一种利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置

摘要

本发明涉及一种利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置，属于水利工程领域。本发明的栽培床灌溉装置，包括种植苗床、营养液罐、供水加压设备、供水管道、施肥器、排水管道、紫外线消毒设备和智能控制器等。经紫外线消毒设备处理后的灌溉用水，在智能控制器的控制下，进入苗床。达到最优浸泡时间后，打开排水阀门，余水经排水收集系统进入储水池，经紫外线消毒设备处理合格后，作为下一苗床或下次灌溉用水。本发明克服了设施花卉传统灌水技术的灌溉水利用效率低、栽培基质内水分分布不均匀、设施内相对湿度不易控制、花朵及叶片容易喷溅营养液造成灼伤影响经济效益、人工管理维护成本高等问题。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置，属于水利工程领域，其 IPC国际专利分类号为E02B 13/00。

二、背景技术

我国在设施无土栽培领域水肥利用率仅为30％～40％，不仅造成资源浪费，而且肥料 的低效率利用造成环境污染的同时，浪费了大量能源。同时，设施高档花卉灌水均匀度 低，自动化水平不高，生产效率极低，产品品质亟待提高，不利于花卉种植行业和产业 发展。我国设施高端无土栽培产业的主要灌水技术包括移动管灌和滴灌，很难解决灌溉 水利用率低、优质灌溉水肥资源浪费严重、水肥资源不能循环利用、基质空间水分分布 不均匀、花卉幼苗生长受限、商品花卉品质不高等问题。为解决上述问题，需要研发一 种完备、高效的节水灌溉技术装置，同时实现均一供水、高效施肥、基质水热环境良好、 灌溉水利用效率高，以及节约用地、节省维护管理费用等多重目标，为我国设施无土栽 培产业节水高效灌溉提供重要设备条件支撑。

三、发明内容

本发明根据多年的研究和试验结果，提供一种利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉 装置。

本发明的技术方案是，一种利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置，包括种植苗 床、营养液罐、供水加压设备、供水管道、施肥器、排水管道、紫外线消毒设备和智能 控制器；其中，所述种植苗床底部铺设HDPE防渗层，在所述种植苗床内设置远传液位 计，用于测量苗床内的浸泡液面的水位；所述紫外线消毒设备设置在营养液罐内，供水 加压设备由设置在所述营养液罐内的水泵及与水泵连接的变频器组成；水泵通过供水管 道与设置在种植苗床底部的供水口连接，所述供水口设有供水口防溅罩；在所述供水管 道上自进水一端依次设置有供水过滤器、远传水表、供水电磁阀、施肥器和逆止阀；所 述施肥器的两端设置有施肥电磁阀；在所述种植苗床底部设置有排水口，所述排水口设 置有无纺布过滤网，用于过滤灌溉尾水的杂质；所述排水口通过所述排水管道与所述营 养液罐连接，在所述排水管道上设置有排水电磁阀和排水过滤器；所述营养液罐内设置 有远传EC计和远传pH计；所述智能控制器分别与所述远传液位计、远传水表、紫外线 消毒设备、供水电磁阀、施肥电磁阀、排水电磁阀、远传EC计、远传pH计和清水管道 电磁阀连接。

所述供水口和所述排水口沿种植苗床底部长边方向成排交替排列。

所述供水过滤器和排水过滤器为120目的筛网式过滤器。

所述供水管道和排水管道的材料为U-PVC管材。

所述营养液罐采用塑料桶或进行防渗处理的砖石混凝土水池。

该技术方案适合于设施高端无土栽培作物灌溉，与常规移动管灌、滴灌相比较，实 现了灌溉尾水全部回收再利用，可以将灌溉水利用率由不足0.4提高到0.95以上，保 证了尾水回收再利用的水质和基质含水率均匀度，为栽培基质创造良好的水热环境，实 现节水节肥、优质高效的目标，提高我国无土设施栽培产业的节水灌溉技术装备水平。

本发明克服了常规灌溉方式的灌溉水利用率低、水肥浪费严重、基质水肥热环境不 易控制等问题，采用利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置技术可以很好地解决上述 问题。同时，配套灌溉自动控制系统，可以大大提高工作效率，节省人力成本，提升产 品附加值，该装置的应用具有很高的科学价值和很广的市场推广前景。

四、附图说明

图1利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置剖面示意图。

图中，1为营养液罐，2为水泵，3为供水过滤器，4为供水管道，5为远传水表，7 为供水电磁阀，8为施肥器，6和9为施肥电磁阀，10为逆止阀，11为排水电磁阀，12 为排水过滤器，13为排水管道，14为紫外线消毒设备，15为远传pH计，16为远传EC 计，17为退水电磁阀，18为退水口远传水表，19为智能控制器，20为苗床钢架，21 为供水口，22为为HDPE防渗层，23为远传液位计，24为供水口防溅罩，25为无纺布 过滤网，26为排水口。

五、具体实施方式

如图1所示，本发明的利用栽培基质毛细作用的栽培床灌溉装置，包括种植苗床、 营养液罐1、供水加压设备、供水管道4、施肥器8、排水管道13、紫外线消毒设备14 和智能控制器19；其中，所述种植苗床底部铺设HDPE防渗层22，在所述种植苗床内设 置远传液位计23，用于测量苗床内的浸泡液面的水位；所述紫外线消毒设备14设置在 营养液罐1内，供水加压设备由设置在所述营养液罐1内的水泵2及与水泵2连接的变 频器组成；水泵2通过供水管道4与设置在种植苗床底部的供水口21连接，所述供水 口21设有供水口防溅罩24；在所述供水管道4上自进水一端依次设置有供水过滤器3、 远传水表5、供水电磁阀7、施肥器8和逆止阀10；所述施肥器8的两端设置有施肥电 磁阀6和9；在所述种植苗床底部设置有排水口26，所述排水口26设置有无纺布过滤 网25，用于过滤灌溉尾水的杂质；所述排水口26通过所述排水管道13与所述营养液罐 1连接，在所述排水管道13上设置有排水电磁阀11和排水过滤器12；所述营养液罐1 内设置有远传EC计16和远传pH计15；所述智能控制器19分别与所述远传液位计23、 远传水表5、紫外线消毒设备14、供水电磁阀7、施肥电磁阀6和9、排水电磁阀11、 远传EC计16、远传pH计15和清水管道电磁阀连接。

处理进水杂质的供水过滤器3和处理尾水的排水过滤器12一般为120目的筛网式 过滤器，供水管道4和排水管道13的材料选U-PVC管材，营养液罐1采用塑料桶或进 行防渗处理的砖石混凝土水池，紫外线消毒设备14采用紫外线消毒技术，施肥器8利 用自动施肥技术，供水计量设备为远传水表5，逆止阀10采用钢制材料，

如图1所示，HDPE防水层22水平固定在苗床钢架20上面，可实现防止营养液渗漏， 将苗床作为浸泡容器。智能控制器19与灌溉系统的供水电磁阀7、紫外线消毒设备14 相结合，实现灌溉系统和消毒系统的智能控制，减少灌溉人工投入，提高工作效率。营 养液罐1储存经过处理后的水质合格的灌溉用水。水泵2一般采用潜水泵，配备变频器， 按灌溉系统压力要求实现恒压供水。紫外消毒设备14处理灌溉用水，杀灭灌溉水中的 微生物和病毒，消除传染病毒，确保水质合格。排水过滤器12可去除供排水管道中的 大颗粒固体杂质，保证供水水质。施肥器8可将配置好的营养液均匀加入灌溉用水中， 实现随水施肥。供水管道4和供水口21可将灌溉营养液均匀供给苗床，达到设计最优 浸泡水深。供水口防溅罩24可防止供水喷溅至花卉叶片，灼伤叶片；远传水表5可实 现灌溉用水量自动计量。远传液位计23、远传pH计15和远传EC计16可通过智能控制 器19实现供水时间的自动控制。排水管道13和排水口26可实现营养液全部收集回用； 无纺布过滤网25可实现灌溉尾水杂质初级过滤，确保尾水回用水质。逆止阀10防止灌 溉用水逆向流动，保护灌溉供水加压设备。接清水系统的清水管道(图上未示出)上设 置有清水管道电磁阀，与所述智能控制器19连接，可根据远传pH计15和远传EC计16 测得的营养液情况，自动控制向营养液罐1内供水，确保栽培基质的理化环境始终保持 在最适宜水平。

在智能控制器19自动测控下，经所述紫外线消毒设备14处理后的灌溉用水，由变 频器控制的水泵2增压，经供水管道4上的供水过滤器8过滤后，进入输水主干管网系 统。各苗床输水支管与主干管采用三通并联方式连接，灌溉水经输水支管进入苗床，通 过配备供水口防溅装置的供水口21供入苗床。根据实际情况，设计灌溉系统，选择适 宜长度苗床，为方便操作，苗床宽度一般为1.0～1.5m，沿苗床宽度方向均匀布置供(排) 水孔两排，供水口与排水口沿苗床长边方向成排交替排列，众多供水口将苗床划分成若 干供水单元。灌溉水进入苗床后，迅速、均匀地形成深度均一水面，分布到苗床上，将 水同时浸泡全部花盆，通过远传液位计23控制水面深度达到花盆的最优设计浸泡水深 后，关闭进水电磁阀7，通过栽培基质的毛细作用吸收并保持水分。达到最优浸泡时间 后，打开排水电磁阀11，余水通过排水口26，经排水口无纺布过滤网25过滤后，统一 收集进入排水管道13，由排水管道13上的排水过滤器12过滤后流入营养液罐1，经紫 外线消毒设备14处理后，作为下一苗床或下次灌溉用水。灌溉系统设计两套施肥方案， 一种是将肥料融入灌溉用水后，经灌溉系统直接供给苗床；另一种是通过自动施肥设备 将营养液均匀加入灌溉用水中，经灌溉系统直接供给苗床。各级管道节制设备均安装电 磁阀，在智能控制器19的自动测控下，实现灌溉、排水、消毒和动力设备运行的自动 控制。

本发明提供的栽培床灌溉装置与传统灌溉技术相比，具有明显优势，因而灌溉水利 用率更高、优质水肥资源可实现循环利用，是环境友好型、资源节约型经济构建的良好 体现。