本实用新型涉及一种备肥装置及包括该备肥装置的喷灌机，尤其涉及用于与农田灌溉、施肥机械---例如，中心支轴喷灌机---相配合的备肥装置。
背景技术：
中国专利201210357371.6公开了一种移动时灌溉车。其车架上设置有一个施肥罐，将施肥罐的进水管和出水管分别接到阀的进水侧和出水侧的出水管上，在施肥罐的进水管和出水管上分别设置一个手动阀，通过调节两个手动阀，使上述进、出水管的水压产生压差，从而将施肥罐中的肥液抽吸到出水管中对作物在灌溉时进行施肥。由此可知，该现有专利中只设置有一个施肥罐，而且施肥罐中的肥液是预先准备好的。这样一来，当施肥罐中的肥液施用完毕后就必须停机再次灌输预先准备好的肥液，因此会造成施肥灌溉的连续性差，施肥速度慢，对大面积农田施肥的效率低。
此外，由于水资源十分短缺，农田灌溉正向着节水方向发展。中心支轴喷灌机是节水型大面积灌溉机械化的大型节水灌溉装置。目前，中心支轴喷灌机存在着无备肥装置和单纯采用施肥泵导致施肥不均等问题。
而且，现有的备肥装置连续施肥工作的能力差，一次性盛装肥料溶液的量少，喷洒施肥以后需要重新将混合好的肥料注入施肥机，对大面积的土地施肥时，需要重复停机装料，然后再进行喷洒施肥，由此带来了工作效率低，施肥速度慢等诸多缺点，同时施肥的量不可控制，造成浪费。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种连续不间断供肥的备肥装置。
为实现上述发明目的，本实用新型提供一种备肥装置，包括：
混肥罐；
物料循环管路；
储肥罐；
输肥泵，所述输肥泵的输入端与所述混肥罐相连，所述输肥泵的输出端与所述储肥罐相连；
施肥泵，所述施肥泵的输入端与所述储肥罐相连，所述施肥泵的输入端与主输水管路相连，用于将储肥罐中的肥料和/或农药泵入所述主输水管路；
所述物料循环管路的一端与所述混肥罐相连，另一端与所述输肥泵的输出端相连。
根据本实用新型的一个方面，所述物料循环管路包括循环水管以及设置在所述循环水管上用于启闭管路的第四截止阀。
根据本实用新型的一个方面，所述输肥泵的输入端与所述混肥罐的下端相连，所述循环水管的一端与所述混肥罐的上端连通，所述循环水管的另一端与输肥泵的输出端相连。
根据本实用新型的一个方面，所述输肥泵和所述储肥罐之间设有第一截止阀；所述混肥罐入口端的管路上设有第二截止阀；所述施肥泵的输出端与所述主输水管路之间设有第三截止阀。
根据本实用新型的一个方面，所述第二截止阀与所述混肥罐之间、所述第三截止阀另一端上分别设有流量计。
根据本实用新型的一个方面，所述第二截止阀为电动阀。
根据本实用新型的一个方面，所述混肥罐中设有PH传感器和EC传感器；
所述混肥罐的罐壁上还设有第一高位液位开关和第一低位液位开关。
根据本实用新型的一个方面，所述储肥罐设有重量传感器；或者
所述储肥罐的罐壁上设有第二高位液位开关和第二低位液位开关。
根据本实用新型的一个方面，还包括变频控制器，用于控制所述施肥泵。
根据本实用新型，为实现上述发明目的，还提供一种包括所述备肥装置的喷灌机，还包括定位导航装置，所述定位导航装置设置在所述备肥装置的中心位置和/或所述喷灌机的施肥端。
根据本实用新型的一个方面，所述定位导航装置采用GPS或者北斗定位系统。
根据本实用新型，物料循环管路、输肥泵和混肥罐构成了一个闭合式的液压回路，混肥罐中的物料可以在输肥泵的带动下循环流动。通过输肥泵的抽吸和泵送，使混肥罐中的肥料溶液循环流动，进而使混肥罐中的农药或肥料充分溶解在水中。这种结构充分利用的输肥泵，使输肥泵不但用于输送混合均匀的肥料，同时还可用于对混肥罐中的肥料溶液进行搅动，促使肥料在水中均匀溶解。根据本实用新型，采用物料循环管路，使备肥装置的结构得以简化，降低设备成本以及维护保养的费用。
备肥装置的管路中设有截止阀和流量计，这些截止阀可以是电动阀，以便于通过中央控制系统或中央控制装置对整个施肥灌溉系统进行自动控制。利用截止阀可以控制不同的混肥桶接入系统，进行混肥和施肥作业。设置流量计可以精确控制施布的肥料或农药溶液的量，为根据实际农田的面积精确计算所需要水或者肥料溶液的量提供依据。根据实际工作情况，进行适应性地供水和输送肥料，由此实现了精确计算、实时调整注肥量，而且提高了水、肥利用率，解决了现有的中心支轴喷灌机无备肥装置或者备肥装置施肥不均匀的问题。同时根据本实用新型的备肥装置解决了人工施肥劳动强度过大的问题，以及成本高的问题，具有良好的经济效益和社会效益。
混肥罐中设有PH、EC传感器、液位开关以及重量传感器，施肥泵旁连接有变频器。PH及EC传感器可以精确地控制混肥罐中肥料溶液酸碱度和可溶性盐浓度。这样根据施肥现场土壤情况等，确定肥料浓度，保证肥料对农田起到良好的作用。液位开关和/或重量传感器可以实时远程监控混肥罐内的肥料溶液量，确保混肥罐中的肥料溶液充足。此外，施肥泵旁设置的变频器可以实现变频控制施肥泵，由此来实现实时调整肥料溶液的输出量，使得施肥灌溉可控，从而实现施肥量的变量控制。
各混肥罐中混合好的肥料溶液通过施肥泵直接为喷灌机施肥端供肥料溶液进行施肥，然后继续在补完物料的混肥罐中混合肥料再将混合好的肥料溶液通过施肥泵输送给喷灌机施肥端，如此往复循环就可以连续不断地对大面积的农田进行喷洒施肥，施肥过程中不需要停机补料，由此使得本实用新型的备肥装置的施肥效率大大提高，为单位面积的农田施肥时相比于现有技术速率更快，节约了大量时间，节省了人工成本，具有良好的经济效益和社会效益。
根据本实用新型的一种方案，其中一个混肥罐供肥完毕后开始补充物料，然后由搅拌器进行搅拌，同时由另一个混肥罐进行供肥，供肥完毕后由其他混肥罐继续供肥，供肥完毕的混肥罐均及时补充物料并搅拌，等待其他混肥罐供肥完毕后的无缝连接供肥(即不间断供肥)。如此往复循环连续不断地对大面积的农田进行喷洒施肥，施肥过程中不需要停机补料。本实用新型的备肥装置的施肥效率大大提高，为单位面积的农田施肥时相比于现有技术速率更快，节约了大量时间，节省了人工成本，具有良好的经济效益和社会效益。而且根据本实用新型的施肥方法可以实时调整施肥量，使得施肥量得到变量控制，工作效率大大提高，实现全自动化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的备肥装置的结构布置图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的备肥装置的结构。如图 1所示，根据本实用新型的备肥装置包括混肥罐1、物料循环管路2、储肥罐3、输肥泵4、施肥泵5、管路6和主输水管路17等。在本实施方式中，上述混肥罐1、储肥罐3、输肥泵4和施肥泵5通过管路6相互液压连通。由此构成一个开放式的液压系统。在这个液压系统中，除去物料循环管路2及相关零部件外，各个零部件通过管路6相互液压连接。因此，在本备肥装置中，管路6 是指多根液压连通管。
这个液压系统的输入为主输水管路17，输出也是主输水管路17。如图1 所示，主输水管路17的分支管路6将主输水管路17中的清水引入混肥罐1 中，用于溶解其中的肥料和/或农药；另一方面，由施肥泵5输出端泵送出来的肥料从分支管路6送入主输水管路17，送出根据本实用新型的系统，进入施肥设备中向农田施布。根据本实用新型所涉及的技术领域，在本实用新型中，所谓液压系统用于输送灌溉用水、肥料和必要的各种农药等液体物料。
在本实施方式中，混肥罐1上连接有物料循环管路2。物料循环管路2与混肥罐1和输肥泵4共同构成一个封闭的液压回路。混肥罐1中的物料可以在输肥泵4的带动下通过此液压回路循环流动。
在本实施方式中，物料循环管路2包括循环水管201和第四截止阀202。第四截止阀202设置在循环水管201上用于开启或者关闭循环水管201的管路。如图1所示，循环水管201的一端与混肥罐1的上端连通，即从混肥罐1 的上端或者顶端区域与混肥罐1连通。循环水管201的另一端与输肥泵4的输出端相连。在本实施方式中，输肥泵4与储肥罐3之间设有如图1中所示的第一截止阀7。关闭第一截止阀7，在混肥罐1中添加肥料和水，开启第四截止阀202，通过输肥泵4将混肥罐1下部的物料(例如肥料和水)抽出，泵入混肥罐1的上部。物料在输肥泵4的压力下，从混肥罐1的上端或者顶端区域进入混肥罐1。高压物料被泵入混肥罐1，对混肥罐1中原有物料造成冲击，可以起到混合搅拌的作用。经过输肥泵4和循环水管201对物料的多次循环运输，混肥罐1中的肥料和水即可混合均匀形成肥料溶液。
混肥罐1中的物料混合均匀以后即可关闭第四截止阀202，开启第一截止阀7，进行后续肥料溶液的输送。此时，混肥罐1中混合好的肥料溶液由输肥泵4送入储肥罐3中。当混肥罐1中的肥料溶液全部泵入储肥罐3中以后，关闭第一截止阀7。重新向混肥罐1投放肥料并通过开启第二截止阀8引入清水。此后，再次通过物料循环管路2对肥料进行搅动，促使其溶于水中。不断循环执行上述步骤，即可不断地向储肥罐3补充混合均匀的肥料溶液，不间断地向农田施肥、灌溉、施撒农药等。
根据本实用新型的物料循环管路2的结构简单，组装方便快捷。通过物料循环管路2与输肥泵4的配合，将混肥罐1下部或底部的肥料溶液抽送到混肥罐1的上部或顶部，使肥料溶液不断循环流动，实现对混肥罐1中物料的搅拌作用。
如图1所示，混肥罐1上部设有向混肥罐1供水共肥料的通孔101，也可以设置专门供肥料输送机输送肥料的通孔(图中未示出)。在本实施方式中，通过管路6将清水从主输水管路17中引出，送入混肥罐1中。在管路6中设有第二截止阀8，用以控制进入混肥罐1的水量。第二截止阀8可以采用电动阀。在本实施方式中，采用流体阻尼小、动作灵活的电动球阀。
在本实施方式中，利用机械或人工将固态晶体或液态浓缩肥料供入混肥罐 1中。例如，由肥料输送机或者其他运输肥料的机构将肥料输送至混肥罐1中。利用物料循环管路2和输肥泵4对混肥罐1中的肥料和水进行循环运输，达到混合搅拌的作用，使得肥料完全溶解在水中相互混合均匀，形成肥料溶液。在本实施方式中，至少分别设置一个混肥罐1和储肥罐3。根据本实用新型的构思，针对不同施肥情况和要求，例如施肥面积大、施肥时间长等情况，可以增加混肥罐1和储肥罐3，各混肥罐1和储肥罐3可以相互串联或并联设置。不同的混肥罐1和不同的储肥罐3，可以容纳不同的肥料，尤其是可以容纳不同的农药，从而可以不间断地施撒不同种类的农药或肥料。
如图1所示，在本实施方式中，储肥罐3设置在混肥罐1的下游，与混肥罐1通过管路6连通。在连通储肥罐3和混肥罐1的管路6上设置有输肥泵4。输肥泵4用于将混肥罐1中混合均匀的肥料溶液泵入储肥罐3中。在本实用新型中，储肥罐3通过管路6向主输水管路17，进而向施肥装置或灌溉装置输送肥料、水和/或农药。在实际工作中或实际灌溉施肥过程中，首先将肥料、农药和水送入混肥罐1中，然后通过物料循环管路2和输肥泵4循环运输以起到混合搅拌的作用。混合均匀的肥料溶液经输肥泵4送入储肥罐3中(第四截止阀202为关闭状态)。然后，利用截止阀，例如图1所示的第一截止阀7(在本实施方式中，可以是电动截止阀，例如，电动球阀)，切断混肥罐1和储肥罐3之间的液体通道。在此状态下，可以用施肥泵5将储肥罐3中的肥料溶液泵送给相应的施肥装置，实施施肥与灌溉。与此同时，重新向混肥罐1中添加肥料、农药和水，并再次通过物料循环管路2进行搅拌。然后，开启第一截止阀7，将肥料溶液泵入储肥罐3中。如此循环，根据本实用新型的备肥装置即可连续不断地、长时间地实施施肥灌溉等作业。由此避免现有技术中，当一次加满混肥罐1并搅拌均匀实施灌溉施肥时，混肥罐1中的肥料溶液一旦施布完毕，必须停止施肥，等待再次备肥的缺陷。
在本实施方式中，储肥罐3中的肥料溶液通过施肥泵5抽送至主输水管路 17，然后输送至施肥装置进行喷灌施肥。如图1所示，施肥泵5设置在连通储肥罐3和主输水管路17的管路6上。在本实施方式中，施肥泵5采用隔膜泵或容积泵。当然，其他形式的泵，例如柱塞泵、叶片泵同样可以实现本实用新型的目的。但是，根据本实用新型的一种实施方式，为隔膜式施肥泵5配备变频控制器9，在预先设定的施肥模型的指导下，通过对施肥量的计算、决策以及实时调整，利用变频控制隔膜式施肥泵5对施肥量实施控制。
如图1所示，在本实用新型的一种实施方式中，备肥装置包括设置在连通输肥泵4和储肥罐3的管道上的第一截止阀7，设置在管路6上的第二截止阀 8，以及设置在连通施肥泵5和管道6上的第三截止阀10。在本实施方式中，第一截止阀7和第三截止阀10采用电动球阀。此外，在本实用新型中，以上各阀门均可采用电动阀。当然，根据本实用新型的构思，也可以采用其他类型的截止阀，例如闸阀等。根据本实用新型的另一种实施方式，所有截止阀为电动阀。
如图1所示，在本实施方式中，第二截止阀8和混肥罐1之间的管路6 上设有流量计11，用于检测输入混肥罐1中的水量；第三截止阀10和喷灌机施肥端之间的管道上也设有流量计11，用于检测送给施肥装置的肥料溶液量。在本实施方式中，各截止阀可以有效地控制肥料溶液的流量，根据实际需要量实时控制。辅以流量计，可以精确得知水或肥料溶液的量的多少，进而根据实际农田的面积，精确计算所需要水或者肥料溶液的量。
基于上述截止阀和流量计，可以使得输水量和肥料溶液的流量可以得到控制，根据实际工作情况，进行适应性地供水和输送肥料，由此实现了精确计算、实时调整注肥量，而且提高了水、肥利用率，解决了现有的中心支轴喷灌机无备肥装置或者备肥装置施肥不均匀的问题。同时根据上述设置，本实用新型的备肥装置解决了人工施肥劳动强度过大的问题，以及成本高的问题，具有良好的经济效益和社会效益。
根据本实用新型的一种实施方式，备肥装置中的混肥罐1中还设有PH传感器、EC传感器及液位开关-----第一高位液位开关12和第一低位液位开关13；储肥罐3的底部设有重量传感器14，或者储肥罐3的罐壁上设有液位开关----- 第二高位液位开关15和第二低位液位开关16，施肥泵5旁连接有变频控制器 9。在本实施方式中，混肥罐1的罐壁上设有第一高位液位开关12和第一低位液位开关13。储肥罐3的罐壁上设有第二高位液位开关15和第二低位液位开关16。第一低位液位开关13和第二低位液位开关16分别设置在混肥罐1和储肥罐3中的底部或者靠近底部的位置，用于监控混肥罐1和储肥罐3中肥料溶液量是否达到最低水位，当混肥罐1和储肥罐3中的肥料溶液不足时提示系统及时补料。第二高位液位开关12和第二高位液位开关15分别设置在混肥罐 1和储肥罐3中的顶部或者靠近顶部的位置，用于监控混肥罐1和储肥罐3中满载肥料溶液的量，当混肥罐1和储肥罐3中充满肥料溶液或者肥料溶液达到最高水位时提示系统停止继续供料。由此，保证根据本实用新型的备肥装置能够及时补料和/或及时停止补料，这样可以保证系统的正常运行，不浪费肥料溶液，并可连续不间断地对农田进行施肥。
在本实施方式中，PH及EC传感器可以精确控制混肥罐1中肥料溶液的浓度。根据实际施肥情况，确定肥料浓度进行施肥，保证肥料对农田起到良好的作用。重量传感器14可以实时监控储肥罐3内的肥料溶液的量，确保储肥罐3中的肥料溶液充足。在本实用新型中，储肥罐3上可以只设置重量传感器 14或者只设置第二高位液位开关15和第二低位液位开关16，也可以同时设置重量传感器14和第二高位液位开关15和第二低位液位开关16。此外，施肥泵5旁设置的变频控制器9可以施肥泵5实现变频控制，由此实时调整肥料溶液的输出量。
此外，本实用新型还提供一种包括上述备肥装置的喷灌机，此喷灌机还包括定位导航装置。在本实用新型中，定位导航装置设置在喷灌机中备肥装置的中心位置和/或喷灌机的施肥端。根据本实用新型的定位导航装置可以采用 GPS或者北斗定位系统。如此设置，可以通过定位导航装置感知喷灌机的行进速度以及喷灌机的施肥端所处的位置。这样一来，将感测到的数据实时传递给喷灌机，喷灌机中的控制单元就可以根据传递回来的数据控制喷灌机的行进速度以及喷灌机对于不同田地的位置，计算、决策和控制相应的施肥量。使得根据本实用新型的喷灌机可以在任何工况和运行速度下施肥均匀并且施肥量精确，同时保证喷灌机的行进路径准确，覆盖整个需肥田地。同时，因为备肥装置的设置，使得根据本实用新型的喷灌机能够长时间连续不间断地精确施肥，施肥速度快，效率高。
根据本实用新型的上述设置，利用上述包括备肥装置的喷灌机实际施肥的方法如下所述：
根据本实用新型的施肥方法包括以下步骤：
a.向混肥罐1中输入肥料，并通过管路6向混肥罐1中注入适量水；
b.开启第四截止阀202，启动输肥泵4将混肥罐1中的物料抽出，通过循环水管201将抽出的物料从混肥罐1的高位送回混肥罐1中；
c.循环步骤b，直至混肥罐1中的肥料和水混合均匀；
d.关闭第四截止阀202并开启第一截止阀7，通过输肥泵4将混合均匀的肥料溶液泵入储肥罐3中；
e.通过施肥泵5将储肥罐3中的肥料溶液抽送至喷灌机施肥端进行喷洒施肥；
f.在执行步骤e的同时，重复执行步骤a～c；
g.执行步骤f后，返回步骤d。
具体施肥方法如下所述：
由肥料输送机向混肥罐1中输送适量肥料，然后通过管路6将主输水管路 17中的清水引入向混肥罐1。在输送肥料和水的过程中，通过设置相应的阀门和流量计来精确判断和控制注入量的多少。输送好肥料和水以后，关闭第一截止阀7，开启第四截止阀202，由输肥泵4将混肥罐1中的物料(肥料和水) 抽出，通过循环水管201将抽出的物料从混肥罐1的高位(上端或者顶端区域) 送回混肥罐1中。被泵入混肥罐1顶部的物料在输肥泵4的压力和自身重力作用下，使混肥罐1中的溶液翻滚，被搅拌。由此，通过输肥泵4和循环水管 201对物料经过多次循环输送，即可使得肥料完全溶解于水中形成均匀的肥料溶液。
待形成均匀的肥料溶液以后，关闭循环水管201上的第四截止阀202，开启第一截止阀7，通过输肥泵4将混合均匀的肥料溶液抽入储肥罐3中，进入储肥罐3之前由第一截止阀7控制和判断进入储肥罐3中肥料溶液的量。
将混肥罐1中混合均匀的肥料溶液抽至储肥罐3中后，继续向混肥罐1 中注入肥料和水，然后再次通过输肥泵4和物料循环管路2对物料进行循环输送以起到搅拌物料的作用，物料混合均匀以后等待抽入储肥罐3中。而抽入储肥罐3中的肥料溶液则通过带有变频控制器9的施肥泵5根据实际施肥量来变量控制地抽送至喷灌机施肥端进行喷洒施肥。在喷洒施肥前通过球阀和流量计进行流量监控，这样使得施肥量更加精确，不会造成浪费，并且使得施肥可控。
循环上述混肥、储肥和施肥的过程，使得本实用新型的备肥装置可以在大面积的农田当中长时间的连续施肥灌溉，并且可以实时调整施肥量，使得施肥量得到变量控制，工作效率大大提高，实现全自动化，节约了成本，取得了良好的经济效益。
根据本实用新型的施肥方法，混肥罐1中混合好的肥料溶液输入储肥罐3 中，由储肥罐3为喷灌机施肥端供肥料溶液进行施肥，然后继续在混肥罐1 中混合肥料再将混合好的肥料溶液输入储肥罐3中，如此往复循环就可以连续不断地对大面积的农田进行喷洒施肥，施肥过程中不需要停机补料，如此一来使得本实用新型的备肥装置的施肥效率大大提高，为单位面积的农田施肥时相比于现有技术速率更快，节约了大量时间，节省了人工成本，具有良好的经济效益和社会效益。
以上所述仅为本实用新型的一个实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。