滴灌供水农业大棚系统及大棚种植方法与流程

本发明涉及农业大棚系统灌溉技术领域，尤其涉及一种滴灌供水农业大棚系统及大棚种植方法。

背景技术：

目前，农业大棚系统种植技术被广泛的推广，农业大棚系统配合滴灌技术成为目前绿色环保农业发展的趋势。滴灌管一般铺设在大棚的地表，滴灌管通常包括水管和滴头，滴头设置在水管的内管壁上，滴头和水管之间形成紊流通道，水管中的水经过紊流通道从水管的出水口排出。但是，在实际使用过程中，由于滴灌管接触地面，泥沙容易进入到出水口中，而滴头的紊流通道因尺寸小且存在较多的迂回、拐角、死角，容易，很容易被从出水口进入到的泥沙堵塞而导致该滴头失效，相对应处的农作物无法获得充足的供水而影响生长，导致滴灌管的使用可靠性较低。如何设计一种使用可靠性高的滴灌管以提高农业大棚的使用可靠性是本发明所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种滴灌供水农业大棚系统及大棚种植方法，实现提高滴灌供水农业大棚系统的使用可靠性，以获得品质优良的产品。

本发明提供的技术方案是：一种滴灌供水农业大棚系统，包括搭建在地面上的大棚以及设置在所述大棚中的滴灌管，所述大棚的顶部设置有多块真空玻璃板，所述真空玻璃板的底部设置有集水槽，所述大棚的底部还设置有水箱，所述集水槽与所述水箱连接，所述水箱与所述滴灌管连接，所述滴灌管掩埋在地面下；所述滴灌管包括水管和多个圆柱滴头，所述水管上开设有多个出水口，所述圆柱滴头的外管壁的中部形成有螺旋状凹槽，所述圆柱滴头一端部的内管壁开设有连通所述螺旋状凹槽的进水孔，所述圆柱滴头另一端部的外管壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽中设置有硅胶筒，所述硅胶筒上开设有多个贯通孔，所述硅胶筒的内筒壁与所述环形凹槽之间形成压力调节腔体，所述圆柱滴头设置在所述水管中，所述螺旋状凹槽与所述水管的内管壁之间形成螺旋缓冲通道，所述硅胶筒的外筒壁与所述水管的内管壁之间形成稳压出流腔体，所述出水口与对应的所述稳压出流腔体连通，所述压力调节腔体与所述螺旋缓冲通道连通；所述大棚的下部边沿设置有挡水围墙，所述挡水围墙的下端部埋在地面以下，所述挡水围墙位于所述滴灌管的上方。

进一步的，所述出水口中还设置有防堵组件，所述防堵组件包括伞形柔性封盖和连接杆，所述连接杆插在所述出水口中，所述连接杆的一端部连接所述伞形柔性封盖、另一端部连接所述硅胶筒；所述伞形柔性封盖位于所述水管的外部用于遮盖住所述出水口。

进一步的，所述贯通孔中还设置有可开关的弹性膜片。

进一步的，所述连接杆的另一端部设置有倒钩结构，所述硅胶筒上开设有安装孔，所述连接杆的另一端部插在所述安装孔中，所述倒钩结构穿过所述安装孔并卡在所述硅胶筒的内壁上。

进一步的，所述滴灌供水农业大棚系统还包括控制器和供水泵，所述水箱通过所述供水泵与所述滴灌管连接，所述滴灌管的上部和下部对应设置有上湿度传感器和下湿度传感器；所述上湿度传感器、下湿度传感器和所述供水泵分别与所述控制器连接；所述上湿度传感器和所述下湿度传感器均埋在地面下。

进一步的，还包括气泵，所述滴灌管通过混合阀分别与所述气泵和所述水泵连接，所述气泵和所述混合阀分别与所述控制器连接。

进一步的，所述大棚内部设置有与所述控制器连接的温度传感器，所述大棚设置有可开关的通风口。

本发明还提供一种大棚种植方法，采用上述滴灌供水农业大棚系统；所述方法包括：初始栽种模式和常规培育模式；

所述初始种植模式，具体为：大棚搭建在地面上并在大棚周围设置挡水围墙，大棚内部挖沟槽掩埋滴灌管并栽种农作物，并且，农作物的根系分布在滴灌管的周围，其中，在挡水围墙的作用下使得大棚内的土壤位于地表的上土层处于干燥缺水状态；

所述常规培育模式，具体为：在供水过程中，如果下湿度传感器检测的湿度值低于设定值，则控制水泵将水箱中的水输入到滴灌管中，而当上湿度传感器的湿度值高于设定值时，则需要停止水泵供水。

进一步的，所述常规培育模式还包括：在下湿度传感器检测的湿度值低于设定值时，先向滴灌管中通入气体进行松土处理，然后，再通过水泵向滴灌管供水。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的滴灌供水农业大棚系统及大棚种植方法，通过利用圆柱滴头上的螺旋状凹槽与水管的内管壁之间形成螺旋缓冲通道，螺旋缓冲通道替代紊流通道实现水流减速缓冲，而由于螺旋缓冲通道整体为螺旋结构不存在迂回、拐角、死角，可以有效的避免大颗粒物在迂回、拐角、死角处的沉淀和堆积，从流动原理上避免了堵塞，从而可以有效的提高使用可靠性；同时，由于在圆柱滴头中设置硅胶筒，硅胶筒与圆柱滴头的端面腔体和水管内周能够形成稳压出流腔体和压力调节腔体，硅胶筒根据水压不同将改变外形，从而调节压力调节腔体和稳压出流腔体的容积发生变化，当水压增大时压力调节腔体变大而稳压出流腔体变小，反之，则压力调节腔体变小而稳压出流腔体变大，这样可以确保出水量保持平稳，实现压力补偿自动调节，优化滴灌效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明滴灌供水农业大棚系统的立体图；

图2为本发明滴灌供水农业大棚系统的结构示意图；

图3为本发明滴灌供水农业大棚系统中滴灌管的局部剖视图；

图4为本发明滴灌供水农业大棚系统中圆柱滴头的剖视图；

图5为本发明滴灌供水农业大棚系统中防堵组件的结构示意图；

图6为本发明滴灌供水农业大棚系统中硅胶筒的剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动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。

如图1-图6所示，本实施例滴灌供水农业大棚系统，包括大棚1、蓄电池（未图示）和控制器（未图示），所述大棚1的顶部设置有多块真空玻璃板12，多块所述真空玻璃板12形成所述大棚1的透光面，部分所述真空玻璃板12上设置有光伏发电薄膜10，每相邻的两块所述光伏发电薄膜10交错设置；大棚1内部设置有掩埋在地面下的滴灌管2，滴灌管2的水管上开设有多个出水口20，圆柱滴头21的外管壁上形成有螺旋状凹槽211，圆柱滴头21一端部的内管壁开设有连通所述螺旋状凹槽211的进水孔212，圆柱滴头21另一端部的外管壁的端部形成有环形凹槽（未标记），所述环形凹槽中设置有硅胶筒23，所述硅胶筒23上开设有多个贯通孔231，所述圆柱滴头21设置在所述滴灌管2水管中，所述螺旋状凹槽211与所述滴灌管2的水管的外管壁之间形成螺旋缓冲通道200，所述硅胶筒23的外筒壁与所述滴灌管2的水管内壁之间形成稳压出流腔体210，所述硅胶筒23的内筒壁与所述环形凹槽之间形成压力调节腔体201，所述压力调节腔体201与所述螺旋缓冲通道200连通，出水口20与对应的所述稳压出流腔体210连通；所述真空玻璃板12的底部设置有集水槽13，所述大棚1的底部还设置有水箱3，所述集水槽13与所述水箱3连接，所述水箱3通过供水泵（未图示）与所述滴灌管2连接，所述水泵与所述控制器连接；所述大棚1的侧壁设置有真空保温板（未图示），所述大棚的下部边沿设置有挡水围墙4，所述挡水围墙4的下端部埋在地面以下，所述挡水围墙4位于所述滴灌管2的上方，每块所述真空玻璃板12的上边缘设置有喷淋管（未图示），所述喷淋管通过清洗泵（未图示）与所述水箱3连接。

具体而言，本实施例滴灌供水农业大棚系统中的滴灌管2采用的内嵌的圆柱滴头21设置在滴灌管2的水管中，圆柱滴头21中的螺旋状凹槽211与滴灌管2的水管内壁形成螺旋缓冲通道200，螺旋缓冲通道200替代现有技术中滴头形成的紊流通道，由于螺旋缓冲通道200分布在圆柱滴头21的外周，可以有效的增长螺旋缓冲通道200的长度，有利于消耗水流能力并降低水压，从而通过螺旋缓冲通道200实现紊流通道的作用，而螺旋缓冲通道200增大了水流行程，耗能大，所以螺旋状凹槽211可以比传统的内镶圆柱滴头尺寸大得多（传统尺寸：0.5-1.2mm，本发明圆柱滴头21的尺寸：2~6mm，同时，出水口20也可开大孔），更重要的是，螺旋缓冲通道200行程无迂回、拐角、死角，避免大颗粒物在迂回、拐角、死角处的沉淀和堆积，从流动原理上避免了堵塞。而水从螺旋缓冲通道200输入到压力调节腔体201中并通过贯通孔231进入到稳压出流腔体210经由出水口20输出实现滴灌。优选的，贯通孔231中还设置有可开关的弹性膜片232，硅胶筒23在水压作用下向外凸起变形，同时水压顶开硅胶筒23上的弹性膜片232，弹性膜片232能够根据水压大小不同而自动调节开启角度，当压力调节腔体201水压小时，弹性膜片232开启度小或不开启，从而保证稳压出流腔体210水流不回流，确保有足够的水从出水口20持续出流，可实现自动调整水压，稳压出流。而弹性膜片232可以在硅胶筒23开设贯通孔231时，余料不完全切除而直接形成弹性膜片232。另外，为了提高防堵性能，出水口20中还设置有防堵组件22，所述防堵组件22包括伞形柔性封盖221和连接杆222，所述连接杆222插在所述出水口20中，所述连接杆222的一端部连接所述伞形柔性封盖221、另一端部连接所述硅胶筒23；所述伞形柔性封盖221位于所述水管的外部用于遮盖住所述出水口20。圆柱滴头21非工作状态下，硅胶筒23形状复位，并带动连接杆222向筒内移动，使伞形柔性封盖221正好覆盖住出水口20，防止外物堵塞流道。在硅胶筒23和防堵组件22相互配合作用下，滴灌管2具有如下功能：1、压力调节：螺旋缓冲通道200内水流入压力调节腔体201内蓄满水后，硅胶筒23在水压作用下向外凸起变形，并带动防堵组件22向管外移动，同时，水压顶开弹性膜片232，水流进入稳压出流腔体210，稳压出流腔体210蓄满后水流即经由出水口20流出管外，进行滴灌作业；另外，当压力调节腔体201水压小时，弹性膜片232开启度小或不开启，从而保证出流腔内水流不回流（有足够的流体），保证出液口持续出流，可实现自动调整水压，稳压出流。2、压力补充：当水压增大时，水流流速快流量大，硅胶筒23向圆周外凸起变形加大，将出水口20遮挡，出水口20的流出速度减小；当水压压力小时，流速慢，硅胶筒23略突出于圆柱面形状，出水口20受遮挡程度小，出水口20的流出速度快；以此保证滴头在不同的压力下流量一致。而为了便于安装防堵组件22，连接杆222的另一端部设置有倒钩结构223，所述硅胶筒23上开设有安装孔（未标记），所述连接杆222的另一端部插在所述安装孔中，所述倒钩结构222穿过所述安装孔并卡在所述硅胶筒23的内壁上，这样，在圆柱滴头21与水管成型后，操作人员仅需要将连接杆222从出水口20中插入到安装孔中，倒钩结构222便可以阻挡连接杆222从出水口20中脱离出，方便操作人员安装。

而将光伏发电薄膜10设置在大棚1的透光面上，光伏发电薄膜10采用交错设置的方式进行排布，由于白天太阳的光照方向时时改变，交错设置的光伏发电薄膜10可以确保大棚1内不同位置区域的农作物均能够获得足够的光照，优选的，光伏发电薄膜10采用非晶体薄膜太阳能电池，非晶体薄膜太阳能电池具有透光作用，可以将外部的红光和蓝光透射到大棚1内部，满足植物生长所需要的光照，而由于光伏发电薄膜10直接布置在大棚1的透光面，可以有效的增大光伏发电薄膜10的面积，提高发电量。光伏发电薄膜10产生的电能存储在蓄电池中，控制器控制相关电器部件供电运行。其中，大棚1的侧壁采用真空保温板进行保温，真空保温板具有良好的保温性能，而大棚1的顶部采用真空玻璃板12，真空玻璃板12可以确保大棚1顶部具有良好的保温性能，从而实现在冬季的夜晚，无需用户在大棚1上遮盖保温帘，另外，采用多块真空玻璃板12拼接形成大棚1的透光面，真空玻璃板12的使用寿命更长，能够避免采用透明薄膜需要经常更换而带来的麻烦。而在大棚1内的地面下方掩埋滴灌管2，而大棚1的透光面上还设置有集水槽13收集雨水存储在水箱3中，在需要灌溉时，控制器控制水泵通电，水泵将水箱3中的水输送到滴灌管2中，直接对土壤中的农作物根系进行灌溉。在实际使用过程中发现，由于滴灌管2在地面以下农作物100根系101的深度位置供水，从滴灌管2输出的水在重力作用下向下流动，而农作物100的根系101有向水性，深层土壤中水分多，会吸引农作物100的根系101能够更深的向地下扎根，使得农作物100能够以更旺盛的状态生长，获得品质优良的农产品，同时也避免了滴灌管2输出的水被大量蒸发，降低了用水量。而对于大棚1内部的地表，由于没有水分的供给，地表的土层长期处于干燥的状态，使得生长在地表的杂草无法生存，降低了农户除草的劳动强度。而为了提高真空玻璃板12的透光性，每块所述真空玻璃板12的上边缘设置有喷淋管，所述喷淋管通过清洗泵（未图示）与所述水箱3连接，在实际使用过程中，真空玻璃板12会因灰尘等因素导致透光性下降，此时，通过清洗泵将高压水注入喷淋管中喷淋管的喷嘴将对真空玻璃板12的表面进行清洁，而从真空玻璃板12流通的水又流回到集水槽13，通过集水槽13重新流入到水箱3中重复利用，根据需要集水槽13或水箱3的进口设置有过滤网，以过滤进入到水箱3中的杂质。优选的，本实施例光伏生态大棚系统还包括气泵（未图示），所述滴灌管2通过混合阀分别与所述气泵和所述水泵连接，所述气泵和所述混合阀分别与所述控制器连接，具体的，在实际使用过程中，为了使得农作物100的根系101位置处的含氧量提高，通过混合阀可以使得水泵和气泵同时与滴灌管2连接，在滴灌管2供水的同时，能够将气泵产生的适量空气输送至下层的土壤中，以更有利于农作物100的根系101的繁茂生长；当然，也可以根据需要先通气，在输送水，在此不做限制。

为了确保大棚1内的地表土层始终处于干燥的状态，避免外界下雨等因素使得外界水流入到大棚1内，所述大棚1的下部边沿设置有挡水围墙4，所述挡水围墙4的下端部埋在地面以下，所述挡水围墙4位于所述滴灌管2的上方。具体的，挡水围墙4将大棚1内部的地表下一定深度的土壤圈起来与外界隔离开，在挡水围墙4的作用下，能够阻挡大棚1外部的雨水从地表渗透到大棚1内的地表土层中，从而确保大棚1内部的地表保持干燥干旱的状态，这样在大棚1内的农作物生长过程中，利用滴灌管2从地表下直接对农作物100的根系101供水，以确保地表处于干旱的状态，地表的杂草由于缺水很难发芽或生存，同时干燥的地表使得大棚1内部空间的湿度保持在较低的水平，从而使得细菌虫类很难在农作物100上生长繁殖，可以大大降低农药的使用量，同时，可以杜绝使用灭草剂，也无需耗费大量劳动力去人工除草，达到绿色环保种植的目的；同时，干燥的地表能够便于农户翻土透气，可以大大提高农产品的品质。本实施例中挡水围墙4埋在土里的深度，根据当地杂草种类根系的生长深度决定，以确保地表干燥土层的深度不满足杂草生长的要求为准，而滴灌管2的掩埋深度，取决于农作物100根系101的生长深度，而由于农作物100根系101的生长深度要大于杂草根系的生长深度，从而使得滴灌管2仅会对农作物100进行供水，始终确保地表特定深度土层保持干旱的状态，本实施例对挡水围墙4的高度尺寸、滴灌管2掩埋深度尺寸不做限制。

进一步的，为了实现自动化灌溉种植，实现更加精准的控制滴灌管2的供水量，所述滴灌管2的上部和下部对应设置有上湿度传感器51和下湿度传感器52，所述上湿度传感器51、下湿度传感器52分别与所述控制器连接；所述上湿度传感器51和所述下湿度传感器52均埋在地面下。具体的，在农作物种植过程中，大棚1内部土地挖沟槽埋设滴灌管2、下湿度传感器52和农作物100的根系101，进行掩埋过程中，再将上湿度传感器51掩埋在上层的土里，而在实际灌溉过程中，由下湿度传感器52检测周围的湿度值来判断是否需要滴灌管2进行供水灌溉，而在灌溉过程中，如果上湿度传感器51检测到的湿度大于设定值，则停止滴灌管2继续灌溉，以确保地表处于干燥状态，而农作物100的根系101能够获得最佳的水分供应量。优选的，水箱3中设置有与所述控制器连接的水位检测器（未图示），在雨季雨水量较大的情况下，当水位检测器检测到水箱3中的水达到最高储水量时，则启动水泵将多余的雨水输送到其他容器中暂存，满足不同季节雨量分布不均的供水要求。

另外，所述大棚1内部设置有与所述控制器连接的温度传感器（未图示），所述大棚1设置有可开关的通风口14，具体的，通过温度传感器可以实时监测大棚1内的温度，当大棚1内的温度过高时，将影响农作物快速生长，则有控制器控制大棚1打开通风口。当大棚1内的温度过低时，也将影响农作物快速生长，则由控制器控制大棚1关闭通风口，适时保温。优选的，为了有效的延长农作物的光合作用时间，在大棚1上方还设置有可开关的遮阳装置（未图示），遮阳装置将配合光线传感器（未图示），在中午阳光强度最高的时段，由于光照强度过强反而会导致农作物停止光合作用，在光线传感器检测的光线强度大于设定值后，控制器控制遮阳装置打开遮盖住大棚1，降低大棚1内的光线强度，从而使得大棚1内的农作物继续进行光合作用，达到农作物的营养更加丰富、品质更好。而遮阳装置可以为遮阳网、遮阳膜或遮阳板等遮阳设备。

本发明还提供一种大棚种植方法，采用上述滴灌供水农业大棚系统；所述方法包括：初始栽种模式和常规培育模式；

所述初始种植模式，具体为：大棚搭建在地面上并在大棚周围设置挡水围墙，大棚内部挖沟槽掩埋滴灌管并栽种农作物，并且，农作物的根系分布在滴灌管的周围，其中，在挡水围墙的作用下使得大棚内的土壤位于地表的上土层处于干燥缺水状态。具体的，大棚在建设过程中，便在大棚的底部形成挡水围墙，大棚建设好后，便在大棚内部挖沟槽铺设滴灌管湿度传感器以及栽种农作物。

所述常规培育模式，具体为：在供水过程中，如果下湿度传感器检测的湿度值低于设定值，则控制水泵将水箱中的水输入到滴灌管中，而当上湿度传感器的湿度值高于设定值时，则需要停止水泵供水。具体的，在大棚内栽种好农作物后，便可以进行常规的供水栽培，而具体的供水量可以根据不同种类农作物的要求，调整湿度传感器的触发值，从而可以实现更加精准的对农作物供水。优选的，对于农作物而言保持土地良好的透气性是生长茂盛的重要因素，因此，在供水的过程中，当下湿度传感器检测的湿度值低于设定值时，农作物根系周围的土壤处于相对干燥的状态，此时，可以先向滴灌管中通入气体进行松土处理，然后，再通过水泵向滴灌管供水，向地下的土壤通气，减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作物提供舒适的生长环境，可以实现常规农业种植中无法达到的效果，而由于农作物的根系发达，这使得农作物的生长的果实更加优良。