小地块泵注式液态肥施肥系统的制作方法

1.本实用新型涉及农作物灌溉、施肥技术领域，尤其涉及一种小地块泵注式液态肥施肥系统。


背景技术：

2.近看来，我国土地资源呈现出稀缺性，农地资源尤甚，提高小面积地块的智能灌溉水平具有重要意义。常见的小面积地块包括大棚、小面积实验田等，具有面积小、作物种类多、要求水压水流量小、施肥精度高等特点。
3.一间泵房需同时为多个地块提供恒压水流，任意一个地块均无法独享加压泵，不适合采用泵吸式施肥方式。水压水流量小，精度要求高，不适合采用文丘里施肥器。虽然比例施肥器适用于当前场所，但多为手动调节，无法实现自动控制，只能采用泵注式施肥模式。
4.目前，市场上智能化泵注式施肥机非常常见，但是施肥量大的产品居多，适合小地块的产品数量有限，而且不同程度地存在着施肥精度低、易产生气泡阻塞、管路清洗难等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种小地块泵注式液态肥施肥系统，以解决小流量泵注式施肥机现存的施肥过程中易产生气泡阻塞、管路清洗难等问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
7.小地块泵注式液态肥施肥系统，其特征在于，包括：
8.导液管，水平设置，于导液管上设有注肥泵，所述导液管的末端接入主干水管，所述导液管的末端具有一段下凹的缓冲区，于缓冲区后方的导液管上设有注肥阀；
9.冲洗水桶，用于存储冲洗水，于冲洗水桶内竖直插入有冲洗管，所述冲洗管的上端接入导液管；
10.肥桶，用于存储液态肥，于肥桶内竖直插入有吸肥管，所述吸肥管的上端通过三通阀接入导液管，于肥桶内还设有液位传感器；
11.废液桶，于废液桶内竖直的插入有余液管，所述余液管上设有余液阀、其上端接入导液管的缓冲区，于废液桶内还竖直的插入有废液管，所述废液管上设有废液传感器，所述废液管的上端设有冲洗阀、并与缓冲区末端的最高点连通；及
12.控制器，其信号输入端连接液位传感器和废液传感器，其控制输出端连接有三通阀、注肥泵、余液阀、冲洗阀和注肥阀。
13.进一步的技术方案在于，所述导液管上还设有位于注肥泵前方的过滤器。
14.进一步的技术方案在于，所述废液管的上端呈π形并向上凸出于导液管、形成加压区，所述加压区的前端设有冲洗阀、并与缓冲区末端的最高点连通。
15.进一步的技术方案在于，所述冲洗管和/或吸肥管和/或余液管和/或废液管通过“丄”型的管座与对应的桶体固定。
16.进一步的技术方案在于，所述吸肥管的下端距离肥桶底部2-3cm。
17.进一步的技术方案在于，所述肥桶的顶部固定有对注肥泵进行支撑的支撑架。
18.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
19.该系统可通过控制管线的连接方式，切换液体流向，实现注肥管气体排放、管路冲洗、余液排放等操作，避免管线堵塞，实现施肥均匀和精准的控制。
20.由于在导液管上设置下凹的缓冲区，管线内残存的废液存储在缓冲区内，控制器控制余液阀打开，在重力的作用下最大限度地排出余液，且管线中加压区的位置高于导液管，形成一段压力柱，在排出残余的液体时，利用液位差，导液管内的废液可排入肥桶或废液桶内，而且各支管均竖直设置，利于冲洗。
附图说明
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
22.图1是本公开的小地块泵注式液态肥施肥系统的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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的一部分实施例，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。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
25.如图1所示，本公开的小地块泵注式液态肥施肥系统，包括包括导液管101和位于导液管101下方的冲洗水桶10、肥桶20和废液桶30。导液管101水平设置，于导液管101上设有过滤器50和注肥泵40，过滤器50位于注肥泵40的前方，注肥泵40可位于肥桶20的正上方，在肥桶20的顶部固定有对注肥泵40进行支撑的支撑架。导液管101的末端接入主干水管102，在导液管101的末端具有一段下凹的缓冲区01，于缓冲区01后方的导液管101上设有注肥阀4。缓冲区01下凹的水平部分可以固定在废液桶30上表面，采用丝杆管卡支撑并固定。缓冲区01的设置可以在施肥完成后，导液管101中残留的余液集中的流到缓冲区01内。
26.冲洗水桶10用于存储冲洗水，于冲洗水桶10内竖直插入有冲洗管103，冲洗管103的上端通过弯管接头接入导液管101的前端。
27.肥桶20用于存储液态肥，在肥桶20内竖直插入有吸肥管104，由于肥桶20的底部会产生沉淀，为避免沉淀物堵塞吸肥管104，因此将吸肥管104的下端距离肥桶20底部2-3cm，吸肥管104的上端通过三通阀1接入导液管101，于肥桶20内还设有液位传感器5，液位传感器5为杆式干簧管传感器，液位传感器5和吸肥管104沿垂直地面方向，平行安装。
28.废液桶30用于存储管道内排出的余液和清洗时的废液。在废液桶30内竖直的插入有余液管105，所述余液管105上设有余液阀2、其上端接入导液管101的缓冲区01，余液阀2打开，可将缓冲区01内残留的余液通过余液管105排入余液桶内。在废液桶30内还竖直的插
入有废液管106，废液管106上设有废液传感器6，所述废液管106的上端设有冲洗阀3、并与缓冲区01末端的最高点连通，废液管106用于将清洗时的废液排入废液桶30内。
29.更为优选的，废液管106的上端呈π形并向上凸出于导液管101、形成加压区，所述加压区的前端设有冲洗阀3、并与缓冲区01末端的最高点连通。废液管106沿竖直方向向上接出，经废液传感器6后，通过直角弯头改为水平方向，然后再通过直角弯头改为竖直方向后，与缓冲区01末端的最高点连通(即缓冲区01与导液管101连接的拐点部分、形成三通)。加压区的位置高于导液管101，形成一段压力柱，在排出残余的液体时，利用液位差，导液管101内的废液可排入肥桶20或废液桶30内。
30.该系统运行的逻辑控制是通过控制器60实现的，控制器60的信号输入端连接液位传感器5和废液传感器6，控制输出端连接有三通阀1、注肥泵40、余液阀2、冲洗阀3和注肥阀4。控制器60可包括arm机、电机驱动模块、电平转换模块、电压采集模块，继电器组等部件组成。arm机显示屏、电源开关和输入按键安装在控制箱外壳前表面，arm机系统板和所有其它部件均安装于控制箱内部。
31.该系统中，导液管101、吸肥管104和余液管105和废液管106均为刚性管，冲洗管103、吸肥管104、余液管105、废液管106均通过“丄”型的不锈钢的管座与对应的桶体固定。管座可固定在各桶体底部，也可固定在各桶体的顶盖上。当管座固定在桶体底部时，管体底部的入口不被遮挡，可开设于侧方。根据使用需求，管体部分还可与桶体外部间通过丝杆管卡支撑并固定。
32.现有的很多泵注式施肥机都遇到过肥液无法注入主干水管102的问题，尤其是新机或空置一段时间的旧机，这种故障更为频繁，原因是处于密封状态下的注肥管内部，注肥泵40出口与主干水管102之间的部分，存留大量空气，无法排出。
33.本公开的小地块泵注式液态肥施肥系统，在施肥前采用冲洗法能够先排出管线中的空气，使施肥更加均匀，提高施肥精度。
34.排出管线中的空气，具体步骤如下：
35.第一步，管路切换，控制器60向三通阀1发出切换指令，状态置为“左-右通”，向余液阀2发出指令，状态置为“关”，向注肥阀4发出指令，状态置为“关”，向冲洗阀3发出指令，状态置为“开”，至此，冲洗水桶10、冲洗管103、导液管101、废液管106和废液桶30间连通形成排气管路；
36.第二步，排气，控制器60向注肥泵40发送指令，状态置为“运行”，冲洗水桶10当中的水经冲洗管103、导液管101(含三通阀1、过滤器50、注肥泵40、缓冲区01)、废液管106，流入废液桶30，在此过程中，注肥管中的空气被水流冲出；
37.第三步，密闭，控制器60采集废液传感器6的信号，当废液传感器6的信号为“有水”时，向冲洗阀3发出指令，置状态为“关”，延时t秒后，控制器60向注肥泵40发送指令，状态置为“停止”。至此，注肥泵40的出口端至注肥阀4之间已经充满水，短时间内不会有空气进入，故障得以解决。
38.需要说明的一点是，上述延时t秒的原因，控制器60向注肥泵40发送“停止”指令，注肥泵40立即停止运行，时间延迟几乎为0，但冲洗阀3需要5-10秒的响应时间，即下达“关”指令之后，需要一定的时间才能够完全关闭，如果同时向注肥泵40和冲洗阀3下达指令，注肥泵40立即关闭，水流短时间内即失去压力，冲洗阀3此时正在缓慢关闭过程中，空气可能
重新进入注肥管，t为冲洗阀3的平均关闭时间。
39.排气并密封完成后，则开始注肥工作，注肥是将肥桶20中的液态肥注入主干水管102的过程。具体步骤如下：
40.第一步，管路切换，控制器60向三通阀1发出切换指令，状态置为“下-右通”，向余液阀2发出指令，状态置为“关”，向注肥阀4发出指令，状态置为“开”，向冲洗阀3发出指令，状态置为“关”，此时肥桶20、注肥管、导液管101和主干水管102形成输肥管线；
41.第二步，施肥，操作人员通过控制箱外壳的按键向控制器60输入液态肥体积v和时间t，控制器60向注肥泵40发送控制指令，设置功率，开始运行，肥桶20当中的液态肥经吸肥管104、导液管101(含三通阀1、过滤器50、注肥泵40、缓冲区01)注肥阀4注入主干水管102，与管中水流混合后，施入土壤。
42.第三步，注肥停止，当到达t减去t时刻时，控制器60向注肥阀4发出指令，状态置为“关”，延后几秒当到达t时刻时，向注肥泵40发送指令，状态置为“停止”，t为施肥总时间，t为注肥阀4完全闭合所需时长，不向注肥阀4和注肥泵40同时下达指令的原因与排气过程类似，不再赘述。
43.另外，系统在工作前可采用实验法测定弯头、阀门等关键部件的阻力系数，建立能量方程研究管路中肥水的流动，准确标定“注肥速率-电机输出功率”控制曲线的关键点坐标，并在实际应用中逐步修正，实现在主干水管102流量流速恒定的前提下，小流量施肥的精确控制。
44.因此在第二步施肥前，控制器60根据“注肥速率-电机输出功率”算法，计算注肥泵40功率，生成控制指令，等待执行。
45.施肥完成后，系统可对管线进行清洗，冲洗是指使用清水对三通阀1、过滤器50、注肥泵40和导液管101进行清洗，避免残存的肥液凝固在设备上。具体步骤如下：
46.第一步，管路切换，控制器60向三通阀1发出切换指令，状态置为“左-右通”，向余液阀2发出指令，状态置为“关”，向注肥阀4发出指令，状态置为“关”，向冲洗阀3发出指令，状态置为“开”，至此，冲洗水桶10、冲洗管103、导液管101、废液管106和废液桶30连通、形成冲洗管路；
47.第二步，冲洗，控制器60向注肥泵40发送指令，状态置为“运行”，冲洗水桶10当中的水经冲洗管103、三通阀1、过滤器50、注肥泵40、导液管101、废液管106、废液传感器6，流入废液桶30，在此过程中，管路被水流冲洗；
48.第三步，排出废液，控制器60采集废液传感器6的信号，当废液传感器6的信号为“有水”时开始计时，在达到冲洗时长之前，维持冲洗，一旦达到冲洗时长，控制器60向注肥泵40发送指令，状态置为“停止”，向三通阀1发出切换指令，状态置为“下-右通”，水流在重力作用下，从三通阀1经过吸肥管104回流到肥桶20，从而完成对吸肥管104的冲洗，向余液阀2发出指令，状态置为“开”，废液管106中的水逐渐在重力作用下流入废液桶30之后，导液管101内的水会在气压和重力的共同作用下经余液管105流入废液桶30；
49.第四步，反复执行前3步，循环n次，完成冲洗。
50.由于缓冲区01处于低位，管线内残存的废液存储在缓冲区01内，控制器60控制余液阀2打开，在重力的作用下最大限度地排出余液，冲洗效果好。
51.以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型
作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。