一種溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)和營養(yǎng)液ph值控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)和營養(yǎng)液PH值控制方法，屬于水培作物營養(yǎng)液控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]設(shè)施農(nóng)業(yè)由于環(huán)境相對可控，相同種植面積條件下，具有高效產(chǎn)量等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著越來越重要的地位，在我國人均耕地少的背景下，設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，目前我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植面積世界排名第一，以智能溫室、塑料大棚、陽光溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，其中水肥一體化技術(shù)在作物供水供肥過程中應(yīng)用也越來越廣泛。
[0003]設(shè)施農(nóng)業(yè)中無土栽培技術(shù)應(yīng)用從根本上避免了土壤連作造成的一系列問題，并且可有效利用空間，不受土地面積的限制，同時在作物供水、供肥專家系統(tǒng)的指導(dǎo)下，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、高效、高產(chǎn)、無公害的目標(biāo)。營養(yǎng)液栽培模式下，由灌溉施肥機(jī)對作物進(jìn)行供水、供肥，水肥以營養(yǎng)液形式在水培槽內(nèi)自動循環(huán)，依據(jù)作物不同生長周期對營養(yǎng)元素的需要，灌溉施肥機(jī)將肥料以一定的比例在混合罐里與灌溉用水配比成相應(yīng)濃度的營養(yǎng)液，由栗輸送給水培槽，最后流入蓄水池，營養(yǎng)液經(jīng)各管道及過濾器在混合罐、水培槽、蓄水池者間自動循環(huán)。在水培槽中，作物根部部分浸入到營養(yǎng)液中，其所需的全部營養(yǎng)由根部從營養(yǎng)液中吸收，為保證肥料供給可靠，通常情況下以監(jiān)測營養(yǎng)液的EC作為營養(yǎng)液的濃度的控制參考依據(jù)，以監(jiān)測營養(yǎng)液的PH作為水肥一體化營養(yǎng)液的酸堿調(diào)節(jié)控制依據(jù)。
[0004]經(jīng)過檢索，現(xiàn)有的灌溉施肥機(jī)或水肥一體化系統(tǒng)僅是以混合罐出水口或水培槽處作物根部的PH值作為營養(yǎng)液控制參考依據(jù)。專利號為201010586460.9的中國發(fā)明，公開了一種自動灌溉施肥機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，它通過對混肥罐內(nèi)的PH值進(jìn)行監(jiān)測為實(shí)現(xiàn)自動灌溉施肥機(jī)工作過程狀態(tài)監(jiān)測及營養(yǎng)液酸堿度調(diào)節(jié)提供參考。專利號為201310374592.9的中國發(fā)明，公開了一種多灌區(qū)自動灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，它通過在混肥管路上設(shè)有PH值傳感器作為營養(yǎng)液酸堿度調(diào)節(jié)控制參考依據(jù)。上述水培模式下，以PH值作為反應(yīng)營養(yǎng)液酸堿度調(diào)節(jié)指標(biāo)，營養(yǎng)液最初是在混合罐中與水進(jìn)行混合形成，之后由栗輸送到水培槽，最終到達(dá)蓄水池，之后開始在混合罐、水培槽、蓄水池之間自動循環(huán)，最終導(dǎo)致混合罐中營養(yǎng)液的PH值、水培槽中的營養(yǎng)液PH值、蓄水池中的營養(yǎng)液的PH值三者并不一致，通常情況下，在喜酸環(huán)境下的作物水培時混合罐中營養(yǎng)液的PH值、水培槽中的營養(yǎng)液PH值、蓄水池中的營養(yǎng)液的PH值由低到高，在喜堿環(huán)境下的作物水培時混合罐中營養(yǎng)液的PH值、水培槽中的營養(yǎng)液PH值、蓄水池中的營養(yǎng)液的PH值由高到低，在三者達(dá)到平衡的過程中，水培槽中的營養(yǎng)液PH值、蓄水池中的營養(yǎng)液的PH值與混合罐的PH值存在長時滯性、不均勻性，因此如果僅以其中一個PH作為施肥控制依據(jù)，不能達(dá)到營養(yǎng)液酸堿度的精確控制，水培模式下，作物根系與營養(yǎng)液直接接觸，營養(yǎng)液承擔(dān)作物需肥供應(yīng)，過酸或過堿都不利于水培植物對營養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，而且根系對營養(yǎng)液酸堿度相對敏感，短時間內(nèi)過酸或過堿對植株根部損傷極大，對營養(yǎng)液PH值進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)作物需要，實(shí)現(xiàn)對營養(yǎng)液酸堿度的可靠、精確控制是該領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
發(fā)明目的:針對現(xiàn)有的水培系統(tǒng)僅僅依賴水肥回路中某一處營養(yǎng)液的PH值作為營養(yǎng)液酸堿度控制依據(jù)的缺陷，提供一種溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)和營養(yǎng)液PH值控制方法，提高了營養(yǎng)液PH值控制準(zhǔn)確率、混合均勻度。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)，包括:供水裝置、混肥裝置、供料裝置、灌溉裝置和控制裝置；所述供水裝置與所述混肥裝置通過供水管路連通；所述供料裝置與所述混肥裝置通過供料管路連通；所述灌溉裝置一端通過出水主管路與所述混肥裝置連通，另一端通過回流管路與供水裝置連通，形成灌溉循環(huán)回路；其特征在于，所述出水主管路上設(shè)置有第一 PH傳感器，所述回流管路上設(shè)置有第二 PH傳感器，所述第一 PH傳感器、第二 PH傳感器分別與控制裝置電連接。
[0007]其中，所述供水裝置包括蓄水池，所述蓄水池的進(jìn)水口設(shè)置有補(bǔ)水電磁閥；所述供水管路上依次設(shè)置有自吸栗、蓄水池過濾器和液位控制閥，所述自吸栗與所述控制裝置電連接。
[0008]其中，所述供料裝置包括酸液罐、堿液罐、肥料罐，所述供料管路上設(shè)置有供酸支路、供堿支路與供肥支路，所述酸液罐通過所述供酸支路與所述供料管路連通，在所述供酸支路上依次設(shè)置有酸液過濾器、酸液電磁閥和酸液吸肥器，所述酸液電磁閥與所述控制裝置電連接；所述堿液罐通過所述供堿支路與所述供料管路連通，在所述供堿支路上依次設(shè)置有堿液過濾器、堿液電磁閥和堿液吸肥器，所述堿液電磁閥與所述控制裝置電連接；所述肥料罐通過所述供肥支路與所述供料管路連通，在所述供肥支路上依次設(shè)置有肥料過濾器、肥料電磁閥和肥料吸肥器；所述肥料電磁閥與所述控制裝置電連接。
[0009]其中，所述混肥裝置包括混合罐，在混合罐內(nèi)設(shè)置有浮球開關(guān)，所述浮球開關(guān)與所述液位控制閥相連接；在所述出水主管路上設(shè)置有增壓栗，所述增壓栗與所述控制裝置電連接；所述出水主管路上設(shè)置有灌溉施肥回路、穩(wěn)壓回路和配肥支路，所述灌溉施肥回路與所述灌溉裝置連通，所述穩(wěn)壓回路上安裝有壓力調(diào)節(jié)電磁閥，所述壓力調(diào)節(jié)電磁閥與所述控制裝置電連接；所述配肥支路與所述供酸支路上的酸液吸肥器、所述供堿支路上的堿液吸肥器以及所述供肥支路上的肥料吸肥器連接。
[0010]本發(fā)明還提供了一種營養(yǎng)液PH值控制方法，包括以下步驟:
設(shè)置在混肥裝置和灌溉裝置之間的出水主管路上的第一 PH傳感器實(shí)時將檢測到的第一 PH值上報給控制裝置；
設(shè)置在灌溉裝置和供水裝置之間的回流管路上設(shè)置有第二 PH傳感器實(shí)時將檢測到的第二 PH值上報給所述控制裝置；
所述控制裝置根據(jù)所述第一 PH值、第二 PH值與所述控制裝置中預(yù)先設(shè)定的PH值之間的相對誤差值與預(yù)先設(shè)定的誤差門限之間的關(guān)系對供酸支路和供堿支路的控制。
[0011]其中，所述控制裝置中預(yù)先設(shè)定的PH值小于7時，所述預(yù)先設(shè)定的誤差門限為5%，若所述第一 PH值、第二 PH值兩者與所述預(yù)先設(shè)定的PH值的相對誤差均高于所述預(yù)先設(shè)定的誤差門限，所述控制裝置打開供酸支路上的酸液電磁閥向所述混肥裝置中補(bǔ)充酸液。
[0012]其中，所述控制裝置中預(yù)先設(shè)置PH值大于7時，所述預(yù)先設(shè)定的誤差門限為_5%，若所述第一 PH值、第二 PH值兩者與所述預(yù)先設(shè)定的PH值的相對誤差均低于所述預(yù)先設(shè)定的誤差門限，所述控制裝置打開供堿支路上的堿液電磁閥向所述混肥裝置中補(bǔ)充堿液。
[0013]有益效果:通過本控制方法及裝置，可有效提高營養(yǎng)液酸堿度控制精度，降低植物根系由于酸堿度引起的爛根等風(fēng)險，該方法及裝置是以混合罐處監(jiān)測的PH值、蓄水池處的PH值、蓄水池處的PH值三個指標(biāo)作為參考依據(jù)同時與設(shè)定的PH值進(jìn)行比較，可確保營養(yǎng)液PH監(jiān)測可靠，并為營養(yǎng)液PH精確控制提供可靠依據(jù)，從而避免灌溉施肥機(jī)工作過程中營養(yǎng)液酸堿度控制不精確的問題，提高水培的生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0014]
圖1是本發(fā)明的溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1第一 PH傳感器、2第二 PH傳感器、3控制裝置、4酸液吸肥器、5堿液吸肥器、6酸液電磁閥、7堿液電磁閥、8酸液過濾器、9酸液罐、10堿液過濾器、11堿液罐、12肥料過濾器、13肥料罐、14肥料電磁閥、15肥料吸肥器、16自吸栗、17蓄水池、18補(bǔ)水電磁閥、19蓄水池過濾器、20液位控制閥、21浮球開關(guān)、22混合罐、23增壓栗、24壓力調(diào)節(jié)電磁閥、25支路電磁閥、26水培槽。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1中的溫室水培循環(huán)灌溉系統(tǒng)包括:供水裝置、供料裝置、混肥裝置、灌溉裝置、和控制裝置4以及相應(yīng)的管路和線路，供水裝置通過供水管路與混肥裝置連通；供料裝置與混肥裝置通過供料管路連通；灌溉裝置通過出水主管路與混肥裝置連通，灌溉裝置通過回肥管路與供水裝置連通；控制裝置3分別與供水裝置、供料裝置、混肥裝置、灌溉裝置電連接，接收檢測信息和發(fā)送控制指令。
[0016]供水裝置包括蓄水池17，以及設(shè)置在其上的補(bǔ)水電磁閥18，補(bǔ)水電磁閥18設(shè)置在蓄水池17的進(jìn)水口，用于向蓄水池中補(bǔ)給水分；供水管路上依次設(shè)置有自吸栗16、蓄水池過濾器19和液位控制閥20，液位控制閥20與設(shè)置在混肥裝置內(nèi)的浮球開關(guān)21相連接，自吸栗16與控制裝置3電連接。
[0017]供料裝置包括酸液罐9、堿液罐11、肥料罐13，供料管路上設(shè)置有三個支路分別為供酸支路、供堿支路與供肥支路，酸液罐9通過供酸支路與供料管路連通，在供酸支路上依次設(shè)置有酸液過濾器8、酸液電磁閥6和酸液吸肥器4，酸液電磁閥6與控制裝置3電連接；堿液罐11通過供堿支路與供料管路連通，在供堿支路上依次設(shè)置有堿液過濾器10、堿液電磁閥7和堿液吸肥器5，堿液電磁閥7與控制裝置3電連接；肥料罐13通過供肥支路與供料管路連通，在供肥支路上依次設(shè)置有肥料過濾器12、肥料電磁閥14和肥料吸肥器15 ;月巴料電磁閥14與控制裝置3電連接。上述吸肥器采用常用的文丘里吸肥器。
[0018]混肥裝置包括混合罐22，在混合罐22內(nèi)設(shè)置有浮球開關(guān)21，浮球開關(guān)21用于控制液位控制閥20的開啟和關(guān)閉；在出水主管路上設(shè)置有增壓栗23，出水主管路共分三條支路，第一支路為灌溉施肥回路，與灌溉裝置連接，用于向生產(chǎn)區(qū)供應(yīng)營養(yǎng)液；第二支路是穩(wěn)壓回路，該支路上安裝有壓力調(diào)節(jié)電磁閥24，壓力調(diào)節(jié)電磁閥24與控制裝置3電連接，用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，以防因主管路中流量的變化引起系統(tǒng)壓力的過大波動；在混肥裝置與灌溉裝置之間的出水主管路上設(shè)置有第一 PH傳感器，第一 PH傳感器I與控制裝置3電連接。
[0019]第三支路是配肥支路，配肥支路與供酸支路上的酸液吸肥器4、供堿支路上的堿液吸肥器5以及供肥支路上的肥料吸肥器15連接，使得三個吸肥器可以正常工作，這樣控制裝置3根據(jù)吸肥條件控制酸液電磁閥6、堿液電磁閥7、肥