滴灌管地埋式農業大棚系統及大棚種植方法與流程

2023-05-10 02:46:52

本發明涉及農業大棚系統灌溉技術領域，尤其涉及一種滴灌管地埋式農業大棚系統及大棚種植方法。

背景技術：

目前，農業大棚系統種植技術被廣泛的推廣，農業大棚系統配合滴灌技術成為目前綠色環保農業發展的趨勢。滴灌管一般鋪設在大棚的地表，滴灌管通常包括水管和滴頭，滴頭設置在水管的內管壁上，滴頭和水管之間形成紊流通道，水管中的水經過紊流通道從水管的出水口排出。但是，在實際使用過程中，由於滴灌管接觸地面，泥沙容易進入到出水口中，而滴頭的紊流通道因尺寸小且存在較多的迂迴、拐角、死角，容易，很容易被從出水口進入到的泥沙堵塞而導致該滴頭失效，相對應處的農作物無法獲得充足的供水而影響生長，導致滴灌管的使用可靠性較低。如何設計一種使用可靠性高的滴灌管以提高農業大棚的使用可靠性是本發明所要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種滴灌管地埋式農業大棚系統及大棚種植方法，實現提高滴灌管地埋式農業大棚系統的使用可靠性，以獲得品質優良的產品。

本發明提供的技術方案是：一種滴灌管地埋式農業大棚系統，包括搭建在地面上的大棚以及設置在所述大棚中的滴灌管，所述大棚的頂部設置有多塊真空玻璃板，所述真空玻璃板的底部設置有集水槽，所述大棚的底部還設置有水箱，所述集水槽與所述水箱連接，所述水箱與所述滴灌管連接，所述滴灌管掩埋的地面下；所述滴灌管包括水管和多個圓柱滴頭，所述水管上開設有多個出水口，所述圓柱滴頭的內管壁的中部形成有螺旋狀凹槽，所述圓柱滴頭的內管壁的端部形成有環形凹槽，所述環形凹槽中設置有矽膠筒，所述矽膠筒上開設有多個貫通孔，所述矽膠筒的外筒壁與所述環形凹槽之間形成穩壓出流腔體，所述圓柱滴頭的外壁上開設有與所述穩壓出流腔體連通的排水孔，所述圓柱滴頭套在所述水管的外部，所述螺旋狀凹槽與所述水管的外管壁之間形成螺旋緩衝通道，所述矽膠筒的內筒壁與所述水管的外管壁之間形成壓力調節腔體，所述壓力調節腔體與所述螺旋緩衝通道連通；所述大棚的下部邊沿設置有擋水圍牆，所述擋水圍牆的下端部埋在地面以下，所述擋水圍牆位於所述滴灌管的上方。

進一步的，所述排水孔中還設置有防堵組件，所述防堵組件包括傘形柔性封蓋和連接杆，所述連接杆插在所述排水孔中，所述連接杆的一端部連接所述傘形柔性封蓋、另一端部連接所述矽膠筒；所述傘形柔性封蓋位於所述圓柱滴頭的外部用於遮蓋住所述排水孔。

進一步的，所述貫通孔中還設置有可開關的彈性膜片。

進一步的，所述彈性膜片與所述矽膠筒為一整體結構。

進一步的，所述滴灌管地埋式農業大棚系統還包括控制器和供水泵，所述水箱通過所述供水泵與所述滴灌管連接，所述滴灌管的上部和下部對應設置有上溼度傳感器和下溼度傳感器；所述上溼度傳感器、下溼度傳感器和所述供水泵分別與所述控制器連接；所述上溼度傳感器和所述下溼度傳感器均埋在地面下。

進一步的，還包括氣泵，所述滴灌管通過混合閥分別與所述氣泵和所述水泵連接，所述氣泵和所述混合閥分別與所述控制器連接。

進一步的，所述大棚內部設置有與所述控制器連接的溫度傳感器，所述大棚設置有可開關的通風口。

本發明還提供一種大棚種植方法，採用上述滴灌管地埋式農業大棚系統；所述方法包括：初始栽種模式和常規培育模式；

所述初始種植模式，具體為：大棚搭建在地面上並在大棚周圍設置擋水圍牆，大棚內部挖溝槽掩埋滴灌管並栽種農作物，並且，農作物的根系分布在滴灌管的周圍，其中，在擋水圍牆的作用下使得大棚內的土壤位於地表的上土層處於乾燥缺水狀態；

所述常規培育模式，具體為：在供水過程中，如果下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值，則控制水泵將水箱中的水輸入到滴灌管中，而當上溼度傳感器的溼度值高於設定值時，則需要停止水泵供水。

進一步的，所述常規培育模式還包括：在下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值時，先向滴灌管中通入氣體進行鬆土處理，然後，再通過水泵向滴灌管供水。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明提供的滴灌管地埋式農業大棚系統及大棚種植方法，通過將圓柱滴頭套在水管的外部，並利用圓柱滴頭上的螺旋狀凹槽與水管的外管壁之間形成螺旋緩衝通道，螺旋緩衝通道替代紊流通道實現水流減速緩衝，而由於螺旋緩衝通道整體為螺旋結構不存在迂迴、拐角、死角，可以有效的避免大顆粒物在迂迴、拐角、死角處的沉澱和堆積，從流動原理上避免了堵塞，從而可以有效的提高使用可靠性；同時，由於在圓柱滴頭中設置矽膠筒，矽膠筒與圓柱滴頭的端面腔體和水管外周能夠形成穩壓出流腔體和壓力調節腔體，矽膠筒根據水壓不同將改變外形，從而調節穩壓出流腔體和壓力調節腔體的容積發生變化，當水壓增大時穩壓出流腔體變小而壓力調節腔體變大，反之，則穩壓出流腔體變大而壓力調節腔體變小，這樣可以確保出水量保持平穩，實效壓力補償自動調節，優化滴灌效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統的立體圖；

圖2為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統的結構示意圖；

圖3為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統中滴灌管的局部剖視圖；

圖4為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統中圓柱滴頭的剖視圖；

圖5為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統中防堵組件的結構示意圖；

圖6為本發明滴灌管地埋式農業大棚系統中矽膠筒的剖視圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1-圖6所示，本實施例滴灌管地埋式農業大棚系統，包括大棚1、蓄電池（未圖示）和控制器（未圖示），所述大棚1的頂部設置有多塊真空玻璃板12，多塊所述真空玻璃板12形成所述大棚1的透光面，部分所述真空玻璃板12上設置有光伏發電薄膜10，每相鄰的兩塊所述光伏發電薄膜10交錯設置；大棚1內部設置有掩埋在地面下的滴灌管2，滴灌管2的水管上開設有多個出水口20，圓柱滴頭21的內管壁上形成有螺旋狀凹槽211，圓柱滴頭21的內管壁的端部形成有環形凹槽（未標記），所述環形凹槽中設置有矽膠筒23，所述矽膠筒23上開設有多個貫通孔231，所述矽膠筒23的外筒壁與所述環形凹槽之間形成穩壓出流腔體210，所述圓柱滴頭21的外壁上開設有與所述穩壓出流腔體210連通的排水孔212，所述圓柱滴頭21套在所述滴灌管2水管的外部，所述螺旋狀凹槽211與所述滴灌管2的水管的外管壁之間形成螺旋緩衝通道200，所述矽膠筒23的內筒壁與所述滴灌管2的水管的外管壁之間形成壓力調節腔體201，所述壓力調節腔體201與所述螺旋緩衝通道200連通；所述真空玻璃板12的底部設置有集水槽13，所述大棚1的底部還設置有水箱3，所述集水槽13與所述水箱3連接，所述水箱3通過供水泵（未圖示）與所述滴灌管2連接，所述水泵與所述控制器連接；所述大棚1的側壁設置有真空保溫板（未圖示），所述大棚的下部邊沿設置有擋水圍牆4，所述擋水圍牆4的下端部埋在地面以下，所述擋水圍牆4位於所述滴灌管2的上方，每塊所述真空玻璃板12的上邊緣設置有噴淋管（未圖示），所述噴淋管通過清洗泵（未圖示）與所述水箱3連接。

具體而言，本實施例滴灌管地埋式農業大棚系統中的滴灌管2採用的圓柱滴頭外鑲在滴灌管2的水管外部，圓柱滴頭21可以採用熱熔焊接的方式外鑲在滴灌管2的水管外部，圓柱滴頭21中的螺旋狀凹槽211與滴灌管2的水管外壁形成螺旋緩衝通道200，螺旋緩衝通道200替代現有技術中滴頭形成的紊流通道，由於螺旋緩衝通道200分布在滴灌管2的外周，可以有效的增長螺旋緩衝通道200的長度，有利於消耗水流能力並降低水壓，從而通過螺旋緩衝通道200實現紊流通道的作用，而螺旋緩衝通道200增大了水流行程，耗能大，所以螺旋狀凹槽211可以比傳統的內鑲圓柱滴頭尺寸大得多（傳統尺寸：0.5-1.2mm，本發明圓柱滴頭21的尺寸：2~6mm，同時，排水孔212也可開大孔），更重要的是，螺旋緩衝通道200行程無迂迴、拐角、死角，避免大顆粒物在迂迴、拐角、死角處的沉澱和堆積，從流動原理上避免了堵塞。而水從螺旋緩衝通道200輸入到壓力調節腔體201中並通過貫通孔231進入到穩壓出流腔體210經由排水孔212輸出實現滴灌。優選的，貫通孔231中還設置有可開關的彈性膜片232，矽膠筒23在水壓作用下向外凸起變形，同時水壓頂開矽膠筒23上的彈性膜片232，彈性膜片232能夠根據水壓大小不同而自動調節開啟角度，當壓力調節腔體201水壓小時，彈性膜片232開啟度小或不開啟，從而保證穩壓出流腔體210水流不回流，確保有足夠的水從排水孔212持續出流，可實現自動調整水壓，穩壓出流。而彈性膜片232可以在矽膠筒23開設貫通孔231時，餘料不完全切除而直接形成彈性膜片232。另外，為了提高防堵性能，排水孔212中還設置有防堵組件22，所述防堵組件22包括傘形柔性封蓋221和連接杆222，所述連接杆222插在所述排水孔212中，所述連接杆222的一端部連接所述傘形柔性封蓋221、另一端部連接所述矽膠筒23；所述傘形柔性封蓋221位於所述圓柱滴頭21的外部用於遮蓋住所述排水孔212。圓柱滴頭21非工作狀態下，矽膠筒23形狀復位，並帶動連接杆222向筒內移動，使傘形柔性封蓋221正好覆蓋住排水孔212，防止外物堵塞流道。在矽膠筒23和防堵組件22相互配合作用下，滴灌管2具有如下功能：1、壓力調節：螺旋緩衝通道200內水流入壓力調節腔體201內蓄滿水後，矽膠筒23在水壓作用下向外凸起變形，並帶動防堵組件22向管外移動，同時，水壓頂開彈性膜片232，水流進入穩壓出流腔體210，穩壓出流腔體210蓄滿後水流即經由排水孔212流出管外，進行滴灌作業；另外，當壓力調節腔體201水壓小時，彈性膜片232開啟度小或不開啟，從而保證出流腔內水流不回流（有足夠的流體），保證出液口持續出流，可實現自動調整水壓，穩壓出流。2、壓力補充：當水壓增大時，水流流速快流量大，矽膠筒23向圓周外凸起變形加大，將排水孔212遮擋，排水孔212的流出速度減小；當水壓壓力小時，流速慢，矽膠筒23略突出於圓柱面形狀，出排水孔212受遮擋程度小，出水口的流出速度快；以此保證滴頭在不同的壓力下流量一致。

而將光伏發電薄膜10設置在大棚1的透光面上，光伏發電薄膜10採用交錯設置的方式進行排布，由於白天太陽的光照方向時時改變，交錯設置的光伏發電薄膜10可以確保大棚1內不同位置區域的農作物均能夠獲得足夠的光照，優選的，光伏發電薄膜10採用非晶體薄膜太陽能電池，非晶體薄膜太陽能電池具有透光作用，可以將外部的紅光和藍光透射到大棚1內部，滿足植物生長所需要的光照，而由於光伏發電薄膜10直接布置在大棚1的透光面，可以有效的增大光伏發電薄膜10的面積，提高發電量。光伏發電薄膜10產生的電能存儲在蓄電池中，控制器控制相關電器部件供電運行。其中，大棚1的側壁採用真空保溫板進行保溫，真空保溫板具有良好的保溫性能，而大棚1的頂部採用真空玻璃板12，真空玻璃板12可以確保大棚1頂部具有良好的保溫性能，從而實現在冬季的夜晚，無需用戶在大棚1上遮蓋保溫簾，另外，採用多塊真空玻璃板12拼接形成大棚1的透光面，真空玻璃板12的使用壽命更長，能夠避免採用透明薄膜需要經常更換而帶來的麻煩。而在大棚1內的地面下方掩埋滴灌管2，而大棚1的透光面上還設置有集水槽13收集雨水存儲在水箱3中，在需要灌溉時，控制器控制水泵通電，水泵將水箱3中的水輸送到滴灌管2中，直接對土壤中的農作物根系進行灌溉。在實際使用過程中發現，由於滴灌管2在地面以下農作物100根系101的深度位置供水，從滴灌管2輸出的水在重力作用下向下流動，而農作物100的根系101有向水性，深層土壤中水分多，會吸引農作物100的根系101能夠更深的向地下紮根，使得農作物100能夠以更旺盛的狀態生長，獲得品質優良的農產品，同時也避免了滴灌管2輸出的水被大量蒸發，降低了用水量。而對於大棚1內部的地表，由於沒有水分的供給，地表的土層長期處於乾燥的狀態，使得生長在地表的雜草無法生存，降低了農戶除草的勞動強度。而為了提高真空玻璃板12的透光性，每塊所述真空玻璃板12的上邊緣設置有噴淋管，所述噴淋管通過清洗泵（未圖示）與所述水箱3連接，在實際使用過程中，真空玻璃板12會因灰塵等因素導致透光性下降，此時，通過清洗泵將高壓水注入噴淋管中噴淋管的噴嘴將對真空玻璃板12的表面進行清潔，而從真空玻璃板12流通的水又流回到集水槽13，通過集水槽13重新流入到水箱3中重複利用，根據需要集水槽13或水箱3的進口設置有過濾網，以過濾進入到水箱3中的雜質。優選的，本實施例光伏生態大棚系統還包括氣泵（未圖示），所述滴灌管2通過混合閥分別與所述氣泵和所述水泵連接，所述氣泵和所述混合閥分別與所述控制器連接，具體的，在實際使用過程中，為了使得農作物100的根系101位置處的含氧量提高，通過混合閥可以使得水泵和氣泵同時與滴灌管2連接，在滴灌管2供水的同時，能夠將氣泵產生的適量空氣輸送至下層的土壤中，以更有利於農作物100的根系101的繁茂生長；當然，也可以根據需要先通氣，在輸送水，在此不做限制。

為了確保大棚1內的地表土層始終處於乾燥的狀態，避免外界下雨等因素使得外界水流入到大棚1內，所述大棚1的下部邊沿設置有擋水圍牆4，所述擋水圍牆4的下端部埋在地面以下，所述擋水圍牆4位於所述滴灌管2的上方。具體的，擋水圍牆4將大棚1內部的地表下一定深度的土壤圈起來與外界隔離開，在擋水圍牆4的作用下，能夠阻擋大棚1外部的雨水從地表滲透到大棚1內的地表土層中，從而確保大棚1內部的地表保持乾燥乾旱的狀態，這樣在大棚1內的農作物生長過程中，利用滴灌管2從地表下直接對農作物100的根系101供水，以確保地表處於乾旱的狀態，地表的雜草由於缺水很難發芽或生存，同時乾燥的地表使得大棚1內部空間的溼度保持在較低的水平，從而使得細菌蟲類很難在農作物100上生長繁殖，可以大大降低農藥的使用量，同時，可以杜絕使用滅草劑，也無需耗費大量勞動力去人工除草，達到綠色環保種植的目的；同時，乾燥的地表能夠便於農戶翻土透氣，可以大大提高農產品的品質。本實施例中擋水圍牆4埋在土裡的深度，根據當地雜草種類根系的生長深度決定，以確保地表乾燥土層的深度不滿足雜草生長的要求為準，而滴灌管2的掩埋深度，取決於農作物100根系101的生長深度，而由於農作物100根系101的生長深度要大於雜草根系的生長深度，從而使得滴灌管2僅會對農作物100進行供水，始終確保地表特定深度土層保持乾旱的狀態，本實施例對擋水圍牆4的高度尺寸、滴灌管2掩埋深度尺寸不做限制。

進一步的，為了實現自動化灌溉種植，實現更加精準的控制滴灌管2的供水量，所述滴灌管2的上部和下部對應設置有上溼度傳感器51和下溼度傳感器52，所述上溼度傳感器51、下溼度傳感器52分別與所述控制器連接；所述上溼度傳感器51和所述下溼度傳感器52均埋在地面下。具體的，在農作物種植過程中，大棚1內部土地挖溝槽埋設滴灌管2、下溼度傳感器52和農作物100的根系101，進行掩埋過程中，再將上溼度傳感器51掩埋在上層的土裡，而在實際灌溉過程中，由下溼度傳感器52檢測周圍的溼度值來判斷是否需要滴灌管2進行供水灌溉，而在灌溉過程中，如果上溼度傳感器51檢測到的溼度大於設定值，則停止滴灌管2繼續灌溉，以確保地表處於乾燥狀態，而農作物100的根系101能夠獲得最佳的水分供應量。優選的，水箱3中設置有與所述控制器連接的水位檢測器（未圖示），在雨季雨水量較大的情況下，當水位檢測器檢測到水箱3中的水達到最高儲水量時，則啟動水泵將多餘的雨水輸送到其他容器中暫存，滿足不同季節雨量分布不均的供水要求。

另外，所述大棚1內部設置有與所述控制器連接的溫度傳感器（未圖示），所述大棚1設置有可開關的通風口14，具體的，通過溫度傳感器可以實時監測大棚1內的溫度，當大棚1內的溫度過高時，將影響農作物快速生長，則有控制器控制大棚1打開通風口。當大棚1內的溫度過低時，也將影響農作物快速生長，則由控制器控制大棚1關閉通風口，適時保溫。優選的，為了有效的延長農作物的光合作用時間，在大棚1上方還設置有可開關的遮陽裝置（未圖示），遮陽裝置將配合光線傳感器（未圖示），在中午陽光強度最高的時段，由於光照強度過強反而會導致農作物停止光合作用，在光線傳感器檢測的光線強度大於設定值後，控制器控制遮陽裝置打開遮蓋住大棚1，降低大棚1內的光線強度，從而使得大棚1內的農作物繼續進行光合作用，達到農作物的營養更加豐富、品質更好。而遮陽裝置可以為遮陽網、遮陽膜或遮陽板等遮陽設備。

本發明還提供一種大棚種植方法，採用上述滴灌管地埋式農業大棚系統；所述方法包括：初始栽種模式和常規培育模式；

所述初始種植模式，具體為：大棚搭建在地面上並在大棚周圍設置擋水圍牆，大棚內部挖溝槽掩埋滴灌管並栽種農作物，並且，農作物的根系分布在滴灌管的周圍，其中，在擋水圍牆的作用下使得大棚內的土壤位於地表的上土層處於乾燥缺水狀態。具體的，大棚在建設過程中，便在大棚的底部形成擋水圍牆，大棚建設好後，便在大棚內部挖溝槽鋪設滴灌管溼度傳感器以及栽種農作物。

所述常規培育模式，具體為：在供水過程中，如果下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值，則控制水泵將水箱中的水輸入到滴灌管中，而當上溼度傳感器的溼度值高於設定值時，則需要停止水泵供水。具體的，在大棚內栽種好農作物後，便可以進行常規的供水栽培，而具體的供水量可以根據不同種類農作物的要求，調整溼度傳感器的觸發值，從而可以實現更加精準的對農作物供水。優選的，對於農作物而言保持土地良好的透氣性是生長茂盛的重要因素，因此，在供水的過程中，當下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值時，農作物根系周圍的土壤處於相對乾燥的狀態，此時，可以先向滴灌管中通入氣體進行鬆土處理，然後，再通過水泵向滴灌管供水，向地下的土壤通氣，減少土壤板結，有利於保水、保肥、通氣和促進根系發展，為農作物提供舒適的生長環境，可以實現常規農業種植中無法達到的效果，而由於農作物的根系發達，這使得農作物的生長的果實更加優良。