濾裝置為多級(jí)過濾器結(jié)構(gòu)，多級(jí)過濾器結(jié)構(gòu)包括在所述灌溉主管道12上沿出水方向依次設(shè)置的離心過濾器8、濾網(wǎng)過濾器9和碟片過濾器10。

所述固體溶解注入系統(tǒng)包括上部敞口的噴淋沖洗溶解池15，噴淋沖洗溶解池15的敞口上方對(duì)應(yīng)設(shè)置有噴淋頭14，噴淋頭14通過噴淋供水管道7在第二連接部處與所述灌溉主管道12連接，噴淋沖洗溶解池15內(nèi)鋪設(shè)有噴淋池過濾網(wǎng)17，噴淋池過濾網(wǎng)為多層防酸堿過濾網(wǎng)。噴淋過濾網(wǎng)17將噴淋沖洗溶解池15分為用于放置固態(tài)肥料或農(nóng)藥16的上噴淋沖洗溶解池和用于盛放溶解液18的下噴淋沖洗溶解池；噴淋沖洗溶解池15的下方設(shè)置有溶解液收集池20，溶解液收集池20通過溶解液注入管道5在第一連接部處與所述灌溉主管道12連接，下噴淋沖洗溶解池底部設(shè)置有噴淋沖洗溶解池出口19，溶解液收集池20為上部敞口結(jié)構(gòu)，噴淋沖洗溶解池出口19對(duì)應(yīng)設(shè)置在溶解液收集池20的敞口上方。

下噴淋沖洗溶解池內(nèi)設(shè)置有電導(dǎo)儀24；溶解液注入管道5上設(shè)置有溶解液注入閥22；噴淋供水管道7上設(shè)置有噴淋供水閥13；所述上噴淋沖洗溶解池的底部處設(shè)置有排渣口25；所述溶解液收集池20的側(cè)壁處設(shè)置有水位儀23。

所述溶解液注入閥22和噴淋供水閥13選用電磁閥。所述灌溉主管道12位于第二連接部和灌溉主管道出水口之間的管道上設(shè)置有總流量計(jì)11。

本發(fā)明的一種循環(huán)沖洗與精準(zhǔn)控制溶解的固體溶解注入系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括監(jiān)控單元，監(jiān)控單元通訊連接至少一個(gè)田間控制單元，每個(gè)田間控制單元均包括多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊傳輸模塊，多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊采樣連接總流量計(jì)11、水位儀23和電導(dǎo)儀24，控制連接溶解液注入閥22和噴淋供水閥13，多通道數(shù)據(jù)采集控制模塊通過傳輸模塊連接監(jiān)控單元。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)在本申請(qǐng)人于2013年06月27日申請(qǐng)的實(shí)用新型專利（專利名稱：一種精準(zhǔn)灌溉數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)；申請(qǐng)?zhí)枺篊N201320378576.2）已公開。因此，本發(fā)明所用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的具體原理及工作過程就不再詳細(xì)闡述。

本發(fā)明利用肥料或農(nóng)藥的水溶性原理，在灌溉的同時(shí)利用滴灌首部的灌溉水的強(qiáng)大沖力噴淋沖洗肥料或農(nóng)藥，水循環(huán)噴淋沖洗，保證了肥料溶解徹底，利用灌溉水本身溶解后的肥料溶液，進(jìn)入滴灌系統(tǒng)后也就不會(huì)再堵塞灌水器。

本發(fā)明利用溶解液注入閥22、噴淋供水閥13、總流量計(jì)11、水位儀23、電導(dǎo)儀24和采集與控制系統(tǒng)的配合實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制；噴淋沖洗溶解池有多層過濾網(wǎng)，溶解液注入灌溉主管道是從第一連接部注入，肥料（農(nóng)藥）溶解液再次經(jīng)滴灌首部系統(tǒng)上過濾裝置的多級(jí)過濾，保證了不會(huì)因肥料（農(nóng)藥）溶解問題而引起堵塞。

本發(fā)明利用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)對(duì)肥料（農(nóng)藥）的溶解徹底程度和肥料（農(nóng)藥）溶解收集液液面進(jìn)行自動(dòng)控制，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)利用噴淋供水閥13和安裝在噴淋沖洗溶解池15底部的電導(dǎo)儀24自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制肥料（農(nóng)藥）溶解狀況，當(dāng)噴淋沖洗溶解池15的溶解液達(dá)到灌溉水的電導(dǎo)率時(shí)，或者說是電導(dǎo)率的下限時(shí)，說明肥料（農(nóng)藥）已經(jīng)徹底溶解，即關(guān)閉噴淋供水閥13，停止噴淋。

(2)利用水位儀23監(jiān)測(cè)溶解液收集池20上限水位，當(dāng)達(dá)到水位上限時(shí)先關(guān)閉噴淋供水閥13，停止噴淋沖洗肥料（農(nóng)藥），再開啟溶解液注入閥22，向灌溉主管道12注入肥料（農(nóng)藥）溶液，待溶解液收集池20內(nèi)溶解液液面達(dá)到下限時(shí)，即停止肥料（農(nóng)藥）溶液的注入，這時(shí)再次啟動(dòng)噴淋供水閥13，再次開始進(jìn)行噴淋沖洗肥料（農(nóng)藥），如此循環(huán)直到把肥料（農(nóng)藥）徹底溶解為止。

所述滴灌首部系統(tǒng)的水泵4連接在第一連接部和離心過濾器8之間的灌溉主管道12處。所述灌溉主管道12位于水泵4和離心過濾器8之間的管道處、位于濾網(wǎng)過濾器9與碟片過濾器10之間的管道處、位于碟片過濾器10與第二連接部之間的管道處均設(shè)置有壓力表6。

本實(shí)施例還提供了基于本發(fā)明的固態(tài)肥料或農(nóng)藥的溶解注入控制方法，該控制方法依次按以下步驟進(jìn)行：

（1）將對(duì)應(yīng)輪灌區(qū)所需的固態(tài)肥料或農(nóng)藥事先稱重好，放置噴淋溶解池的噴淋池過濾網(wǎng)17上；

（2）啟動(dòng)噴淋供水閥13，用強(qiáng)大的水流沖擊溶解固態(tài)肥料或農(nóng)藥，經(jīng)噴淋池過濾網(wǎng)17多層過濾后，進(jìn)入過溶解液收集池20，當(dāng)溶解液收集池20達(dá)到一定容量時(shí)，即溶解液液面達(dá)到最高限時(shí)，控制關(guān)閉噴淋供水閥13，同時(shí)啟動(dòng)溶解液注入閥22，把肥料或農(nóng)藥溶解液注入到滴灌首部系統(tǒng)；當(dāng)溶解液收集池20溶液注入完畢，即溶解液液面達(dá)到最低限時(shí)，控制關(guān)閉溶解液注入閥22，并再次控制啟動(dòng)噴淋供水閥13；如上所述依次循環(huán)反復(fù)，直到下噴淋沖洗溶解池內(nèi)的電導(dǎo)儀24讀數(shù)不變，此時(shí)下噴淋沖洗溶解池內(nèi)的電導(dǎo)率到達(dá)最低限，即為固態(tài)肥料或農(nóng)藥溶解完畢，此時(shí)控制關(guān)閉噴淋供水閥13；一般每3-5分鐘，即可完成一次沖淋溶解注入過程，2-3個(gè)循環(huán)即可完全溶解肥料或農(nóng)藥；

（3）在完成肥料或農(nóng)藥溶解液注入后，繼續(xù)滴灌3-5分鐘后，再進(jìn)行下一輪灌區(qū)的肥料或農(nóng)藥的加入，這樣可以保證每個(gè)輪灌區(qū)所應(yīng)施用的肥料和農(nóng)藥都全部作用到作物的根部，充分發(fā)揮其作用；

（4）滴灌結(jié)束，噴淋池過濾網(wǎng)17上不溶解的肥料或農(nóng)藥廢渣部分需通過排渣口25人工給予清除。

本發(fā)明集沖淋溶解、過濾、自動(dòng)注肥于一體，肥料溶解徹底，廢渣殘余少，工作效率高，費(fèi)用較低，有利于克服了現(xiàn)有技術(shù)浪費(fèi)水、溶解效果差、不利于隨灌溉高效施肥的不足。

利用滴灌首部系統(tǒng)水動(dòng)力強(qiáng)力沖洗肥料（農(nóng)藥），在灌溉的同時(shí)沖洗噴淋肥料（農(nóng)藥），直至所有可溶部分全部溶解；所有肥料（農(nóng)藥）溶解液收集在溶解液收集池20內(nèi)，待達(dá)到一定量后，停止肥料（農(nóng)藥）的沖洗，自動(dòng)啟動(dòng)溶解液注入閥22，待溶解液收集池20內(nèi)已溶解的肥料（農(nóng)藥）溶液注入完畢，再次啟動(dòng)噴淋供水閥13，繼續(xù)開始噴淋沖洗肥料，直到溶解液收集池20內(nèi)溶液再次達(dá)到一定容積后，再次啟動(dòng)溶解液注入閥22，如此循環(huán)噴淋沖洗，易溶肥料一般一次即可溶解，若灌溉面積大，一般經(jīng)過2～3次循環(huán)即可全部把肥料可溶解部分全部溶解。

本發(fā)明經(jīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用，獲得了較好的效果。其在煙田中實(shí)踐時(shí)，安裝簡(jiǎn)單方便，增產(chǎn)效果好，根據(jù)水井的出水量和滴灌首部功率大小，輪灌區(qū)面積可控制在15-30畝為宜，每個(gè)滴灌首部管理輪灌區(qū)5-10個(gè)為宜。本發(fā)明根據(jù)需要安裝或拆分非常靈活，便于操作和自動(dòng)化管理。實(shí)踐證明，運(yùn)用該發(fā)明，15分鐘左右完成每個(gè)輪灌區(qū)的固體施肥和農(nóng)藥的溶解和隨滴灌水的施用；與常規(guī)灌溉施肥相比，在煙草上應(yīng)用該基于滴灌首部的水肥藥一體化方法，煙葉產(chǎn)量增產(chǎn)15%以上，優(yōu)等煙比例增加明顯，每畝凈效益增加500元以上，同時(shí)社會(huì)和環(huán)境效益顯著，且實(shí)用性較強(qiáng)。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。