灌溉装置及灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及土壤灌溉修复技术领域，尤其是涉及一种灌溉装置及灌溉系统。

背景技术：

我国盐碱地面积超过5亿亩，开发利用潜力巨大。水是盐的载体，土壤中的盐分随水分而运动，“盐随水来，盐随水去”。灌溉洗盐是利用盐碱地的水盐运移规律，把水灌到盐碱地里，使土壤中的盐分充分溶解，通过下渗把表土层中的可溶性盐碱排到深层土中或淋洗出去，从而降低土壤的含盐量，使其控制在适合植物生长的范围内。传统灌溉淋洗盐分的方法以大水漫灌为主，一方面浪费水源，造成土壤湿度饱和，团聚体破碎，分散的土壤颗粒随水流向下运动，堵塞部分土壤孔隙，使得土壤导水率进一步下降，从而影响盐分淋洗效果；另一方面抬高地下水位，水分蒸发后，使土壤表层盐分增加，导致土壤次生盐渍化。因此，如何通过灌溉适时调节土壤(尤其是植物根系层土壤)水分与盐分状况，使其既有利于植物生长又减少蒸发、渗漏等损失，避免引发土壤次生盐渍化，同时又能改良盐碱土壤，是实现盐碱地可持续利用亟待解决的难题。

例如专利文献CN106332742A，公开了一种自动智能灌溉系统。控制器的信号输出端分别与电动机、吊臂和水泵的信号输入端电连接，多组传感器组件均布预埋在盐碱地内，每组所述传感器组件包括盐度传感器、湿度传感器和GPS定位器，控制器内设置有用于接收盐度传感器、湿度传感器和GPS定位器传输信号的无线信号接收器。控制器根据传感器组件内湿度和盐度的信号判断此区域是否需要灌溉，并通过GPS定位器定位，控制器控制电动机，使巡逻车移动到此区域进行浇灌。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种灌溉装置，以解决传统灌溉装置无法实现盐碱地修复，易导致土壤湿度过大和土壤次生盐渍化的技术问题。

第一方面，本实用新型提供的灌溉装置，包括：水罐、水泵和修复物质罐，水泵上设置有进液管和出液管，水泵的进液管与水罐流体连通，修复物质罐上设置有物质出口，修复物质罐的物质出口与水泵的出液管流体连通。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，修复物质罐的物质出口和水泵的出液管均与混合管流体连通，混合管包括混合管主体、支管、侧管、末端管和叶轮，支管固定连接在混合管主体的轴向一端，末端管可拆卸地连接在混合管主体的轴向另一端，侧管固定连接在混合管主体的外侧壁，支管、侧管和末端管均与混合管主体连通，叶轮转动连接在混合管主体内，侧管与修复物质罐的物质出口流体连通，支管与水泵的出液管流体连通。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，叶轮包括衬套、叶片和侧通槽，衬套内侧固定连接多个叶片，多个叶片沿衬套的周向均匀分布，衬套上设置有侧通槽。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，混合管主体内插接有弹簧，弹簧位于衬套和末端管之间。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，侧通槽沿衬套的轴向方向设置，且自靠近水泵的一端向远离水泵的一端，侧通槽的宽度递增。

第二方面，本实用新型提供的灌溉系统，包括：采集模块、控制器和第一方面提供的灌溉装置，采集模块与控制器相连接，控制器与水泵相连接。

结合第二方面，本实用新型提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，修复物质罐的物质出口设置有控制阀，控制阀与控制器相连接。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，采集模块包括湿度传感器和盐度传感器，湿度传感器和盐度传感器分别与控制器相连接。

结合第二方面，本实用新型提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，湿度传感器为无线湿度传感器，无线湿度传感器通过无线通信与控制器相连接，盐度传感器为无线盐分传感器，无线盐分传感器通过无线通信与控制器相连接。

结合第二方面，本实用新型提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，采集模块和灌溉装置均设置有多个，多个采集模块与多个灌溉装置一一对应地设置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：采用水泵上设置有进液管和出液管，水泵的进液管与水罐流体连通，修复物质罐上设置有物质出口，修复物质罐的物质出口与水泵的出液管流体连通的方式，通过修复物质罐中存储土壤修复剂，并将土壤修复剂通过修复物质罐的物质出口输出，从而使土壤修复剂与灌溉用水混合，并最终灌溉至盐碱土壤中，从而在灌溉的同时实现对盐碱土壤的修复，可以降低土壤含盐量，调节土壤酸碱度，改善土壤结构，有利于提升灌溉效果，促进植物生长。可根据地块面积设置多个灌溉装置，并根据盐碱程度设置相邻灌溉装置之间的间距，进而实现有针对性的灌溉和土质改良，达到精准灌溉和改良盐碱地的目的。此外，修复物质罐的物质出口与水泵的出液管流体连通，水泵的出液管在输水时，水流冲击修复物质罐的物质出口，从而有利于修复物质罐内的土壤修复剂与水混合，并且土壤修复剂不会流经水泵，可以避免水泵被腐蚀或堵塞。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的灌溉装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的灌溉装置的混合管的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的灌溉装置的叶轮的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的灌溉系统的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的灌溉装置的示意图。

图标：1-水罐；2-水泵；3-修复物质罐；4-混合管；41-混合管主体；42-支管；43-侧管；44-末端管；45-弹簧；46-叶轮；461-衬套；462-叶片；463-侧通槽；5-采集模块；51-湿度传感器；52-盐度传感器；6-控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供的灌溉装置，包括：水罐1、水泵2和修复物质罐3，水泵2上设置有进液管和出液管，水泵2的进液管与水罐1流体连通，修复物质罐3上设置有物质出口，修复物质罐3的物质出口与水泵2的出液管流体连通。

具体地，水罐1上端设置有注水口，水泵2的进液管连通至水罐1的下端，用以将水罐1内的水吸出。水泵2的出液管与修复物质罐3的物质出口流体连通，从而水流通过水泵2的出液管流出时，可与通过修复物质罐3的物质出口排出的土壤修复剂混合，从而使土壤修复剂与水一同灌溉至土壤中，以此实现土壤的灌溉和改良。

需要说明的是，若土壤修复剂为液体，则物质出口设置在修复物质罐3的下端，从而使液态的土壤修复剂通过物质出口流出，以此即可实现液态土壤修复剂与水的混合；若土壤修复剂为固体粉末，则通过水流冲击修复物质罐3的物质出口，从而使修复物质罐3内的固态土壤修复剂通过物质出口排出，实现固态土壤修复剂与水的混合。此外，若土壤修复剂为固体，可在修复物质罐3内增加搅拌棒或螺旋输送叶轮，通过电动机驱动搅拌棒或螺旋输送叶轮对固态土壤修复剂进行搅拌，从而有利于固态土壤修复剂通过物质出口排出。

修复物质罐3的物质出口与水泵2的出液管流体连通，水流经过水泵2后与土壤修复剂进行混合，并最终灌溉至待灌溉的土壤中，因此土壤修复剂或混有土壤修复剂的溶液未流经水泵2，从而可以避免水泵2被腐蚀或堵塞。

如图2所示，在本实用新型实施例中，修复物质罐3的物质出口和水泵2的出液管均与混合管4流体连通，混合管4包括混合管主体41、支管42、侧管43、末端管44和叶轮46，支管42固定连接在混合管主体41的轴向一端，末端管44可拆卸地连接在混合管主体41的轴向另一端，侧管43固定连接在混合管主体41的外侧壁，支管42、侧管43和末端管44均与混合管主体41连通，叶轮46转动连接在混合管主体41内，侧管43与修复物质罐3的物质出口流体连通，支管42与水泵2的出液管流体连通。其中，支管42的管径小于混合管主体41的管径，从而通过支管42和末端管44对叶轮46进行轴向固定。水罐1中的水分依次流经水泵2、支管42和混合管主体41，并通过末端管44排出，最终灌溉至土壤中。侧管43与修复物质罐3的物质出口流体连通，修复物质罐3内的土壤修复剂可通过侧管43进入混合管主体41中，从而使土壤修复剂在混合管主体41中与水混合。当水流流经混合管主体41时，水流冲击叶轮46，从而使叶轮46旋转，旋转的叶轮46可加速土壤修复剂与水的混合，不仅可以避免与水密度不同的土壤修复剂与水出现分层，而且可以防止固态粉末状的土壤修复剂沉积在混合管主体41中。

如图3所示，叶轮46包括衬套461、叶片462和侧通槽463，衬套461内侧固定连接多个叶片462，多个叶片462沿衬套461的周向均匀分布，衬套461上设置有侧通槽463。

需要说明的是，多个叶片462均倾斜设置，以便当水流沿混合管主体41的轴向流动时，水流冲击多个叶片462，可使叶轮46绕混合管主体41的轴线旋转。叶片462的倾斜方向和结构，可参照风扇扇叶的结构形式加以理解。当叶轮46旋转时，衬套461上的侧通槽463与侧管43间歇性连通。当侧通槽463与侧管43导通时，修复物质罐3内的土壤修复剂依次通过侧管43和侧通槽463进入混合管主体41内，在多个叶片462的扰流作用下，实现土壤修复剂与水的充分混合。当衬套461旋转至侧通槽463与侧管43错位时，衬套461将侧管43封闭，进而限制土壤修复剂进入混合管主体41内，在衬套461旋转过程中，侧通槽463与侧管43间歇性连通，从而使土壤修复剂间歇性地通入混合管主体41内，进而有利于土壤修复剂与水充分混合，避免大量土壤修复剂进入混合管主体41内造成混合不均。

混合管主体41内插接有弹簧45，弹簧45位于衬套461和末端管44之间。当水流冲击叶片462时，叶轮46在水流作用下，沿混合管主体41的轴向向远离支管42的一端滑动，从而将弹簧45挤压在衬套461和末端管44之间。当水泵2输出水压不稳时，水流冲击叶片462的力度随之变化，通过弹簧45对叶轮46所受的冲击力进行缓冲，从而避免叶轮46被水流冲击损坏。此外，衬套461沿混合管主体41的轴向滑动，衬套461刮擦混合管主体41的内侧壁，可将沉积在混合管主体41内的水垢和土壤修复剂除去。

如图3所示，侧通槽463沿衬套461的轴向方向设置，且自靠近水泵2的一端向远离水泵2的一端，侧通槽463的宽度递增。当衬套461沿混合管主体41的轴向滑动时，与侧管43连通的侧通槽463宽度随之改变，从而使侧管43与侧通槽463之间的土壤修复剂流量随之改变。当水流流量增大时，水流冲击叶轮46的力度增大，衬套461沿混合管主体41的轴向向靠近末端管44的一端滑动，进而使与侧管43连通的侧通槽463宽度随之增大，侧管43与侧通槽463之间的土壤修复剂流量随之增大，从而在水流流量增大时自动增加土壤修复剂的流量，以维持土壤修复剂与水的混合浓度平衡。当水流流量减小时，弹簧45推挤叶轮46向远离末端管44的一端滑动，进而使与侧管43连通的侧通槽463宽度随之减小，侧管43与侧通槽463之间的土壤修复剂流量随之减小，从而在水流流量减小时自动减少土壤修复剂的流量。需说明的是，侧管43的内径大于等于侧通槽463的最大宽度，以此确保侧管43与侧通槽463连通时，侧通槽463被衬套461部分遮挡，侧管43与侧通槽463之间土壤修复剂流量，取决于侧通槽463的宽度。

实施例二

如图4所示，本实用新型实施例提供的灌溉系统，包括：采集模块5、控制器6和实施例一提供的灌溉装置，采集模块5与控制器6相连接，控制器6与水泵2相连接。

具体地，采集模块5用于采集待浇灌土壤的湿度，控制器6根据土壤湿度控制水泵2的工作时长或水流量，进而根据土壤干旱程度实现定量浇灌，避免浇灌水量与土壤湿度不符。此外，当土壤湿度达到设定湿度值时，控制器6控制水泵2停止工作，进而可以避免过度浇灌造成的水资源浪费。控制器6可选用PLC控制器，水泵2的工作时长与被测土壤湿度成反比；或者，当被测土壤湿度低于设定湿度值时，PLC控制器控制水泵2启动，当被测土壤湿度高于或等于设定湿度值时，PLC控制器控制水泵2关闭。

如图5所示，在本实用新型实施例中，修复物质罐3的物质出口设置有控制阀31，控制阀31与控制器6相连接。控制阀31的开度可以调节修复物质罐3的物质出口的流量和开闭，采集模块5增设检测土壤盐度功能，根据土壤盐碱程度，PLC控制器控制控制阀31的开闭和开度，从而实现土壤修复剂的定量供给。

采集模块5包括湿度传感器51和盐度传感器52，湿度传感器51和盐度传感器52分别与控制器6相连接。湿度传感器51用于检测土壤中的含水量，从而使控制器6根据土壤含水量控制水泵2是否进行灌溉；盐度传感器52可通过检测土壤中的盐离子含量，从而检测土壤盐碱程度，控制器6根据土壤含盐量控制土壤修复剂的供给量。对于干涸的土壤，可通过水泵2输水进行浇灌，从而使土壤中形成待测溶液，进而盐度传感器52可通过检测待测溶液导电率进行土壤含盐量的检测。

所述湿度传感器51为无线湿度传感器，所述无线湿度传感器通过无线通信与所述控制器6相连接，所述盐度传感器52为无线盐分传感器，所述无线盐分传感器通过无线通信与所述控制器6相连接。其中，无线盐分传感器的可选型号为TPSBR-SEC，用于检测土壤盐分含量；无线湿度传感器的可选型号为NHSF48-WX，用于检测土壤中水分含量；控制器6包括无线通信模块，无线通信模块使用无线232数据通信或无线485数据通信接收无线湿度传感器的湿度数据和无线盐分传感器的盐分数据。

采集模块5和灌溉装置均设置有多个，多个采集模块5与多个灌溉装置一一对应地设置，使用时，可根据地块大小、土壤湿度和土壤盐度，设置采集模块5和灌溉装置的间距和数量，当地块面积较大或土壤湿度较低或土壤盐碱程度分布不均时，应适当增加采集模块5和灌溉装置的数量并缩小间距，从而提高土壤灌溉和改良的效率，进而达到有目的性和区域性的灌溉和改良，实现土壤的精准灌溉和改良。采集模块5中亦可增加酸碱度检测传感器，用于检测土壤酸碱度，通过在修复物质罐3中加入调节土壤酸碱度的土壤修复剂，实现调节土壤酸碱度的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。