一种均衡化土壤保湿控制方法及土壤修复系统

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地说，涉及一种均衡化土壤保湿控制方法及土壤修复系统。

背景技术

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。20世纪80年代以来，世界上许多国家特别是发达国家均制定并开展了污染土壤治理与修复计划，因此也形成了一个新兴的土壤修复行业。

大面积植物灌溉时，一般采用自动化滴灌、喷灌、渗灌等方式，实现土壤保持一定的湿度，以实现植物的健康成长；自动化灌溉中，通常采用检测土壤湿度的湿度传感器实现土壤湿度的探测，进而通过控制系统控制喷灌时间来实现土壤湿度的保持。

土壤湿度实际上与土壤修复息息相关，但是由于水的渗透性，土壤中各处尤其是上下区域间的湿度差异较大，特别是土质较差的土壤，难以对含水量进行自主协调，导致土壤保湿工作难以进行，同时有效阻碍土壤修复的进度。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种均衡化土壤保湿控制方法及土壤修复系统，可以实现通过在土壤内预埋U型管和保水罩的方式，辅助土壤进行保湿控水，同时配合土壤修复球的投放修复工作同步渗水，土壤修复球在投放至土壤内时由于保水罩的磁吸作用，会主动集中至保水罩上预设的渗透孔处，对压水磁铁进行反向吸引，此时可以向U型管内注水并通过吸水海绵包进行吸水转移，在土壤修复球消耗到一定程度上压水磁铁在弹力作用下复位，挤压吸水海绵包释放出定量的水，并在保水罩内包围区域开始预渗透，最终方可向下渗透，在土壤修复球消耗完后其它的土壤修复球进行补充，压水磁铁继续被吸引吸水海绵包也继续吸水补充，从而实现向土壤内与修复同步进行的缓释补水，提高保湿和修复效果。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种均衡化土壤保湿控制方法，包括以下步骤：

S1、土壤检测模块对土壤湿度、土质等相关因素进行检测，并将检测数据实时回传至控制中心；

S2、控制中心根据土壤检测数据进行分析和计算，确定补水和修复策略，然后通过翻土预埋模块向土壤内预埋U型管以及连接于U型管内端上侧的保水罩；

S3、根据修复策略中的加工运输模块准备好相应的土壤修复球，并向土壤内定点投放，然后根据补水策略通过阀门控制模块向U型管内放水；

S4、保水罩主动吸附到投放的土壤修复剂，然后配合进行保湿控制，同步向土壤内渗水；

S5、完成预期目标后通过回收模块对U型管和保水罩进行回收，土壤恢复正常使用状态。

进一步的，所述步骤S1中的控制中心通讯连接有云服务器，所述云服务器连接有水厂及土壤修复剂的生产厂商。

进一步的，所述补水策略包括补水量、补水频次以及补水水质，所述修复策略包括土壤修复球的成分、投放量、投放频次以及生产成本。

进一步的，所述保水罩为中空结构，所述保水罩内端底壁连接有导水纤维网，所述导水纤维网的节点处连接有多根均匀分布的毛细吸水管，且毛细吸水管贯穿保水罩并延伸至U型管内侧，所述导水纤维网上端连接有多个均匀分布的吸水海绵包，所述吸水海绵包上端放置有压水磁铁，所述压水磁铁与吸水海绵包底端连接有弹力拉线，所述保水罩上端开设有多个与吸水海绵包相对应的渗水孔，且渗水孔与土壤修复球相匹配，压水磁铁可以在土壤修复球的反向吸引下原理吸水海绵包不再对其进行挤压，吸水海绵包此时可以通过导水纤维网和土壤修复球从U型管内吸水，随着土壤修复球的消耗，其对压水磁铁的反向吸引作用也逐渐减弱，压水磁铁开始靠近吸水海绵包并挤压释放出水，实现土壤修复和保湿控水的同步进行。

进一步的，所述渗水孔内壁上贴覆有多根环形阵列分布的助渗水纤维杆，且多根助渗水纤维杆于渗水孔下口处连接为一点，多根所述助渗水纤维杆的连接点与压水磁铁之间连接有弹性吸水线，弹性吸水线可以直接导流吸水海绵包释放出来的水，并通过助渗水纤维杆输送至土壤内，配合土壤修复球的消耗扩大修复效果。

进一步的，所述吸水海绵包外端包裹有将保水罩隔断的隔离套，所述隔离套采用磁屏蔽材料制成，隔离套既可以避免相邻吸水海绵包之间释放水时的相互干扰，同时也可以避免相邻压水磁铁与土壤修复球之间的吸附干扰。

进一步的，所述土壤修复球包括以下重量份数计的原料：钙基膨润土100-120份、铁粉15-25份、蓄水保湿剂0.1-0.5份、木质素炭化物50-80份、腐熟猪粪20-40份和15-20份腐殖酸，土壤修复球具有充足的营养物质可以对土壤进行修复，同时具有较强的蓄水保湿能力，铁粉不仅赋予土壤修复球被压水磁铁吸附的特点，同时可以充当微量元素供植物进行吸收。

进一步的，所述步骤S2中还向土壤中预埋有保水罩的区域上种植有可以吸收铁元素的植物，所述植物包括但不仅限于铁草、铁树，植物不仅可以反哺土壤，同时可以回收铁元素。

进一步的，所述保水罩上端内侧的土壤内还可以培养有生命力旺盛的成年蚯蚓，可以利用蚯蚓习性提高土壤的孔隙度，从而改善土壤的渗水功能。

一种均衡化土壤修复系统，包括：

土壤检测模块，用来对土壤湿度、土质等相关因素进行检测，并将检测数据实时回传至控制中心；

控制中心，根据土壤检测数据进行分析和计算，确定补水和修复策略；

翻土预埋模块，通过翻土机等设备向土壤内预埋U型管以及连接于U型管内端上侧的保水罩；

加工运输模块，在工厂内完成土壤修复球的加工，并运输到现场投放至土壤内；

阀门控制模块，控制U型管上阀门的打开和关闭，完成定量补水；

回收模块，对U型管和保水罩进行回收，恢复土壤的正常使用状态，并重复利用控制成本；

云服务器，及时的将信息与水厂及土壤修复剂的生产厂商进行共享。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过在土壤内预埋U型管和保水罩的方式，辅助土壤进行保湿控水，同时配合土壤修复球的投放修复工作同步渗水，土壤修复球在投放至土壤内时由于保水罩的磁吸作用，会主动集中至保水罩上预设的渗透孔处，对压水磁铁进行反向吸引，此时可以向U型管内注水并通过吸水海绵包进行吸水转移，在土壤修复球消耗到一定程度上压水磁铁在弹力作用下复位，挤压吸水海绵包释放出定量的水，并在保水罩内包围区域开始预渗透，最终方可向下渗透，在土壤修复球消耗完后其它的土壤修复球进行补充，压水磁铁继续被吸引吸水海绵包也继续吸水补充，从而实现向土壤内与修复同步进行的缓释补水，提高保湿和修复效果。

(2)保水罩为中空结构，保水罩内端底壁连接有导水纤维网，导水纤维网的节点处连接有多根均匀分布的毛细吸水管，且毛细吸水管贯穿保水罩并延伸至U型管内侧，导水纤维网上端连接有多个均匀分布的吸水海绵包，吸水海绵包上端放置有压水磁铁，压水磁铁与吸水海绵包底端连接有弹力拉线，保水罩上端开设有多个与吸水海绵包相对应的渗水孔，且渗水孔与土壤修复球相匹配，压水磁铁可以在土壤修复球的反向吸引下原理吸水海绵包不再对其进行挤压，吸水海绵包此时可以通过导水纤维网和土壤修复球从U型管内吸水，随着土壤修复球的消耗，其对压水磁铁的反向吸引作用也逐渐减弱，压水磁铁开始靠近吸水海绵包并挤压释放出水，实现土壤修复和保湿控水的同步进行。

(3)渗水孔内壁上贴覆有多根环形阵列分布的助渗水纤维杆，且多根助渗水纤维杆于渗水孔下口处连接为一点，多根助渗水纤维杆的连接点与压水磁铁之间连接有弹性吸水线，弹性吸水线可以直接导流吸水海绵包释放出来的水，并通过助渗水纤维杆输送至土壤内，配合土壤修复球的消耗扩大修复效果。

(4)吸水海绵包外端包裹有将保水罩隔断的隔离套，隔离套采用磁屏蔽材料制成，隔离套既可以避免相邻吸水海绵包之间释放水时的相互干扰，同时也可以避免相邻压水磁铁与土壤修复球之间的吸附干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明保水罩的外观示意图；

图3为本发明保水罩的内部结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明吸水海绵包出水状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1U型管、2保水罩、3毛细吸水管、4土壤修复球、5导水纤维网、6吸水海绵包、7压水磁铁、8弹力拉线、9隔离套、10弹性吸水线、11助渗水纤维杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种均衡化土壤保湿控制方法，包括以下步骤：

S1、土壤检测模块对土壤湿度、土质等相关因素进行检测，并将检测数据实时回传至控制中心；

S2、控制中心根据土壤检测数据进行分析和计算，确定补水和修复策略，然后通过翻土预埋模块向土壤内预埋U型管1以及连接于U型管1内端上侧的保水罩2；

S3、根据修复策略中的加工运输模块准备好相应的土壤修复球4，并向土壤内定点投放，然后根据补水策略通过阀门控制模块向U型管1内放水；

S4、保水罩2主动吸附到投放的土壤修复剂，然后配合进行保湿控制，同步向土壤内渗水；

S5、完成预期目标后通过回收模块对U型管1和保水罩2进行回收，土壤恢复正常使用状态。

步骤S1中的控制中心通讯连接有云服务器，云服务器连接有水厂及土壤修复剂的生产厂商。

补水策略包括补水量、补水频次以及补水水质，修复策略包括土壤修复球4的成分、投放量、投放频次以及生产成本。

请参阅图2-5，保水罩2为中空结构，保水罩2内端底壁连接有导水纤维网5，导水纤维网5的节点处连接有多根均匀分布的毛细吸水管3，且毛细吸水管3贯穿保水罩2并延伸至U型管1内侧，导水纤维网5上端连接有多个均匀分布的吸水海绵包6，吸水海绵包6上端放置有压水磁铁7，压水磁铁7与吸水海绵包6底端连接有弹力拉线8，保水罩2上端开设有多个与吸水海绵包6相对应的渗水孔，且渗水孔与土壤修复球4相匹配，压水磁铁7可以在土壤修复球4的反向吸引下原理吸水海绵包6不再对其进行挤压，吸水海绵包6此时可以通过导水纤维网5和土壤修复球4从U型管1内吸水，随着土壤修复球4的消耗，其对压水磁铁7的反向吸引作用也逐渐减弱，压水磁铁7开始靠近吸水海绵包6并挤压释放出水，实现土壤修复和保湿控水的同步进行。

渗水孔内壁上贴覆有多根环形阵列分布的助渗水纤维杆11，且多根助渗水纤维杆11于渗水孔下口处连接为一点，多根助渗水纤维杆11的连接点与压水磁铁7之间连接有弹性吸水线10，弹性吸水线10可以直接导流吸水海绵包6释放出来的水，并通过助渗水纤维杆11输送至土壤内，配合土壤修复球4的消耗扩大修复效果。

吸水海绵包6外端包裹有将保水罩2隔断的隔离套9，隔离套9采用磁屏蔽材料制成，隔离套9既可以避免相邻吸水海绵包6之间释放水时的相互干扰，同时也可以避免相邻压水磁铁7与土壤修复球4之间的吸附干扰。

土壤修复球4包括以下重量份数计的原料：钙基膨润土100-120份、铁粉15-25份、蓄水保湿剂0.1-0.5份、木质素炭化物50-80份、腐熟猪粪20-40份和15-20份腐殖酸，土壤修复球4具有充足的营养物质可以对土壤进行修复，同时具有较强的蓄水保湿能力，铁粉不仅赋予土壤修复球4被压水磁铁7吸附的特点，同时可以充当微量元素供植物进行吸收。

步骤S2中还向土壤中预埋有保水罩2的区域上种植有可以吸收铁元素的植物，植物包括但不仅限于铁草、铁树，植物不仅可以反哺土壤，同时可以回收铁元素。

保水罩2上端内侧的土壤内还可以培养有生命力旺盛的成年蚯蚓，可以利用蚯蚓习性提高土壤的孔隙度，从而改善土壤的渗水功能。

一种均衡化土壤修复系统，包括：

土壤检测模块，用来对土壤湿度、土质等相关因素进行检测，并将检测数据实时回传至控制中心；

控制中心，根据土壤检测数据进行分析和计算，确定补水和修复策略；

翻土预埋模块，通过翻土机等设备向土壤内预埋U型管1以及连接于U型管1内端上侧的保水罩2；

加工运输模块，在工厂内完成土壤修复球4的加工，并运输到现场投放至土壤内；

阀门控制模块，控制U型管1上阀门的打开和关闭，完成定量补水；

回收模块，对U型管1和保水罩2进行回收，恢复土壤的正常使用状态，并重复利用控制成本；

云服务器，及时的将信息与水厂及土壤修复剂的生产厂商进行共享。

本发明可以实现通过在土壤内预埋U型管1和保水罩2的方式，辅助土壤进行保湿控水，同时配合土壤修复球4的投放修复工作同步渗水，土壤修复球4在投放至土壤内时由于保水罩2的磁吸作用，会主动集中至保水罩2上预设的渗透孔处，对压水磁铁7进行反向吸引，此时可以向U型管1内注水并通过吸水海绵包6进行吸水转移，在土壤修复球4消耗到一定程度上压水磁铁7在弹力作用下复位，挤压吸水海绵包6释放出定量的水，并在保水罩2内包围区域开始预渗透，最终方可向下渗透，在土壤修复球4消耗完后其它的土壤修复球4进行补充，压水磁铁7继续被吸引吸水海绵包6也继续吸水补充，从而实现向土壤内与修复同步进行的缓释补水，提高保湿和修复效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。