一种植物自动喷灌防霜系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种植物自动喷灌防霜系统，属于农业气象灾害监测与控制领域。灌溉防霜操作方式粗放、控制方式简单，造成了水的过量使用。本实用新型将池塘或湖中的水经水泵加压后，通过喷头从植物冠层下方向上喷洒；将高于植物临界冻害温度一定阈值的湿球温度作为设定值，与植物种植不同温度区域的湿球温度比较后，控制水泵和各区域电磁阀的启闭，从而分别实现对各区域喷灌防霜的控制。本实用新型能够实现植物自动化喷灌防霜，减少用水量，适用于具备水源条件区域的植物防霜。
【专利说明】一种植物自动喷灌防霜系统
【技术领域】
[0001]本实用新型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系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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(TC时，Ig水凝固结冰时释放出SOcal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。
[0004]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。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种植物喷灌防霜系统，实现不同区域喷灌防霜的自动化，且减少用水量。
[0006]为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种植物自动喷灌防霜系统，包括干管(I)、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(I)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。
[0008]所述喷头(11)位于植物冠层的下方。
[0009]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。
[0010]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:[0011]第一步，在控制器(14)中输入控制喷灌的温度设定值；
[0012]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⑶保持关闭；
[0013]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⑶；
[0014]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。
[0015]所述的温度设定值范围为高于植物临界冻害温度2.5^3.50C。
[0016]本实用新型的工作原理与过 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。
[0017]本实用新型在控制器(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(I)、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⑶均处于关闭状态。
[0018]本实用新型具有的有益效果。本实用新型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。本实用新型中，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。本实用新型可实现不同区域喷灌防霜的自动化，减少用水量。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的系统组成与结构示意图。
[0020]图中:1干管，2水泵，3逆止阀，4过滤器，5流量表，6支管，7空气阀，8电磁阀，9压力表，10竖管，11喷头，12温度传感器，13自动泄水阀，14控制器；虚线代表控制流。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
[0022]以茶园中的茶树为例。
[0023]本实用新型的系统组成和结构如图1所示，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 ;控制器14、电磁阀
8、温度传感器12 ;干管I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。[0024]喷头11采用固定式微喷头，设置在茶树一侧冠层下方，距离地面IOcm ;控制器14采用三菱FX2N-32MR-001型可编程控制器；温度传感器12型号为WZP-PtlOO ;根据茶园不同区域温度的不同，将试验田块划分为三个区域，分别为试验区域一、试验区域二和试验区域三。
[0025]为更好地说明本实用新型的方案，现将本实用新型在茶园中的工作过程做进一步介绍。
[0026]供试品种龙井43茶树的临界冻害温度为-2V。利用上述系统，分三次进行喷灌防霜试验，三次试验的温度设定值分别为0.50CU.5°C和1.(TC。
[0027]第一次:
[0028]第一步，在控制器14中输入温度设定值为0.5°C ;
[0029]第二步，在晚间22:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为0.5,1.2和1.5°C，控制器14控制水泵2启动，同时控制试验区域一中的电磁阀8打开，进行喷灌；在凌晨I:30时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为0.2,0.5,1.TC,控制器14控制试验区域二中的电磁阀8打开，进行喷灌；
[0030]第三步，在凌晨5:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为0.3、1.0和1.(TC，控制器14控制试验区域二中的电磁阀8关闭，停止试验区域二的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水；
[0031]第四步，在凌晨6:30时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为1.0、0.8和
0.8°C，控制器14控制水泵2和试验区域一中的电磁阀8均关闭，停止试验区域一的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水。
[0032]第二次:
[0033]第一步，在控制器14中输入温度设定值为1.5°C ;
[0034]第二步，在晚间23:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为1.5,1.8和2.(TC，控制器14控制水泵2启动，同时控制试验区域一中的电磁阀8打开，进行喷灌；在凌晨2:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为1.2、1.5、1.8°C，控制器14控制试验区域二中的电磁阀8打开，进行喷灌；
[0035]第三步，在凌晨4:30时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为1.4、2.1和
1.7°C，控制器14控制试验区域二中的电磁阀8关闭，停止试验区域二的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水；
[0036]第四步，在凌晨7:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为2.0、2.2和1.9°C，控制器14控制水泵2和试验区域一中的电磁阀8均关闭，停止试验区域一的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水。
[0037]第三次:
[0038]第一步，在控制器14中输入温度设定值为1.(TC ;
[0039]第二步，在晚间22:30时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为1.0,1.2和2.1°C，控制器14控制水泵2启动，同时控制试验区域一中的电磁阀8打开，进行喷灌；在凌晨I: 50时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度分别为0.8、1.0、1.5°C，控制器14控制试验区域二中的电磁阀8打开，进行喷灌；
[0040]第三步，在凌晨5:00时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为0.7、1.6和1.l°c，控制器14控制试验区域二中的电磁阀8关闭，停止试验区域二的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水；
[0041]第四步，在凌晨6:40时，检测到试验区域一、二和三的湿球温度为1.5.、1.9和
1.3°C，控制器14控制水泵2和试验区域一中的电磁阀8均关闭，停止试验区域一的喷灌，同时自动泄水阀13打开泄水。
[0042]观测结果表明，茶园中三组试验实施过程中，设置喷灌防霜系统区域均没有发生霜冻害；未设置喷灌防霜系统区域中，茶树冠层出现结霜，次日开始表现出冻害症状。
【权利要求】
1.一种植物自动喷灌防霜系统，包括干管(I)、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(I)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。
【文档编号】A01G13/06GK203748348SQ201320690131
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】胡永光, 赵臣, 杨朔, 鹿永宗, 吴文叶 申请人:南京风工农业科技有限公司