基於氧有效度的灌溉系統的製作方法
2023-06-10 23:19:31 1
專利名稱：基於氧有效度的灌溉系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及灌溉系統。更具體地，本發明涉及基於含氧量和對於植物的根部可用性的測量的灌溉系統和方法。
背景技術：
灌溉是施加水以確保良好的植物生長的足夠土壤水分。在灌溉情況下，土壤和水相容性是非常重要的。當今所進行的灌溉的管理基於土壤/水/植物相互作用的了解，以保證農作物、土壤、供水和灌溉系統的有效管理。當管理灌溉系統時，通常考慮的一些參數是土壤質地，其通過固體顆粒的大小和類型確定；土壤結構，其是顆粒的分類；土壤深度，其指用於給植物提供結構支撐、養分和水的土壤物質的厚度；以及土壤滲透性，其是空氣和水移動通過土壤的能力的測量。另一組的參數是水的質量，其通過總溶解固體(TDS)和鈉吸收率(SAR)進行測量。TDS是水的鹽度的測量，而SAR是鈉相對於鈣和鎂的比例。考慮的另一個參數是被灌溉的土壤地形，其中坡度是對此負有責任的明顯參數。如在此之前提到 ，管理灌溉系統的一般實踐是了解土壤和水之間的相互作用和相應地設計灌溉系統。氧氣，其是植物生長的基本要素之一，然而，當管理灌溉系統時，其可用性沒有被考慮。即使水的量在鄰近植物的根土壤中看上去是足夠的，缺氧可以發生。沒有考慮到氧氣對於植物根的可用性的灌溉管理不是有效的。
發明內容
本發明的目的是提供考慮氧濃度的測量和對於被灌溉植物的根的可用性的灌溉
管理系統。本發明的另一個目的是提供基於在根附近水溶液中的氧有效度的連續測量的灌溉管理系統。根據本發明，因此提供含有至少一個傳感器的灌溉管理系統，傳感器推斷表明氧濃度的數據，其中所述至少一個傳感器收集的數據用於確定灌溉量和時間選擇。所述至少一個傳感器能夠推斷表明對於植物的氧可用性的另外數據。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，管理系統是連續的。而且，根據本發明的另一個優選地實施方式，所述至少一個傳感器包括氧濃度傳感器、電導率傳感器、溫度傳感器和PH傳感器。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述數據和所述另外數據根據通過所述至少一個傳感器進行的在線測量明確地表達。而且，根據本發明的另一個優選實施方式，所述數據和所述另外數據傳輸至能夠貯存由所述至少一個傳感器所做的測量的計算裝置。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述至少一個傳感器以有線或無線方式傳輸測量到所述計算裝置。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述計算裝置具有能夠明確地表達所述數據和所述另外數據的的處理器。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，系統進一步包括能夠通過管道從地面泵送水溶液的泵。而且，根據本發明的另一個優選地實施方式，所述管道具有過濾器。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述泵遞送水溶液到含有至少一個傳感器的地下硐室。而且，根據本發明還另一個優選的實施方式，提供基於植物的根的附近的水溶液測量的灌溉控制方法，所述方法包括吸取水溶液；將水溶液轉移至硐室；在所述硐室內提供至少一個傳感器；使用所述至少一個傳感器在線測量；推斷表明水溶液中的氧濃度的數據；基於表明氧濃度的所述數據，控制灌溉系統。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，推斷數據進一步包括表明對於植物根的氧有效度的數據。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述至少一個傳感器包括氧濃度傳感器、電導率傳感器、溫度傳感器和PH傳感器。而且，根據本發明的另一個優選地實施方式，系統進一步包括在植物根附近的所述硐室在地下形成毛口(burring)。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，在完成測量後，水溶液返回到植物的根附近。而且，根據本發明的另一個優選的實施方式，所述數據在從所述至少一個傳感器接收測量的處理器內處理。而且，根據本發明的另一個優選實施方式，所述數據以有線方式或無線方式遞送到所述處理器。
了更好理解本發明和領會其實際應用，附上以下附圖和在此進行引用。類似的組件由類似參考數字表示。應該需要說明的是附圖僅作為實施例和優選的實施方式給出，決不是限制如在附加說明書和權利要求書中限定的本發明的範圍。圖1圖解根據本發明的優選實施方式的灌溉管理系統。
具體實施例方式
本發明提供考慮氧對於被灌溉的植物根的可用性的獨特和新穎的灌溉管理系統。植物的增加產量是合適的水管理的結果。多數現代灌溉系統考慮參數諸如土壤特性、地形、或水質量。當設計灌溉系統時，水的主要要素之一，其是溶解氧濃度，沒有被考慮。植物最易於缺氧引起損害，而本發明提供監測植物的根附近水溶液中的溶解氧濃度的系統，為了提供對於植物生長是必要的數據。根據本發明的一個方面，泵從土壤中泵送溶液。溶液插入到取樣硐室內，取樣硐室優選地埋藏在地下。取樣硐室優選地具有氧傳感器、溫度傳感器、電導率傳感器、和PH測量裝置。傳感器的數據傳輸至計算機或在其中可以處理該信息的任何其它裝置。然後處理數據，相應地，確定灌溉。灌溉量和時間根據插入到處理裝置的預定的參數確定。現在參照圖1，其圖解根據本發明的優選實施方式的灌溉管理系統。灌溉管理系統包括泵10，其優選地為能夠在聯機連接到泵的管子14和抽吸管道12內形成真空的真空泵。抽吸管道12在地下放置，以從地下抽吸溶液和通過管子14遞送它到泵10。抽吸管道12的開口端具有能夠過濾在地下中的固體諸如沙子和其它顆粒的過濾器16，以僅使溶液從地下進入到管道12和到達泵10。溶液從泵10通過管子18轉移至取樣硐室20。取樣硐室20優選地埋在地平面以下，其通過虛線22示出。取樣硐室埋在地面以下，以保存當它在植物附近所經歷的條件，特別是保持溶液的溫度。取樣硐室20具有從泵送的水溶液中收集信息的數個傳感器。氧傳感器24提供在取樣硐室20內，其中氧傳感器24可以是任何可用的傳感器，沒有限制本發明的範圍，但優選地是氧傳感器具有選擇性膜或光電管。提供電導率傳感器26，收集關於地下的水溶液的鹽度的信息，其也表明氧可用性的重要參數。當電導率水平越高，氧對於植物的可用性就越低。溫度傳感器28和pH30測量也在取樣硐室20內的溶液中進行。應該需要說明的是可能選擇傳感器的另一種組合，其可以表明在植物的根附近的水溶液中的氧的可用性。傳感器的任何組合是可能的，沒有限制本發明的範圍。
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不同傳感器的數據以有線或無線方式遞送，優選地遞送到接收和可以貯存數據數據的計算裝置32，或通過處理器處理數據。應該需要說明的是計算裝置32可以是只貯存數據的裝置，和可以傳輸其到放置於遠離該位置或在該位置附近的處理裝置；或者可以是也處理數據的裝置。在任何情況下，給能夠輸出加工或未加工的數據的計算裝置32提供輸出34，或者輸出34提供給其它計算裝置或顯示器。使用作為輸出34的數據，為了控制灌溉植物的連接的灌溉系統36。由不同傳感器測量的參數得到和在計算裝置32中收集的數據推斷的氧的可用性進行處理，以確定通過灌溉系統36提供的灌溉量和其時間選擇。存在氧有效度比在根附近的水的量更有意義的多種情況。作為一個例子，當進行灌溉時，為了升溫在凍結溫度的區域中地面溫度，在根附近的可能檢測到相對低的氧濃度可以表明灌溉系統停止灌溉。在這種情況中的氧濃度比溫度測量是更重要的，因為缺氧比低溫具有更多的破壞性影響。應該需要說明的是在本發明的取樣硐室中的傳感器的組合根據由傳感器測量得到的數據確定，為了確定在根附近的氧濃度和其可用性。本發明的灌溉系統通過由傳感器測量推斷的參數控制，和提供氧濃度和可用性的指示。在取樣硐室20內監測的水溶液由硐室排出，且優選地返回到其通過管子38抽取的區域中，以防止對在該區域中發生的自然處理的任何介入。然而，水溶液的排出可以以任何其它方式進行。重要的是本發明的灌溉管理系統以連續方式管理和在根附近的氧濃度和可用性的信息以連續方式測量，以得到灌溉過程的在線控制。應該需要說明的是通過傳感器和測量控制的數據使用有線裝置或無線裝置在系統中傳輸，如計算機領域人員所知道的。應該清楚地是在本說明書中說明的實施方式和附圖中的描述僅為了更好理解本發明，沒有限制如以下權利要求所涵蓋的其範圍。本領域技術人員也應該清楚地是，在閱讀了本說明書後，可以對附圖和上述實施方式做出調整或修改，其將仍然由以下 權利要求所涵蓋。
權利要求
1.灌溉管理系統，其含有至少一個傳感器，傳感器推斷表明氧濃度的數據，其中所述至少一個傳感器收集的數據用於確定灌溉量和時間選擇。
2.根據權利要求1所述的管理系統，其中所述至少一個傳感器能夠推斷表明對於植物的氧可用性的另外數據。
3.根據權利要求1或2所述的管理系統，其中管理系統是連續的。
4.根據權利要求1或2所述的管理系統，其中所述至少一個傳感器包括氧濃度傳感器、電導率傳感器、溫度傳感器和pH傳感器。
5.根據權利要求4所述的管理系統，其中所述數據和所述另外數據根據通過所述至少一個傳感器進行在線測量明確地表達。
6.根據權利要求1或2所述的管理系統，其中所述數據和所述另外數據傳輸至能夠貯存由所述至少一個傳感器所做的測量的計算裝置。
7.根據權利要求6所述的管理系統，其中所述至少一個傳感器以有線或無線方式傳輸測量到所述計算裝置。
8.根據權利要求6所述的管理系統，其中所述計算裝置具有能夠明確地表達所述數據和所述另外數據的的處理器。
9.根據權利要求1或2所述的管理系統，進一步包括能夠通過管道從地面泵送水溶液的泵。
10.根據權利要求9所述的管理系統，其中所述管道具有過濾器。
11.根據權利要求9所述的管理系統，其中所述泵遞送水溶液到含有至少一個傳感器的地下硐室。
12.基於植物的根的附近的水溶液測量的灌溉控制方法，所述方法包括 吸取水溶液； 將水溶液轉移至硐室； 在所述硐室內提供至少一個傳感器； 使用所述至少一個傳感器在線測量； 推斷表明水溶液中的氧濃度的數據； 基於表明氧濃度的所述數據，控制灌溉系統。
13.根據權利要求12所述的方法，其中推斷數據進一步包括表明對於植物根的氧有效度的數據。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述至少一個傳感器包括氧濃度傳感器、電導率傳感器、溫度傳感器和PH傳感器。
15.根據權利要求12所述的方法，進一步包括在植物根附近的所述硐室地下形成毛□。
16.根據權利要求12所述的方法，其中在完成測量後，水溶液返回到植物的根附近。
17.根據權利要求12所述的方法，其中所述數據在從所述至少一個傳感器接收測量的處理器內處理。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述數據以有線方式或無線方式遞送到所述處理器。
19.灌溉管理系統，基本如上述說明書、附圖和附加權利要求中描述。
20.基於植物根附近的水溶液測量的灌溉控制方法，基本如上述說明書、附圖和附加權利要求中描述。
全文摘要
提供灌溉系統(36)和方法，其基於氧濃度測量和對於植物的根的可用性。灌溉管理系統包括至少一個傳感器(24)，其推斷表明氧濃度的數據，其中由傳感器收集的數據用於確定灌溉量和時間選擇。
文檔編號A01G25/16GK103068220SQ201080068463
公開日2013年4月24日 申請日期2010年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者尼西姆·達尼埃利, 耶沙亞胡·雷德勒, 埃坦·伊斯拉埃爾 申請人:奧特阿格農伊斯雷爾有限責任公司