改进型节水免翻耕精准灌溉系统的制作方法

1.本实用新型涉及农业精准灌溉装置，具体地指一种改进型节水免翻耕精准灌溉系统。


背景技术：

2.申请人于2021年6月10日申请了一项名称为：免翻耕节水型精准灌溉系统，申请号为：2021213035610的实用新型专利，本方案在实际使用中存在以下不足：第一，因为我国西北部一般阳历五月份左右下种，而此时一般会遇到一两次冷空气南下的天气，因此需要覆盖薄膜，防止种苗出现冻害情形。加盖薄膜的作用主要有两点，第一，保温。第二，保墒。但是薄膜无法自行降解，到了夏秋季又需要撤除，不撤除则有污染土地的风险。该方案中没有考虑取代薄膜的供暖装置，西北地区，昼夜温差大，需要设计一套供暖系统，使五月份偏低的气温环境中，让种苗有一个温暖的根部环境。第二，现有导流组件外壁垂直设计，离种子的距离过远，不利于水快速接近种子，还是需要更多的水源进行灌溉，依旧存在水资源的浪费。第三，导流组件出水口朝外，使用过程中植物的根茎和土壤有可能会进入导流组件的内腔，造成出水不畅，通过导流组件上部检修口也无法解决问题，重新掏通费时费力。第四，尾端出气孔容易导致种苗在前二十天里被五月份的寒朝冻伤。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是针对现有农耕、灌溉方式所面临的现状，改进申请人现有免翻耕节水型精准灌溉系统存在的缺陷，提供一种既能兼顾节约水资源又能保证水、肥灌溉效果，还能降低农民劳作强度，同时取代薄膜为作物提供保温保墒的改进型节水免翻耕精准灌溉系统。
4.为实现上述目的，本实用新型所设计的改进型节水免翻耕精准灌溉系统，包括架设在水源附近的蓄水塔、增压水泵、供水箱和沿田埂铺设于田间的供水管网，所述蓄水塔、供水箱、供水管网通过输水管相互连接，所述供水管网通过若干间隔布置的支撑座悬置于地表上，所述供水管网上间隔布置有灌溉导流组件，其特殊之处在于：还包括雾化加热组件，所述雾化加热组件包括与供水箱相连的雾化水管，所述雾化水管另一端与供水管网连接，所述雾化水管上设有超声波雾化发生器，同时还设有电热鼓风机，
5.所述灌溉导流组件包括柱状中空的导流本体，所述导流本体顶部具有弧形凹槽与供水管网外壁镶嵌配合，且与供水管网内腔连通，所述导流本体下部具有渐扩喇叭状外壁以及呈倒v形的斜面导流板，所述斜面导流板与导流本体外壁围合而成指向作物根系的引流出水口，所述斜面导流板的倒v形夹角内支撑有加强筋。
6.作为优选方案，所述斜面导流板与导流本体外壁间围成的导流通道内设置有锥形陶瓷过滤网。
7.作为优选方案，所述供水管网上位于灌溉导流组件上方的管壁上设置有翻边信标，所述翻边信标与供水管网一体式设置。
8.作为优选方案，所述供水管网的尾端低于前端1～5
°
，实现均匀出水，避免前端先授水过多，后端无水的情况。
9.作为优选方案，所述供水管网上位于每个灌溉导流组件上方均开设有检修口，所述检修口处设置有与其螺纹配合的透明螺盖。
10.作为优选方案，所述供水箱的出水口、供水管网的进水口与雾化水管的进水端通过三通管路连通。
11.作为优选方案，所述供水管网尾端设置有排气口；所述排气口为向上翻折型弯头。
12.作为优选方案，所述蓄水塔的出水口位于蓄水塔的水箱侧壁略高于水箱底部的位置，所述出水口处设置有滤网和开关阀，所述供水箱出水口连接的管路上设置有滤网和开关阀，所述雾化加热组件与供水箱连接的管路上设置有支管阀。
13.作为优选方案，所述排气口处设置有与其螺纹配合的防尘盖。
14.作为优选方案，所述防尘盖上设置有泄压阀。
15.所设计的改进型节水免翻耕精准灌溉系统具有以下优点：1、这种改进，提高了种子的存活率，让五月份下种的作物有一个温暖的根部环境，可让作物快速生长，提高种苗的健壮率，有了健壮的苗株，农业丰收就成功了一半。2、有了供暖系统无需覆盖薄膜，因为供暖系统提供了热源，导流组件的出水口在土层下面五公分左右的深度，上面是一层五公分左右的干土，可保水分不会被光照和风挥发，可保热度不散失，有了土壤中的温度和墒度，薄膜无需使用，节约人力，物力成本。3、由于株距和行距是固定的尺寸，苗株不是东一棵西一棵，这样可配套生产除草和松土一体设备，不需除草剂和人工除草，用机械设备除草可以避免伤到苗珠，避免土壤毒化，让人民有健康环保的粮食吃。4、采用超声波方式提供热水雾，避免制热鼓风机送出的热气湿度不够，这种设计可确保湿度源源不断的跟随正气压缓缓进入土层缓释，让作物受湿合理。
16.空气经电热丝加热后通过鼓风机推动超声波形成的水雾热湿气流进入供水管网，不是集中从一个出口流出，不用担心烫伤作物根部，而是从各个导流组件的锥状滤网下端出水口缓缓流至土壤中，形成高于环境温度三至五度的热湿气体，可让作物的根系生长在一个相对温暖的环境中，防止种苗的冻害情况，从而可代替田间薄膜的使用。改进后的引流出水口直接指向两侧植物根部，离植物根系更近，水分吸收更直接，相较于改进前的垂直向外的导流出水口，拉进了授水距离，既保证了植物根系的灌溉需要，又避免后期植物根系深入到出水口内造成堵塞。
17.传统种植粮食作物靠天收，风调雨顺，多收点，风不调雨不顺，甚至会颗粒无收。本实用新型所设计的免翻耕节能灌溉装置，无论下种出芽，还是生长段，成穗扬花时间段，成粒段都能可控精准供水施肥，直接作用于农作物根部，这样节约了水资源、肥料成本。
18.农业稳产丰产低成本的最重要的三个要素是，第一，能及时灌溉。第二，能及时施肥。第三，节水节肥。申请人这套免翻耕节能灌溉装置，实现了这三个要求，农业从此不靠天收，而且比传统种植方法低成本，还可保季季稳产丰产。
19.相较于其他集中灌溉、精准灌溉、或智能灌溉感应系统等，本系统具有结构简单、建造及运行成本极为低廉的特点，普通农户只需在相对平整的地块铺设管材及灌溉导流组件，然后与蓄水塔等水源连接即可持续运作三五十年都不需要再有大量成本投入了，因为供水系统是用型材或者pc管材制造，不容易腐烂，成本低，抗冷热性强。解决了智能灌溉系
20。当需要灌溉时，打开供水箱3出水口连接的管路上的开关阀13，关闭雾化水管15上的支管阀20，进行灌溉；当需要雾化保温时，关闭供水箱3出水口连接的管路上的开关阀13，打开雾化水管15上的支管阀20，进行雾化保温灌溉。
31.供水管网4的尾端低于前端3～5
°
，实现均匀出水，避免前端授水过多，后端无水的情况；
32.供水管网4上位于每个灌溉导流组件上方均开设有检修口，检修口处设置有与其螺纹配合的透明螺盖10，可以通过透明螺盖10观察水流情况，也可以在灌溉导流组件发生堵塞时，打开检修口，通过锥形陶瓷过滤网17顶部的提钩掏出锥形陶瓷过滤网17进行清污处理或更换。这样一次性铺设，可保三五十年不需更换供水管网或者导流组件，节约成本。
33.优选地，本实施例供水管网4尾端设置有排气口11。排气口11 为向上翻折型弯头，排气口11处设置有与其螺纹配合的防尘盖14，防尘盖14上设置有泄压阀。
34.本系统使用时，蓄水塔1是跟一个大队或一个乡镇供水，分流到农户田间，还是每家每户在田间高处有个供水箱3或者储水箱，供水箱3的顶部开有投放口，便于勾兑水溶肥，也便于清洗，这样方便每家每户单独用水，互不打扰避免互相抢水，也可在储水箱内勾兑水溶肥。
35.在水库或河道边，用泵把水抽到乡镇蓄水塔1里，然后用落差的作用力，分流到田间地头的供水箱3，对接每家每户的储水箱，用开关，直接调控灌溉时间和水量，实现灌溉水计量一致地均匀流入土层里，让每珠作物均匀受水。
36.初次布设，第一，把农田翻耕好，按比例和要求打成一行行一排排的土梗，在土梗上布设好平行的供水管网4，供水管网4的尾端低于前端3～5
°
，实现均匀出水，避免前端水压过高，后端无水的情况；供水管网4上的导流组件向下刺入土层3～5cm深度，太深不利于作物幼苗破土。供水管网4平行布置有四路，这样也可以适应自动播种机的开孔，自动收割机的收割，即布设完成供水管网。
37.再利用钻木头的钻头沿翻边信标9，垂直下钻，把土层钻出垂直孔洞，放入颗粒状的机制农家肥到孔洞的最底部打底，然后放入适配的种子在底肥的上部，用田间土作为封土封好孔洞，从而完成肥和种子的播种工绪。也可采用机械钻孔，施底肥，下种一体机，正在研发中，这样形成配套机械。
38.达成免翻耕的操作要领是，当大面积水平安装本实用新型所设计的改进型节水免翻耕精准灌溉系统后，在导流组件的左右出水口附近可换季种植，小麦，玉米，大豆，棉花，油菜和瓜果等等农作物，例如收割小麦时，作物的根径会留在原来播种的地方，不用翻耕出来，植物生长时，根径会像犁头一样在士层里形成蜘蛛网状的根径网络，收割作物时，把作物的根径留在土层里，如此反复换季变换种植作物，换季种植粮食作物时，每种植物的根径留在原处，这季的小麦的根径腐烂后，会形成下一次作物玉米的肥料，这季的玉米收割后，根径留在原地腐烂后，会是下季大豆的肥料，如此反复种植，作物的根叠加在土层里，可起到自然疏通松软土壤的作用，为种子的生长提供良好的环境，如此类推，可防止种植范围内土层不会板结，从而无需反复翻耕，从而实现免翻耕的目的，这样节约机械设备和人力物力，时间的投入，大量节约成本，增加收益。
39.在需要灌溉时，打开蓄水塔1和供水箱3的供水开关，让水流入供水管网里，水逐个沿灌溉导流组件的斜面导流板7流出，进入土层对应种子或者农作物的位置，这样在种子或
者农作物周围形成水分，水肥直接作用于土层里对应作物根部的位置，不是直接裸露在土壤表面，这样水肥零损耗，节约大量的水和肥料，也可以防止水肥不被光照和风挥发掉。从而达到节约水资源精准灌溉的目的。
40.本实用新型的供水管网4一次性布设，三五十年不用变动，因为塑料或ppc管材不会腐烂。田间用塑料或ppc管材形成管网，防腐性强，抗冷热性好，不易腐烂，造价低，适合田间大规模安装布设。相较于市面上现有滴灌技术所采用的软管方案，本方案采用ppc等硬管方案，无需像滴灌技术那样反复布设软管，极大降低布设成本和人工成本。
41.相较于申请人前一套免翻耕节水型精准灌溉系统，改进型的改进体现在以下几个方面：第一，水从供水管网出水口流入导流组件时，水有一定的落差，通过斜面导流板加速，挤压冲向导流组件出水口，现在将原来朝外的出水口改为了朝下，施水更直接，同时改进型的导流组件出水口布置在作物上方。第二，在各种作物生长过程中，根径会像犁头一样，在出水口周围形蜘蛛网状根径网络，这样虽然疏松了导流组件出水不会被土壤阻塞，但是在实际投入使用中，出现了作物根系延伸至导流组件出水口内导致堵塞的情况，改进型优化了此结构，将导流组件出水口悬置在作物根系上方，这样基本避免了根系进入导流组件出水口的现象。第三，增加了锥形陶瓷过滤网17，可起到缓释作用，也就是截流阀的作用。椎形滤网可三五年一次在农闲时从检修孔勾出，进行清洗或更换，保障供水畅通。降低了日常的维护强度，硬质锥形滤网可进一步避免作物根系或土壤进入导流组件内腔，防止堵塞，即便出现异物进入导流组件出水口，也因为陶瓷过滤网的存在，与导流组件管壁具有一定间隔，便于去除；第四，将原来垂直向下的导流组件出水口改为了下部具有渐扩喇叭状外壁的导流组件，经过对比试验，灌溉施水效果更好。同时，支撑稳定性较垂直结构更好；第四，增加加强筋结构，支撑了土壤对导流组件的挤压，延长了使用寿命。第五，增设水雾装置和供暖装置。第六，供水管网尾端的出气孔改为了朝向上方，并设置防尘盖和泄压阀，避免供暖时，管道内压力过高，到了寒潮来临或者秋冬季较寒冷时，可关闭防尘盖，防止作物冻伤或者出水口结冰。也可以调控水雾供暖效果。
42.改进后的灌溉系统，供水灌溉管路与水雾供暖管路并管设置，供水时关闭支管阀20以及水雾供暖开关，需要供暖时关闭供水灌溉开关，打开水雾供暖开关。电热鼓风机的电热丝加热、鼓风部件以及超声波雾化发生器都可以是独立开关，单独控制，当这套免翻耕节能精准灌溉系统布设在温度较高的戈壁，沙漠地区时，可关闭供暖开关，仅启动鼓风机和水雾发生器，用自然温度水雾灌溉作物，无需加热，达到最节约用水目标，把戈壁沙漠变为粮田。再者，西北地区空旷，具有日照时间长、风大的地理优势，上述雾化供暖灌溉系统，可以利用太阳能、风能发电，这样更环保。
43.本实施例还可在作物下方埋设营养柱，考虑到本免翻耕节能精准灌溉系统一次布设三五十年不用改变也不翻耕，那么在导流组件的出水口埋设土肥结合的营养柱，营养柱是选择其它地块肥力大的土壤和农家肥、工业制肥，按当季种植的作物类所需的肥力配比混合搅拌，再用专用机械制成的，可保证肥力和新的土壤补充；将其它地块土壤或营养柱填入到三十毫米左右大小的孔洞中，这样避免土壤贫瘠化，每次都是肥力大的新土。将当季的种子放入在未干的凹槽内粘住，用一定厚度的土层封好口，并风干，播种时用开孔机，填入营养柱，这样集成开孔，填入营养柱专用研发的配套机械一气呵成，来最大限度提高播种效率。如果每五年需要翻耕一次，可制造配套的大口径钻孔机械，并排多组钻头，对土梗进行
钻孔翻耕出老土层进行三五个月的冬季晾晒，然后用做梗机械恢复原状，方便下一季下种。对供水管两边翻边信标外的土壤进行钻孔翻耕，不需拆除供水管道和配套组件。
44.改进型免翻耕节能精准灌溉系统，是按五亩地十亩地一块的标准造田，供暖系统的制热鼓风电机通过田地的亩数适配安装，也就是五亩的高标准农田，用适配五亩地功率的电机，十亩地用适配十亩功率的电机，假设，给五亩地的作物供暖时，电机制出的热风吹动超声波制出的水雾，进入供水管，形成热湿气体，经千百个导流组件的出水口缓缓流入土层，热度不是吹在一个出口，而是百千个导流组件的出水口，这种分配不用担心烫伤作物的根径，会科学的适配制热功率，保证每个导流组件的出水口五至十度的温度，让作物安全健康的度过五月份偏低的气温，让下种日起二十天的幼苗健康快速的生长，不受寒朝的影响。到六月份西北地区的温度会逐步升高，些时无需供暖，可适时关闭供暖系统。
45.优选实施例：
46.本改进型免翻耕节能精准灌溉系统，采用硬管布设，导流组件不刺入土壤的形式，使其悬置在土壤上方，这样也可达到免翻耕、点到点节水灌溉类似效果。
47.还可在导流组件的出水口旁安装若干个墒度和温度检测传感器，方便观察土壤墒度和温度，适时供水供暖，条件成熟的地区也可把墒度和温度检测到的数据传输到卫星通信系统，把人工打开供水开关，改为电磁阀来用手机app打开和关闭供水供暖开关，实现终端远程调控；也可在田间安装视频病虫害监控显示系统，分发至农科院，远程分析病虫害，用手机等终端呼唤无人机对症喷洒农药。
48.控制好供水管导流组件出水口的热湿气流缓缓进入土壤，给作物根径生长有一个合适的温湿气压，制热鼓风机可通过田间安装的温湿测量显示的数据对制热鼓风机的制热电阻丝的发热温度和送风转速进行电子调控器调控，确保作物苗株有一个温湿适度的环境，保障作物五月份偏低的气温下也能快速健康生长。同样相同方法也可对超声波制出的水雾进行调控，达到一个热湿混合适度，供水管内正气压千帕适度科学的各方面要素供给作物生长所需的理想环境。
49.应用场景：改进后的免翻耕节能精准灌溉系统可以应用在西北地区，上述地区有大量的荒漠、沙漠和沙地，应用荒漠场景时，用德国生产的碎石翻耕机，粉碎好土地，用做梗机做成一条条一行行适合作物生长的间距和行距，在土梗上大量布设免翻耕节能精准灌溉系统。应用在沙漠场景时，把浮沙挖沟，用就近的肥力大的土壤于沟内，布上这套系统一样也可生产超环保粮食瓜果等，还可建设栽种如梭梭树等等抗旱防风固沙林带，锁住沙漠流动。当应用在沙地场景时，大家知道含沙重的土壤，用大水漫灌，水会被快速吸到沙土层下面，这套免翻耕节能精准灌溉系统，可大大的提高土地的利用率。
50.本系统科学地解决了，作物生长丰产的最主要四个要素，水，肥，暖，透。第一水，集中点到点灌溉。第二肥，精准点到点下足底肥，也可把水溶肥类，化肥，要素等置于储水箱内勾兑好，按田间亩数计量接肥。第三暖，对西北部偏低的气温时段，精准供暖。第四透气性，作物生长要有良好的透气性，尾部设计的密封罗帽，可在供暖时关闭，在不供暖时拧松罗帽即可透气。满足这四个条件，农作物稳产丰产是可预见的效果。本系统弥补现有田间灌溉技术的所有缺点，集节能精准灌溉，免翻耕，免薄膜覆盖。
51.无需除草剂，还可衍生配套机械产业链，例如，做梗机械、钻孔下种一体机械、做营养柱机械、除草松土一体机械、专用收割机械。
52.在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
53.应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
54.最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。