連翹種植自動(dòng)澆水裝置的研制

黃 鵬

(河南省林業(yè)科學(xué)研究院,鄭州 450008)

連翹 [Forsythiasuspense(Thumb.)Vahl] 為木犀科連翹屬連翹的干燥果實(shí)，別名連殼、青翹等，連翹主要來源于野生資源，主產(chǎn)于河南、山西、陜西、河北、山東、湖北、四川等省份，生于山坡灌叢、林下或草叢中，或山谷、山溝疏林中，海拔250～2220m，我國除華南地區(qū)外其他各地均有栽培，以河南、山西、陜西產(chǎn)量最大[1-2]。連翹是傳統(tǒng)的藥用樹種，也是重要的經(jīng)濟(jì)樹種，又是重要的油料作物、觀賞植物和水土保持植物，另外，也可作食品天然防腐劑或化妝品，應(yīng)用廣泛，市場前景廣闊[3-4]。但連翹在其種植過程中,灌溉設(shè)備的灌溉效率低,多為工人手工灌溉,勞動(dòng)強(qiáng)度大,針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足,我們設(shè)計(jì)了一種用于連翹種植的自動(dòng)澆水裝置，有效解決了現(xiàn)有灌溉裝置灌溉效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題,同時(shí)可提升對水資源的利用率,減少水資源浪費(fèi),提升灌溉效率。

1 結(jié)構(gòu)組成

如圖1、圖2所示，連翹自動(dòng)澆水裝置包括依次連通的雨水收集池、第一蓄水池、攪拌池和第二蓄水池；第二蓄水池上開有分別與噴頭和灌溉裝置連通的出水口；第二蓄水池內(nèi)壁設(shè)置有將兩出水口覆蓋，并與電機(jī)連接的閥門；電機(jī)與控制系統(tǒng)連接；灌溉裝置包括與第二蓄水池連通的進(jìn)水箱；進(jìn)水箱下方設(shè)置有相連通的第一水管和第二水管，并在第二水管上開有若干第一出水孔；第一水管內(nèi)設(shè)置有浮球，并在第一水管與進(jìn)水箱的連接端設(shè)置有限位塊。

1:雨水收集池；2:第一蓄水池；3:攪拌池；4:第二蓄水池；5:噴頭；6:閥門； 7:電機(jī)；8:進(jìn)水箱；9:第一水管；10:第二水管；11:浮球；12:限位塊；13:水泵；14:第二出水孔；15:第一出水孔；16：肥料添加口

17：葉腔；18：葉片

2 工作原理

通過控制系統(tǒng)帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)再帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使其與葉腔之間錯(cuò)位，形成縫隙，使水流進(jìn)入進(jìn)水箱內(nèi)，再通過第二水管滲透至土壤中，當(dāng)?shù)诙軆?nèi)充滿水源時(shí)，即可使浮球上浮至第一水管與進(jìn)水箱的連接端，并將其堵塞住，待第二水管內(nèi)的水源緩慢滲透至土壤中，其內(nèi)的水源含量降低時(shí)，浮球再次下降，使進(jìn)水箱內(nèi)的水源再次進(jìn)入第二水管內(nèi)。如此反復(fù)，使土壤始終保持濕潤狀態(tài)，避免連翹在生長發(fā)育過程中出現(xiàn)缺水的狀況，同時(shí)可提升對水資源的利用率,減少水資源浪費(fèi),提升灌溉效率。

3 具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，用于連翹種植的自動(dòng)澆水裝置，包括依次連通的雨水收集池(1)、第一蓄水池(2)、攪拌池(3)和第二蓄水池(4)，其中，雨水收集池(1)用于進(jìn)行雨水收集，以最大化提升對水資源的利用率，然后將收集到的雨水排放至第一蓄水池(2)中，同時(shí)，第一蓄水池(2)還與外界水管連通，避免出現(xiàn)第一蓄水池(2)內(nèi)水源不足的情況，在攪拌池(3)的頂部設(shè)置有肥料添加口(16)。第二蓄水池(4)上開有分別與噴頭(5)和灌溉裝置連通的出水口，并在第二蓄水池(4)內(nèi)壁上設(shè)置有同時(shí)將兩出水口覆蓋、并與電機(jī)(7)連接的閥門(6)，且電機(jī)(7)與控制系統(tǒng)連接，優(yōu)選控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)。閥門(6)包括呈扇形的葉腔(17)和葉片(18)，葉腔(17)固定安裝于第二蓄水池(4)內(nèi)壁上，其內(nèi)設(shè)置有與其為非緊密重疊的葉片(18)，并且葉片(18)固定在電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)軸上，能在電機(jī)(7)的帶動(dòng)下在葉腔(17)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

灌溉裝置包括與第二蓄水池(4)連通的進(jìn)水箱(8)，并在進(jìn)水箱(8)的下方設(shè)置有相連通的第一水管(9)和第二水管(10)。第一水管(9)內(nèi)設(shè)置有浮球(11)，并在第一水管(9)與進(jìn)水箱(8)的連接端設(shè)置有限位塊(12)，防止浮球(11)上浮至進(jìn)水箱(8)內(nèi)。在第二水管(10)上開有若干第一出水孔(15)，并在第一出水孔(15)上設(shè)置有棉花層，防止土壤中的泥沙進(jìn)入第二水管(10)內(nèi)將其堵塞，且第二水管(10)的管徑小于浮球(11)的直徑。

通過控制系統(tǒng)帶動(dòng)電機(jī)(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)(7)再帶動(dòng)葉片(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，使其與葉腔(17)之間錯(cuò)位，形成縫隙，使水流進(jìn)入進(jìn)水箱(8)內(nèi)，再通過第二水管(10)滲透至土壤中，當(dāng)?shù)诙?10)內(nèi)充滿水源時(shí)，即可使浮球(11)上浮至第一水管(9)與進(jìn)水箱(8)的連接端，并將其堵塞住，待第二水管(10)內(nèi)的水源緩慢滲透至土壤中，其內(nèi)的水源含量降低時(shí)，浮球(11)再次下降，使進(jìn)水箱(8)內(nèi)的水源再次進(jìn)入第二水管(10)內(nèi)，如此反復(fù)，使土壤始終保持濕潤狀態(tài)，避免連翹在生長發(fā)育過程中出現(xiàn)缺水的狀況，同時(shí)，可提升對水資源的利用率，減少水資源的浪費(fèi)，提升灌溉效率。

噴頭(5)與第二蓄水池(4)之間通過水泵(13)連接，且水泵(13)與控制系統(tǒng)連接。噴頭(5)呈L型，其水平端與水泵(13)連接，豎直端上開有若干呈喇叭狀的第二出水孔(14)，通過控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使其與灌溉裝置同時(shí)對連翹進(jìn)行灌溉，可有效的提升灌溉效率。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

4.1 本裝置設(shè)計(jì)中，葉片(18)中鄰近噴頭(5)一側(cè)的葉片(18)的弧長大于鄰近灌溉裝置一側(cè)的葉片(18)的弧長，這樣當(dāng)電機(jī)(7)在控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，帶動(dòng)葉片(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)葉片(18)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不夠大時(shí)，僅能在鄰近灌溉裝置一側(cè)，使其與葉腔(17)之間形成縫隙，而在鄰近噴頭(5)一側(cè)并不能使葉片(18)與葉腔(17)之間形成縫隙，從而避免了僅通過灌溉裝置對連翹進(jìn)行灌溉時(shí)，噴頭也開始工作，這樣就能有效的提升裝置對水資源的利用率，減少對水資源的浪費(fèi)。而當(dāng)需要噴頭(5)與灌溉裝置同時(shí)工作時(shí)，可通過電機(jī)(7)帶動(dòng)，增大葉片(18)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使噴頭(5)和灌溉裝置處的出水口同時(shí)打開，這樣可有效的提升對連翹的灌溉效率。

4.2 第二出水孔(14)設(shè)計(jì)呈喇叭狀，可提升由其排出的水源的流速，提升灌溉效率。

4.3 在第一出水孔(15)上設(shè)置的棉花層，可有效的防止土壤中的泥沙進(jìn)入第二水管(10)，避免堵塞第二水管(10)。

4.4 在攪拌池(3)的頂部設(shè)置有肥料添加口(16)，使得后續(xù)對連翹進(jìn)行灌溉的水源中含有適量的肥料，以促進(jìn)連翹生長發(fā)育。

5 結(jié)束語

連翹種植過程中灌溉設(shè)備的灌溉效率低,多為工人手工灌溉,勞動(dòng)強(qiáng)度大，連翹種植的自動(dòng)澆水裝置，不僅能有效解決現(xiàn)有灌溉裝置灌溉效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題,同時(shí)可提升對水資源的利用率,減少水資源的浪費(fèi),提升灌溉效率。