一种虹吸下水装置、灌溉系统及灌溉种植方法与流程

1.本发明涉及培养设备领域，尤其涉及一种虹吸下水装置、灌溉系统及灌溉种植方法。


背景技术：

2.现有技术中，植物水培的培植方式一般分为：管道式水培、气雾式种植和潮汐式水培三种方式。然而，采用上述培植方式进行培育均存在一定的问题，分别如下:
3.管道式水培：虽然提升水流可以提高植物的生长速度，改善植物培植效果，但是水流速度是由水泵的功率所决定的，然而，水流速度越高，其所消耗的电力也就越高，并且植物根部在水中长时间浸泡，需要有更高的水溶氧量，这就需要水泵长时间运行以增加水溶氧量，导致管道式水培方式需要投入更多的电力成本。
4.气雾式种植：该种培植方式的系统需要较高的系统冗余设计，例如需要配置备用电源，否则在停电发生时，植物根部暴露在空气中，会在较短的时间内造成植物脱水，造成不可逆转的损失。
5.潮汐式水培：其特点在于液位在一段时间上涨，使植物根系能够汲取营养液中养分，一段时间后液位下降，使植物根系能呼吸不会烂根，但该种培植方式往往需要较为复杂的控制系统来实现水位的变化，成本投入过高，而且稳定性不足。
6.因此，需要提供一种培植能耗小并且设备配置少并且培植过程稳定可控的虹吸下水装置来解决上述技术问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种虹吸下水装置。解决了现有技术中潮汐浸没时间不可控，导致培植过程不稳定的问题。
8.本发明的技术效果通过如下实现的：
9.一种虹吸下水装置，包括：
10.管道，所述管道中设有多个虹吸管，所述管道外壁固定套设有固定盘，所述固定盘与所述管道的外壁相对滑动连接，
11.固定件，设于所述管道的上方，固定件所述固定件上设有所述虹吸管数量双倍的开孔，一半数量的所述开孔位于所述管道内壁截面对应的范围内，另一半数量的所述开孔位于超过所述管道外壁截面对应的范围内，
12.所述虹吸管包括内虹吸管和外虹吸管，所述内虹吸管通过所述固定件上的所述开孔和所述外虹吸管连通，所述内虹吸管在竖直方向上长度大于所述外虹吸管在竖直方向上长度，所述内虹吸管和所述外虹吸管分别和所述开孔一一对应，所述内虹吸管的顶部和位于所述管道内壁截面对应的范围内的所述开孔连通，所述外虹吸管的顶部和位于超过所述管道外壁截面对应的范围内的所述开孔连通，所述外虹吸管的底部穿过并固定在所述固定盘上。通过设置多个虹吸管，使得多个虹吸管共同产生虹吸作用自动将托盘中营养液从管
道引导排出，使得可以较好的控制潮汐浸没时间和托盘中的营养液液位，避免了单个虹吸管过细下水过程慢，过粗无法产生虹吸作用的问题。
13.进一步地，所述管道上方设有套管，所述套管和所述固定件固定连接，所述套管可滑动连接于所述管道上。
14.进一步地，所述管道位于所述套管的外侧，所述管道上至少安装有两个螺栓，两个所述螺栓位于不同高度上，所述螺栓穿过所述套管和所述管道以完成所述套管和所述管道的固定连接。
15.进一步地，还包括托盘，所述托盘用于承放并且培育水培植物，所述托盘面积大于所述管道外壁截面的面积，所述托盘设有下水口，所述管道下方穿过所述下水口，所述下水口和所述管道外壁密封连接，所述托盘设有下水口，所述内虹吸管穿过所述下水口，所述外虹吸管底部贴近所述托盘底部。
16.进一步地，被所述外虹吸管底部贴近的所述托盘底部位置设有凹陷部。
17.进一步地，穿过所述下水口且位于所述托盘下方的部分所述管道上设有阀门。
18.另外，还提供一种灌溉系统，包括多个上述虹吸下水装置，多个所述虹吸下水装置从上至下按照预设距离固定，上层的所述虹吸下水装置的下水口对准距离最近的下层的所述虹吸下水装置的托盘上。通过在灌溉系统中设置多层虹吸下水装置，实现了多层种植架的功能，使得各层托盘中的培植方式具有潮汐的效果，并且在不断往托盘中注入营养液时，液体能够相应向下一层托盘排出，确保每一层托盘中营养液液位恒定，不会过高。
19.进一步地，还包括水泵和水箱，所述水箱设于最下层所述虹吸下水装置的下方，所述水箱用于盛接最下层所述虹吸下水装置的下水口中排出的营养液，所述水泵进水口和所述水箱连接，所述水泵出水口位于最上层所述虹吸下水装置的托盘上方。通过在灌溉系统中利用多层虹吸下水装置搭配水泵和水箱使用，形成了水循环，实现自动化培植方式，降低了能耗，并且当需要进水速度大于出水速度时水泵工作，当需要进水速度小于出水速度时水泵停止工作，有助于节省水泵的使用能源。
20.进一步地，下层的所述虹吸下水装置的下水口位置在水平方向上设置在距离最近上层的所述虹吸下水装置的下水口位置的对称位置上。通过设置托盘上进水位置和出水位置对称，使得托盘内水培植物可以充分吸收营养液，并且避免了在取下托盘过程中伤苗和影响自动化设备的工作。
21.进一步地，穿过上层所述托盘的下水口的所述内虹吸管底部高于距离最近的下层所述托盘底部。通过设置穿过上层托盘下水口的虹吸管底部高于距离最近的下层托盘的底部，使得营养液进入下层托盘中液面前与空气接触，从而将空气中氧气带入托盘营养液中，增大营养液中的溶氧量，有利于托盘中水培植物的生长。
22.进一步地，最下层所述虹吸下水装置上设有液位传感器，所述液位传感器用于检测所述虹吸下水装置的托盘中营养液的液位。通过最下层所述虹吸下水装置上设置液位传感器，可以实时检测最下层托盘中的液位，使得灌溉系统具有自动诊断功能，能够自动检测灌溉系统的状态并且及时发现故障。
23.另外，还提供一种灌溉种植方法，所述方法基于上述的灌溉系统实现，包括：
24.将营养液注入最上层虹吸下水装置的托盘中，以使最上层虹吸下水装置的托盘中营养液的液位高于固定件高度，从而使最上层虹吸下水装置的虹吸管产生虹吸作用；所述
虹吸管的吸水部通过虹吸作用吸入托盘中营养液；
25.利用下水口将所述虹吸管的排水部中排出的营养液通过排出至相邻地下层虹吸下水装置的托盘中；
26.各层虹吸下水装置依次相应的产生虹吸作用，以使营养液相继排出至下一层虹吸下水装置的托盘中，最下层虹吸下水装置将营养液排出至水箱中；
27.当检测到所述水箱中有水时控制水泵抽回所述水箱中营养液并重新注入到最上层虹吸下水装置的托盘中。
28.如上所述，本发明具有如下有益效果：
29.1)通过设置多个虹吸管，使得多个虹吸管共同产生虹吸作用自动将托盘中营养液从管道引导排出，使得可以较好的控制潮汐浸没时间和托盘中的营养液液位，避免了单个虹吸管过细下水过程慢，过粗无法产生虹吸作用的问题。
30.2)通过设置套管相对管道可上下移动，并且搭配固定盘相对管道可上下滑动，使得当逐渐往托盘中注入营养液时，通过调节固定件或者固定盘的位置，来调整虹吸管和托盘底部之间的间距来调整虹吸作用的强度，从而控制托盘中营养液的液面高度。
31.3)通过在灌溉系统中设置多层虹吸下水装置，实现了多层种植架的功能，使得各层托盘中的培植方式具有潮汐的效果，并且在不断往托盘中注入营养液时，液体能够相应向下一层托盘排出，确保每一层托盘中营养液液位恒定，不会过高。
32.4)通过在灌溉系统中利用多层虹吸下水装置搭配水泵和水箱使用，形成了水循环，实现自动化培植方式，降低了能耗，并且当需要进水速度大于出水速度时水泵工作，当需要进水速度小于出水速度时水泵停止工作，有助于节省水泵的使用能源。
33.5)通过设置托盘上进水位置和出水位置对称，使得托盘内水培植物可以充分吸收营养液，并且避免了在取下托盘过程中伤苗和影响自动化设备的工作。
34.6)通过设置穿过上层托盘下水口的虹吸管底部高于距离最近的下层托盘的底部，使得营养液进入下层托盘中液面前与空气接触，从而将空气中氧气带入托盘营养液中，增大营养液中的溶氧量，有利于托盘中水培植物的生长。
35.7)通过最下层所述虹吸下水装置上设置液位传感器，可以实时检测最下层托盘中的液位，使得灌溉系统具有自动诊断功能，能够自动检测灌溉系统的状态并且及时发现故障。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
37.图1为本技术实施例提供的一种虹吸下水装置的结构示意图；
38.图2为本技术实施例提供的虹吸管的结构示意图；
39.图3为本技术实施例提供的一种灌溉系统的结构示意图。
40.其中，图中附图标记对应为：
41.管道1、阀门11、虹吸管2、内虹吸管21、外虹吸管22、固定件3、开孔31、套管4、螺栓
5、固定盘6、水泵7、水箱8、液位传感器9。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
44.实施例1：
45.如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种虹吸下水装置，包括：
46.管道1，管道1中设有多个虹吸管2，管道1外壁套设有固定盘6，固定盘6与管道1的外壁相对滑动连接，
47.固定件3，设于管道1的上方，固定件固定件3上设有虹吸管2数量双倍的开孔31，一半数量的开孔31位于管道1内壁截面对应的范围内，另一半数量的开孔31位于超过管道1外壁截面对应的范围内，
48.虹吸管2包括内虹吸管21和外虹吸管22，内虹吸管21通过固定件3上的开孔31和外虹吸管22连通，内虹吸管21在竖直方向上长度大于外虹吸管22在竖直方向上长度，内虹吸管21和外虹吸管22分别和开孔31一一对应，内虹吸管21的顶部和位于管道1内壁截面对应的范围内的开孔31连通，外虹吸管22的顶部和位于超过管道1外壁截面对应的范围内的开孔31连通，外虹吸管22的底部穿过并固定在固定盘6上。
49.具体地，内虹吸管21、固定件3和外虹吸管22共同构成虹吸结构用于实现虹吸作用，内虹吸管21底部为虹吸结构的出水口，外虹吸管22底部为虹吸结构的进水口。
50.优选地，还包括托盘，托盘用于承放并且培育水培植物，托盘面积大于管道1外壁截面的面积，托盘设有下水口，管道1下方穿过下水口，下水口和管道1外壁密封连接，托盘设有下水口，内虹吸管21穿过下水口，外虹吸管22底部贴近托盘底部。需要说明的是，本技术中虹吸原理为当托盘中营养液的液面高于固定件3的高度时，由于内虹吸管21在竖直方向上长度大于外虹吸管22在竖直方向上长度虹吸作用启动，虹吸管2开始从托盘中抽取营养液，从下水口排出，当营养液的液面低于虹吸管2的进水口时，虹吸作用停止。
51.优选地，管道1上方设有套管4，套管4和固定件3固定连接，套管4可滑动连接于管道1上。
52.具体地，内虹吸管21的顶部与管道1内壁截面对应的范围内的开孔31连通，并且套管4和固定件3固定连接，从而实现内虹吸管21的固定，且外虹吸管22的顶部和位于超过管道1外壁截面对应的范围内的开孔31连通，外虹吸管22的底部穿过并固定在固定盘6上，从
而实现外虹吸管22的固定。
53.具体地，虹吸管2数量优选为八个，内虹吸管21和外虹吸管22各四个，内虹吸管21、固定件3和外虹吸管22共同的共同构成的虹吸结构产生虹吸作用自动将托盘中营养液从管道1引导排出，使得可以较好的控制潮汐浸没时间和托盘中的营养液液位，避免了单个虹吸管2过细下水过程慢，过粗无法产生虹吸作用的问题。
54.具体地，位于管道1内壁截面对应的范围内的开孔31呈对称分布，位于超过管道1外壁截面对应的范围内的开孔31也呈对称分布，使得内虹吸管21和外虹吸管22一一对应的穿过对应的开孔31，内虹吸管21对称分布在管道1内，从而确保虹吸管2从对称的四个方向上均匀的将托盘中的营养液导出，保证了托盘中水培植物在不同方向上的均匀生长。
55.具体地，虹吸管2的粗细不同，使得在较粗的虹吸管2上无法发生虹吸作用时，较细的虹吸管2可以保证虹吸效果，并且在较细的虹吸管2发生堵塞时，较粗的虹吸管2可以完成虹吸作用。
56.具体地，虹吸管2为可伸缩结构，可适用于不同长度的管道1使用。
57.需要说明的是，套管4相对于管道1可上下移动，使得当逐渐往托盘中注入营养液时，通过调节固定件3和托盘底部之间的间距来调整虹吸作用的强度，从而控制托盘中营养液的液面高度。
58.优选地，管道1位于套管4的外侧，管道1上至少安装有两个螺栓5，两个螺栓5位于不同高度上，螺栓5穿过套管4和管道1以完成套管4和管道1的固定连接。
59.本实施例中，管道1外壁上安装有两个螺栓5，包括第一螺栓51和第二螺栓52，第二螺栓52位于管道1上靠近托盘位置上，第一螺栓51位置高于第二罗算52高度，当套管4底部低于第二螺栓52高度时，通过第二螺栓52完成管道1和套管4之间的固定；当套管4随着固定件3一起向上拉伸时，套管4高于第二螺栓52所在位置时，通过第一螺栓51完成管道1和套管4之间的固定。
60.需要说明的是，通过将第二螺栓52设置在管道1上靠近托盘位置上，使得在套管4底部高于第二螺栓52高度时，可以在托盘底部提供一个与第二螺栓52高度匹配的预留水位，此时外虹吸管22底部接触不到预留水位的液面，不发生虹吸作用，给托盘中的水培植物提供充分的时间浸润营养液，营造湿润的根系生长环境，有助于植物生长。
61.在一些其他的实施例中，套管4和管道1可采用一个螺栓5完成固定连接，或者套管4和管道1采用螺纹进行固定连接，或者套管4和管道1通过形状锁和方式完成固定，例如在套管4上设有可弹出的凸起部，管道1上设有匹配的孔，当套管4移动到特定位置时，凸起部卡在孔内，完成套管4和管道1之间的固定。
62.优选地，被外虹吸管22底部贴近的托盘底部位置设有凹陷部，使得托盘底部位置营养液更容易从虹吸管2排出。
63.优选地，穿过下水口且位于托盘下方的部分管道1上设有阀门11以开关来控制营养液排出的速度。阀门11上设有过滤网，防止水培植物的根须等杂质堵塞虹吸管2的出水口。
64.实施例2：
65.如图3所示，本技术实施例提供了一种灌溉系统，包括水泵7、水箱8和多个实施例1中的虹吸下水装置，多个虹吸下水装置从上至下按照预设距离固定，上层的虹吸下水装置
的下水口对准距离最近的下层的虹吸下水装置的托盘上，水箱8设于最下层虹吸下水装置的下方，水箱8用于盛接最下层虹吸下水装置的下水口中排出的营养液，水泵7进水口和水箱8连接，水泵7出水口位于最上层虹吸下水装置的托盘上方。
66.需要说明的是，通过在灌溉系统中设置多层虹吸下水装置，实现了多层种植架的功能，使得各层托盘中的培植方式具有潮汐的效果，并且在不断往托盘中注入营养液时，液体能够相应向下一层托盘排出，确保每一层托盘中营养液液位恒定，不会过高。并且在灌溉系统中利用多层虹吸下水装置搭配水泵7和水箱8使用，形成了水循环，实现自动化培植方式，并且当需要进水速度大于出水速度时水泵7工作，当需要进水速度小于出水速度时水泵7停止工作，有助于节省水泵7的使用能源。
67.在一些其他的实施例中，水泵7可以取消，可以再设置一个水箱8从最上层虹吸下水装置的托盘上方注入营养液，实现补充营养液的功能。
68.优选地，下层的虹吸下水装置的下水口位置在水平方向上设置在距离最近上层的虹吸下水装置的下水口位置的对称位置上，使得托盘内水培植物可以充分吸收营养液，并且避免了在取下托盘过程中伤苗和影响自动化设备的工作。上层托盘的下水口位置和相邻的下层托盘的下水口在水平方向以托盘的中心轴为对称轴呈对称设置。
69.优选地，穿过上层托盘的下水口的内虹吸管21底部高于距离最近的下层托盘底部，使得营养液进入下层托盘中液面前与空气接触，从而将空气中氧气带入托盘营养液中，增大营养液中的溶氧量，有利于托盘中水培植物的生长。
70.优选地，最下层虹吸下水装置上设有液位传感器9，液位传感器9用于检测虹吸下水装置的托盘中营养液的液位。可以实时检测最下层托盘中的液位，使得灌溉系统具有自动诊断功能，能够自动检测灌溉系统的状态并且及时发现故障。
71.实施例3：
72.一种灌溉种植方法，方法基于实施例2中的灌溉系统实现，包括：
73.将营养液注入最上层虹吸下水装置的托盘中，以使最上层虹吸下水装置的托盘中营养液的液位高于固定件3高度，从而使最上层虹吸下水装置的虹吸管2产生虹吸作用；虹吸管2的吸水部21通过虹吸作用吸入托盘中营养液；
74.利用下水口将虹吸管2的排水部22中排出的营养液通过排出至相邻地下层虹吸下水装置的托盘中；
75.各层虹吸下水装置依次相应的产生虹吸作用，以使营养液相继排出至下一层虹吸下水装置的托盘中，最下层虹吸下水装置将营养液排出至水箱8中；
76.当检测到水箱中有水时控制水泵7抽回水箱8中营养液并重新注入到最上层虹吸下水装置的托盘中。
77.如上所述，本发明具有如下有益效果：
78.1)通过设置多个虹吸管，使得多个虹吸管共同产生虹吸作用自动将托盘中营养液从管道引导排出，使得可以较好的控制潮汐浸没时间和托盘中的营养液液位，避免了单个虹吸管过细下水过程慢，过粗无法产生虹吸作用的问题。
79.2)通过设置套管相对管道可上下移动，并且搭配固定盘相对管道可上下滑动，使得当逐渐往托盘中注入营养液时，通过调节固定件或者固定盘的位置，来调整虹吸管和托盘底部之间的间距来调整虹吸作用的强度，从而控制托盘中营养液的液面高度。
80.3)通过在灌溉系统中设置多层虹吸下水装置，实现了多层种植架的功能，使得各层托盘中的培植方式具有潮汐的效果，并且在不断往托盘中注入营养液时，液体能够相应向下一层托盘排出，确保每一层托盘中营养液液位恒定，不会过高。
81.4)通过在灌溉系统中利用多层虹吸下水装置搭配水泵和水箱使用，形成了水循环，实现自动化培植方式，降低了能耗，并且当需要进水速度大于出水速度时水泵工作，当需要进水速度小于出水速度时水泵停止工作，有助于节省水泵的使用能源。
82.5)通过设置托盘上进水位置和出水位置对称，使得托盘内水培植物可以充分吸收营养液，并且避免了在取下托盘过程中伤苗和影响自动化设备的工作。
83.6)通过设置穿过上层托盘下水口的虹吸管底部高于距离最近的下层托盘的底部，使得营养液进入下层托盘中液面前与空气接触，从而将空气中氧气带入托盘营养液中，增大营养液中的溶氧量，有利于托盘中水培植物的生长。
84.7)通过最下层所述虹吸下水装置上设置液位传感器，可以实时检测最下层托盘中的液位，使得灌溉系统具有自动诊断功能，能够自动检测灌溉系统的状态并且及时发现故障。
85.虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
86.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
87.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
88.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。