本發(fā)明涉及一種輕小型半自動滴灌壓差施肥車及其施肥方法，屬于農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

滴灌施肥技術(shù)是滴灌的特色和優(yōu)勢，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益，目前我國最常見的滴灌施肥裝置是壓差式施肥罐，價格低廉，操作簡單，很受農(nóng)戶歡迎。但生產(chǎn)實(shí)踐中，壓差施肥尚有如下問題：(1)滴灌本身即被稱為灌溉中的“貴族”，灌溉工程中一直希望能夠合理的降低滴灌系統(tǒng)造價。生產(chǎn)中并非經(jīng)常性施肥，但目前施肥罐仍多采用固定安裝配套，這無疑增加了系統(tǒng)投資，尤其在實(shí)施滴灌自動化時，施肥用電磁閥等投資更大，不經(jīng)濟(jì)。所以，移動式的自動化施肥裝置更具有價格優(yōu)勢和市場，然而，現(xiàn)僅在移動式滴灌首部有部分涉及到施肥裝置，且較少有自動化報道。(2)自動化、智能化是滴灌發(fā)展趨勢，但現(xiàn)有滴灌壓差施肥裝置自動化性能差，已有的壓差施肥自動化技術(shù)少。

授權(quán)公告號CN 103959974B，發(fā)明名稱：一種自動控制壓差施肥系統(tǒng)，包括給水管道、濃度傳感器和施肥罐，所述的給水管道包括輸水主管道和施肥旁支管道，施肥旁支管道包括施肥進(jìn)口管道和施肥出口管道，在施肥進(jìn)口管道和施肥出口管道之間的輸水主管道上設(shè)置有施肥電磁閥，在施肥進(jìn)口管道上設(shè)置有進(jìn)水電磁閥，在施肥出口管道上設(shè)置有出水電磁閥，在圓柱形罐體的底部設(shè)置有排污電磁閥；所述的濃度傳感器安置在出水電磁閥與輸水主管道之間的施肥出口管道上。本發(fā)明的施肥系統(tǒng)通過設(shè)置四個電磁閥和濃度傳感器，通過濃度傳感器檢測濃度并反饋信號，可以方便的監(jiān)控施肥過程的濃度變化，方便控制施肥過程，操作方便。該專利涉及到了濃度傳感器和電磁閥、控制器等，造價不菲，該技術(shù)需采用濃度傳感器的主要原因是由于壓差施肥罐肥料溶液濃度隨時間不斷降低，無法進(jìn)行控制。

總之，目前滴灌壓差施肥系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)、自動化代價高，為此，需開發(fā)一種輕小型半自動滴灌壓差施肥車，能輕快方便的移動，能實(shí)現(xiàn)半自動灌溉施肥，進(jìn)一步降低滴灌施肥裝置乃至滴灌系統(tǒng)造價，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的自動化，經(jīng)濟(jì)合理，更充分發(fā)揮滴灌水肥一體化優(yōu)勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種輕小型半自動滴灌壓差施肥車及其半自動滴灌壓差施肥方法，解決了現(xiàn)有滴灌壓差施肥系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)、自動化代價高等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種輕小型半自動滴灌壓差施肥車，包括車體、壓差施肥系統(tǒng)、控制計量設(shè)施、PLC控制器和電源；

所述的車體為帶有4個萬向輪的平板車，一端設(shè)有把手；

所述的壓差施肥系統(tǒng)包括壓差施肥罐體、進(jìn)水管和出水管，所述的壓差施肥罐體固定于車體上，壓差施肥罐體為全密封結(jié)構(gòu)，壓差施肥罐體下面設(shè)有排水管，壓差施肥罐體側(cè)面下方設(shè)有進(jìn)水管，壓差施肥罐體側(cè)面上方設(shè)有出水管，所述排水管上設(shè)有第一電磁閥，所述進(jìn)水管上設(shè)有水表和第二電磁閥，所述出水管上設(shè)有第三電磁閥；

所述的控制計量設(shè)施包括稱重傳感器及設(shè)置在稱重傳感器上的若干個肥料桶，肥料桶與壓差施肥罐體之間有輸肥管道，輸肥管道上帶有第四電磁閥；

所述的第一電磁閥、水表、第二電磁閥、第三電磁閥、稱重傳感器和第四電磁閥分別與PLC控制器和電源連接，所述的PLC控制器連接顯示器，PLC控制器和顯示器分別與電源連接。

優(yōu)選地：所述的進(jìn)水管上還設(shè)置有前置過濾器。

優(yōu)選地：所述的電源采用直流可充電電源。

優(yōu)選地：所述的進(jìn)水管遠(yuǎn)離壓差施肥罐體的一端設(shè)置有帶第一快速接頭的第一軟管，所述的出水管遠(yuǎn)離壓差施肥罐體的一端設(shè)置有帶第二快速接頭的第二軟管。

優(yōu)選地：所述的壓差施肥罐體的側(cè)面下方設(shè)置有檢修口。

本發(fā)明也提供了一種半自動滴灌壓差施肥方法，采用本發(fā)明的輕小型半自動滴灌壓差施肥車，包括以下步驟：

(1)向肥料桶內(nèi)加入所需液體肥料，牽引施肥車至第一施肥點(diǎn)，利用滴灌系統(tǒng)上安裝有的施肥閥(有的滴灌系統(tǒng)沒有施肥閥，可加裝)，利用第一快速接頭將進(jìn)水管連接在施肥閥前，利用第二快速接頭將出水管連接在施肥閥后；

(2)在顯示器上輸入所需肥料種類、數(shù)量，啟動施肥系統(tǒng)，開始自動施肥，PLC控制器向第四電磁閥發(fā)送指令，第四電磁閥打開，肥料進(jìn)入壓差施肥罐體，稱重傳感器感應(yīng)并向PLC控制器反饋肥料減少量，至所需肥料量后PLC控制器發(fā)送指令關(guān)閉第四電磁閥；

(3)PLC控制器發(fā)送指令打開第二電磁閥，顯示器上顯示第二電磁閥打開，手動閉合滴灌系統(tǒng)上的施肥閥，水由進(jìn)水管進(jìn)入壓差施肥罐體混合肥料，水表計量進(jìn)入罐體的水量并向PLC控制器反饋，當(dāng)水表測得進(jìn)入水量達(dá)到壓差施肥罐體積時，PLC控制器發(fā)送指令打開第三電磁閥，依靠壓差開始施肥，水由進(jìn)水管進(jìn)入壓差施肥罐體，混合后的肥料溶液由出水管進(jìn)入滴灌系統(tǒng)，PLC控制器接收進(jìn)水管上水表反饋來的水量信息，待進(jìn)水量達(dá)到5倍壓差施肥罐體積時，顯示器上顯示肥料注入結(jié)束。

優(yōu)選地：所述的壓差施肥的壓差在0.03-0.05MPa。

優(yōu)選地：顯示器上顯示肥料注入結(jié)束后，PLC控制器控制第二電磁閥和第三電磁閥繼續(xù)開啟，采用施肥罐內(nèi)的水沖洗滴灌系統(tǒng)5-10min，然后停止施肥，PLC控制器發(fā)送指令關(guān)閉第二電磁閥和第三電磁閥，同時發(fā)送指令打開第一電磁閥，排空施肥罐內(nèi)的水，顯示器上顯示此次施肥過程結(jié)束，手動拔掉第一和第二快速接頭，打開滴灌系統(tǒng)上的施肥閥，牽引施肥車至下一施肥點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果：

相比于現(xiàn)有的技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)同樣可實(shí)現(xiàn)壓差施肥的自動化和智能化，且整個施肥過程操作簡單，適合文化程度不高的農(nóng)戶；

(2)相較于現(xiàn)有的自動壓差施肥技術(shù)，采用移動施肥車及制定的壓差施肥方法，大大減少了濃度傳感器、電磁閥等昂貴配件的數(shù)量，進(jìn)一步降低了工程造價，減少了維修養(yǎng)護(hù)成本，更易于農(nóng)戶接受。

(3)整個移動施肥車相較于現(xiàn)有的移動灌溉首部，只需在主管上增加兩個快速接頭，更利于與現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)對接，且更輕便靈活，農(nóng)戶使用更加方便，無論對于已有灌溉工程或待建工程，均有較強(qiáng)適應(yīng)性。

(4)本發(fā)明的施肥方法通過優(yōu)化控制參數(shù)，使施肥濃度均勻性提高，并且采用施肥體積的方式控制施肥的結(jié)束，控制方法簡單。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的輕小型半自動滴灌壓差施肥車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的壓差施肥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為不同實(shí)施例的壓差與相對濃度的折線圖。

圖中，1為第一快速接頭，2為第一軟管，3為前置過濾器，4為第二快速接頭，5為第二軟管，6為第三電磁閥，7為壓差施肥罐體，8為稱重傳感器，9為肥料桶，10為第四電磁閥，11為輸肥管道，12為把手，13為顯示器，14為電源，15為萬向輪，16為第二電磁閥，17為水表，18為第一電磁閥，19為排水管，20為檢修口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1和2所示，一種輕小型半自動滴灌壓差施肥車，包括車體、壓差施肥系統(tǒng)、控制計量設(shè)施、PLC控制器(圖中未顯示)和電源14；

車體為帶有4個萬向輪15的平板車，一端設(shè)有把手12，方便手動推拉，方便全方位移動，為減輕重量，平板車僅有支撐框架，更輕小。

壓差施肥系統(tǒng)包括壓差施肥罐體7、進(jìn)水管和出水管，所述的壓差施肥罐體7固定于車體上，壓差施肥罐體7為全密封結(jié)構(gòu)。壓差施肥罐體7的材料為塑料材質(zhì)，輕便防腐，形狀為方形，方便固定罐體，方便檢修。

壓差施肥罐體7側(cè)面下方設(shè)有進(jìn)水管，壓差施肥罐體7側(cè)面上方設(shè)有出水管，罐體下面設(shè)有帶有第一電磁閥18的排水管19，進(jìn)水管上設(shè)有水表17和第二電磁閥16，出水管上設(shè)有第三電磁閥6；

控制計量設(shè)施位于壓差施肥罐體7的上方，包括稱重傳感器8及設(shè)置在稱重傳感器8上的若干個肥料桶，肥料桶與壓差施肥罐體7之間有輸肥管道11，輸肥管道11上帶有第四電磁閥10。本實(shí)施例中的肥料桶9為3個。每個肥料桶9都設(shè)置有輸肥管道11和電磁閥。

第一電磁閥18、水表17、第二電磁閥16、第三電磁閥6和稱重傳感器8分別與PLC控制器和電源14連接，PLC控制器連接顯示器13，PLC控制器和顯示器13分別與電源14連接。本發(fā)明中的電磁閥優(yōu)選塑料電磁閥，直流供電。

進(jìn)水管上還設(shè)置有前置過濾器3。前置過濾器3選擇帶有穩(wěn)壓器的過濾器，如美國濱特爾自來水前置水過濾器。供水水壓的穩(wěn)定對于壓差施肥具有重要影響。采用美國濱特爾自來水前置水過濾器不但可以有效去除水里面的雜質(zhì)，提高系統(tǒng)的使用壽命，而且前置水過濾器還有穩(wěn)壓器，可以有效的防止供水水壓的變化對于施肥濃度的影響。

電源14采用直流可充電電源。

進(jìn)水管遠(yuǎn)離壓差施肥罐體7的一端設(shè)置有帶第一快速接頭1的第一軟管2，所述的出水管遠(yuǎn)離壓差施肥罐體7的一端設(shè)置有帶第二快速接頭4的第二軟管5。設(shè)置快速接頭可與預(yù)設(shè)在滴灌系統(tǒng)主管施肥閥前后的快速接頭對接。進(jìn)水管和出水管各配有一部分軟管，可隨意調(diào)整距離。

優(yōu)選地：壓差施肥罐體7的側(cè)面下方設(shè)置有檢修口20。檢修口20為螺紋口，墊圈密封，方便罐體的檢修。

本發(fā)明的輕小型半自動滴灌壓差施肥車使用方法如下：不需要滴灌施肥時，將施肥車保管收藏。當(dāng)需要施肥時，在肥料倉庫，向肥料桶注入本次所施用液體肥料，牽引施肥車至第一個施肥點(diǎn)，進(jìn)行施肥。

實(shí)施例2

一種自動滴灌壓差施肥方法，采用實(shí)施例1的輕小型半自動滴灌壓差施肥車，不需要滴灌施肥時，將施肥車保管收藏。當(dāng)需要施肥時，包括以下步驟：

(1)在肥料倉庫，向肥料桶內(nèi)加入所需液體肥料，牽引施肥車至第一施肥點(diǎn)，利用滴灌系統(tǒng)上安裝有的施肥閥(有的滴灌系統(tǒng)沒有施肥閥，可加裝)，利用第一快速接頭將進(jìn)水管連接在施肥閥前，利用第二快速接頭將出水管連接在施肥閥后；

(2)在顯示器上輸入所需肥料種類、數(shù)量，啟動施肥系統(tǒng)，開始自動施肥，PLC控制器向第四電磁閥發(fā)送指令，第四電磁閥打開，肥料進(jìn)入壓差施肥罐體，稱重傳感器感應(yīng)并向PLC控制器反饋肥料減少量，至所需肥料量后PLC控制器發(fā)送指令關(guān)閉第四電磁閥；

(3)PLC控制器發(fā)送指令打開第二電磁閥，顯示器上顯示第二電磁閥打開，手動閉合滴灌系統(tǒng)上的施肥閥，水由進(jìn)水管進(jìn)入壓差施肥罐體混合肥料，水表計量進(jìn)入罐體的水量并向PLC控制器反饋，當(dāng)水表測得進(jìn)入水量達(dá)到壓差施肥罐體積時，PLC控制器發(fā)送指令打開第三電磁閥，依靠壓差開始施肥，水由進(jìn)水管進(jìn)入壓差施肥罐體，混合后的肥料溶液由出水管進(jìn)入滴灌系統(tǒng)，PLC控制器接收進(jìn)水管上水表反饋來的水量信息，待進(jìn)水量達(dá)到5倍壓差施肥罐體積時，顯示器上顯示肥料注入結(jié)束。壓差施肥的壓差在0.03-0.05MPa。

顯示器上顯示肥料注入結(jié)束后，PLC控制器控制第二電磁閥和第三電磁閥繼續(xù)開啟，采用施肥罐內(nèi)的水沖洗滴灌系統(tǒng)5-10min，然后停止施肥，PLC控制器發(fā)送指令關(guān)閉第二電磁閥和第三電磁閥，同時發(fā)送指令打開第一電磁閥，排空施肥罐內(nèi)的水，顯示器上顯示此次施肥過程結(jié)束，手動拔掉第一和第二快速接頭，打開滴灌系統(tǒng)上的施肥閥，牽引施肥車至下一施肥點(diǎn)。

采用尿素作為肥料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，施肥量為10kg，壓差施肥罐體體積為10L，出口壓力為0.1MPa。實(shí)驗(yàn)1-5采用將10kg尿素充分?jǐn)嚢枞芙夂蠹尤胧┓使蓿谑┓使拗兄饾u加水，當(dāng)肥液充滿罐體時，即進(jìn)水1體積的時候，測得出水管管口的肥液濃度即為初始濃度。用相對濃度(不同進(jìn)水體積下取樣肥液濃度除以V＝1時的初始肥液濃度)來表示施肥罐出口肥液濃度的變化，具體數(shù)據(jù)見表1和圖3。

由表1和圖3可知，壓差對施肥濃度具有重要影響，壓差過大會導(dǎo)致相對濃度迅速下降，導(dǎo)致施肥濃度差距過大，壓差過小，施肥濃度差距相對降低。另外采用本發(fā)明的方法，通過控制進(jìn)水量與壓差施肥罐體積關(guān)系的辦法，來控制最終的施肥結(jié)束時間，結(jié)果穩(wěn)定可靠。對比采用濃度計的方法，造價低，控制維修方便。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。