用于灌溉和施肥系統(tǒng)的輸送管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及灌溉和施肥系統(tǒng)及方法，并且更特別地但不限于涉及一種改進的輸送管，所述輸送管局部地響應(yīng)植物的水合作用和營養(yǎng)需求。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)藝技術(shù)包括各種灌溉和施肥評估及輸送方法。特別地，栽培者測量環(huán)境條件(SP降雨量、土壤濕度、pH值、溫度，等等)和/或觀察植物的發(fā)育以確定在植物的生長季節(jié)期間施加的水和肥料的量。還存在眾所周知的用于提供灌溉和施肥的方法，例如，通常利用灑水系統(tǒng)和滴灌管線。
[0003]然而，傳統(tǒng)的評估方法和輸送系統(tǒng)具有許多缺陷。例如，依賴于數(shù)據(jù)測量和觀察以估計植物需求的評估方法是反應(yīng)性的。因此，這種方法必然在水和肥料的評估與輸送之間引入時間延遲。足夠長的延遲會脅迫目標植物和/或降低評估的價值(因為測量的條件可能會快速變化)。另外，該評估通常缺乏地理精度，這可能在例如農(nóng)田中的濕度條件由于海拔或其它因素的變化而顯著變化的情況下是不利的。
[0004]即使需求評估是正確的、及時的、且足夠精確的，傳統(tǒng)的灌溉和施肥輸送系統(tǒng)也經(jīng)常不能將期望水平的水和/或肥料提供至每棵植物。對此來說存在許多原因。例如，在灌溉系統(tǒng)中，靜態(tài)水壓可能會根據(jù)離開水源的距離、田地的地形、和/或泄漏或其它部件故障而發(fā)生變化。將克服這樣的系統(tǒng)局限性并且還能夠根據(jù)每棵植物的需求來輸送水和養(yǎng)料的分布式控制裝置通常成本高昂。因此，許多輸送系統(tǒng)施加太少或太多的水和養(yǎng)料。這降低了糧食產(chǎn)量。施加太多的水是對珍貴自然資源的浪費，而施加太多的肥料則可能危害環(huán)境。
[0005]由于食物供給、水管理、和環(huán)保需要的重要性，迫切需要改進灌溉和施肥評估及輸送的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施例力圖利用改進的輸送管方法以制造該輸送管以及利用包括該輸送管的系統(tǒng)來克服前述局限性中的一個或多個。
[0007]本發(fā)明的實施例提供了一種輸送管，所述輸送管包括:基材，所述基材的至少一部分使用親水性聚合物處理;和聯(lián)接至基材的背襯，所述輸送管構(gòu)造成使得所述基材和所述背襯均沿著所述輸送管的功能長度設(shè)置。該輸送管局部地響應(yīng)附近植物的灌溉和施肥需求。
[0008]本發(fā)明的另一實施例提供了一種制造輸送管的成本有效的方法。所述方法包括:制備親水性聚合物溶液;利用所述親水性聚合物溶液涂覆基材的至少一部分以制造響應(yīng)幅材;干燥所述響應(yīng)幅材;和將所述響應(yīng)幅材焊接至背襯以形成輸送幅材。所述輸送幅材可以被切割以形成多個輸送管。
[0009]本發(fā)明的另一實施例提供了一種包括輸送管和壓力調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)。所述壓力調(diào)節(jié)器聯(lián)接在流體源和所述輸送管之間。
[0010]局部地響應(yīng)植物需求的輸送管是有益的，因為它簡化了需求評估任務(wù)、降低了輸送系統(tǒng)中對分布式控制裝置的需要、提高了植物產(chǎn)量、保存了珍貴的水和肥料、并且尊重環(huán)境。成本有效的制造方法和高水平的產(chǎn)品耐用性使壽命周期成本最小化并且促進了該方法和廣品的米用。
【附圖說明】
[0011]從下面的詳細描述及附圖將更全面地理解本發(fā)明，其中:
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的灌溉和施肥系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的灌溉和施肥系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的以橫截面示出的輸送管的組裝圖；
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的輸送管的平面圖；
[0016]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的部分打開的輸送管的端視圖；
[0017]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的部分打開的輸送管的端視圖；
[0018]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的部分打開的輸送管的端視圖；
[0019]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的輸送管的端視圖；
[0020]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造輸送管的方法的流程圖；
[0021]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施例的涂覆設(shè)備的示意圖；
[0022]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的涂覆設(shè)備的示意圖；
[0023]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的涂覆設(shè)備的示意圖；
[0024]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在焊接步驟之后的輸送幅材的平面圖；
[0025]圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的三輸送管的平面圖。
【具體實施方式】
[0026]將參照示出了本發(fā)明的實施例的圖1至14更全面地描述本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式實施并且不應(yīng)該被解釋為局限于這里所闡述的實施例。下面的子標題僅用于便于組織，并且本發(fā)明的特征可以在本說明書中的任何地方描述。在附圖中，物理特征部沒必要等比例給出。在重復(fù)相同的附圖標記的地方，相同的附圖標記表示相同的或大致類似的特征部。
[0027]示例性系統(tǒng)
[0028]本發(fā)明的實施例可以用在各種大小的農(nóng)田上。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的灌溉和施肥系統(tǒng)的示意圖。圖1中示出的實施例可以應(yīng)用于例如家庭農(nóng)場或其它小地塊。如在這里示出的，小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105構(gòu)造成收獲雨水。小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105進料給總管110，所述總管經(jīng)由配件125聯(lián)接至多個輸送管115。作物120設(shè)置在每個輸送管115附近。
[0029]小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105包括定位成與屋頂135協(xié)作的屋頂溝槽130。落水管140的入口端聯(lián)接至溝槽130并且出口端設(shè)置在儲存罐145上方。儲存罐145可以是或包括例如55加侖的高架塑料桶。儲存罐145構(gòu)造有具有濾網(wǎng)155的蓋150。儲存罐145還包括溢流出口 160。隔離閥165串聯(lián)布置在儲存罐145和供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170之間。
[0030]優(yōu)選地，每個輸送管115包括沿其長度的響應(yīng)部分，所述響應(yīng)部分是親水性的并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自作物120的根系的表面活性劑根滲出物而輸送水或水溶液。換句話說，每個輸送管115的每個區(qū)段構(gòu)造成根據(jù)各個作物的需求來高效地輸送水或其它溶液，而不是以例如通過灑水器和基于滴灌的灌溉系統(tǒng)提供的受調(diào)節(jié)速率輸送。
[0031]這里所使用的術(shù)語“輸送管”通常指的是用于沿著輸送管的長度并通過輸送管的壁的至少一部分來傳送流體的裝置，并且不旨在將該裝置的物理形式限制成具有圓形橫截面的裝置。例如，在本發(fā)明的實施例中，輸送管115在沒有填充流體時是具有相對扁平的橫截面的“帶狀”。下面參照圖3-8更詳細地描述用于輸送管115的替代構(gòu)造。
[0032]在下雨期間，溝槽130和落水管140將雨水引導(dǎo)至儲存罐145。濾網(wǎng)155在雨水進入儲存罐145時從雨水中過濾固體顆粒。如果儲存罐145中的水超過預(yù)定的最高水位157，則過多的水經(jīng)由溢流出口 160從儲存罐145排出。
[0033]儲存罐145的尺寸以及在最高水位157和供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170之間的高度變化決定了由小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105所提供的最高壓力。在本發(fā)明的實施例中，在供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170處的期望壓力相對較低，例如在0.5-2.llb/in2(PSI)的范圍內(nèi)，以便與輸送管115相兼容。然而，在供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170處的期望壓力將根據(jù)輸送管115的特定構(gòu)造而變化。
[0034]隔離閥165可以例如在下雨期間(當(dāng)作物120不太可能需要水合作用時)或在下游灌溉系統(tǒng)維修期間被關(guān)閉。當(dāng)隔離閥165打開時，總管110供應(yīng)雨水以加壓輸送管115。一旦被加壓，輸送管115就響應(yīng)于根滲出物而將經(jīng)過濾的雨水供應(yīng)給作物120。
[0035]圖1中示出并在上文描述的系統(tǒng)是可以變化的。例如，在替代實施例中，小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105可以進一步包括井水供給器和/或城市用水供給器，用以在填充儲存罐145時補充雨水收獲特征。這種額外的供給器可以被例如儲存罐145中的浮閥激活?？梢杂卸嘤谝粋€的儲存罐145聯(lián)接至供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170。另外，除了濾網(wǎng)155之外或代替濾網(wǎng)155，一個或多個過濾器可以串聯(lián)布置在儲存罐145(多個儲存罐)和供應(yīng)系統(tǒng)輸出部170之間。在替代實施例中，小地塊供應(yīng)系統(tǒng)105包括肥料注入子系統(tǒng)。在圖1中沒有示出端蓋和沖洗閥，但是它們優(yōu)選聯(lián)接至總管110。同樣，輸送管115中的每一個可以在末端處被卷曲或封蓋;可替代地，多個輸送管可以被底座(footer)連結(jié)，并且該底座可以包括端蓋和/或沖洗閥。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的灌溉和施肥系統(tǒng)的示意圖。圖2中示出的實施例可以應(yīng)用于例如大型商業(yè)農(nóng)場作業(yè)。如這里所示出的，商業(yè)種植供應(yīng)系統(tǒng)105進料給總管110，所述總管經(jīng)由配件125聯(lián)接至多個輸送管115。作物120設(shè)置在每個輸送管115附近。<