一种风能驱动的水肥利用装置论文和设计

全文摘要

一种风能驱动的水肥利用装置，包括水肥箱、输水管、装置底槽、装置上盖、渗漏板、渗漏网、透风板、喷水泵、输电线、电控装置和风力发电机，装置上盖上开有作物种植口，渗漏板盖设在装置底槽的顶部，装置上盖盖设在渗漏板上方且在装置上盖的下方留出容置土壤的空间，渗漏板上设置有多个渗漏孔，渗漏板的上方铺有渗漏网，透风板处设置有透风通孔，作物种植口处设置有与喷水泵连接的灌溉口，喷水泵的接电源部分与电控装置通过输电线相连，电控装置包括蓄电池组、定时控制器和电控装置箱体，电控装置外接风力发电机供电。本实用新型操作简单、生态环保、实现了设施农业的水肥循环利用，实现了较长时间的自动化使用，节省劳力。

主设计要求

1.一种风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，包括水肥箱(1)、输水管(2)、装置底槽(3)、装置上盖(4)、渗漏板(6)、渗漏网(7)、透风板(8)、喷水泵(9)、输电线(10)、电控装置(11)和风力发电机(12)，所述水肥箱(1)是上方敞开的箱体，所述输水管(2)用于将水肥箱(1)与装置底槽(3)连接，所述装置底槽(3)上对应有装置上盖(4)，所述装置上盖(4)上开有作物种植口(5)，所述渗漏板(6)盖设在装置底槽(3)的顶部，装置上盖(4)盖设在渗漏板(6)上方且在装置上盖(4)的下方留出容置土壤的空间，渗漏板(6)上设置有多个渗漏孔，渗漏板(6)的上方铺有渗漏网(7)，渗漏板(6)和渗漏网(7)共同支撑渗漏网(7)上方的土壤，所述透风板(8)设置在所述装置上盖(4)底部的周壁位置处和\/或设置在所述装置底槽(3)顶部的周壁位置处，透风板(8)处设置有透风通孔用于为装置上盖(4)内的土壤提供充足的氧气，所述作物种植口(5)处设置有与喷水泵(9)连接的灌溉口，喷水泵(9)用于将装置底槽(3)中的水肥通过灌溉口浇灌在作物种植口(5)处的土壤中，喷水泵(9)的接电源部分与电控装置(11)通过输电线(10)相连，所述电控装置(11)包括蓄电池组、定时控制器和电控装置箱体，电控装置(11)外接风力发电机(12)供电。

设计方案

2.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述装置底槽(3)、装置上盖(4)均为PVC材质和半圆筒状，所述渗漏板(6)为矩形PVC板。

3.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述输水管(2)为乳胶软管，通过输水管(2)将水肥箱(1)的出水口和装置底槽(3)的入水口相连，所述出水口和入水口的位置设置以及水肥箱(1)和装置底槽(3)的高低位置设置为使得水肥箱(1)内液面高度保持与装置底槽(3)内液面高度平齐。

4.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述装置底槽(3)和装置上盖(4)的水平宽度相等，为100～500mm，作物种植口(5)是在装置上盖(4)上开的圆形或矩形切口。

5.根据权利要求4所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，当所述作物种植口(5)是在装置上盖(4)上开的圆形切口时，作物种植口(5)直径是装置上盖(4)水平宽度的70～80％；当作物种植口(5)是在装置上盖(4)上开的矩形切口，作物种植口(5)的水平宽度是装置上盖(4)水平宽度的70～80％。

6.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述渗漏板(6)上的渗漏孔为上小下大的锥形渗漏孔，锥形渗漏孔上下两端的直径均在2～10mm之间，孔间距为5～50mm。

7.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述渗漏网(7)为1～10层涤纶材质的网布。

8.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述喷水泵(9)是潜水泵，功率为5～500W，设置在装置底槽(3)中。

9.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述喷水泵(9)的进水口还装有喷水泵滤网(91)。

10.根据权利要求1所述的风能驱动的水肥利用装置，其特征在于，所述蓄电池组能同时为一台以上喷水泵(9)供电。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于设施作物栽培技术领域，具体涉及一种风能驱动的水肥利用装置。

背景技术

设施农业是采用工程技术手段对作物生长的环境进行可控调节，使作物在最适宜的温度、湿度、水肥、气等环境条件下生长。设施农业一般不受地区气候特征及耕地条件的限制，可以随时随地种植不同类型的作物。发展设施农业是解决我国人均耕地少，作物生产量不足的重要措施。水肥是设施农业中栽培管理中较为复杂的一环，由于设施农业的土壤较少，对肥料的保肥性弱，施肥后肥料易随水分流失所造成的浪费现象严重。另外设施农业中土壤在设施装置中处于一个封闭的环境，土壤通透性差气体无法进入土壤层，这是制约设施农业中作物增产的因素之一。设施农业中为了充分利用大棚内的空间，一般采用多层设施装置种植作物，对于大棚内处于高层的设施作物不便于施肥和灌水。现有设施农业中水肥管理的投入成本较高，水肥一体化设备复杂需要配备专业的技术人员。目前的设施农业生产的成本也不断增加。设施农业中对水肥进行循环利用的设施较少，灌溉方式多数采用滴灌方式，肥料采用撒施或者溶于灌溉水中随水分进入土壤。

专利文献CN201720942349公开了一种利用风能的水肥一体化系统，包括供水首部、水肥一体化装置及风能转换系统；供水首部包括供水泵，水肥一体化装置包括施肥泵，供水泵的进液口与自来水泵房连通，供水泵的出液口与施肥泵的进液口连通，施肥泵的出液口输出至田间作物；风能转换系统包括风力机、液压泵、液压马达及油箱，风力机与液压泵连接，液压泵的进液口与油箱连通，液压泵的出液口与液压马达的进液口连通，液压马达的出液口与液压泵的进液口连通，液压马达与供水泵或施肥泵固连。该实用新型通过将风能转换系统为供水泵或施肥泵提供动力，将风能转换成液压能，然后液压能转变成机械能，有利于提供稳定和较大的动力，而且非常环保节能。但该系统没有相应的控制装置，无形中又产生了水资源的浪费。

专利文献CN201420142486公开了一种绿色能源带动的水肥灌溉装置，包括安装于一直立钢管上的发电机构、箱体和灌溉系统；发电机构由风能装置、太阳能电池板、安装在箱体内的蓄电池和逆变器组成，直立钢管从上到下依次设置风能装置、太阳能电池板和装有蓄电池和逆变器的箱体，风能装置和太阳能电池板通过电线与蓄电池连接；灌溉系统由自吸泵、地表管道、埋在地下的水箱、放置于地上的肥箱、滴灌带总管以及与滴灌带总管相连的若干滴灌带组成，滴灌带总管与自吸泵连接，自吸泵通过地表管道与水箱连接，肥箱的下端设置通入水箱的管道，肥箱和水箱通过管道连接，该实用新型既能解决农田电力配套问题，又能提高劳动生产效率，节约时间，实现水肥一体精量化灌溉。但该装置对灌溉水量的控制仍然比较粗放。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的水肥利用装置，以解决背景技术中提出的现有的设施农业中水肥管理中存在的不便以及水肥在设施农业中利用效率低，尚未能对土壤渗漏的水肥进行循环利用，设施农业土壤栽培中的土壤透气性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种风能驱动的水肥利用装置，包括水肥箱、输水管、装置底槽、装置上盖、渗漏板、渗漏网、透风板、喷水泵、输电线、电控装置和风力发电机，所述水肥箱是上方敞开的箱体，所述输水管用于将水肥箱与装置底槽连接，所述装置底槽上对应有装置上盖，所述装置上盖上开有作物种植口，所述渗漏板盖设在装置底槽的顶部，装置上盖盖设在渗漏板上方且在装置上盖的下方留出容置土壤的空间，渗漏板上设置有多个渗漏孔，渗漏板的上方铺有渗漏网，渗漏板和渗漏网共同支撑渗漏网上方的土壤，所述透风板设置在所述装置上盖底部的周壁位置处和\/或设置在所述装置底槽顶部的周壁位置处，透风板处设置有透风通孔用于为装置上盖内的土壤提供充足的氧气，所述作物种植口处设置有与喷水泵连接的灌溉口，喷水泵用于将装置底槽中的水肥通过灌溉口浇灌在作物种植口处的土壤中，喷水泵的接电源部分与电控装置通过输电线相连，所述电控装置包括蓄电池组、定时控制器和电控装置箱体，电控装置外接风力发电机供电。

进一步地，所述装置底槽、装置上盖均为PVC材质和半圆筒状，所述渗漏板为矩形PVC板。

进一步地，所述输水管为乳胶软管，通过输水管将水肥箱的出水口和装置底槽的入水口相连，所述出水口和入水口的位置设置以及水肥箱和装置底槽的高低位置设置为使得水肥箱内液面高度保持与装置底槽内液面高度平齐。

进一步地，所述装置底槽和装置上盖的水平宽度相等，为100～500mm，作物种植口是在装置上盖上开的圆形或矩形切口。

进一步地，当所述作物种植口是在装置上盖上开的圆形切口时，作物种植口直径是装置上盖水平宽度的70～80％；当作物种植口是在装置上盖上开的矩形切口，作物种植口的水平宽度是装置上盖水平宽度的70～80％。

进一步地，所述渗漏板上的渗漏孔为上小下大的锥形渗漏孔，锥形渗漏孔上下两端的直径均在2～10mm之间，孔间距为5～50mm。

进一步地，所述渗漏网为1～10层涤纶材质的网布。

进一步地，所述喷水泵是潜水泵，功率为5～500W，设置在装置底槽中。

进一步地，所述喷水泵的进水口还装有喷水泵滤网。

进一步地，所述蓄电池组能同时为一台以上喷水泵供电。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中的喷水泵吸取装置底槽中的水肥液体后喷向作物土壤表面，水肥液随土壤向下渗漏返回至装置底槽，又会被喷水泵吸取喷向土壤表层，实现设施农业的水肥循环利用。节水节肥，特别适合干旱缺水地区。

水肥箱与装置底槽平行安装，再通过输水管相连形成一个连通器，使设施作物中长时间有水，省去了灌水过程的大量劳力，实现一次加水肥后，长时间使用。

透风板的设置有效增加了土壤中的气体含量，土壤气体含量上升能够有效促进作物根系的有氧呼吸作用，增强根系活力。

土壤均设置在渗漏板和装置上盖之间的空间中，该装置整体可以移动，整体可以设置在有风和阳光处即可。例如非常适合屋顶种植。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一种实施例中的风能驱动的水肥利用装置示意图；

图2是本实用新型一种实施例中的局部构件示意图；

图3是本实用新型一种实施例中的作物栽培装置的截面示意图；

其中，1、水肥箱；2、输水管；3、装置底槽；4、装置上盖；5、作物种植口；6、渗漏板；7、渗漏网；8、透风板；9、喷水泵；10、输电线；11、电控装置；12、风力发电机；91、喷水泵滤网。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

应用本实用新型装置在湖南农业大学土肥资源高效利用国家实验室中心试验站进行设施农业水肥处理。

本实用新型提供的一种风能驱动的水肥利用装置，包括水肥箱1、输水管2、装置底槽3、装置上盖4、渗漏板6、渗漏网7、透风板8、喷水泵9、输电线10、电控装置11和风力发电机12。

将直径为200mm、PVC材质的装置底槽3固定在一个0.8m高的架子上，在其旁边的同一高度位置摆放一个容量为50L的长方体上方敞开的塑料箱作为水肥箱1，便于补充水肥，装置底槽3和水肥箱1之间用一乳胶软管作为输水管2进行连接。通过输水管2将水肥箱1的出水口和装置底槽3的入水口相连，该出水口和入水口的位置设置以及水肥箱1和装置底槽3的高低位置设置为使得水肥箱1内液面高度与装置底槽3内液面高度平齐，保证装置底槽3始终有液体存在。水肥箱1与装置底槽3平行安装，再通过输水管2相连形成一个连通器，使设施作物中长时间有水，省去了灌水过程的大量劳力，实现一次加水肥后，长时间使用。

装置底槽3上方安放有一矩形PVC平板作为渗漏板6，渗漏板6盖设在装置底槽3的顶部，装置上盖4盖设在渗漏板6上方且在装置上盖4的下方留出容置土壤的空间，渗漏板上面设置有多个上小下大的锥形渗漏孔，锥形渗漏孔的上端孔直径为5mm，锥形渗漏孔的下端孔直径为8mm，孔间距为5mm。渗漏板6的上方铺有渗漏网7，渗漏网7是涤纶材质的4层网布，渗漏板6和渗漏网7共同支撑承载渗漏网7上方的土壤。

装置底槽3上对应有直径为200mm、PVC材质的装置上盖4，装置上盖4上开有一个直径为150mm的圆形切口作为作物种植口5。透风板8设置在所述装置上盖4底部的周壁位置处和设置在所述装置底槽3顶部的周壁位置处，透风板8处设置有透风通孔用于为装置上盖4内的土壤提供充足的氧气。透风板8的设置有效增加土壤中的气体含量，土壤气体含量上升能够有效促进作物根系的有氧呼吸作用，增强根系活力。

设施作物栽培中作物种植的设施安装顺序是在装置底槽3上方安放好渗漏板6、渗漏网7和透风板8，安放好装置上盖4，从作物种植口5安放喷水泵9再装填土壤，并且将喷水泵9的灌溉口设置在作物种植口5处。喷水泵9是一种功率为10W的小功率潜水泵，是将装置底槽3中的水肥液体通过灌溉口吸入后喷向作物种植口处的表层土壤，且在喷水泵9进水口还装有喷水泵滤网91，防止装置底槽3的大颗粒物质堵塞喷水泵9。喷水泵9吸取装置底槽3中的水肥液体后喷向作物土壤表面，水肥液随土壤向下渗漏返回至装置底槽3，又会被喷水泵9吸取喷向土壤表层，实现设施农业的水肥循环利用。

喷水泵9的接电源部分与电控装置11通过输电线10相连，电控装置11包括蓄电池组、定时控制器和电控装置箱体，电控装置11外接风力发电机12供电。风力发电机12依靠风力产生电能给蓄电池组充电，通过蓄电池组给一台以上的喷水泵9提供电能。定时控制器，可以对喷水泵9进行自动控制，根据作物的水肥需求特性实现自动灌水和施肥。

整套装置组装完成，开始种植白菜，设定好定时控制器对喷水泵9定时启闭控制，完全可以实行水肥循环利用。本实施例中，应用本实用新型装置共种植16株白菜，其整个生育期加水120L，施氮肥0.052kg、施钾肥0.014kg、施磷肥0.027kg，共获得产量21.65kg；通过不采用本实用新型装置的常规设施农业装置种植白菜，施肥量同采用本实用新型装置种植的白菜保持一致水平，常规种植白菜耗水量为142L，共获得产量19.47kg。说明本实用新型具有良好的增产节水效果，对肥效利用率有一定程度的提高。同时本实用新型依靠风能供能，应用范围较广且环保节能，是一种较好的设施农业装置。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

设计图

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主设计要求

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