一種新型農(nóng)學(xué)盆栽用高效灌溉裝置

張 翔，王正麗

（1.揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇揚州 225100；2.江蘇悅達智能農(nóng)業(yè)裝備有限公司，江蘇鹽城 224001）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，這同時也帶動了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平也在不斷的提高，其中我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)也處于蓬勃發(fā)展的階段。就目前情況來看盆栽試驗是農(nóng)業(yè)科技工作者在實施農(nóng)業(yè)日常工作中所采用的主要研究方法。但由于在實驗的過程當(dāng)中需要針對大型盆栽的進行澆灌，通常情況下都會采用塑料軟管接供水管的連接口直接對盆栽盆體進行注水。然而這種方式方法一方面不僅浪費工作人員的時間以及精力，另一方面同時還會對盆體植物的土壤間接的形成沖實洞，在一定程度上對作物的生長造成嚴(yán)重的損傷；對表土結(jié)構(gòu)以及作物的根系造成一定程度的損害。植物的根系是植物輸送營養(yǎng)的主要部位，因此，如果植物的根系受到損害會使得植物的存活率太大降低，直接的影響了農(nóng)作物的經(jīng)濟效益與企業(yè)的收益。在這樣的背景之下，現(xiàn)階段情況中急需研究一種使用簡單方便的灌溉裝置解決此類問題，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，這也是提出本文的初衷。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 裝置整體結(jié)構(gòu)

在過去的很長一段時間內(nèi)，國內(nèi)外的相關(guān)雜志及專利文獻上公開了一些新型的灌溉裝置以及灌溉系統(tǒng)，但是大多數(shù)的這些裝置具有設(shè)備體積較大、移動不方便等實際使用困難。基于此種現(xiàn)象本文進一步的研究了一款適用于我國的新型農(nóng)學(xué)大型盆栽試驗的灌溉裝置，其主要設(shè)備包括以下部件內(nèi)容：儲水箱、水泵、分水輸送管、PLC控制裝置、土壤濕度傳感裝置、壓力補償灌水器、滴灌系統(tǒng)及可移動裝置等共同組成（見圖1）。

圖1 農(nóng)學(xué)大型盆栽試驗灌溉裝置示意圖

1.2 工作原理

水源箱內(nèi)安裝有引水泵，引水泵在設(shè)計的過程中通過引水軟管與分水器連接，分水器并通過輸水軟管又與消力灌水器連接，本裝置在具體的使用過程中具有型結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，成本低廉的特點。在設(shè)備使用過程中通過分水器可對多個試驗盆缽?fù)瑫r進行灌水這在一定程度上緩解了灌溉時間上的壓力和灌溉工作人員的工作量，除此之外此設(shè)備還能通過消力灌水器的溢流布水孔可實現(xiàn)溢流布水，從而避免了現(xiàn)有灌水方法易在盆缽內(nèi)形成沖蝕洞，對土壤結(jié)構(gòu)和作物根系造成不良影響的問題，大幅度的提升了農(nóng)作物的成活率，同時也有利于農(nóng)學(xué)試驗的開展除此之外并對試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度提供了更為有效的保障。

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 土壤干濕度與PLC控制結(jié)構(gòu)

本設(shè)備的主要應(yīng)用原理是，通過設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為利用土壤濕度傳感器感應(yīng)土壤的干濕度并將信號傳送給PLC、通過設(shè)備的控制裝置、控制面板實現(xiàn)與水泵電機的信號傳輸與控制連接，最終在效果上達到自動灌溉、灌溉有效可控、節(jié)水無外溢、灌溉效率高、可移動且結(jié)實耐用，使用壽命長的效果。此項裝置還具有整體結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、市場價格低廉的諸多優(yōu)勢。此裝置在實際使用的過程當(dāng)中還可以針對多個試驗盆體進行大面積的灌溉，在較大程度上提升了灌溉的工作效率，也同時減少了相關(guān)工作人員的工作量，節(jié)省相關(guān)企業(yè)的人力、物力、才力。

2.2 移動控制電動化結(jié)構(gòu)

本文裝置是適用于農(nóng)學(xué)盆栽試驗過程中經(jīng)常移動的灌溉裝置，其主要的構(gòu)成分別是水箱、水泵、分水器、移動裝置組成，在在應(yīng)用的過程中移動省力方便。水箱固定在支架頂部的安裝板上，在安裝底座的兩側(cè)分別設(shè)置有行走輪-驅(qū)動輪、行走輪-轉(zhuǎn)向輪[1]。底座箱內(nèi)設(shè)置有電機、在電機輸出軸上連接減速齒輪箱、驅(qū)動軸上有驅(qū)動聯(lián)軸器與減速齒輪箱相連；相關(guān)電機控制系統(tǒng)直接連接安裝在電器控制柜之中、通過控制面板實現(xiàn)移動控制的電動化（見圖2）。

圖2 安裝底座的縱向剖析圖

2.3 壓力補償灌水器結(jié)構(gòu)

本文研究的是適用于農(nóng)學(xué)大型盆栽試驗的灌溉裝置，設(shè)計者為避免在灌溉的過程當(dāng)中出現(xiàn)沖蝕洞的現(xiàn)象，對作物的根莖造成不利影響[2]，該灌溉裝置選擇了壓力補償灌水器結(jié)構(gòu)，壓力補償灌水器結(jié)構(gòu)主要是通過利用分形流道高效的消能作用，使得壓力補償灌水器在低壓條件下也能進行有效的壓力補償，從而更好的保證了灌水器的穩(wěn)定出水，此設(shè)備更加適用于大面積、長距離的滴灌作業(yè)（見圖3）。

圖3 壓力補償灌水器的結(jié)構(gòu)示意圖

3 裝置技術(shù)效果

此項裝置的技術(shù)效果主要表現(xiàn)為：

1）干濕度傳感技術(shù)實現(xiàn)信號的傳輸；

2）用PLC或編碼器來控制水泵的自動運行；

3）使用滴灌系統(tǒng)節(jié)水不會出現(xiàn)外溢的現(xiàn)象。

注：現(xiàn)階段情況下我國大面積采用的滴灌產(chǎn)品有三種：管上式滴頭、管間式滴頭，滴灌帶管，果樹或盆栽作物通常情況下所采用的是管上式滴頭。滴灌技術(shù)是目前為止節(jié)水效果最好的灌溉技術(shù)，其主要的特點是底壓小流量的流出灌溉方式，在設(shè)備針對植物驚醒灌溉的過程中一方面實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)水，另一方面還能有效的控制水流大小，防止出現(xiàn)水流外溢現(xiàn)象，保證了充足的供水。本裝置采用的滴灌系統(tǒng)節(jié)水在較大程度上實現(xiàn)了灌溉的節(jié)水性能，同時還確保被灌溉物不出現(xiàn)灌溉外溢的問題，極大的提高了灌溉的效率。

4 結(jié)語

本文提出一種新型的、移動省力方便的農(nóng)學(xué)大型盆栽試驗灌溉裝置，為農(nóng)學(xué)大型盆栽提供了一種全新的試驗灌水裝置，介紹了其工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種試驗灌水裝置為種植物的生長提供了更好的生長環(huán)境，移動裝置也減少了人工成本、使種植物的澆灌更加穩(wěn)定持久。