一种水肥一体化处理装置及方法与流程

本发明属于灌溉领域，具体地涉及一种水肥一体化处理装置及方法。

背景技术：

1、水肥一体化技术的关键在于将水与肥料(大多是配成肥液以便添加)融为一体，实现灌溉和施肥双功能。同时，为满足滴灌或者喷灌的要求，还需要配备除杂装置，一般是采用离心过滤器对水进行初级过滤，再经过网式过滤器进行二级过滤。

2、若不施加外力，水肥混合只能依靠水中肥料的浓度差逐渐混匀，速度较慢。众所周知，可以通过搅拌加速水肥混合，但是水肥一体设备大多并未先将水和肥液搅拌混匀再进行后续操作，而是在水从离心过滤器流出后且未进入网式过滤器之前，将肥液融入水流中。一方面，不在水进入离心过滤器之前进行水肥融合，可以避免离心过滤器除去杂质时对肥料的浪费；另一方面，流体通过过滤器时会给流体的切向方向(所说的切向方向是指与流体流向垂直的方向)带来类似于搅拌的效果，因此，在水进入网式过滤器之前将肥液融入水流中，可以利用网式过滤器的类似搅拌的效果使得水肥充分混匀。

3、网式过滤器使用时依靠滤网截留杂质，这就造成一些杂质附着在滤网上堵塞网孔。随着网孔的堵塞，网式过滤器的通水量降低，使得过滤效率降低，同时，也影响水肥混合效果。

4、因此，需要随时监测网式过滤器的通水情况，并及时清除滤网上附着的杂质。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明设计了一种水肥一体化处理装置及方法，可随时监测网式过滤器的通水情况，并反馈给用户和/或控制器，以便用户或者控制及时清除滤网上附着的杂质。

2、本发明提供了一种水肥一体化处理装置，包括：离心过滤器、网式过滤器、加药装置、出液装置和探测装置；所述离心过滤器设有进水口、出水口，所述离心过滤器的出水口与所述网式过滤器的进液口连接；所述加药装置的出肥口与所述网式过滤器的进液口连接；所述网式过滤器设有滤筒、搅拌装置，所述搅拌装置位于滤筒内；所述网式过滤器的出液口与出液装置连接，所述水流经进液口、滤筒、搅拌装置、出液口流入出液装置；所述探测装置用于采集网式过滤器的进液口和出液口的液压信息。

3、与现有技术相比，本发明在网式过滤器上设置了搅拌装置，并通过探测装置探测网式过滤器的进液口和出液口的液压信息并反馈给用户和/或控制器，以便用户或者控制器根据该液压信息判断是否需要开启搅拌装置，以免网式过滤器被杂质堵塞导致通水量下降，影响过滤效率和水肥混合效果。

4、具体地，可以将探测的液压信息通过显示器显示，用户根据显示的压力信息判断是否需要开启搅拌装置，当探测的液压信息是压差且压差超过设定的上限值时，也可以通过警报器发出警报信号，比如发出鸣叫或者指示灯变色、闪烁等信号；还可以将液压信息反馈给控制器，控制器根据该液压信息获得网式过滤器的进液口和出液口的压差，并根据该压差判断是否需要开启搅拌装置。

5、优选的，所述探测装置包括压力传感器，所述液压信息包括通过压力传感器测得的所述网式过滤器进液口处的液体压力和出液口处的液体压力，和/或，所述探测装置包括压差传感器，所述液压信息包括通过压差传感器测得的所述网式过滤器进液口与出液口的压差。

6、优选的，所述离心过滤器的出水口通过第一z型管路与所述网式过滤器的进液口连接；所述第一z型管路包括位置较高的第一管路、位置较低的第二管路，所述第一管路、第二管路通过第一竖管连接；所述第一管路上设有排气阀；所述加药装置包括混肥单元，所述混肥单元连接有位置较高的辅助管、位置较低的出肥管，所述辅助管与第一管路连接。

7、进一步优选的，所述出肥管为第二z型管路，所述第二z型管路包括位置较高的第三管路、位置较低的第四管路，所述第三管路、第四管路通过第二竖管连接。本优选方案的有益效果为，z型管路的竖直管内水流向下气体向上，能够便于对加药装置进行排气，避免进肥量不稳定，导致施肥不均。

8、进一步优选的，还包括肥液泵，所述出肥管与出肥口通过肥液泵连接。通过肥液泵可以更方便地将肥液融入水流中。

9、进一步优选的，所述混肥单元上设有第一阀门，所述第一阀门用于控制储肥装置与所述出肥管的连接。本优选方案的有益效果为；混肥单元可以连接一个或多个储肥装置，当连接多个储肥装置时，多个储肥装置采用并联方式，以便根据需求取用不同的肥液组合，比如连接有三个储肥装置，可以只取用其中任意一个储肥装置内的肥液，也可以同时取用其中任意两个储肥装置内的肥液，也可以同时取用三个储肥装置内的肥液，以满足不同作物的施肥需求。进一步优选的，第一阀门的个数不少于混肥单元所述连接的储肥装置的个数。进一步优选的，所述出肥管与所述储肥装置之间还连接有流量计，便于精确肥液的加入量，以便结合水量确定肥料浓度，同时配合第一阀门，便于调节肥液的组合种类和加入量，流量计的个数优选与第一阀门的个数相同。此外，当所有的第一阀门均关闭时，即储肥装置内的肥料无法输送至出肥管时，由于辅助管与第一管路连接，辅助管可以将第一管路内的水引入出肥管，对出肥管及其下游装置进行清洗，尤其是当出肥管与出肥口之间通过肥液泵连接时，可以通过此方法对肥液泵进行清洗，以免肥液残留腐蚀肥液泵。

10、优选的，还包括控制器，所述控制器可控制所述搅拌装置的开关，和/或，所述控制器可控制所述加药装置的开关，和/或，所述控制器可控制水源泵的开关。控制器可以手动控制也可以自动控制。

11、进一步优选的，所述控制器可根据所述液压信息获得所述网式过滤器的进液口和出液口的压差；当所述压差超出第一预设值时，所述控制器可开启所述搅拌装置，和/或，当所述压差超出第二预设值时，所述控制器可关闭所述加药装置。本优选方案的有益效果为，控制器关闭加药装置可以通过关闭所有的用于控制肥料加入量的第一阀门实现，当设有肥液泵时，也可以通过关闭肥液泵实现。控制器可以根据液压信息获得网式过滤器进液口和出液口的压差，当水源处的供水量等信息一定时，该压差可以说明网式过滤器内滤筒被堵塞的程度，将该压差与第一预设值、第二预设值进行比较，第一预设值、第二预设值可以根据网式过滤器的种类以及用户需求设置，当所述压差超出所述第一预设值时，所述控制器可开启所述搅拌装置，当压差超出第二预设值时，关闭加药装置，切断肥液供应，为清洗网式过滤器或排污或反洗等做准备，以免肥液浪费。

12、优选的，还包括第二阀门，所述第二阀门用于控制所述离心过滤器的出水口与所述网式过滤器的进液口的通断；和/或，还包括第三阀门，所述第三阀门用于控制所述网式过滤器的出液口与出液装置的通断；和/或，所述离心过滤器上还设有排污口，还包括用于控制所述排污口开关的第四阀门；和/或，还包括反洗管，所述反洗管的一端与所述网式过滤器连接，另一端与反洗泵或所述离心过滤器的出水口连接，还包括用于控制所述反洗管与所述网式过滤器通断的第五阀门。

13、进一步优选的，当所述压差超出第三预设值时：当所述反洗管与所述反洗泵连接时，所述控制器可控制水源泵关闭、所述反吸泵开启、所述第三阀门关闭、所述第四阀门开启、所述第五阀门开启；当所述反洗管与所述离心过滤器的出水口连接时，所述控制器可控制所述第二阀门关闭、所述第三阀门关闭、所述第四阀门开启、所述第五阀门开启。本优选方案的有益效果为，当压差超出第三预设值时，可以自动对网式过滤器进行反洗。

14、优选的，所述网式过滤器还包括罐体，所述滤筒设于所述罐体内部，所述滤筒外壁与内壁之间形成第一腔体，所述滤筒内部形成第二腔体；所述进液口与所述第二腔体连接且所述出液口与所述第一腔体连接，或所述进液口与所述第一腔体连接且所述出液口与所述第二腔体连接。进一步优选的，所述搅拌装置包括旋转轴以及可随所述旋转轴转动的旋转组件，所述旋转轴的一端伸出所述滤筒和罐体与驱动装置连接，所述旋转组件位于所述旋转轴和所述滤筒内壁之间，所述旋转组件包括刚性旋转板和/或柔性旋转件，所述刚性旋转板与所述滤筒内壁不接触，所述柔性旋转件与所述滤筒内壁接触。

15、当进液口与第二腔体连接、出液口与第一腔体连接时，网式过滤器截留的杂质位于滤筒的内部，相应的，若设有排污口，则排污口与所述第二腔体连接。旋转组件优选包括柔性旋转件，柔性旋转件直接对滤筒内壁进行刷洗，将滤筒内壁上的杂质刷掉。该方法刷洗滤筒的效果好，但是柔性旋转件上容易附着大量杂质，需要对柔性旋转件进行清洗。进一步优选的，所述旋转轴从所述滤筒和罐体的底端伸出，所述进液口位于所述罐体的顶部，所述出液口位于所述罐体的侧壁。

16、当进液口与第一腔体连接、出液口与第二腔体连接时，网式过滤器截留的杂质位于滤筒的外部，相应的，若设有排污口，则排污口与所述第一腔体连接。从罐体的进液口进入第一腔体的水有一定的冲击力，在强烈的冲击力下，杂质会紧紧附着至滤筒上，滤筒也易受冲击而损坏，在滤管内设置搅拌装置，开启驱动装置后，旋转轴转动可带动旋转组件转动，进而搅动第二腔体内的水旋转，一方面，第二腔体内的水在离心力的作用下也会对滤筒形成一定的冲击力，该冲击力与第一腔体内的水对滤筒的冲击力方向相反，两相抵消一部分，使得滤筒受到的净冲击力减小；另一方面，第二腔体内的水转动也会对第一腔体内的水的运动趋势造成一定影响，使得第一腔体内的水对滤筒的部分冲击动能转变为做圆周运动的动能。该方法间接除去滤筒上的杂质，效果不如直接刷洗滤筒上的杂质好，但是无论旋转组件与滤筒是否接触，均可对滤筒上的杂质有冲洗效果，杂质也不会附着至旋转组件上，旋转组件几乎无需清洗。进一步优选的，所述旋转轴从所述滤筒和罐体的顶端伸出，所述进液口位于所述罐体的侧壁，更进一优选的，所述进液口设置在侧壁上靠近顶端的位置；所述出液口位于所述罐体的底部，更进一步优选的，所述出液口为l形通道，所述l形通道的一个开口设于所述罐体的底端内壁上，所述l形通道的另一开口设于所述罐体的侧壁的外壁上。

17、优选的，所述刚性旋转板包括第一旋转板和第二旋转板，所述第二旋转板位于所述第一旋转吧和旋转轴之间。进一步优选的，所述第一旋转板与所述滤筒在第一方向上的长度比为(0.7～1)∶1，高效带动整个第二腔体内的水转动；所述第二旋转板在第一方向上的长度小于第一旋转板，降低旋转组件转动的阻力。所述第一方向是指所述旋转轴的轴向方向。

18、优选的，所述罐体包括罐体本体和罐盖，所述罐体本体与罐盖可拆卸连接。进一步优选的，所述罐体本体与罐盖通过法兰盘连接。

19、优选的，所述罐体上设有供所述旋转轴穿过的连接孔，所述连接孔内壁与所述旋转轴之间设有密封件。

20、优选的，所述滤筒内设有支架，所述支架与所述旋转轴转动连接。进一步优选的，所述支架位于所述滤筒底部。

21、优选的，所述滤筒与所述罐体通过法兰盘连接。

22、本发明还提供了种水肥一体化处理方法，包括以下步骤：发送第一指令，以供第一执行单元接收所述第一指令后向进水口输入水；发送第二指令，以供第二执行单元接收所述第二指令后向进液口输入肥料；采集网式过滤器的进液口和出液口的液压信息或者第一执行单元运行时间，根据该液压信息或者第一执行单元运行时间判断是否发送第三指令，以供第三执行单元接收所述第三指令后开启搅拌装置。该方法可以实现水肥一体化处理的自动控制，有利于实现无人看管施肥，解放劳动力。

23、优选的，第一执行单元接收所述第一指令后向进水口输入水源，并将水流输送至第一位置，所述第一位置的高度大于进水口、进液口的高度，所述水流经第一位置流向加药装置、进液口。应用上述处理装置后，所述的第一位置即上述处理装置中的第一管路的位置。

24、优选的，所述第二执行单元接收第二指令后向进液口输入肥料，并将肥料经出液管的第二位置、第三位置后流入进液口，所述第二位置的高度小于辅助管的高度，所述第二位置的高度大于第三位置的高度。应用上述处理装置后，所述第二位置即上述处理装置的第三管路的位置，第三位置即上述处理装置的第四管路的位置。采用该优选方案，便于对加药装置进行排气，避免进肥量不稳定。