CN114600760A - 营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统，包括确定达标回液罐液位、达标回液罐出液流量和水肥机进液流量或确定水肥机进液EC值；达标回液罐液位大于第二预设液位，达标回液罐出液流量与水肥机进液流量之比大于或小于第一预设范围或水肥机进液EC值大于或小于第一预设EC值时，调节达标回液罐出液流量和清水进液流量；达标回液罐液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，达标回液罐出液流量小于或大于第二预设值或水肥机进液EC值大于或小于第二预设EC值时，调节达标回液罐出液流量和清水进液流量。能够使达标回液罐内的达标回液罐内的达标营养液回液满足水肥机正常灌溉所需的回液量，提高了栽培系统的营养液回液的利用率。

Description

营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统

技术领域

本发明涉及栽培设施技术领域，尤其涉及一种营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统。

背景技术

设施蔬菜无土栽培系统多采用开放式模式。无土栽培系统开放式模式，是将营养液回液排放到自然环境中，对水资源和肥料造成极大的浪费，同时对环境造成极大的污染。因此，采用无土栽培系统封闭式营养液循环利用模式，将营养液回液进行消毒重复利用，极大地节约了肥料和水资源，减少了环境污染。

而现有的封闭式营养液循环利用模式，在对栽培作物进行回液灌溉时，由于消毒后的营养液回液无法直接进行灌溉需要将达标营养液回液与水进行混合使其满足灌溉要求，但是由于每次回液的达标回液量可能不同，而每次对栽培作物的灌溉量是固定的，当达标营养液回液较少时，在未达到灌溉量之前，达标营养液可能就已经排完，而为了满足灌溉量只能用清水灌溉，从而致使达标营养液的利用率较低。

发明内容

本发明提供一种营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统，用以解决现有的无土栽培系统封闭式营养液循环利用模式中营养液回液利用率较低的缺陷。

本发明提供一种营养液回液灌溉调节方法，包括：

确定达标回液罐的液位、达标回液罐的出液流量和水肥机的进液流量，其中，所述水肥机的进液流量为所述达标回液罐的出液流量和清水进液流量之和，所述水肥机用于配制并向栽培系统供给营养液，所述达标回液罐用于储存由所述栽培系统排出的且经过消毒的达标营养液回液；

当达标回液罐的液位大于第二预设液位，且达标回液罐的出液流量与水肥机的进液流量之比大于或小于第一预设范围时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至达标回液罐的出液流量与水肥机的进液流量之比位于第一预设范围内；

当达标回液罐的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且达标回液罐的出液流量小于或大于第二预设值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至达标回液罐的出液流量等于第二预设值；

或，

确定达标回液罐的液位、水肥机的进液的EC值，其中，所述水肥机的进液的EC值为所述达标回液罐的出液和清水进液的混合液的EC值；

当达标回液罐的液位大于第二预设液位，且所述水肥机的进液的EC值大于或小于第一预设EC值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至水肥机的进液的EC值等于第一预设EC值；

当达标回液罐的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且所述水肥机的进液的EC值大于或小于第二预设EC值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至水肥机的进液的EC值等于第二预设EC值。

根据本发明提供的一种营养液回液灌溉调节方法，所述第一预设范围为0.25-0.3，所述第二预设值为V_BC/t，其中，V_BC为达标回液罐中第一预设液位至第二预设液位之间的容积，t为达标回液罐的液位等于第二预设液位时水肥机的剩余灌溉时间；

或，

所述第一预设EC值为0.5倍的水肥机的营养液EC值，所述第二预设EC值为0.3倍的水肥机的营养液EC值。

根据本发明提供的一种营养液回液灌溉调节方法，还包括：

确定回液池内的营养液回液的液位；

当回液池内的营养液回液的液位大于第一液位值时，控制回液输出泵启动；

当回液池内的营养液回液的液位小于第二液位值时，控制回液输出泵停机；

其中，所述第一液位值大于所述第二液位值，回液池用于储存所述栽培系统排出的营养液回液，所述回液输出泵用于将栽培系统中的营养液回液输送至回液池内。

根据本发明提供的一种营养液回液灌溉调节方法，还包括：

确定回液输出泵的工作状态；

当达标回液罐的液位大于第三预设液位，且所述回液输出泵处于工作状态时，控制所述水肥机启动对栽培系统进行灌溉；

其中，所述第三预设液位大于所述第二预设液位。

本发明还提供一种营养液循环系统，基于上述任意一项所述的营养液回液灌溉调节方法，包括回液单元、灌溉单元和控制单元；

所述回液单元包括达标回液罐，所述达标回液罐用于储存由栽培系统排出的且经过消毒的达标营养液回液；

所述灌溉单元包括第一供水单元、第一比例阀和水肥机，所述第一比例阀的第一进口与所述达标回液罐的出口连通，所述第一比例阀的第二进口与所述第一供水单元连通，所述第一比例阀的出口与所述水肥机连通；

所述控制单元包括控制器和第一液位传感器，所述第一液位传感器和所述第一比例阀与所述控制器电连接，所述第一液位传感器用于检测所述达标回液罐内达标营养液回液的液位；

所述控制单元还包括第一流量计和第二流量计，所述第一流量计、所述第二流量计与所述控制器电连接；所述第一流量计设于所述第一比例阀的第一进口与所述达标回液罐之间，所述第二流量计设于所述第一比例阀的出口与所述水肥机之间；

或，所述控制单元还包括EC传感器，所述EC传感器与所述控制器电连接；所述EC传感器设于所述第一比例阀与所述水肥机之间。

根据本发明提供的一种营养液循环系统，所述回液单元还包括：

回液装置，用于收集栽培系统的营养液回液；

过滤装置，用于对营养液回液进行过滤，所述过滤装置的进口与所述回液装置连通；

消毒装置，用于对过滤后的营养液回液杀菌消毒，所述消毒装置的进口与所述过滤装置的出口相连通，所述消毒装置的出口与所述达标回液罐相连通。

根据本发明提供的一种营养液循环系统，还包括第二供水单元和用于检测过滤后的营养液回液浊度的浊度传感器；

其中，所述过滤装置与所述消毒装置之间设置有第二比例调节阀，所述第二比例调节阀的第一进口与所述过滤装置的出口相连通，所述第二比例调节阀的第二进口与所述第二供水单元的出水口相连通，所述第二比例调节阀的出口与所述消毒装置的进口相连通，所述浊度传感器、所述第二比例调节阀与所述控制器通信连接。

根据本发明提供的一种营养液循环系统，还包括：

第一回液回路，所述第一回液回路的出口与所述回液装置连通；

第一阀门，所述第一回液回路的进口通过所述第一阀门与所述消毒装置的出口连通；

第二阀门，所述第一比例调节阀的第一进口能够通过所述第二阀门与所述消毒装置的出口连通；

检测传感器，用于检测营养液回液消毒是否达标，所述第一阀门、所述第二阀门、所述检测传感器与所述控制器通信连接。

根据本发明提供的一种营养液循环系统，所述回液装置包括：

回液罐，用于收集栽培系统的营养液回液；

回液池，用于储存营养液回液，所述回液池的出口与所述过滤装置的进口连通；

第二液位传感器，用于监测所述回液罐内营养液回液的液位；

回液输出泵，所述回液输出泵的进口与所述回液罐的出口连通，所述回液输出泵的出口与所述回液池的进口连通，且所述回液输出泵、所述第二液位传感器与所述控制器通信连接。

根据本发明提供的一种营养液循环系统，所述过滤装置包括：

砂石过滤器，所述砂石过滤器的进口与所述回液装置的出口相连通；

叠片过滤器，所述叠片过滤器的进口与所述砂石过滤器的出口相连通，所述叠片过滤器的出口能够与所述消毒装置的进口连通。

本发明提供的营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统，通过对达标回液罐内液位和达标回液罐的出液流量及水肥机的进液流量进行监控，或者通过对达标回液罐内液位和水肥机进液的EC值进行监控，来调节实时达标回液罐的出液流量和清水的进液流量，能够使达标回液罐内的达标营养液回液满足水肥机正常灌溉所需的回液量，提高了栽培系统的营养液回液的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的营养液循环系统的结构示意图；

图2是本发明提供的第一比例调节阀与水肥机和达标回液罐的连接关系图；

图3是本发明提供的营养液回液灌溉调节方法的流程示意图之一；

图4是本发明提供的营养液回液灌溉调节方法的流程示意图之二。

附图标记：

1：栽培系统；2：回液罐；3：回液池；4：回液输出泵；

5：输送泵；6：砂石过滤器；7：叠片过滤器；8：浊度传感器；

9：第二比例调节阀；10：第二清水进水泵；11：消毒装置；

12：第一回液回路；13：第一阀门；14：第二阀门；

15：达标回液罐；16：EC传感器；17：第一清水进水泵；

18：第一比例调节阀；19：水肥机；20：第二回液回路；

181：一阀门；182：二阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

下面结合图1至图4描述本发明的营养液回液灌溉调节方法及营养液循环系统。

如图3所示，本发明提供的一种营养液回液灌溉调节方法，包括：

确定达标回液罐15的液位、达标回液罐15的出液流量和水肥机19的进液流量；

当达标回液罐15的液位大于第二预设液位，且达标回液罐15的出液流量与水肥机19的进液流量之比大于或小于第一预设范围时，调节达标回液罐15的出液流量和清水进液流量，直至使达标回液罐15的出液流量与水肥机19的进液流量之比位于第一预设范围之间；

当达标回液罐15的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且达标回液罐15的出液流量小于或大于第二预设值时，调节达标回液罐15的出液流量和清水进液流量，直至达标回液罐15的出液流量等于第二预设值。

其中，水肥机19的进液流量可以为达标回液罐15的出液流量和清水进液流量之和，水肥机19用于配制并向栽培系统1供给营养液，达标回液罐15用于储存由栽培系统1排出的且经过消毒的达标营养液回液。

如此设置，通过对达标回液罐15内液位和达标回液罐15的出液流量及水肥机19的进液流量进行监控来调节达标回液罐15的出液流量和清水的进液流量，能够使达标回液罐15内的达标营养液回液满足水肥机19正常灌溉所需的回液量，提高了栽培系统1的营养液回液的利用率。

在可选的实施例中，第一预设范围可以为0.25-0.3，即当达标回液罐15的液位大于第二预设液位时，调节达标回液罐15的出液流量和清水进液流量，使达标回液罐15的出液流量与水肥机19的进液流量之比为0.25-0.3。

在可选的实施例中，第二预设值可以为V_BC/t，其中，V_BC为达标回液罐15中第一预设液位至第二预设液位之间的容积，t为达标回液罐15的液位等于第二预设液位时水肥机19的剩余灌溉时间。

如图4所示，在本发明的另一种实施例中，该营养液回液灌溉调节方法，包括：

确定达标回液罐15的液位、水肥机19的进液的EC值；

当达标回液罐15的液位大于第二预设液位，且水肥机19的进液的EC值大于或小于第一预设EC值时，调节达标回液罐15的出液流量和清水进液流量，直至水肥机19的进液的EC值等于第一预设EC值；

当达标回液罐15的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且水肥机19的进液的EC值大于或小于第二预设EC值时，调节达标回液罐15的出液流量和清水进液流量，直至水肥机19的进液的EC值等于第二预设EC值。

其中，水肥机19的进液的EC值可以为达标回液罐15的出液和清水进液的混合液的EC值。

如此设置，通过对达标回液罐15内液位和进入水肥机19内的混合液的EC值进行监控来调节达标回液罐15的出液流量和清水的进液流量，能够使达标回液罐15内的达标营养液回液满足水肥机19正常灌溉所需的回液量，提高了栽培系统1的营养液回液的利用率。

在可选的实施例中，第一预设EC值可以为0.5倍的水肥机19的营养液EC值，第二预设EC值可以为0.3倍的水肥机19的营养液EC值。

需要说明的是，栽培系统中的营养液回液太少容易造成作物患脐腐病，而营养液回液太多，则不利于作物根部生长，且浪费肥料，并增加后续对营养液回液的消毒成本，将水肥机进液的EC值设置为水肥机营养液的0.5倍时或0.3倍时，正好符合营养液回液在20％～30％之间，既能够最大限度地利用营养液回液，又能够保证作物良好生长，降低成本。

上述方案，理论依据可以按照如下公式进行修正。

(回液占比*回液EC值)/水肥机目标EC值＝预混EC值/水肥机目标EC值。其中，回液占比可以由基质称重系统进行测量，回液EC值可以由EC传感器进行测量，水肥机目标值EC值是固定的，经实际测量回液EC值一般处于固定区间内，经测量在此区间内作物(比如番茄)生长和品质数据均不错。回液EC值处于5.0-7.0之间(即固定区间可以为5.0-7.0)，水肥机目标EC值可以设置为3.0ms/cm，预混EC值为1.5ms/cm，回液占比可以为0.2-0.3。

在本发明的可选实施例中，该营养液回液灌溉调节方法，还包括：

确定回液池3内的营养液回液的液位；

当回液池3内的营养液回液的液位大于第一液位值时，控制回液输出泵4启动；

当回液池3内的营养液回液的液位小于第二液位值时，控制回液输出泵4停机。

其中，回液池3用于储存栽培系统1排出的营养液回液，回液输出泵4用于将栽培系统1中的营养液回液输送至回液池3内，并且第一液位值大于第二液位值。

这样，能够根据回液池3中的营养液回液的液位对回液输出泵4进行自动控制，并且能够避免回液输出泵4发生空载运行。

需要说明的是，为了防止回液输出泵4频繁启动，回液输出泵4的额定流量可以为回液池3的体积/5min。

在可选的实施例中，该营养液回液灌溉调节方法，还包括：

确定回液输出泵4的工作状态；

当达标回液罐15的液位大于第三预设液位，且回液输出泵4处于工作状态时，控制水肥机19启动对栽培系统1进行灌溉一个周期。

其中，第三预设液位大于第二预设液位。

这样，可以防止达标回液罐15内的达标营养液回液溢出。

本发明还提供了一种营养液循环系统，基于上述任意一项实施例所述的营养液回液灌溉调节方法，包括回液单元、灌溉单元和控制单元。

其中，如图1所示，回液单元包括达标回液罐15，达标回液罐15用于储存由栽培系统1排出的且经过消毒的达标营养液回液。

灌溉单元包括第一供水单元、第一比例调节阀18和水肥机19，水肥机19用于配制并向栽培系统1供给营养液，第一比例调节阀18的第一进口与达标回液罐15的出口相连通，第一比例调节阀18的第二进口与第一供水单元连通，第一比例调节阀18的出口与水肥机19连通，达标回液罐15排出的达标营养液回液和第一供水单元经过第一比例调节阀18混合后进入水肥机19。这样，通过调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小能够实现对达标回液罐15的出液流量和第一供水单元的清水进液流量的调节。

这里，第一比例调节阀18的第一进口的进液流量即为达标回液罐15的出液流量。第一比例调节阀18的第二进口的进液流量即为清水进液流量。第一供水单元包括第一清水进水泵17，第一清水进水泵17的出水口与第一比例调节阀18的第二进口连通。

控制单元包括控制器、第一流量计、第二流量计和第一液位传感器，其中，第一流量计、第二流量计、第一液位传感器和第一比例调节阀18与控制器电连接，第一流量计设于第一比例调节阀18的第一进口和达标回液罐15之间，第二流量计设于第一比例调节阀18的出口与水肥机19之间，并且第一液位传感器设置在达标回液罐15内，以用于检测达标回液罐15内达标营养液回液的液位。

控制器可以根据第一液位传感器、第一流量计和第二流量计的检测值来调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小。

具体地，当第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位大于第二预设液位时，控制器获取第一流量计和第二流量计的流量值，并判断第一流量计和第二流量计的流量值之比是否处于第一预设范围内，若不在第一预设范围内时，控制器调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小，直至达标回液罐15的出液流量和水肥机19的进液流量之比处于第一预设范围内，即使第一流量计和第二流量计所检测到的流量值之比处于第一预设范围内。这样，可以保证水肥机19输出的营养液成分的稳定性。

当第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位时，控制器获取第一流量计和第二流量计的流量值，并判断第一流量计的流量值是否为V_BC/t，若不是时，控制器调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小，直至达标回液罐15的出液流量为V_BC/t，即使第一流量计所检测到的流量值为V_BC/t。这样，能够使达标回液罐15内的营养液回液满足正常灌溉所需的营养液容量。

需要说明的是，如图2所示，第一比例调节阀18可以包括联动的一阀门181和二阀门182，第一比例调节阀18的出口流量为一阀门181和二阀门182的流量之和，即无论一阀门181和二阀门182的开度如何变化，第一比例调节阀18的出口流量恒定不变，以使流进水肥机19内的混合液的流量恒定。

上述第一预设液位可以为达标回液罐15的液面停止位置C，第二预设液位可以为达标回液罐15的液面调节开始位置B，第三预设液位可以为达标回液罐15的液面溢出位置A。

其中，达标回液罐15在B、C位置之间的达标营养液回液体积为：V_BC＝S*h_BC，S为达标回液罐15的液面面积，h_BC为B、C位置的间距。

第一比例阀的出口流量Q为与达标回液罐15连接的一阀门181的流量Q₁和与第一供水单元连接的二阀门182的流量Q₂之和，即Q＝Q₁+Q₂。

这里，设定一阀门181的初始角度(开度)为θ，二阀门182的初始角度为π-θ。在水肥机19对栽培系统1进行灌溉中，当达标回液罐15的液位到达B位置时，控制器获取水肥机19此时到停机的时间t(即当达标回液罐15的液位到达第二预设液位时水肥机19剩余工作时间)。

为了保证营养液回液利用率达到最大，则需要确保Q₁*t小于或等于V_BC。这样，能够保证在水肥机19整个灌溉过程中均混有营养液回液。

具体地，可以预设达标回液罐15中的达标营养液回液由B位置降到C位置的时间为t₁，其中，

V_BC＝Q₁*t₁，Q₁＝θ*Q/π，Q₂＝(π-θ)*Q/π。

当t₁>t时，控制器无需调节第一比例调节阀18的开度即可使营养液回液利用率达到最大。

当t₁<t时，若此时不调节第一比例调节阀18的开度，则在水肥机19灌溉停止之前，达标回液罐15内的达标营养液就已利用完毕(即达标营养液的液位已达到C位置或C位置以下)，而在t-t₁的时间内，一阀门181不再有营养液回液进入，第一比例调节阀18的出口只能向水肥机19输送清水，从而使水肥机19在t-t₁的时间内只能向栽培系统1供给清水或EC值较低的营养液，从而致使营养液回液的利用率降低，无法达到最大化或最优。因此，为了提高营养液回液的利用率，控制器可以控制一阀门181以ω的角速度逐渐关闭，经过t₁的时间一阀门181正好关闭，这里ω＝θ/t₁。

其中，在一阀门181的开度以ω的角速度逐渐减小的过程中，流过一阀门181的达标营养液回液的体积为V₁＝Q₁*t₁/2。

若V_BC大于或等于V₁，则说明在此角速度下水肥机19运行结束时达标回液罐15内的液面不会低于C位置，则控制器可以控制一阀门181以ω＝θ/t₁的角速度逐渐关闭。

若V_BC小于V₁，则说明在此角速度下水肥机19运行结束时达标回液罐15内的液面会低于C位置，而为了保证水肥机19运行结束时达标回液罐15内的液位高于或位于C位置，则控制器可以控制一阀门181以ω’的角速度逐渐关闭。

这里，v，≡2θ/t₁-2πV_BC/t₁ ²Q

其中，

在本发明的另一种可选的实施例中，控制单元包括控制器、EC传感器16和第一液位传感器，EC传感器16、第一液位传感器和第一比例调节阀18与控制器电连接，EC传感器16设于第一比例调节阀18和水肥机19之间，EC传感器16用于检测水肥机19进液的EC值，即EC传感器16用于检测达标营养液回液和清水进液的混合液的EC值；第一液位传感器用于检测达标回液罐15内达标营养液回液的液位。

控制器可以根据EC传感器16和第一液位传感器的检测值来调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小。

具体地，当第一液位传感器监测到达标营养液回液的大于第二预设液位时，控制器获取EC传感器16检测到的EC值，并判断检测到的EC至是否为第一预设EC值内，若不是时，控制器调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小，直至水肥机19进液的EC值为第一预设EC值，即使第一比例调节阀18的出口处的混合液的EC值为第一预设EC值。这样，可以保证水肥机19输出的营养液成分的稳定性。

当第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位时，控制器获取EC传感器16检测到的EC值，并判断检测到的EC值是否为第二预设EC值，若不是时，控制器调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度大小，直至水肥机19进液的EC值为第二预设EC值，即使第一比例调节阀18的出口处的混合液的EC值为第二预设EC值。这样，能够使达标回液罐15内的营养液回液满足正常灌溉所需的营养液容量。

在可选的实施例中，第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位大于第二预设液位时，第一比例调节阀18的出口处的营养液回液的EC值可以为水肥机19的营养液EC值的0.5倍，即调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度，使EC传感器16检测到的EC值为水肥机19的营养液EC值的0.5倍。

第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位时，第一比例调节阀18的出口处的营养液回液的EC值可以为水肥机19的营养液EC值的0.3倍，即调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度，使EC传感器16检测到的EC值为水肥机19的营养液EC值的0.3倍。

需要说明的是，水肥机19设置有灌溉营养液的EC值，即为水肥机19的营养液EC值；水肥机19根据水肥机19的营养液EC值自动调整通过吸肥管路吸入水肥机19配肥罐中的肥料混合液量，使肥料混合液量和已消毒营养液回液再次按比例混合，达到栽培系统1的灌溉EC值浓度后，将混合好的营养液输送到栽培系统1。EC传感器16误差在所需要的EC值的-10％-10％之间。

根据第一清水进水泵17参数和第一比例调节阀18转角结合浓度与电导率的关系，此时第一比例调节阀18使用PID算法进行调节，建立EC控制数学模型，根据数学模型确定位置式PID控制模型和滞后补偿模型；基于位置式PID控制模型及滞后补偿模型对EC差值进行处理得到第一比例调节阀18的角速度变化输出值，根据角速度变化输出值确定第一比例调节阀18电机的角速度的变化，根据角速度的变化得到第一比例调节阀18的变化，进而调节营养液回液的EC值稳定在水肥机19的营养液EC值0.3倍左右。

在可选的实施例中，第一比例调节阀18和达标回液罐15之间设置有回液泵，回液泵能够将达标回液罐15内的达标营养液输送至第一比例调节阀18处，从而输入到水肥机19内，当第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位等于或小于第一预设液位时，回液泵停机，使营养液回液不能进入水肥机19内。

在本发明的可选实施例中，回液单元还包括回液装置、消毒装置和过滤装置。

其中，回液装置用于收集栽培系统1的营养液回液，过滤装置的进口与回液装置连通，以使过滤装置能够对营养液回液进行过滤；过滤装置的出口与消毒装置11的进口连接，以使消毒装置11用于对过滤后的营养液回液杀菌消毒。

将栽培系统1的营养液回液输送到回液装置内，回液装置内的营养液回液进入过滤装置过滤后，进入消毒装置11杀菌消毒，消毒装置11输出的达标营养液进入到达标回液罐15内，达标回液罐15内的达标营养液回液和第一清水进水泵17(第一供水单元)输送的清水通过第一比例调节阀18进行混合并将混合后的营养液回液输送到水肥机19。由于已消毒的营养液回液不能满足栽培系统1的灌溉需求，水肥机19对混合后的营养液回液配肥后，对栽培系统1进行施肥灌溉。

如此设置，将本营养液循环系统用在无土栽培系统封闭模式生产中，有效地解决了设施蔬菜无土栽培系统中营养液不能重复利用的技术问题，节约了无土栽培系统的用水、用肥，降低了环境污染。

这里，控制器可以为单片机控制器，也可以为PLC控制器，或其他能够实现自动控制的装置，本发明中不对控制器作具体限定。

在本发明的可选实施例中，回液装置包括回液罐2、回液池3。第二液位传感器和回液输出泵4。

其中，回液罐2用于收集栽培系统1的营养液回液，回液池3用于储存营养液回液，并且回液池3的出口与过滤装置的进口连通，第二液位传感器设置在回液罐2内，并且第二液位传感器用于监测回液罐2内营养液回液的液位；回液输出泵4的进口与回液罐2的出口连通，回液输出泵4的出口与回液池3的进口连通，以将回液罐2内的营养液回液输送至回液池3内。

并且，回液输出泵4与第二液位传感器均与控制器通信连接。

具体地，当第二液位传感器监测到营养液回液的液位大于或等于第一液位值时，回液输出泵4启动，将回液罐2内的营养液回液输送至回液池3内。

当第二液位传感器监测到营养液回液的液位小于第二液位值时，回液输出泵4停机，以停止向回液池3输送营养液回液。

如此设置，既能够避免回液罐2内的营养液回液溢出，又能够避免回液输出泵4空转。

在本实施例中，为了防止回液输出泵4频繁启动，回液池3的体积需要满足回液输出泵4以额定流量输出5分钟的容积。

并且，当第一液位传感器监测到达标营养液回液的液位等于或大于最大液位值(即第三预设液位)时，如果回液输出泵4仍然处于工作状态时，为了防止达标回液罐15内的营养液回液溢出，水肥机19强制灌溉一个周期，以保证达标回液罐15内的营养液回液不会溢出。

在可选的实施例中，过滤装置包括砂石过滤器6和叠片过滤器7，其中，砂石过滤器6的进口与回液装置的出口相连通，具体地回液池3的出口通过输送泵5与砂石过滤器6的进口连通；叠片过滤器7的进口与砂石过滤器6的出口相连通，叠片过滤器7的出口能够与消毒装置11的进口连通。这样，通过砂石过滤器6的过滤，可以将营养液回液中较大的杂质过滤，再经过叠片过滤器7的过滤，可以进一步地将营养液回液中的细微颗粒过滤，提高了过滤装置的过滤效果。

砂石过滤器6又称石英砂过滤器，砂滤器，它是通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体深层过滤的过滤器。砂石过滤器6体积小，易于安装，节省空间，可以安装在室外，无需建房，节省土壤建筑价格，可上下安装分层，结构紧凑，适应性强；具有良好的防腐性能和较长的使用寿命。

叠片过滤器7可根据用水要求选择不同精度的过滤盘片，具体地可以选择20微米、55微米、100微米、130微米、200微米、400微米等多种规格，过滤比大于85％。并且，叠片过滤器7可以彻底高效反洗，由于反洗时将过滤孔隙完全打开，加上离心喷射作用，达到了其他过滤器无法达到的清洗效果。每个过滤单元反洗过程只需10到20秒即可完成。叠片过滤器7可以全自动运行，连续出水，叠片过滤器7可以采用模块化设计，用户可按需取舍过滤单元并联数量，灵活可变，互换性强。可灵活利用现场边角空间，因地制宜安装占地少；并且叠片过滤器7维护简单。

在本发明的可选实施例中，本营养液循环系统还包括第二供水单元和浊度传感器8，这里，浊度传感器8可以设置在消毒装置11内、以用于检测过滤后的营养液回液的浊度。这里，第二供水单元包括第二清水进水泵10。

并且，过滤装置和消毒装置11之间设置有第二比例调节阀9，以用于调节过滤后的营养液回液与清水的进水量，从而调节过滤后的营养液回液与清水的混合比。

具体地，第二比例调节阀9的第一进口与过滤装置(叠片过滤器7)的出口相连通，第二比例调节阀9的第二进口与第二清水进水泵10的出水口相连通，第二比例调节阀9的出口与消毒装置11的进口相连通，以使过滤后的营养液回液和清水经过第二比例调节阀9混合后进入到消毒装置11内，这样，通过对第二比例调节阀9的第一进口和第二进口的开度调节，使营养液回液的浊度达到所需要求。

这里，浊度传感器8和第二比例调节阀9均与控制器通信连接。

当浊度传感器8检测到营养液回液的浊度值小于最低预设浊度值时，控制器调控第二比例调节阀9的第一进口完全开启、第二比例调节阀9的第二进口关闭，使过滤后的营养液回液直接进入到消毒装置11内。

当浊度传感器8检测到营养液回液的浊度值位于最低预设浊度值和最高预设浊度值之间时，控制器调节第二比例调节阀9的第一进口和第二开口的开度，使清水与过滤后的营养液回液混合后，使混合后的营养液回液的浊度值低于最低预设浊度值。

当浊度传感器8检测到营养液回液的浊度值大于或等于最高预设浊度值时，控制器控制第二比例调节阀9的第一进口和第二进口关闭，使营养液回液不能进入消毒装置11内。

这里，第二比例调节阀9的第一进口与过滤装置的出口之间还设置有第二回液回路20，第二回液回路20的出口与回液池3连通，并且第二回液回路20的进口通过三通管与过滤装置的出口和第二比例调节阀9的第一进口连通，在第二回液回路20的进口处还设置有用于控制第二回液回路20的阀门。这样，能够实现营养液回液的循环处理。

在本发明的可选实施例中，本营养液循环系统还包括第一回液回路12、第一阀门13、第二阀门14和检测传感器。其中，第一回液回路12的出口与回液装置连通，第一回液回路12的进口通过第一阀门13与消毒装置11的出口连通，第一比例调节阀18的第一进口通过第二阀门14与消毒装置11的出口连通，检测传感器用于检测营养液回液消毒是否达标，并且第一阀门13和第二阀门14与检测传感器通信连接。

具体地，当检测传感器检测到营养液回液消毒未达标时，第二门阀关闭，第一阀门13开启，未达标的营养液回液通过第一回液回路12流回回液装置(回液池3)内，以便进行再次消毒。

当检测传感器检测到营养液回液消毒已达标时，第二阀门14开启，第一阀门13关闭，达标营养液回液进入第一比例调节阀18内与清水混合后，进入到水肥机19内。

需要说明的是，消毒装置11可以为紫外线消毒机，检测传感器可以为紫外辐射传感器，通过紫外辐射传感器来检测紫外线消毒机内的紫外线强度。

这里，紫外辐射传感器可以设置在紫外线消毒机内，紫外辐射传感器也可以设置在紫外线消毒机的出口处；或者，紫外辐射传感器设置在距离紫外线消毒机预设距离处，这样，紫外辐射传感器在距离紫外线消毒机一定的预设距离处检测到的紫外辐射强度满足预设值，则说明营养液回液消毒达标，即说明紫外线消毒机的紫外辐射强度足够大、以对营养液回液杀菌消毒。

当紫外辐射传感器检测到的紫外线强度小于预设值时，说明营养液回液消毒未达标；当紫外线检测到的紫外线强度大于或等于预设值时，说明营养液回液消毒已达标。

需要说明的是，上述实施例中，各个设备之间可以通过管路连接。并且，上述各个用电设备或用电器件均与控制器通信连接，以便于实现自动控制。

本发明提供的一种营养液循环系统在工作时，营养液回液输入管路将栽培系统1的营养液回液输送到回液罐2，未消毒的营养液回液通过回液输出泵4进入到回液池3内，再通过输送泵5和砂石过滤进液管路进入砂石过滤器6内，经过砂石过滤器6的过滤，将较大的杂质经过砂石过滤器6的排污管道排泄到排污池，过滤后的营养液回液通过叠片过滤器7输入管路，输送到叠片过滤器7内；营养液回液经叠片过滤器7过滤后，细微颗粒通过叠片过滤器7的排污管道排泄到排污池，过滤后的营养液回液通过消毒机输入管道进入紫外线消毒机。过滤后的营养液回液进入紫外线消毒机后自动进行消毒，消毒不合格的营养液回液通过第一回液回路12返回到回液池3内。消毒合格的营养液回液(即达标营养液回液)通过消毒机已消毒输出管道进入达标回液罐15。达标回液罐15内达标营养液回液通过已消毒储液罐输出管道输送第一比例调节阀18的第一进口处，第一清水进水泵17将清水通过清水输入管路输送到第一比例调节阀18的第二进口。调节第一比例调节阀18的第一进口和第二进口的开度，从而调整清水和达标营养液回液的混合比例，然后将混合后的营养液回液输送到水肥机19。水肥机19对混合后的营养液回液进行配肥，水肥机19通过设置灌溉营养液的EC值，自动调整通过吸肥管路吸入水肥机19配肥罐中的肥料混合液量，和混合后的营养液回液再次按比例混合，达到栽培系统1的灌溉EC值浓度后，将混合好的营养液输送到栽培系统1。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种营养液回液灌溉调节方法，其特征在于，包括：

确定达标回液罐的液位、达标回液罐的出液流量和水肥机的进液流量，其中，所述水肥机的进液流量为所述达标回液罐的出液流量和清水进液流量之和，所述水肥机用于配制并向栽培系统供给营养液，所述达标回液罐用于储存由所述栽培系统排出的且经过消毒的达标营养液回液；

当达标回液罐的液位大于第二预设液位，且达标回液罐的出液流量与水肥机的进液流量之比大于或小于第一预设范围时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至达标回液罐的出液流量与水肥机的进液流量之比位于第一预设范围内；

当达标回液罐的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且达标回液罐的出液流量小于或大于第二预设值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至达标回液罐的出液流量等于第二预设值；

或，

确定达标回液罐的液位、水肥机的进液的EC值，其中，所述水肥机的进液的EC值为所述达标回液罐的出液和清水进液的混合液的EC值；

当达标回液罐的液位大于第二预设液位，且所述水肥机的进液的EC值大于或小于第一预设EC值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至水肥机的进液的EC值等于第一预设EC值；

当达标回液罐的液位大于第一预设液位且小于或等于第二预设液位，且所述水肥机的进液的EC值大于或小于第二预设EC值时，调节达标回液罐的出液流量和清水进液流量，直至水肥机的进液的EC值等于第二预设EC值。

2.根据权利要求1所述的营养液回液灌溉调节方法，其特征在于，所述第一预设范围为0.25-0.3，所述第二预设值为V_BC/t，其中，V_BC为达标回液罐中第一预设液位至第二预设液位之间的容积，t为达标回液罐的液位等于第二预设液位时水肥机的剩余灌溉时间；

或，

所述第一预设EC值为0.5倍的水肥机的营养液EC值，所述第二预设EC值为0.3倍的水肥机的营养液EC值。

3.根据权利要求1所述的营养液回液灌溉调节方法，其特征在于，还包括：

确定回液池内的营养液回液的液位；

当回液池内的营养液回液的液位大于第一液位值时，控制回液输出泵启动；

当回液池内的营养液回液的液位小于第二液位值时，控制回液输出泵停机；

其中，所述第一液位值大于所述第二液位值，回液池用于储存所述栽培系统排出的营养液回液，所述回液输出泵用于将栽培系统中的营养液回液输送至回液池内。

4.根据权利要求3所述的营养液回液灌溉调节方法，其特征在于，还包括：

确定回液输出泵的工作状态；

当达标回液罐的液位大于第三预设液位，且所述回液输出泵处于工作状态时，控制所述水肥机启动对栽培系统进行灌溉；

其中，所述第三预设液位大于所述第二预设液位。

5.一种营养液循环系统，其特征在于，基于权利要求1-4任意一项所述的营养液回液灌溉调节方法，包括回液单元、灌溉单元和控制单元；

所述回液单元包括达标回液罐，所述达标回液罐用于储存由栽培系统排出的且经过消毒的达标营养液回液；

所述灌溉单元包括第一供水单元、第一比例阀和水肥机，所述第一比例阀的第一进口与所述达标回液罐的出口连通，所述第一比例阀的第二进口与所述第一供水单元连通，所述第一比例阀的出口与所述水肥机连通；

所述控制单元包括控制器和第一液位传感器，所述第一液位传感器和所述第一比例阀与所述控制器电连接，所述第一液位传感器用于检测所述达标回液罐内达标营养液回液的液位；

所述控制单元还包括第一流量计和第二流量计，所述第一流量计、所述第二流量计与所述控制器电连接；所述第一流量计设于所述第一比例阀的第一进口与所述达标回液罐之间，所述第二流量计设于所述第一比例阀的出口与所述水肥机之间；

或，所述控制单元还包括EC传感器，所述EC传感器与所述控制器电连接；所述EC传感器设于所述第一比例阀与所述水肥机之间。

6.根据权利要求5所述的营养液循环系统，其特征在于，所述回液单元还包括：

回液装置，用于收集栽培系统的营养液回液；

过滤装置，用于对营养液回液进行过滤，所述过滤装置的进口与所述回液装置连通；

消毒装置，用于对过滤后的营养液回液杀菌消毒，所述消毒装置的进口与所述过滤装置的出口相连通，所述消毒装置的出口与所述达标回液罐相连通。

7.根据权利要求6所述的营养液循环系统，其特征在于，还包括第二供水单元和用于检测过滤后的营养液回液浊度的浊度传感器；

其中，所述过滤装置与所述消毒装置之间设置有第二比例调节阀，所述第二比例调节阀的第一进口与所述过滤装置的出口相连通，所述第二比例调节阀的第二进口与所述第二供水单元的出水口相连通，所述第二比例调节阀的出口与所述消毒装置的进口相连通，所述浊度传感器、所述第二比例调节阀与所述控制器通信连接。

8.根据权利要求6所述的营养液循环系统，其特征在于，还包括：

第一回液回路，所述第一回液回路的出口与所述回液装置连通；

第一阀门，所述第一回液回路的进口通过所述第一阀门与所述消毒装置的出口连通；

第二阀门，所述第一比例调节阀的第一进口能够通过所述第二阀门与所述消毒装置的出口连通；

检测传感器，用于检测营养液回液消毒是否达标，所述第一阀门、所述第二阀门、所述检测传感器与所述控制器通信连接。

9.根据权利要求6所述的营养液循环系统，其特征在于，所述回液装置包括：

回液罐，用于收集栽培系统的营养液回液；

回液池，用于储存营养液回液，所述回液池的出口与所述过滤装置的进口连通；

第二液位传感器，用于监测所述回液罐内营养液回液的液位；

回液输出泵，所述回液输出泵的进口与所述回液罐的出口连通，所述回液输出泵的出口与所述回液池的进口连通，且所述回液输出泵、所述第二液位传感器与所述控制器通信连接。

10.根据权利要求6所述的营养液循环系统，其特征在于，所述过滤装置包括：

砂石过滤器，所述砂石过滤器的进口与所述回液装置的出口相连通；

叠片过滤器，所述叠片过滤器的进口与所述砂石过滤器的出口相连通，所述叠片过滤器的出口能够与所述消毒装置的进口连通。

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