Система полива растений
Изобретение относится к автоматическим оросительным системам. Система полива растений содержит приемную емкость для воды, питательную трубку, сифон с механизмом запуска, всасывающим коленом и трубкой-датчиком, соединенной с атмосферой, гидравлический канал, сообщающийся с сифоном, и распределительный трубопровод для полива растений. Питательная трубка снабжена дозирующим клапаном с запорным устройством. Сифон выполнен в виде тройника с двумя входными патрубками и одним или двумя выходными патрубками. Один входной патрубок подсоединен посредством шланга к механизму запуска сифона, другой - к трубке-датчику, а выходной патрубок - к гидравлическому каналу, причем последний посредством разветвителя соединен с распределительным трубопроводом для полива растений, концы которого снабжены капельницами. Механизм запуска сифона содержит гидравлический насос, который установлен на дне приемной емкости и снабжен электронным пусковым устройством (ЭПУ) с программатором и фотоэлектрическим датчиком. ЭПУ выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе. Технический результат заключается в автоматизации процесса точечного полива растений. 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.
Изобретение относится к оросительным системам и предназначено для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений, преимущественно в теплицах, парниках и приусадебных участках.
Известно устройство для индивидуального полива растений, содержащее заполняемую водой бутыль и конус, соединенные между собой муфтой, которая обеспечивает их жесткую связь с возможностью вытекания воды из бутылки внутрь конуса. Стенки конуса выполнены полностью или частично из пористого материала. Муфта выполнена из пластмассы литьем под давлением и содержит три соосные части: промежуточную, в виде диска с отверстием в центре, и двух цилиндров, размещенных с каждой стороны диска, причем цилиндры имеют внутреннюю резьбу для ввинчивания бутыли. (RU 2264704 С2, 27.11.2005).
Недостатком такого устройства является невозможность автоматического регулирования процесса полива и использование его только для индивидуального полива отдельного растения.
Известно также устройство для автоматического полива растений заданными порциями, содержащее герметичный резервуар с питающей жидкостью, в котором снизу установлена выходная трубка с гидрозатвором. Сверху резервуара установлена воздухопропускная трубка, один конец которой опущен в герметичный резервуар, а другой снабжен датчиком-регулятором влажности. Нижний конец трубки датчика-регулятора заполнен тонковолокнистым материалом и опущен в грунт емкости с растением. Под выходной трубкой на горизонтальной оси вращения расположен опрокидывающийся ковш-дозатор с магнитным фиксатором. Полив осуществляют в период, когда воздух через тонковолокнистый материал датчика-регулятора и воздухопропускную трубку поступает в герметичный резервуар. Жидкость через выходную трубку сливается в ковш-дозатор, после заполнения которого автоматически происходит его опрокидывание. Полив прекращается, когда грунт напитается влагой и воздух через тонковолокнистый материал не поступает в герметичный резервуар. (RU 2255464 С1, 10.07.2005).
Недостатком известного устройства является его ограниченная применимость, исключительно для комнатных растений.
Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является система полива растений, содержащая лоток, сифон и механизм запуска сифона. Механизм запуска сифона включает установленный шарнирно на оси ковш с противовесом, трубку-датчик и приемную емкость. Сифон всасывающим коленом сообщен с лотком, сливным коленом - с очагом полива. Приемная емкость монтируется на сливном колене сифона таким образом, чтобы верхний срез ее был ниже верхнего среза лотка, а гидравлический канал сообщался с полостью этого колена в точке, расположенной ниже конца всасывающего колена сифона. К сливному колену в точке, лежащей ниже места связи его с приемной емкостью, подсоединена трубка, конец которой связан с атмосферой и располагается на уровне приемной емкости. Вода в лоток подается по питательной трубе, например, из водопровода. Перед запуском поливного устройства трубку-датчик предварительно заполняют водой. При работе устройства вода заполняет ковш до определенного объема, при котором ковш опрокидывается, затем отмеренный объем воды поступает в приемную емкость, а ковш благодаря противовесу возвращается в исходное положение. Далее поток воды поступает по гидравлическому каналу в нижнюю часть сливного колена и сифон, увлекая за собой воздух из верхней части колена и тем самым заряжая сифон. Затем вода из лотка через сифон поступает в распределительный трубопровод для полива растений. После выработки всего объема воды из лотка сифон разряжается благодаря сообщению конца всасывающего колена с атмосферой. (RU 2019625 С1, 15.09.1994).
Недостатком прототипа является недостаточно надежная в работе конструкция сифона, что приводит к сбоям в подаче воды к растениям, а также низкий уровень автоматизации устройства и, как следствие, сложность в эксплуатации системы полива в целом.
Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является автоматизация процесса точечного полива растений с обеспечением периодического режима работы системы, согласованного с текущим временем суток и связанного с естественным суточным жизненным циклом растений.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе полива растений, содержащей приемную емкость для воды, питательную трубку, сифон с механизмом запуска, всасывающим коленом и трубкой-датчиком, соединенной с атмосферой, гидравлический канал, сообщающийся с сифоном, и распределительный трубопровод для полива растений, согласно изобретению питательная трубка снабжена дозирующим клапаном с запорным устройством, а сифон выполнен в виде тройника с двумя входными патрубками и одним или двумя выходными патрубками, при этом один входной патрубок подсоединен посредством шланга к механизму запуска сифона, другой - к трубке-датчику, а выходной патрубок - к гидравлическому каналу, причем последний посредством разветвителя соединен с распределительным трубопроводом для полива растений, концы которого снабжены капельницами, при этом механизм запуска сифона содержит гидравлический насос, который установлен на дне приемной емкости и снабжен электронным пусковым устройством (ЭПУ) с программатором и фотоэлектрическим датчиком, при этом ЭПУ выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе, согласованной с циклами перехода дня в ночь.
Сифон установлен на уровне или ниже уровня дна приемной емкости для воды и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительного трубопровода на поверхности грунта с растениями.
Запорное устройство снабжено поплавком с возможностью регулировки верхнего уровня воды в приемной емкости.
Гидравлический насос выполнен погруженным и снабжен приводом, который электрически связан с программатором ЭПУ.
Программатор выполнен с возможностью взаимодействия с фотоэлектрическим датчиком с обеспечением процесса полива растений, при этом последний согласован со временем суток.
ЭПУ снабжено автономным источником питания, например гальванической батареей или аккумулятором, и выполнено с возможностью отключения гидравлического насоса после запуска сифона.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 представлен общий вид системы полива; на фиг.2 - схема подачи воды к растению через гребенку с капельницей.
Система содержит приемную емкость 1 для воды, питательную трубку 2, сифон 3 в виде тройника 6 с входными патрубками 4 и 5, всасывающее колено 7 и трубку-датчик 8, соединенную с атмосферой, гидравлический канал 9, соединенный с распределительным трубопроводом 10 через выходные патрубки 11, 12 сифона 3, питательную трубку 2 с дозирующим клапаном 13 и запорным устройством 14, шланг 15, соединяющий сифон 3 через входной патрубок 4 с механизмом запуска - гидравлическим пусковым насосом 16, смонтированным на дне 17 приемной емкости 1. Гидравлический канал 9 с разветвителем 18 соединен с распределительным трубопроводом 19, концы гребенки 20 которого снабжены капельницами 21 для подвода воды в грунт 22 к корням растений 23. Электронное пусковое устройство (ЭПУ) 24 с программатором 25 и фотоэлектрическим датчиком 26 смонтировано на стенке теплицы/парника (на чертеже не показано).
Система полива растений работает следующим образом.
Емкость 1 устанавливают снаружи теплицы/парника (на чертеже не показано) на солнечном, укрытом от ветра месте таким образом, чтобы сифон 3 был зафиксирован на уровне или ниже уровня дна 17 приемной емкости 1 и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительного трубопровода 10 на поверхности грунта 22 с растениями. Питательную трубку 2 подключают к источнику воды и приводят систему в рабочее состояние. По питательной трубке 2 через дозирующий клапан 13 вода поступает в приемную емкость 1 и наполняет ее до уровня, заданного расположением поплавка запорного устройства 14, которое перекрывает дозирующий клапан 13 в момент достижения водой верхнего уровня емкости 1. Уровень воды в емкости 1 контролируют также посредством трубки-датчика 8, которая соединена с атмосферой и обеспечивает стравливание воздуха из гидравлических каналов 9 через тройник 6. В течение светового дня вода естественным образом прогревается за счет солнечного тепла. Для повышения эффективности нагрева целесообразно наружную поверхность емкости 1 покрыть черной краской. С наступлением темноты в соответствии с программой, заложенной в программатор 25, по сигналу фотоэлектрического датчика 26 ЭПУ 24 включается гидравлический пусковой насос 16, установленный на дне 17 приемной емкости 1. Далее нагретая вода через всасывающее колено 7 и входной патрубок 4 тройника 6 сифона 3 поступает в гидравлические каналы 9 и через разветвители 18, распределительные трубопроводы 10, 19, концы гребенок 20, через капельницы 21 подается в грунт 22 непосредственно к корням 23 растений.
Гидравлический пусковой насос 16 после запуска в соответствии с заданной программатором 25 программой посредством ЭПУ 24 отключается примерно через одну минуту, что позволяет экономить энергию батарей электропривода (на чертеже не показано). Под действием атмосферного давления вода из емкости 1 продолжает самотеком поступать в систему гидравлических каналов 9 благодаря тому, что сифон 3 установлен на уровне или ниже уровня дна 17 приемной емкости 1 и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительных трубопроводов 10, 19 от поверхности грунта 22, а трубка-датчик 8, соединенная с сифоном 3, постоянно сообщается с атмосферой.
Капельницы 21 предварительно осторожно погружают в грунт 22 как можно ближе к растению, не повредив его корневую систему, при этом конструктивное исполнение капельниц 21 обеспечивает поступление воды в землю непосредственно к корням 23 растений, что существенно сокращает испарение воды с поверхности грунта 22 и значительно экономит расход воды на полив растений.
Возможности автоматического режима работы системы полива под управлением ЭПУ 24 с программатором 25 и фотоэлектрическим датчиком 26 иллюстрируется в таблице 1.
| Таблица 1. | ||||
| Периодичность полива | Комплектация системы | |||
| +24 | Установка позиции программатора | +36 | Установка позиции программатора | |
| Каждый день | Каждый день | 1 | Каждый день | 1 |
| Через день | *** | *** | 3-4 раза в неделю | 2 |
| Через два дня на третий | 2-3 раза в неделю | 3 | 2-3 раза в неделю | 3 |
| Через три дня на четвертый | *** | *** | 2 раза в неделю | 4 |
| Через шесть дней на седьмой | *** | *** | 1 раз в неделю | 7 |
Система обеспечивает возможность автоматического управления процессом полива растений по заданной программе в зависимости от вида растений и погодных условий. Полив всегда начинается с наступлением вечера, при этом ЭПУ 24 отсчитывает не время, а циклы перехода дня в ночь.
В таблице 2 приведен пример рекомендуемой периодичности полива с применением разработанной системы для томатов и огурцов в зависимости от погодных условий.
| Таблица 2. | ||
| Пасмурно и высокая влажность | Сухо, ясно и солнечно | |
| томаты | 2 раза в неделю | 3 раза в неделю |
| огурцы | 3 раза в неделю | 4 раза в неделю |
Нормы расхода воды, в зависимости от периода года при поливе разработанной системой, при выращивании этих культур в закрытом грунте приведены в таблице 3.
| Таблица 3. | ||
| Период | Томаты | Огурцы |
| Май | 1,2-1,5 л | 1,5-2,0 л |
| Июнь-июль | 1,7-2,0 л | 1,7-2,2 л |
| Июль-август | 1,7-2,0 л | 1,7-2,2 л |
| Сентябрь-октябрь | 0,4-0,1 л | 0,8-1,5 л |
В таблице 4 приведены основные технические характеристики системы в зависимости от ее комплектации согласно предлагаемому изобретению.
| Таблица 4. | ||
| Комплектация +24 | Комплектация +36 | |
| Объем емкости для воды, л | 36 | 50 |
| Напряжение питания ЭПУ, В | 6 | 12 |
| Расчетный срок службы элементов питания (типа Алка-лайн), мес. | 5 | 5 |
| Расчетное к-во капельниц, шт. | 24 | 36 |
| Расчетная площадь теплицы, м2 | -10 | -15 |
| Длина гидравлических каналов (шлангов, ⊘9 мм), м | 15 | 17 |
| Время наполнения емкости, час. | 9 | 12,5 |
| Время опорожнения емкости, часов, не более | 1 | 1 |
Система капельного полива растений соответствует требованиям ТУ РБ 400061101.006-2005, прошла промышленные испытания и признана годной к эксплуатации.
1. Система полива растений, содержащая приемную емкость для воды, питательную трубку, сифон с механизмом запуска, всасывающим коленом и трубкой-датчиком, соединенной с атмосферой, гидравлический канал, сообщающийся с сифоном, и распределительный трубопровод для полива растений, отличающаяся тем, что питательная трубка снабжена дозирующим клапаном с запорным устройством, а сифон выполнен в виде тройника с двумя входными патрубками и одним или двумя выходными патрубками, при этом один входной патрубок подсоединен посредством шланга к механизму запуска сифона, другой - к трубке-датчику, а выходной патрубок - к гидравлическому каналу, причем последний, посредством разветвителя, соединен с распределительным трубопроводом для полива растений, концы которого снабжены капельницами, при этом механизм запуска сифона содержит гидравлический насос, который установлен на дне приемной емкости и снабжен электронным пусковым устройством (ЭПУ) с программатором и фотоэлектрическим датчиком, при этом ЭПУ выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сифон установлен на уровне или ниже уровня дна приемной емкости для воды и на высоте не менее 0,4 м от самой высокой точки размещения распределительного трубопровода на поверхности грунта с растениями.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что запорное устройство снабжено поплавком с возможностью регулировки верхнего уровня воды в приемной емкости.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что гидравлический насос выполнен погруженным и снабжен приводом, который электрически связан с программатором ЭПУ.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что программатор выполнен с возможностью взаимодействия с фотоэлектрическим датчиком с обеспечением процесса полива растений, при этом последний согласован со временем суток.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что ЭПУ снабжено автономным источником питания, например гальванической батареей или аккумулятором, и выполнено с возможностью отключения гидравлического насоса после запуска сифона.
