用于大面积分配水的灌溉垫的制作方法

专利名称：用于大面积分配水的灌溉垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在尤其是园林和景观以及农业中大面积分配水的灌溉垫，该 灌溉垫带有用于容纳属于灌溉垫的元件的第一和第二承载层，一个或多个用于连接第一 和第二承载层(12，14)的连接(18)，一个或多个设 置在第一和第二承载层之间的、用于将 水输送到灌溉垫并在灌溉垫中分配水的水输送元件，和一个设置在第一和第二承载层之间 的、用于存储水的吸收层。
背景技术：
以下提到的水除了水之外还包括基本上基于水、但可以具有一部分其它物质(如 营养成分、维生素或示踪元素)的混合物。这些物质可以以溶解或不溶解的形式存在。在园林建筑领域已知有各种灌溉装置，其专门设计用于温室领域，实现非常精确 的定量并因此具有相对复杂的结构。在DE2019423A中记载了一种用于罐或其它容器中的 植物的灌溉装置，其具有专门的压力补偿器，以便即使在不平的面上也能使水均勻地流出。由DE19933554A1公开了一种用于大面积灌溉植物种植区域的地下供水系统，其 中，在待灌溉的农业区域中在地下敷设具有阀状作用的流出孔的弹性软管，并且将所述软 管与水管系统相连接。因此，在软管上方和下方邻近的土地区域被持续地以适宜量的水润 湿。为此，各个软管以约60-70cm的间距布置在约30-60cm的地下深度中，并且两端连接在 梳状管上，该梳状管同样敷设在地下并且供应有水。这种供给系统中，灌溉软管的布置对于 大面积的应用非常耗费时间并且成本开销大。DE10118643公开了一种用于优选在园林或景观的地下区域大面积分配水的纺织 灌溉垫。在这种灌溉垫中在两个能导水的无纺材料幅面之间成间距地布置有灌溉软管。灌 溉垫可以廉价地制造并简单地敷设。缺点是，为调节地面湿度必须使用外部的测量装置，例 如表面张力计。在大面积灌溉时，这种方案与不合理的高开销相关。因此通常根据经验值 调节水输送，这在不利的情况下会导致不希望的渗漏损失或者例如在极度日照的情况下会 导致脱水。此外，在特定的区域由于土地中的盐含量通过土层的毛细作用在灌溉垫中形成 盐富集。公知的是，通过例如砂石层的形式的毛细阻隔中断地面的毛细作用。该方案由于 缺乏可用的材料和高成本的原因仅在特殊情况下可用。如DE10118643所述的灌溉垫由于 现有的无纺幅面以及位于所述无纺幅面之间的填充条而具有相对高的蓄水能力。为增加缓 冲作用，进一步提高蓄水能力是有利的。由于成本原因，通过使用更厚的无纺幅面不能解决 该问题。

发明内容
由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，减小上述缺点并且提供一种用于大 面积应用的廉价灌溉垫，其保证相邻的土壤部分的均勻润湿，相比公知的方案具有增大的 蓄水能力，并且防止在灌溉垫中的盐富集。该技术问题由此解决，即，设置用于检测灌溉垫中的湿度的器件。湿度的检测使得灌溉垫中的水输送这样设计，使得灌溉垫既不脱水也不以过多的水加载。如果灌溉垫脱水， 由该灌溉垫供水的植物同样处于缺水状态，这导致减产或者在最严重的情况下会导致这些 植物的死亡。如果灌溉垫的加载超过土壤的最大吸水能力，会导致水份蓄积(蓄积湿气)， 这会导致相关植物的腐烂。此外，会出现渗漏损失，也就是在地下导引的水没有被最佳地用 于润湿地面。灌溉垫中的湿度的可检测性使得管理者能够避免这种问题。本发明的一种有利的扩展方案的特征在于，在第一和第二承载层之间设置用于检 测灌溉垫中的湿度的器件。为铺设所述器件不需要其它的工序，而是将该器件在同一工序 中与灌溉垫一起铺设。这不产生额外的成本，此外保证这样地设计所述器件的分布，使得能 够可靠并有代表性地确定整个灌溉垫的湿度。可以排除在灌溉垫内部形成其湿度明显与由 器件测得的湿度有差异的区域。因此防止了水输送的错误定量。本发明的一种有利的扩展方案在于，将用于检测灌溉垫中的湿度的器件设计为传感器导体。该传感器导体例如可以包括低压电缆，该低压电缆基本上由两个金属丝，尤其是 镀锡的铜丝构成，所述金属丝相互绝缘地设置在承载层或吸收层中。铜丝间的导电能力或 电阻随湿度变化而改变，这种改变可以对应于一个湿度。这种传感器导体在DD283008A5中 有详细说明。这种传感器导体特别柔性(flexibel)，因此尤其可以应用于窄半径的情况，如 在灌溉垫卷起的情况下，或者由于待灌溉的土地的特性必须克服突然的方向差别或高度差 别的情况。这种传感器导体的应用减小了在铺设过程中出现电缆断裂的风险，这将导致对 用于检测湿度的器件的有效性及灌溉垫本身的影响。为了能够保证可靠地检测湿度，必须 防止腐蚀所使用的金属丝。腐蚀将改变金属丝的表面特性，因此使其导电能力发生改变并 且使所测得的值不再相应于原来的湿度。完全腐蚀的金属丝不再能用于确定湿度。为了能 够防止或至少减少对所使用的电缆的腐蚀，可以设置一恰当的、对金属具有保护作用的包 鞘。此外，可以对金属丝的表面进行防腐蚀处理，例如通过镀锌。通过使用于检测灌溉垫中的湿度的器件包括湿度传感器和所属的导线，有利地进 一步扩展本发明。在此，可以使用所有公知类型的湿度传感器，然而优选那些以可电子采集 的形式给出测得的湿度的传感器，例如电容式湿度传感器。按照本发明，这些传感器及所属 的导线在灌溉垫敷设之前就已经安装并包封在该灌溉垫中。不需要事后敷设电缆。湿度传 感器仅须在灌溉垫敷设之后连接用于湿度的相应显示和/或控制单元。本发明的一种有利的扩展在于，承载层由能导水的材料，尤其是纺织品，如无纺材 料制成。除了纺织品之外，能导水的材料也包括玻璃纤维或矿棉。将能导水的纺织品应用 于灌溉垫是有利的，因为纺织品相比玻璃纤维和矿棉更加环境友好并可以廉价地买到。此 夕卜，纺织品是柔性的，可以简单地与其中铺设有灌溉垫的土地的特性相适应。此外，可以毫 无问题的卷起灌溉垫，因此可以减小存放和运输灌溉垫所需的空间。导水性用于使通过水 输送元件输入灌溉垫中的水在灌溉垫内均勻地分配，并且湿度与局部抽取差别无关地几乎 保持恒定。此外，能导水的材料具有一定的蓄水能力，使得水输送和相邻区域湿度的波动能 够得到补偿。业已证明，使用无纺材料在灌溉技术中是特别有利的，尤其是当所述无纺材料 由难以腐烂的、合成纤维材料制成时，因为无纺材料相比其它能导水的材料具有增大的蓄 水能力。通过设计接缝状连接有利地扩展本发明。这种连接例如可以按照接缝作用方法， 通过缝接、粘结或其它连接方法构造。在此，输水元件被绷紧地包封以避免滑动。与例如夹子的金属连接不同，这种类型的连接具有一定的柔性，因此灌溉垫的柔性整体保持不变。此 夕卜，没有产生尖锐的边缘，使得水输送元件或承载层尤其在灌溉垫铺设时不被损坏。此外， 这种连接不易腐蚀，因此其可以长时间可靠地保持在地下潮湿的环境中。此外优选的是，吸收层设计为吸水的纤维填料。通过这种方式以低成本进一步提 高灌溉垫的蓄水能力。因此，为了提高灌溉垫的缓冲效果，希望增大的蓄水能力，以便能够 补偿水输送以及相邻地区湿度的波动。高蓄水能力尤其在夏天下雨非常少并因而采取了节 水措施的地区是有利的，所述节水措施使得难以有足够量的水导入或禁止了水导入灌溉垫 中。利用高的蓄水能力，灌溉垫 可以前瞻性地这样加载水，使得干燥期可以至少被部分克 月艮，并且使得导致减产或完全绝收的植物脱水的可能性减到最小。尤其出于该原因，在本发明的一种有利的扩展设计中，吸收层和/或纤维填料包 括用于提高蓄水能力的超级吸收体。超级吸收体例如由改性聚丙烯酸酯制成，并且可以存 储100至1000倍于自重的水量。这种超级吸收体可以作为颗粒存在，其在地下形成凝胶颗 粒(水凝胶)，并同时存储水。植物根部可以直接穿过凝胶颗粒生长，并从中吸取水分。还有利的是，在本发明中将水输送元件设计为扁平软管。扁平软管的使用尤其在 灌溉垫的结构高度方面是有利的。减小结构高度减小了所需的存放空间，并且使得到使用 地的运输变得简单。此外，可以减少为敷设灌溉垫的挖掘量，因此减小了铺设费用。在本发明的一种特别优选的扩展方案中设计为，将水输送元件设计为穿孔的灌溉 软管或渗流软管，并且可将其连接在供水系统中。将水输送元件设计为穿孔的灌溉软管使 得能够简单且廉价地将水排出到灌溉垫中。穿孔的直径、形状和数量可以没有附加开销地 与预期的水需求和软管中的压力损失相适应。尤其可以考虑所输送的水的质量或纯度。如 果例如水从河流中抽取，那么在水中可能有许多颗粒，其会迅速堵塞小直径的穿孔。通过相 应适配穿孔的直径可以避免通常耗费且成本昂贵的水过滤步骤。此外可以确定穿孔在水输 送元件内部的位置。可以根据现有的土地特性和待灌溉的植物的特性在灌溉软管的周长上 均勻地分布穿孔。常用的灌溉软管具有这样的穿孔，其具有分别成对地错移180°相对布 置，然而，也可以设计为其它布置或数目的穿孔。其在灌溉垫中的取向可以随机得到，但是 对于特定应用情况下的穿孔的布置可以精确确定。为了供应水，软管端部可以在没有耗费 地铺设地下管道系统的情况下直接连接在现有的供水系统中。供水系统可以是现有的水 网，然而，例如当水从附近的湖或河流中抽取时，也可以连接在分散的泵系统中。本发明的一种有利的扩展设计在于，水输送元件具有用于排出水的滴灌体。借助 于滴灌体排水仅在高于一定的水压时才会实现。在水输送元件从供水系统分离之后还残留 的水保留在水输送元件中，而不会缓慢地排空。因此可以精确地调节灌溉垫中的湿度，因为 保证了在水输送元件从供水系统分离之后没有其它的水排入灌溉垫。在没有滴灌体的实施 形式中，如果没有防止措施介入，留在水输送元件中的水处于微弱的压力下并且水量主要 排到位于灌溉垫下面的土地区域中。但这样的土地区域刚好是对于植物生长不重要的区 域。因此没有有效地利用水。因此，除了更好地调节湿度以外，使用滴灌体也是更有效地利 用现有水的措施。本发明的一种特别优选的扩展方案的特征在于，水输送元件设计为线性的、带有 吸水的织物套。这种水输送元件可以低的成本制造，在节约水消耗的同时保证良好的灌溉 效果，并防止穿孔的堵塞。此外通过纺织套的吸水构造在水输送元件的整个长度上实现连续的排水。这种水输送元件例如在DE4037396C2中说明。还有利的是，水输送元件和/或用于检测湿度的器件可通过检测器检测。为此，水输送元件和用于检测湿度的器件可以配设有薄膜，例如金属膜，其可由恰当的检测器，如金 属检测器检测。因此，即便灌溉垫铺设在地下也能够确定水输送元件和用于检测湿度的器 件的位置。如果在垫铺设之后在地面区域进行构建措施，例如为新的植物挖坑或者新建造 高尔夫球场，尤其是重新校准绿色植被以及洞，可以事先确定，预计的构建措施是否可能会 导致水输送元件和/或用于检测湿度的器件的损坏。如果设置填充条，用于侧向固定承载层之间的水输送元件以及用于水输送元件和 承载层之间的高度补偿，则有利地扩展本发明。无纺织物屑、毡条、纺织纱线、绳状材料或基 层，例如泥炭层可以用作填充条。尽管连接已经对水输送元件具有固定效果，然而，填充条 例如借助于互补的凹槽可以与水输送元件分别使用的形式相适应，因此改善固定并避免连 接的负荷不均。为此，与吸收层相比，填充条优选被设计为具有更小的弹性，使得其在被加 载时不那么强烈地被压缩。因此可以补偿否则由于吸收层和水输送层之间的不同压缩而产 生的褶皱，并且实现灌溉垫平坦的铺设。本发明的一种有利的扩展方案在于，第二承载层具有不透水的外侧。按照本发明， 该外侧是灌溉垫背对地表面的那一侧。通常应润湿位于灌溉垫上方的土地部分，因为待灌 溉的植物主要位于该区域。由于第二承载层的外侧是不透水的，将防止水导入位于灌溉垫 下方的土地区域。因此避免了渗漏损失，使得所使用的水被有效地利用。本发明的另一方面涉及一种用于防止在灌溉垫中富集盐的毛细阻隔。在一些区域 土地具有高的盐含量。由于土地的毛细作用，经过较长的时间，盐分会聚集在灌溉垫中。一 方面，这导致从灌溉垫排到周围土地的水同样具有高的盐含量，即便输送到灌溉垫的水几 乎没有盐。这会导致待灌溉的植物由于增大的盐含量发生损害并可能死亡。此外，会在灌 溉垫的表面或水输送元件上形成盐包层，使得阻碍或者甚至阻止水排到相邻的土地中。尽 管设置不透水的层同样用于减少在灌溉垫中聚集盐，然而应用毛细阻隔件具有一些优点 毛细阻隔件中止了土地的毛细作用，然而，在此还保持为可透水的。因此可以防止渗漏水在 灌溉垫上面的土地部分聚集并且形成湿气蓄积。在盐聚集并且在灌溉垫中形成盐包层的情 况下，在灌溉垫下侧使用不透水层时通过强力冲洗仅能不充分地去除，因为水只能在一侧 从灌溉垫流出。使用按本发明的毛细阻隔件可以避免该问题。由此有利地扩展本发明，S卩，在第二承载层的下面设置毛细阻隔件并且通过连接 在灌溉垫上固定。通过这种方式将毛细阻隔件集成在灌溉垫中，并且不需要其它的工序来 装配。这相比现有技术具有很大的优点，因为毛细阻隔件通常设计为砂石层的形式。然而， 设置砂石层通常与大量的材料和安装耗费相关。使用总归已经存在的连接将毛细阻隔件固 定在灌溉垫上有助于其简单的结构和制造，因此由于设置毛细阻隔层产生的成本保持在一 定的限度内。本发明的一种有利的扩展的特征在于，所述毛细阻隔件设计为爪形垫 (Krallmatte)。爪形垫是三维的土工纺织物，并且简单廉价地取得。该爪形垫可以有效地 中止土地的毛细作用，并且可以尤其简单地设置在灌溉垫上。爪形垫的尺寸可以毫无问题 地与土地特性相适应。本发明的一种优选的扩展在于，毛细阻隔件由抗弯的纤维和/或织物屑构成，并且由网状结构包围。通过这种方式可以非常简单地制造毛细阻隔件。不需要形成连续的层，而是可以使用不相勾连的纤维或例如在生产织物时多余的织物屑，而不必以任何形式对齐 这些纤维或织物屑。网状结构同样可以由残余的剩余材料或由其它的纤维构成。通过这种 方式有助于耐用性，这又导致灌溉垫的制造成本的减小。本发明的一种有利的扩展方案的特征在于，这样地设计水输送元件，使得其可用 于输送气体到灌溉垫。为此前提的是，所用的水输送元件由气密的材料制成，因此所传导的 气体仅在为之设计的位置流出。此外，必须这样地选择软管接头，使得水输送元件可以气密 地连接在气体供应系统中。在灌溉垫中通入气体通常具有这样的效果，使灌溉垫周围的土 壤疏松并因此更好地从表面通风。此外，使得形成湿气蓄积变得困难并且使根部生长变得 简单。借助于通入气体可以以特定的时间间隔干燥灌溉垫，这例如抑制发霉并提高寿命。此 外可以再次用水以及气体通开堵塞的穿孔。在向灌溉垫内通入空气时，土壤也从下面通风， 这额外地有利于植物。通过引入适当的气体可以杀死土壤中的细菌和害虫。可以在灌溉垫 中使用一些水输送元件来输送水，而与此并行地使用另一些来输送气体到灌溉垫并因而及 于相邻的土壤区域中。本发明有利地通过用于将气体输送到灌溉垫的气体输送管进一步扩展。在这种情 况下，灌溉垫具有两种不同的输送元件，一种用于气体，而另一种用于水。输送元件可以针 对要输送的流体优化。可以并行地将水和气体通入灌溉垫。上述优点在此同样适用于气体 输送。本发明的一种有利的扩展的特征在于灌溉垫的改变配置的空管。灌溉垫的配置改 变例如在于，改变运行过程中的水输送元件的数目或者使现有的水输送元件关闭和重新使 用。另一种改变配置可以通过事后将传感器导体引入灌溉垫实现，要么使用旧的传感器导 体，要么测量其它的在运行过程中才发现相关的参数。此外有利的是，设置用于确定输送到灌溉垫中的水的盐含量的测量装置。如上所 述，盐聚集会导致灌溉垫的堵塞，因此影响其功能。此外，过高的盐含量导致对植物的伤害。 当仅将具有可接受的盐含量的水输送到灌溉垫时。可以通过确定输送的水的盐含量可以预 先防止盐聚集和植物的伤害。与所使用的方法有关，盐含量也影响灌溉垫中的湿度的确定，例如在使用上述传 感器导体时，通过测量导电能力确定湿度。在这种情况下，必须用一个与所输送的水的盐含 量有关的系数修正测得的湿度值。尤其在盐含量波动时会出现问题。因此，仅在获知所输 送的水的盐含量时才可以精确确定湿度。本发明的另一方面涉及一种有效利用用于灌溉尤其是园林和景观中的土壤部分 的水的灌溉系统，带有-用于大面积分配水的灌溉垫，其中，该灌溉垫具有用于检测灌溉垫中的湿度的器 件；-一输入单元，用于输入与灌溉垫的运行相关的信息；-一用于将水输送到灌溉垫内的输送装置，-一用于确定输送到灌溉垫的水的盐含量的测量设备，-一用于确定输送到灌溉垫的水量的测量装置，-用于测量天气相关的数据的另一测量装置以及
-一输出单元，该输出单元用于输出与灌溉垫中的湿度和输送到灌溉垫的水的盐 含量相关的信息以及天气相关的数据，-用于记录和处理由器件、测量设备、测量装置和另一测量装置获得的数据并用于 产生控制信号发生单元和输送装置的控制信号的控制单元。按本发明的灌溉系统有利地通过传输单元进一步扩展，该传输单元用于 将由用于 记录和处理的控制单元从器件、测量设备、测量装置和另一测量装置获得的数据以及由控 制单元产生的用于控制信号发生单元和输送装置的控制信号传输到接收站。本发明的另一方面涉及一种用于有效利用灌溉尤其是园林和景观中的土壤部分 的水的方法，包括以下步骤-借助于灌溉垫大面积分配水，-借助于输入单元输入与灌溉垫的运行相关的信息；-借助于器件检测灌溉垫中的湿度；-借助于输送装置将水输送到灌溉垫；-借助于测量设备确定输送到灌溉垫的水的盐含量，-借助于测量装置确定输送到灌溉垫的水量，-借助于另一测量装置测量天气相关的数据_借助于控制单元记录并处理由器件、测量设备、测量装置和其它测量装置获得的 数据；-借助于控制单元产生控制信号发生单元和输送装置的控制信号。按本发明的方法有利地通过将由用于记录和处理的控制单元从器件、测量设备、 测量装置和其它测量装置获得的数据和由控制单元产生的用于控制信号发生单元和输送 装置的控制信号传输到接收站而进一步扩展。本发明的另一附加的方面涉及一种控制系统，该控制系统用于有效利用用于灌溉 尤其是园林和景观以及农业中的土壤部分的水，该控制系统带有用于操纵电脑的编程器 件，在设计电脑中的电脑程序时，设计以下步骤-处理由输入单元、测量设备、测量装置和另一测量装置获得的信息，其中，由输 入单元获得的信息涉及灌溉垫运行，由测量设备获得的信息涉及输送到灌溉垫的水的盐含 量，由测量装置获得的信息涉及输送到灌溉垫的水量的确定，而由另一测量装置获得的信 息涉及天气相关的数据，_记录所获得的信息，-产生用于控制信号发生单元和输送装置的控制信号。


以下根据附图详细说明本发明。图1示出了本发明可能的实施形式的侧视图，而图2示出了按本发明的灌溉系统的一种有利的实施形式。
具体实施例方式灌溉垫10具有第一和第二承载层12和14，在两个承载层之间设置有水输送元件16。水输送元件16具有若干穿孔34，并且可以沿纵向和横向布置，并且具有不同的直径和横截面形状。然而，对于大的垫长度，沿纵向布置水输送元件16以便减少灌溉垫10内部的 压力损失是有利的。压力损失可以进一步由此减小，即，尤其是大的灌溉垫10划分为由各 种水输送元件16灌溉的不同部分。在这种情况下，特定的水输送元件16仅在灌溉垫10应 灌溉的区段具有穿孔34。在其余区段则没有穿孔34，并且水仅引导穿过该区段。同样可以 通过在水输送元件16中设计不同的直径减小压力损失。通过将灌溉垫10划分为各个部分， 在其铺设中不需要额外的工序。两个承载层12和14借助于一个或多个连接18相互连接。在所示的例子中，连接18分别与水输送元件16相邻。同样在两个连接18之间设置有传感器导体20。该传感器 导体要么设计为直接用于检测灌溉垫10内部的湿度，或者表示多个均勻设置在整个灌溉 垫10上的湿度传感器的电缆连接(湿度传感器在图1中未示出)。同样在第一和第二承载 层12和14之间设置有用于蓄水的吸收层22。该吸收层22可以设计为吸水的纤维填料，并 且额外地含有超级吸收体。通过纤维填料以及超级吸收体提高吸收层22的蓄水能力。此 夕卜，所示的灌溉垫10包括毛细阻隔件24。该毛细阻隔件在所示的例子中由抗弯的纤维和/ 或织物屑形成，并且由网状的结构26包围，该网状结构将纤维和/或织物屑保持在特定的 空间内。在所示的实施形式中，水输送元件16设计为线性的、带有吸水的纺织套28。在所示的例子中，除了水输送元件16还设置有气体输送元件36，以便能够并行地 向灌溉垫10内输送气体。在图1中，现有的水输送元件16也可以根据选择用于输送气体， 因此水输送元件16和气体输送元件36的结构没有区别。前提是，所述水输送元件16适于 输送气体，也就是由气密的材料制成，使得气体仅可以在为之设计的位置流出，并且水输送 元件16可连接在供气系统上。但结构也可以是不同的，例如如果这样设计的话可以省略吸 水的纺织套28。所有在图1中所示的元件结合成一个部件，使得灌溉垫10以及所有的这些元件 可以在一个工序中铺设。如果将灌溉垫10铺设在土壤中，将形成位于灌溉垫10的上面的 第一土壤部分30和位于灌溉垫10下面的第二土壤部分32。在这种情况下，待灌溉的植物 (未示出)主要位于土壤部分30中。可选地，灌溉垫10也可以直接铺设在地面上，也就是 地表，并且例如将草坪卷直接铺设在承载层12上。此外，如通常在观赏植物种植或阳台绿 化中实践的那样，植物盆例如可以直接放置在承载层12上。然而，这与地下铺设相比具有 增大的水的蒸发。位于土壤区域30中的植物可以以其根进入灌溉垫10并且根据设计也可 以横穿灌溉垫。在灌溉垫10铺设之后，水输送元件16与未示出的供水系统相连接。接着向灌溉 垫10输送水，使得用水充满水输送元件16。水通过穿孔34到达吸水的纺织套28内，其促 使水在水输送元件16的整个长度上的均勻分配。穿孔34可以具有不同的直径和形状，以保 证最佳的水输出。从此出发，水由吸收层22吸收，直至吸收层达到最大的接受能力，也就是 使吸收层完全装载有水。如果此外还向灌溉垫10输送水，那么水就通过第一和第二承载层 12和14排到相邻的土地区域30和32。承载层12和14同样可以由能导水的纺织物，尤其 是无纺材料幅面构成，因此承载层也导致在整个灌溉垫10上均勻的水分配。在整个灌溉垫 10上均勻的水分配对于防止或至少是减少形成具有不同湿度的区域是有重要意义的。由于 地区和土壤特性，一些土壤区域比其它区域具有更高的水需求。相应地，这些区域比其它区域从灌溉垫吸收更多的水。无纺材料幅面的导水性用于将水输送到需要的地方。因此减小 了灌溉垫10内部的湿度梯度。如上所述，植物的根部在其早期生长阶段首先仅仅处于土壤部分30中。因此，将 水输送到土壤部分32没有多大意义。因此，替代毛细层，承载层14可以配设(未示出的) 不透水的层，以便仅仅将输送到灌溉垫10的水排到土壤区域30，并同时防止水从土壤部分 32进入灌溉垫10。尽管植物根部会侵入灌溉垫10，然而通过不透水的层防止植物根完全横
穿灌溉垫10。在所示的例子中，毛细阻隔件24设置在第二承载层14下面。毛细阻隔件24中止土壤的毛细作用，使得没有水能够从土壤部分32到达灌溉垫10。然而，毛细阻隔件24是透 水的，因此水也可以从灌溉垫10排到土壤部分32中。如果土壤的盐含量非常高，那么会在 没有毛细阻隔件24的情况下在灌溉垫10中出现盐聚集，这会导致穿孔34的堵塞并因此损 坏灌溉垫10的功能。此外，聚集的盐会溶解在输送的水中，因此向植物输送具有增大盐含 量的水，这会伤害植物。与本实施形式相反，在承载层14上设置不透水的层，植物根会完全 横穿灌溉垫10。为了将灌溉垫10中的湿度保持在最佳的范围，设置有用于检测湿度的器件20。器 件20这样地设计，使得其可以定量并理想地以可电子检测的形式给出湿度。该器件可以与 控制或调节单元50 (参见图2)连接，该控制或调节单元根据测得的湿度通过操纵输送装置 40(参见图2)，例如泵，来调节输送到灌溉垫10的水。作为替代方案，器件20也可以仅借 助于输出单元46 (参见图2)显示湿度，并且根据选择以光学、声学或触觉的形式发出警报， 使得可以人工地增大或节流水输送，直至湿度再次处于其最佳区域中。因此可以一方面防 止过多的水被输送到灌溉垫10，这将导致比植物需要的更多的水被输送到土壤部分30。这 会导致水在土壤部分30中积聚(湿气蓄积)，这会导致植物腐烂。另一方面同样防止过少 的水被输送到土壤部分30，这样会导致植物脱水。吸收层22用作缓冲器，以便补偿向灌溉垫10内的的水输送以及土壤区域30的水 吸收的波动。如果例如在长时间内没有水输送到灌溉垫10，并且由于干旱期导致土壤部分 30的湿度减小，那么土壤部分30从吸收层22吸收湿气，因此吸收层22的湿度降到其饱和 极限值以下。可以从灌溉垫30吸取湿气，直至吸收层22中没有水或者存在的水结合得这 样紧密，使得土壤部分30或植物根的毛细力不足以将水份从吸收层22吸出。如果吸收层 22由可以存储其自重100至1000倍水量的超级吸收体制成，那么可以在灌溉垫10中存储 这样多的水，使得至少部分能够渡过干旱期。此外，在图1所示的灌溉垫10中设置有空管38。空管的位置和数目可以任意选 择。当要对灌溉垫10进行配置改变时，空管是尤其有利的。由此得出，为防止可引入灌溉 垫中的、用于持续地灌溉土壤的水量可能不够，可以在没有大的耗费的情况下引入其它水 输送元件16。此外可以这样构造空管，使得可以通过空管事后将传感器导体20弓丨入灌溉垫 10。如果传感器导体例如由于不正确的铺设而在灌溉垫1内部的各个位置贯穿并且不再能 够完全取出，那么更换传感器导体20是很麻烦的。此外，空管38可以用作传感器导体，借 助于空管可以测量在灌溉垫运行过程中相关的参数。在图2中示出了按本发明的灌溉系统的一种有利的实施形式。灌溉系统包括灌溉 垫10，其带有用于检测灌溉垫10中的湿度的器件20’至20’ ”。借助于水管54在输送装置40的协助下将水输送到灌溉垫。在水管54中设置有用于确定所输送的水的盐含量的测量 装置42和用于确定所输送的水量的测量装置44。此外，灌溉系统包括控制单元50，其与输 入单元58，测量设备48，输出单元46和传输单元56通过相应的导线连接。在灌溉系统运行中，通过输入单元58向控制单元输入与灌溉垫10的运行有关的 信息，在最简单的情况下，这种信息可以是灌溉垫10在运行中应执行或调节运行的信息。 控制单元接收关于灌溉垫10中的湿度的信息。为此设置有 器件20’至20””。因为，如上所 述，水均勻地分布在灌溉垫10中，所以不需要测量整个灌溉垫10内部的湿度。在所示的例 子中，器件20设置在灌溉垫10的多个、在此是四个部分内，然而有利的是，设置其它数目的 部分，尤其是在待灌溉的土壤部分内部预计有非常不同的水吸收的情况下。测量设备42将所输送的水的盐含量数据提供给控制单元50。如上所述，根据所使 用的测量方法，灌溉垫10中的湿度的确定与所输送的水中的盐含量有关。在按本发明的灌 溉系统的这种实施形式中，控制单元50可以根据输送的水的盐含量自动修正由器件20获 得的信息，因此可以非常精确地确定湿度。控制单元50根据确定的湿度控制输送装置40。为此可以通过输入单元58规定条 件。因此可以在湿度降到一个定值以下时，确定应该输送水。借助于测量装置44检测实际 向灌溉垫10输送了多少水量。因此可以确定，湿度如何针对水输送反应。因此，例如可以 确定需要多少水量，以便将湿度提高到一特定的值。此外，可以预计灌溉垫10的惯性，也就 是说湿度多快地对水输送反应。此外，控制单元50与输出单元46连接。输出单元可以是监视器或报警显示器。通 过输入单元58可以预先给定什么时候应发出警报的标准。例如可以设定为，仅在湿度在一 定的时间低于或超过规定的值时才发出警报。这可以是一个提示，即，灌溉系统不是没有问 题地工作并且需要检修。此外，设置另一测量装置48，其测量天气相关的数据，并且将这些数据传输到用于 记录和处理的控制单元50。在所示的例子中，测量装置48包括三个传感器52’至52’ ”，它 们测量温度、空气湿度和亮度。可以设计其它传感器。天气相关的数据的历史记录用于以 经验的方式找出灌溉垫10中的湿度与天气相关的数据的关联。在此目标是，可以预计灌溉 垫10对天气相关数据变化的反应，也就是创造一个数学模型，使得可以省略对灌溉垫10中 的湿度的测量。如果例如测量灌溉垫10上方的空气温度并且与湿度比较，可以确定一种关系。希 望的是，随着湿度升高，灌溉垫10中的湿度下降，因此可以启动相应的水输送。然而，仅仅 温度不足以可靠地预测会出现的湿度。温度关于时间的积分(借助于计算机)提供了向土 壤和灌溉垫10内的规定热引入，使得其可以更适于确定湿度。因为灌溉垫10中的湿度与 土壤中的水的蒸发有关，可以空气湿度来使湿度的预测更可靠。亮度，也就是阳光照射的程 度，同样会对湿度有影响，也如风一样(方向，强度，持续时间)。此外，土质(沙地与粘土的 保湿不同)，灌溉垫埋在土内的深度，以及待灌溉的植物都对湿度有影响。然而，这些参数 (土质、铺设深度、植物)与时间无关，并且因此仅需要给出一次性的考虑。灌溉系统还包括传输单元56，通过该传输单元将所有输送到控制单元50并由控 制单元记录以及由其产生的控制信号数据输送到接收站58。在此，传输可以以各种恰当的 方式实现，其中有利的是因特网连接。在此，接收站58可以建立于灌溉系统的管理者和/或制造商处。通过这种方式可以在线监视灌溉系统的运行并且立即发现极端的运行情况。可以远程诊断来排除故障，或者管理者和/或制造商可以针对性地与灌溉系统的技术人员 前往，而不必在故障发现之后长时间。通过这种方式明显简化了维修和维护。通过记录所有的运行数据可以更好地说明责任情况下的责任问题。如果制造商发 现，尽管多次要求，但在灌溉系统运行中没有进行改变，那么责任在于运营者，而不在制造 商。记录同样提供了这样的可能性，即向理想并可靠地运行灌溉系统的运营者给予品 质认证。通过这种方式，制造商可以提高其运营者的质量并且提高其灌溉系统的安全性和 可靠性。此外，可以给客户这样的保证，即，在通过品质认证标识出的运营者的运营中以及 在灌溉系统的认证的专业运行下实现一定的结果，例如在相同的收益的情况下节约一定的 水，或者改善草坪质量或者在一定的时间内没有故障地工作的灌溉系统。这种保证的部分 前提可以是，土壤部分30中的结构措施仅在借助于由制造商规定或认证的检测器预先确 定了相应构造的输送元件和/或器件20的位置的情况下才进行。模型构建的上述方面通过相关运行数据的传输而被进一步支持。因此，例如制造 商可以记录所有安装的灌溉系统的相关运行数据，并且用于模型构建。在此，使用的运行数 据可以在世界不同地区的完全不同条件下产生。在此，模型构建有广泛的基础，这改进了所 开发的模型的质量。以下借助于一种实施形式说明本发明，其中该说明不应看作是封闭的。在此未说 明的、本领域技术人员显而易见的变换和修改都不偏离本发明的基本思想。例如，灌溉垫的 承载层以与所述方式不同的方式相互连接。此外，输送元件可以沿多个方向指向，并且设置 多个吸收层。水输送元件不限于输送水。原则上水输送元件可以用于输送所有流体，然而 尤其考虑输送植物生长需要的流体。在此，流体的主要部分是水，但可以富含生长需要的添 加剂。在此可以是营养成分、示踪元素、维生素等。同时，水中可富含气体，如氧气。此外， 灌溉系统包括提高灌溉垫运行的安全性和可靠性的其它传感器。在此，例如可考虑测量所 输送的水的粘度的传感器，当混有生长需要的物质时这是尤其相关的。在黏度过高时会使 排出到土壤区域变得困难。按本发明的另一设计在权利要求27中进一步说明。在此，支撑本发明的思想在于，灌溉垫不仅由至少两个承载层，即上面的第一承载 层和下面的第二承载层组成，而是两个承载层在其吸水能力或蓄水能力有区别。在此，上承 载层的吸水能力，也就是蓄水能力大于下承载层的吸水能力。也可考虑调换较大/较小的蓄水能力之间的比例关系，但迄今的实验表明，上面 的承载层具有比下面的承载层更高的蓄水能力是有利的。下面的承载层优选由塑料材料，例如约50至80%由聚丙烯而约20至50%由聚丙 烯酸酯材料制成，而优选的蓄水能力(吸水能力)为约0. 5至21水每平方米。上承载层优选由至少三种材料，即，聚丙烯、聚乙烯和纤维胶制成，其中，聚丙烯份 额在30至50%的范围内，聚乙烯份额在15至40%的范围内，而纤维胶份额在10至45%的 范围内。这种承载层的蓄水能力在1.2至51每平方米左右，其中，具体的蓄水能力可以有 变动，尤其通过提高纤维胶份额提高。具体情况下规定的蓄水能力主要取决于植物生长，但也与在按本发明的灌溉垫上面的土地材质有关。例如在自然中具有较小蓄水能力的土壤材料中，灌溉垫具有更高的蓄水能力，而反之，在土壤材料具有增大的蓄水能力时，灌溉垫本身可以具有较小的蓄水能 力。尤其有利的是，如果按本发明的灌溉垫带有用于测量水的盐含量/ 土壤区域的湿 度的测量装置。这种测量装置可以由导电测量装置组成，其测量水或灌溉垫区域中的湿气 或土壤的导电能力。测量装置本身可以设置在灌溉垫的两个承载层之间，但也可以设置在 上面或下面。最后，本发明的一种扩展设计在于，在两个承载层之间设置土壤材料，例如陶土层 (Lehmshicht)或粘土层(Tonschicht)等，也就是设置一方面能蓄水，另一方面含有矿物质 的材料，以便因此补偿现有土壤材料中可能的矿物质缺乏。
权利要求
一种用于在尤其是园林和景观以及农业中大面积分配水的灌溉垫，该灌溉垫带有用于容纳属于灌溉垫的元件的第一和第二承载层(12，14)，一个或多个用于连接所述第一和第二承载层(12，14)的连接(18)，一个或多个设置在所述第一和第二承载层(12，14)之间的、用于将水输送到所述灌溉垫并在所述灌溉垫内分配水的水输送元件(16)，和一个设置在所述第一和第二承载层(12，14)之间的、用于蓄水的吸收层(22)，其特征在于，设置有用于检测所述灌溉垫中的湿度的器件(20)。
2.如权利要求1所述的灌溉垫，其特征在于，所述器件(20)设置在所述第一和第二承 载层(12，14)之间。
3.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述器件(20)设计为传感器 导体。
4.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述器件(20)包括湿度传感 器和所属的导线。
5.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述承载层(12，14)由能导 水的材料，尤其是纺织物、如无纺材料构成。
6.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述连接(18)设计为接缝状。
7.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述吸收层(22)包括吸收性 的纤维填料。
8.如权利要求8所述的灌溉垫，其特征在于，所述吸收层(22)和/或所述纤维填料包 括用于提高蓄水能力的超级吸收体。
9.如权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)设计为扁平软管。
10.如权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)设计为穿 孔的灌溉软管或切孔软管，并且可连接在供水系统上。
11.如权利要求1至9中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)具有 用排水的滴灌体。
12.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)设计 为线状，并带有吸收性的织物套(28)。
13.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)和/或 所述器件(20)可通过检测器检测。
14.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，可设置填充条，所述填充条 用于在侧向固定所述承载层(12，14)之间的水输送元件(16)以及用于补偿所述水输送元 件(16)和所述承载层(12，14)之间的高度。
15.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述第二承载层(14)具有 不透水的外侧面。
16.如上述权利要求中任一项或权利要求1的前序部分所述的灌溉垫，其特征在于，具 有用于避免在所述灌溉垫中富集盐的毛细阻隔件(24)。
17.如权利要求15所述的灌溉垫，其特征在于，所述毛细阻隔件(24)设置在所述第二 承载层(14)下面，并且通过所述连接(18)固定到所述灌溉垫上。
18.如权利要求15或16所述的灌溉垫，其特征在于，所述毛细阻隔件(24)设计为爪形垫。
19.如权利要求15至17中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述毛细阻隔件(24)由 抗弯的纤维和/或纺织条形成，并且由网状的结构(26)包围。
20.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述水输送元件(16)被构 造成可用于向所述灌溉垫内输送气体。
21.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，具有用于向所述灌溉垫内输 送气体的若干气体输送元件(36)。
22.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，具有用于改变所述灌溉垫配 置的若干空管(38)。
23.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，具有用于确定输送到所述灌 溉垫的水的盐含量的测量设备(42)。
24.一种用于有效利用灌溉尤其是园林和景观中的土壤部分的水的灌溉系统，该灌溉 系统带有用于大面积分配水的灌溉垫(10)，其中，该灌溉垫(10)具有用于检测所述灌溉垫(10) 中的湿度的器件(20)；输入单元(58)，用于输入与所述灌溉垫的运行相关的信息； 用于将水输送到所述灌溉垫(10)的输送装置(40)， 用于确定输送到所述灌溉垫(10)的水的盐含量的测量设备(42)， 用于确定输送到所述灌溉垫(10)的水量的测量装置(44)， 用于测量天气相关的数据的另一测量装置(44)以及输出单元(46)，用于输出与灌溉垫(10)中的湿度和输送到灌溉垫(10)的水的盐含量 相关的信息以及天气相关的数据，控制单元(50)，该控制单元用于记录和处理由器件(20)、测量设备(42)、测量装置 (44)和另一测量装置(46)获得的数据并用于产生控制信号发生单元(46)和输送装置 (40)的控制信号。
25.如权利要求24所述的灌溉系统，其特征在于，具有传输单元(56)，该传输单元用 于将用于记录和处理的控制单元(50)从所述器件(20)、所述测量设备(42)、所述测量装置 (44)和另一测量装置(46)获得的数据以及由控制单元(50)产生的用于控制信号发生单元 (46)和输送装置(40)的控制信号传输到接收站(58)。
26.一种用于有效利用灌溉尤其是园林和景观中的土壤部分的水的方法，该方法包括 以下步骤借助于灌溉垫(10)大面积分配水，借助于输入单元(58)输入与所述灌溉垫的运行相关的信息； 借助于器件(20)检测所述灌溉垫(10)中的湿度； 借助于输送装置(40)将水输送到所述灌溉垫(10)内； 借助于测量设备(42)确定输送到所述灌溉垫(10)内的水的盐含量，借助于测量装置(44)确定输送到所述灌溉垫(10)内的水量，借助于另一测量装置(48)测量天气相关的数据，借助于控制单元(50)记录并处理由器件(20)、测量设备(42)、测量装置(44)和另一 测量装置(46)获得的数据；借助于所述控制单元(50)产生用于控制信号发生单元(46)和所述输送装置(40)的 控制信号。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于以下步骤，将用于记录和处理的所述控制单元(50)从器件(20)、测量设备(42)、测量装置(44) 和另一测量装置(46)获得的数据以及由所述控制单元(50)产生的用于控制信号发生单元 (46)和输送装置(40)的控制信号传输到接收站(58)。
28.—种控制系统，该控制系统用于有效利用灌溉尤其是园林和景观以及农业中的土 壤部分的水，该控制系统带有用于操纵电脑的编程器件，在电脑中执行电脑程序时，执行以 下步骤处理由输入单元(58)、测量设备(42)、测量装置(44)和另一测量装置(48)获得的信 息，其中，由所述输入单元(58)获得的信息涉及灌溉垫运行的信息，由所述测量设备(42) 获得的信息涉及输送到所述灌溉垫(10)内的水的盐含量，由测量装置(44)获得的信息涉 及对于输送到所述灌溉垫(10)内的水量的确定，而由另一测量装置(48)获得的信息涉及 天气相关的数据，记录所获得的信息，产生用于控制信号发生单元(46)和输送装置(40)的控制信号。
29.一种尤其如上述权利要求中的一项或多项所述的灌溉垫，该灌溉垫用于尤其在园 林和景观以及农业中大面积分配水，带有用于容纳属于所述灌溉垫的元件的第一和第二承载层(12，14)，一个或多个用于连接所述第一和第二承载层(12，14)的连接(18)，一个或多个设置在所述第一和第二承载层(12，14)之间的、用于将水输送到所述灌溉 垫内并在所述灌溉垫中分配水的水输送元件(16)，其特征在于，所述第一承载层设置在所述第二承载层上方，两个承载层由不同的材料制成，各个承 载层在吸水能力方面不同，并且上层的吸水能力大于位置更深的下层的吸水能力。
30.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述第一层的吸水能力在 1. 3至51水每平方米。
31.如上述权利要求一项或多项所述的灌溉垫，其特征在于，所述第二层、也就是下层 的吸水能力在0. 6至21水每平方米。
32.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，所述第二层由约70%的聚 丙烯材料和约30%的聚丙烯酸酯材料制成。
33.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，两个所述承载层的第一层、 也就是上承载层由约40%的聚丙烯材料、约30%的聚乙烯材料和约30%的纤维胶材料制 成。
34.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，在所述灌溉垫中或在所述灌 溉垫上方或下方设置用于测量盐含量的器件，其中，所述器件尤其由测量湿气或水的导电能力的测量装置组成。
35.如上述权利要求中任一项所述的灌溉垫，其特征在于，在所述第一和第二承载层之 间设置层厚度为约1至IOcm的自然材料，例如陶土或粘土等。
全文摘要
本发明涉及一种用于在尤其是园林和景观以及农业中大面积分配水的灌溉垫，该灌溉垫带有用于容纳属于灌溉垫的元件的第一和第二承载层(12，14)，一个或多个用于连接第一和第二承载层(12，14)的连接(18)，一个或多个设置在所述第一和第二承载层(12，14)之间的、用于将水输送到所述灌溉垫并在所述灌溉垫中分配水的水输送元件(16)，和一个设置在所述第一和第二承载层(12，14)之间的、用于蓄水的吸收层(22)，其特征在于，设置有用于检测所述灌溉垫中的湿度的器件(20)。
文档编号A01G25/06GK101808501SQ200880109510
公开日2010年8月18日 申请日期2008年2月12日 优先权日2007年7月30日
发明者托马斯·罗斯, 罗尔夫·阿诺德, 莱因哈德·赫尔比格, 迪特玛·K·豪布 申请人:Igg国际岩土工程用纺织品有限公司