Система орошения питательным раствором

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложенная система содержит одну линию подачи воды, соединенную со смесительным баком через песчано-гравийный фильтр и трубопровод подачи воды, а также оросительную капельную сеть, блок управления, связанный с насосом полива, расходомером, клапанами дозации матричных растворов и кислоты, клапаном воды, оросительными клапанами, и датчиками уровня жидкостей, электропроводности и рН. На трубопроводе подачи воды установлены фильтр очистки воды и клапан для воды. Оросительная система соединена со смесительным баком через трубопровод орошения, на котором последовательно установлены насос полива, фильтр для поливочного раствора и оросительные клапаны. Трубопровод орошения на участке между расходомером и насосом полива соединен через эжекционный трубопровод, по меньшей мере, с одним эжекционным насосом для подачи матричного раствора и с одним эжекционным насосом для подачи кислоты. Входы эжекционных насосов для подачи маточного раствора и кислоты через клапаны дозации сопряжены соответственно с емкостями для маточного раствора и кислоты, а выходы - со смесительным баком. На эжекционном трубопроводе установлен, по меньшей мере, один датчик электросопротивления, а на входе в эжекционные насосы эжекционный трубопровод соединен со смесительным баком посредством байпасного трубопровода, на котором установлен, по меньшей мере, один датчик рН. Датчики уровня жидкости смонтированы в смесительном баке и емкостях для маточных растворов и кислоты. Изобретение повышает точность дозирования питательных веществ, обеспечивает возможность контроля параметров поливочного раствора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к системам орошения и может быть использовано для автоматизированного приготовления поливочных растворов, планирования и ежедневного проведения орошения в тепличном производстве.

Из уровня техники известна система для орошения (см. RU 2191500 С2, 27.10.2002), содержащая растворный узел, состоящий из емкостей для маточных растворов со своими трубопроводами, соединенными через инжекторы одними концами со смесительной емкостью, которая соединена трубопроводом через сетевой насос и электромагнитный клапан со входом фильтра и через второй электромагнитный клапан - с дренажной сетью, а другими концами - через электромагнитный клапан и питающий насос с водопроводом. Выход питающего насоса через магистральный трубопровод с электромагнитным клапаном соединен со входом фильтра, выход которого через расходомер соединен с распределительной по всей теплице сетью секций поливных труб, разделенных электромагнитными клапанами. Причем на трубопроводах емкостей для приготовления маточных растворов установлены электромагнитные клапаны. Недостатками известной системы являются недостаточная точность дозации питательных веществ.

Задачей заявленного изобретения является создание системы орошения, позволяющей организовать индивидуальную подачу питательного раствора с контролем полива во времени и по расходу раствора, точно выдерживать концентрацию питательных веществ, осуществлять контроль параметров поливочного раствора, планировать интенсивность полива в течение суток.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности дозирования питательных веществ, возможности контроля параметров поливочного раствора.

Указанный технический результат достигается за счет того, что система орошения содержит, но меньшей мере, одну линию подачи воды, соединенную со смесительным баком через песчано-гравийный фильтр и трубопровод подачи воды, на котором установлены фильтр очистки воды и клапан для воды, и оросительную капельную сеть, соединенную со смесительным баком через трубопровод орошения, на котором последовательно установлены насос полива, фильтр для поливочного раствора и оросительные клапаны, причем трубопровод орошения на участке между расходомером и насосом полива соединен через эжекционный трубопровод с, но меньшей мере, одним эжекционным насосом для подачи матричного раствора, и с одним эжекционным насосом для подачи кислоты, входы эжекционных насосов для подачи маточного раствора и кислоты через клапаны дозации сопряжены соответственно с емкостями для маточного раствора и кислоты, а выходы - со смесительным баком, на эжекционном трубопроводе установлен, по меньшей мере, один датчик электросопротивления, а на входе в эжекционные насосы эжекционный трубопровод соединен со смесительным баком посредством байпасного трубопровода, на котором установлен, по меньшей мере, один датчик рН, при этом смесительный бак и емкости для маточных растворов и кислоты снабжены датчиками уровня жидкостей, а система также включает блок управления, связанный с насосом полива, расходомером, клапанами дозации матричных растворов и кислоты, клапаном воды, оросительными клапанами и датчиками уровня жидкостей, электропроводности и рН.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что система дополнительно содержит систему испарительного охлаждения и доувлажнения (СИОД) теплиц, включающую, по меньшей мере, одну распылительную форсунку, соединенную с линией подачи воды через клапан СИОД, датчик влажности, датчик температуры воздуха и датчик солнечной радиации, причем клапан СИОД и упомянутые датчики соединены с блоком управления с возможностью открытия и закрытия клапана в зависимости от показаний датчиков,

- система дополнительно содержит, но меньшей мере, один фильтр очистки маточного раствора, установленный на входе в клапан дозации.

Заявленная система, управляемая компьютером, обеспечивает приготовления поливочных раствором с точно выдержанной концентрацией питательных веществ. При этом параметры поливочного раствора поддерживаются на заданном уровне с помощью постоянного двойного измерения электропроводности (ЕС) и рН раствора и регулирования подачи матричных растворов и воды.

Заявленная система схематично показана на фиг.1. Система содержит линию подачи воды 1, которая посредством трубопровода для подачи воды 2 соединена со смесительным баком 3. На трубопроводе 2 установлены фильтр очистки воды 4 и клапан для воды 5. На входе в трубопровод 2 установлен песчано-гравийный фильтр 6. Смесительный бак 3 через трубопровод орошения 7 соединен с капельной оросительной сетью 8. При этом на трубопроводе 7 последовательно установлены насос полива 9, расходомер 10, фильтр для поливочного раствора 11, клапаны орошения 12. Трубопровод 7 на участке между насосом 9 и расходомером 10 соединен посредством трубопровода эжекции 13 с эжекционными насосами для маточных растворов (эжекторами) 14 и эжекционным насосом для кислоты 15. При этом входы эжекционных насосов 15 и 15 через соответствующие клапаны дозации 16 и 17 соединены с емкостями для маточных растворов 18 и емкостью для азотной кислоты 19, служащей для точного поддержания необходимого значений кислотности рН питательного раствора. При этом на участках соединения емкостей для маточных растворов 18 и эжекционных насосов 14 могут быть установлены фильтры 20.

На трубопроводе 13 установлены датчики 21 электросопротивления, которые содержат два химически стойких электрода и встроенный термодатчик для температурной коррекции измеряемого значения электросопротивления. При этом трубопровод 13 на входе в эжекторы сопряжен с байпасным трубопроводом 22, который, в свою очередь, соединен со смесительным баком 3. На байпасном трубопроводе 22 установлены датчики 23 рН раствора. Смесительный бак 3, а также емкости 18 для маточных растворов снабжены датчиками 24 и 25 уровня жидкости. При этом в случае, если используется гидравлический клапан 5 воды с поплавком, то в смесительном баке 3 устанавливается один датчик 24 уровня. В случае, если используется электромагнитный клапан 5, то используется три датчика: верхний, нижний и контрольный.

В системе также предусмотрен блок 26 управления, который сопряжен с клапаном 5 воды, клапанами 16 и 17 дозации маточных растворов и кислоты, клапанами 12 орошения, насосом 9 полива, расходомером 10, датчиками 23 рН, электропроводности 21 и датчиками 24 и 25 уровней жидкостей. Блок 26 управления включает в себя компьютер, интерфейсную часть, органы индикации и управления. В интерфейсной части находятся ключи управления насосами, клапанами, оптоэлектронные датчики уровня раствора, схемы измерения электропроводности и кислотности, температуры раствора и т.д. При необходимости управляющий компьютер может быть подключен к персональному компьютеру с соответствующим программным обеспечением.

В конструкции также может быть предусмотрена дополнительная система испарительного охлаждения и доувлажнения теплицы (СИОД), которая включает в себя распылительные форсунки 27, соединенные через клапаны СИОД 28 с линией 1 подачи воды, датчики 29 влажности и температуры воздуха, датчик 30 солнечной радиации, при этом клапаны СИОД 28 и упомянутые датчики 29 и 30 связаны с блоком 26 управления.

Кроме того, система может также содержать средства смешения чистой воды и дренажных растворов.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Вода из линии 1 через трубопровод 2 поступает в смесительный бак 3, затем посредством насоса полива через трубопровод 12 - в эжекционные насосы (эжекторы) 13 и 14. За счет создаваемого разряжения происходит забор растворов и кислоты из емкостей 17 и 18, которые поступают в смесительный бак 3. Количество подаваемых маточных растворов и концентрация получаемой смеси зависит от длительности открытия клапанов 16, управляемых блоком 26. Полученная смесь посредством насоса полива 9 через расходомер 10, фильтр 11 и клапан 12 поступает по трубопроводу 7 в оросительную капельную сеть 8. При этом концентрация подаваемого раствора оценивается датчиками электропроводности 21, а посредством датчиков 23 определяется рН раствора. В процессе работы блок управления сравнивает измеренную электропроводность раствора с заданной. Если задание не установлено (равно нулю), то подача маточных растворов не производится. Если задание электропроводности выходного раствора установлено, блок управления вычисляет разность между измеренным и заданным значением. Если концентрация раствора меньше заданной, открываются клапаны дозации маточных растворов. В случае, когда рассогласование значений велико, клапаны открыты постоянно. При небольшом рассогласовании клапаны открываются импульсно на короткие промежутки времени. Аналогично производится управление клапаном дозации кислоты 17 и ее подача в смесительный бак в зависимости от показаний датчиков рН 23.

Дополнительно в устройстве может осуществляться увлажнение теплицы посредством распыления воды форсунками 27 системы СИОД. При этом в зависимости от показаний датчиков 29 и 30 производится открытие и закрытие клапанов СИОД 28.

В качестве дополнительной функции в системе может осуществляться очистка песчано-гравийного фильтра обратным потоком воды, управление температурой воды для полива, смешение чистой воды и дренажных растворов, добавка в поливочный раствор небольших доз специальных растворов - стимуляторов роста, средств защиты растений и т.д.

Управление работой системы орошения производится исходя из задаваемой программы полива. Программа полива включает в себя «план полива», служащий для группирования площадей теплицы в зоны, которые орошаются одинаково. При этом для каждой зоны формируется «задание полива», включающее следующие параметры: выбор зоны полива, время работы задания, выбор смеси, электропроводность и рН питательного раствора, пропорции маточных растворов, количество раствора на одно растение, время обязательной паузы между циклами полива, коррекции интенсивности полива, дата начала и окончания задания.

Интенсивность полива и состав раствора может автоматически корректироваться в зависимости от притока солнечной радиации, влажности и температуры воздуха или почвы. Компьютер ежедневно вычисляет общее время полива и расход раствора за день, а также время полива и расход раствора через каждый поливочный клапан. Блоки управления системы могут быть соединены в сеть и подключаться к персональному компьютеру, с которого можно контролировать процесс полива.

1. Система орошения поливочным раствором, содержащая одну подачу воды, соединенную со смесительным баком через песчано-гравийный фильтр и трубопровод подачи воды, на котором установлены фильтр очистки воды и клапан для воды, и оросительную капельную сеть, соединенную со смесительным баком через трубопровод орошения, на котором последовательно установлены насос полива, фильтр для поливочного раствора и оросительные клапаны, причем трубопровод орошения на участке между расходомером и насосом полива соединен через эжекционный трубопровод с, по меньшей мере, одним эжекционным насосом для подачи матричного раствора, и с одним эжекционным насосом для подачи кислоты, входы эжекционных насосов для подачи маточного раствора и кислоты через клапаны дозации сопряжены соответственно с емкостями для маточного раствора и кислоты, а выходы - со смесительным баком, на эжекционном трубопроводе установлен, по меньшей мере, один датчик электросопротивления, а на входе в эжекционные насосы эжекционный трубопровод соединен со смесительным баком посредством байпасного трубопровода, на котором установлен, по меньшей мере, один датчик рН, при этом смесительный бак и емкости для маточных растворов и кислоты снабжены датчиками уровня жидкостей, а система также включает блок управления, связанный с насосом полива, расходомером, клапанами дозации матричных растворов и кислоты, клапаном воды, оросительными клапанами и датчиками уровня жидкостей, электропроводности и рН.

2. Система по п.1, которая дополнительно содержит систему испарительного охлаждения и доувлажнения (СИОД) теплиц, включающую, по меньшей мере, одну распылительную форсунку, соединенную с линией подачи воды через клапан СИОД, датчик влажности, датчик температуры воздуха и датчик солнечной радиации, причем клапан СИОД и упомянутые датчики соединены с блоком управления с возможностью открытия и закрытия клапана в зависимости от показаний датчиков.

3. Система по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один фильтр очистки маточного раствора, установленный на входе в клапан дозации.

4. Система по п.1, в которой блок управления включает управляющий компьютер, интерфейсную часть, а также органы индикации и управления.