本發(fā)明涉及水溶肥技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于水溶肥的濃度恒定施肥設(shè)備及其濃度恒定控制方法。

背景技術(shù)：

水溶肥料是指能夠完全溶解于水的含氮、磷、鉀、腐植酸、微量元素復(fù)合型肥料。從形態(tài)分有固體顆粒水溶肥和液體水溶肥兩種。從養(yǎng)分含量分有大量元素水溶肥和微量元素水溶肥、功能性水溶肥等。水溶肥料作為一種新型肥料，施用方法非常靈活，可以土壤澆灌也可以葉面噴施，還可以滴灌和無土栽培。但無論哪種施肥方法，為達到最佳效果，對其濃度要求非常高。現(xiàn)有水溶肥的施肥設(shè)備只是將水溶肥和水簡單混合后輸出，難以精確控制其濃度配比。不僅造成肥料的浪費，還容易影響肥效的發(fā)揮，造成環(huán)境污染。部分帶有濃度檢測裝置的施肥設(shè)備也只能檢測攪拌罐內(nèi)的濃度，當(dāng)罐體較大的時候，在不同的檢測位置會有不同的讀數(shù)，誤差較大。另外，在實際施肥作業(yè)中，經(jīng)常在灌溉施肥的同時調(diào)配水溶肥，濃度檢測的滯后性也影響著水溶肥濃度的恒定，造成濃度忽高忽低，影響精準施肥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種濃度穩(wěn)定性好、實現(xiàn)精準施肥的用于水溶肥的濃度恒定施肥設(shè)備及其濃度恒定控制方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明所述用于水溶肥的濃度恒定施肥設(shè)備包括攪拌罐、設(shè)置在攪拌罐輸出端的水泵、設(shè)置在攪拌罐輸入端的注水管和肥料輸入管，所述在攪拌罐輸出端連接增壓泵，所述增壓泵的輸出端通過過濾器連接二位三通閥，所述水泵連接在二位三通閥的一個輸出端口，二位三通閥的另一個輸出端口通過回流管連通攪拌罐的內(nèi)腔；攪拌罐上設(shè)置有測量罐內(nèi)液體濃度的罐內(nèi)濃度傳感器，在二位三通閥的輸入口設(shè)置有測量輸入口液體濃度的罐外濃度傳感器，所述罐內(nèi)濃度傳感器和罐外濃度傳感器的信號輸出端連接到控制器的信號采集端，所述控制器的控制端連接到二位三通閥。

所述攪拌罐的內(nèi)腔中設(shè)置有連接驅(qū)動機構(gòu)的中軸、與中軸同軸設(shè)置的套筒，所述套筒的內(nèi)壁與中軸之間固定連接有螺旋板，套筒的外壁上固定連接有扇葉。

所述螺旋板是多個間隔設(shè)置、螺旋狀分布的扇形翅片；所述套筒上設(shè)置有貫通內(nèi)外的螺旋狀長孔。

用于水溶肥的濃度恒定控制方法，包括如下步驟：

A)在攪拌罐的輸入端分別設(shè)置注水管和肥料輸入管，在攪拌罐的輸出端設(shè)置增壓泵以及連接在增壓泵輸出端與攪拌罐之間的回流管并在回流管上設(shè)置控制器可控的閥門；在攪拌罐上設(shè)置測量罐內(nèi)液體濃度的罐內(nèi)濃度傳感器，獲取前端濃度，在增壓泵輸出端設(shè)置測量液體濃度的罐外濃度傳感器，獲取后端濃度，設(shè)定施肥濃度上下限。

B)將水和肥料分別通過注水管和肥料輸入管按比例輸入攪拌罐攪拌均勻，同時分別利用罐內(nèi)濃度傳感器和罐外濃度傳感器分別獲取前端濃度和后端濃度；并將前端濃度和后端濃度與施肥濃度上下限比對，控制增壓泵輸出端和回流管的控制器根據(jù)比對結(jié)果，按照如下規(guī)則執(zhí)行

B1)如前端濃度和后端濃度均落入施肥濃度上下限內(nèi)，則關(guān)閉回流管，將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)；

B2)如前端濃度和后端濃度均大于施肥濃度上下限的上限值，則打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐，同時打開注水管向攪拌罐內(nèi)注水；

B3) 如前端濃度和后端濃度均小于施肥濃度上下限的下限值，則打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐，同時打開肥料輸入管向攪拌罐內(nèi)注入肥料；

B4) 如后端濃度落入施肥濃度上下限內(nèi)但前端濃度大于施肥濃度上下限的上限值，則將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)，同時打開注水管向攪拌罐內(nèi)注水；

B5) 如后端濃度落入施肥濃度上下限內(nèi)但前端濃度小于施肥濃度上下限的下限值，則將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)，同時打開肥料輸入管向攪拌罐內(nèi)注入肥料；

B6) 如前端濃度落入施肥濃度上下限內(nèi)但后端濃度大于施肥濃度上下限的上限值或者小于施肥濃度上下限的下限值，則打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐。

本發(fā)明的有效效果在于：攪拌效率高、罐內(nèi)濃度分布均勻，灌溉過程中肥料濃度穩(wěn)定性好，有利于實現(xiàn)精準施肥，避免肥、水的浪費以及由此帶來的環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于水溶肥的濃度恒定施肥設(shè)備一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是用于水溶肥的濃度恒定控制方法的控制規(guī)則流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述用于水溶肥的濃度恒定施肥設(shè)備包括攪拌罐1、設(shè)置在攪拌罐1輸出端的水泵2、設(shè)置在攪拌罐1輸入端的注水管3和肥料輸入管4，通過注水管3和肥料輸入管4按比例將水溶肥和水注入攪拌罐1中，經(jīng)過攪拌混合均勻后通過水泵2輸出，用于施肥作業(yè)。

所述在攪拌罐1輸出端連接增壓泵5，所述增壓泵5的輸出端通過過濾器6連接二位三通閥7，過濾器6一方面可以濾除不能溶解的雜質(zhì)另一方面也可以使水和肥更好地分布均勻。所述水泵2連接在二位三通閥7的一個輸出端口，用于施肥作業(yè)。二位三通閥7的另一個輸出端口通過回流管8連通攪拌罐1的內(nèi)腔，二位三通閥7閥芯的位置決定了過濾器6的輸出端連通回流管8還是連通水泵2；攪拌罐1上設(shè)置有測量罐內(nèi)液體濃度的罐內(nèi)濃度傳感器9，在二位三通閥7的輸入口設(shè)置有測量輸入口液體濃度的罐外濃度傳感器10，所述罐內(nèi)濃度傳感器9和罐外濃度傳感器10的信號輸出端連接到控制器11的信號采集端，所述控制器11的控制端連接到二位三通閥7。控制器11根據(jù)罐內(nèi)濃度傳感器9和罐外濃度傳感器10的檢測數(shù)值控制二位三通閥7閥芯的位置，實現(xiàn)不同的工作狀態(tài)。

如圖1所示，所述攪拌罐1的內(nèi)腔中設(shè)置有連接驅(qū)動機構(gòu)的中軸12、與中軸12同軸設(shè)置的套筒13，所述套筒13的內(nèi)壁與中軸12之間固定連接有螺旋板14，套筒13的外壁上固定連接有扇葉15。所述螺旋板14可以是一個連續(xù)的螺旋狀的隔板，也可以是多個間隔設(shè)置、螺旋狀分布的扇形翅片，各扇形翅片之間帶有間隙；所述套筒13上設(shè)置有貫通內(nèi)外的螺旋狀長孔16。

所述螺旋板14的螺旋方向與扇葉15的方向相反，中軸12帶動套筒13旋轉(zhuǎn)的時候，在套筒13內(nèi)、外形成方向相反的水流，有利于促進水、肥的快速混合，并且濃度分布均勻。設(shè)置在套筒13上的螺旋狀長孔16貫穿套筒13內(nèi)、外，可以使套筒13內(nèi)、外的水壓保持平衡，進一步促進水、肥的混合。

用于水溶肥的濃度恒定控制方法，包括如下步驟：

A)在攪拌罐的輸入端分別設(shè)置注水管和肥料輸入管，在攪拌罐的輸出端設(shè)置增壓泵以及連接在增壓泵輸出端與攪拌罐之間的回流管并在回流管上設(shè)置控制器可控的閥門；在攪拌罐上設(shè)置測量罐內(nèi)液體濃度的罐內(nèi)濃度傳感器，獲取前端濃度P，在增壓泵輸出端設(shè)置測量液體濃度的罐外濃度傳感器，獲取后端濃度T，設(shè)定施肥濃度上下限S。由于不可避免存在的檢測的滯后性以及液體濃度分布的不均勻性，前端濃度P和后端濃度T存在不相等的情況。

B)將水和肥料分別通過注水管和肥料輸入管按比例輸入攪拌罐攪拌均勻，同時分別利用罐內(nèi)濃度傳感器和罐外濃度傳感器分別獲取前端濃度P和后端濃度T；并將前端濃度P和后端濃度T與施肥濃度上下限S比對，控制增壓泵輸出端和回流管的控制器根據(jù)比對結(jié)果，按照如下規(guī)則執(zhí)行

B1)如前端濃度P和后端濃度T均落入施肥濃度上下限S內(nèi)，說明攪拌罐內(nèi)外的肥料濃度一致并達標，符合施肥的要求。此時控制器關(guān)閉回流管，將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)；

B2)如前端濃度P和后端濃度T均大于施肥濃度上下限S的上限值，說明攪拌罐內(nèi)外的肥料濃度超標，不能施肥。此時控制器打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐，形成攪拌罐內(nèi)、外的回流循環(huán)，通過這種回流循環(huán)是攪拌罐內(nèi)外的肥料濃度攪拌均勻，同時打開注水管向攪拌罐內(nèi)注水，降低肥料的濃度，直到前端濃度P和后端濃度T達到其他項目的標準，進入相應(yīng)的流程；

B3) 如前端濃度P和后端濃度T均小于施肥濃度上下限S的下限值，說明攪拌罐內(nèi)外的肥料濃度偏低，也不能施肥；此時控制器打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐，同時打開肥料輸入管向攪拌罐內(nèi)注入肥料；增加肥料濃度的同時，通過攪拌罐內(nèi)、外的回流循環(huán)促使肥料濃度分布均勻；直到前端濃度P和后端濃度T達到其他項目的標準，進入相應(yīng)的流程；。

B4) 如后端濃度T落入施肥濃度上下限S內(nèi)但前端濃度P大于施肥濃度上下限S的上限值，說明肥料濃度暫時符合施肥要求，但攪拌罐內(nèi)濃度偏高，必須及時降低罐內(nèi)濃度；此時控制器將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)，同時打開注水管向攪拌罐內(nèi)注水，以降低罐內(nèi)的濃度；隨著施肥作業(yè)以及注水作業(yè)的進行，前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值很快就會改變，控制器及時根據(jù)前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值調(diào)整相應(yīng)的工作狀態(tài)。

B5) 如后端濃度T落入施肥濃度上下限S內(nèi)但前端濃度P小于施肥濃度上下限S的下限值，說明肥料濃度暫時符合施肥要求，但攪拌罐內(nèi)濃度偏低，必須及時提高罐內(nèi)濃度；此時控制器將增壓泵輸出端連通施肥輸出管進行施肥作業(yè)，同時打開肥料輸入管向攪拌罐內(nèi)注入肥料，以提高罐內(nèi)的濃度；隨著施肥作業(yè)以及注水作業(yè)的進行，前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值很快就會改變，控制器及時根據(jù)前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值調(diào)整相應(yīng)的工作狀態(tài)。

B6) 如前端濃度P落入施肥濃度上下限S內(nèi)但后端濃度T大于施肥濃度上下限S的上限值或者小于施肥濃度上下限S的下限值，說明攪拌罐內(nèi)的肥料濃度已符合施肥要求，但管道內(nèi)存在濃度超標的殘留液體，這些液體雖不能用于施肥作業(yè)，但可以送回攪拌罐經(jīng)攪拌混合以后再使用。此時控制器打開回流管，將增壓泵輸出端連通到攪拌罐，經(jīng)過回流循環(huán)以后，前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值很快就會改變，控制器及時根據(jù)前端濃度P和后端濃度T的數(shù)值調(diào)整相應(yīng)的工作狀態(tài)。

另外，為了精確控制肥料和水分的輸入，在攪拌罐的輸入端的注水管上設(shè)置流量可控的電磁閥，在肥料輸入管上設(shè)置電子皮帶秤，均可以達到較好的效果。