用于大面積分配水的灌溉墊的制作方法

專利名稱：用于大面積分配水的灌溉墊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在尤其是園林和景觀以及農業中大面積分配水的灌溉墊，該 灌溉墊帶有用于容納屬于灌溉墊的元件的第一和第二承載層，一個或多個用于連接第一 和第二承載層(12，14)的連接(18)，一個或多個設 置在第一和第二承載層之間的、用于將 水輸送到灌溉墊并在灌溉墊中分配水的水輸送元件，和一個設置在第一和第二承載層之間 的、用于存儲水的吸收層。
背景技術：
以下提到的水除了水之外還包括基本上基于水、但可以具有一部分其它物質(如 營養成分、維生素或示蹤元素)的混合物。這些物質可以以溶解或不溶解的形式存在。在園林建筑領域已知有各種灌溉裝置，其專門設計用于溫室領域，實現非常精確 的定量并因此具有相對復雜的結構。在DE2019423A中記載了一種用于罐或其它容器中的 植物的灌溉裝置，其具有專門的壓力補償器，以便即使在不平的面上也能使水均勻地流出。由DE19933554A1公開了一種用于大面積灌溉植物種植區域的地下供水系統，其 中，在待灌溉的農業區域中在地下敷設具有閥狀作用的流出孔的彈性軟管，并且將所述軟 管與水管系統相連接。因此，在軟管上方和下方鄰近的土地區域被持續地以適宜量的水潤 濕。為此，各個軟管以約60-70cm的間距布置在約30-60cm的地下深度中，并且兩端連接在 梳狀管上，該梳狀管同樣敷設在地下并且供應有水。這種供給系統中，灌溉軟管的布置對于 大面積的應用非常耗費時間并且成本開銷大。DE10118643公開了一種用于優選在園林或景觀的地下區域大面積分配水的紡織 灌溉墊。在這種灌溉墊中在兩個能導水的無紡材料幅面之間成間距地布置有灌溉軟管。灌 溉墊可以廉價地制造并簡單地敷設。缺點是，為調節地面濕度必須使用外部的測量裝置，例 如表面張力計。在大面積灌溉時，這種方案與不合理的高開銷相關。因此通常根據經驗值 調節水輸送，這在不利的情況下會導致不希望的滲漏損失或者例如在極度日照的情況下會 導致脫水。此外，在特定的區域由于土地中的鹽含量通過土層的毛細作用在灌溉墊中形成 鹽富集。公知的是，通過例如砂石層的形式的毛細阻隔中斷地面的毛細作用。該方案由于 缺乏可用的材料和高成本的原因僅在特殊情況下可用。如DE10118643所述的灌溉墊由于 現有的無紡幅面以及位于所述無紡幅面之間的填充條而具有相對高的蓄水能力。為增加緩 沖作用，進一步提高蓄水能力是有利的。由于成本原因，通過使用更厚的無紡幅面不能解決 該問題。

發明內容
由此出發，本發明所要解決的技術問題在于，減小上述缺點并且提供一種用于大 面積應用的廉價灌溉墊，其保證相鄰的土壤部分的均勻潤濕，相比公知的方案具有增大的 蓄水能力，并且防止在灌溉墊中的鹽富集。該技術問題由此解決，即，設置用于檢測灌溉墊中的濕度的器件。濕度的檢測使得灌溉墊中的水輸送這樣設計，使得灌溉墊既不脫水也不以過多的水加載。如果灌溉墊脫水， 由該灌溉墊供水的植物同樣處于缺水狀態，這導致減產或者在最嚴重的情況下會導致這些 植物的死亡。如果灌溉墊的加載超過土壤的最大吸水能力，會導致水份蓄積(蓄積濕氣)， 這會導致相關植物的腐爛。此外，會出現滲漏損失，也就是在地下導引的水沒有被最佳地用 于潤濕地面。灌溉墊中的濕度的可檢測性使得管理者能夠避免這種問題。本發明的一種有利的擴展方案的特征在于，在第一和第二承載層之間設置用于檢 測灌溉墊中的濕度的器件。為鋪設所述器件不需要其它的工序，而是將該器件在同一工序 中與灌溉墊一起鋪設。這不產生額外的成本，此外保證這樣地設計所述器件的分布，使得能 夠可靠并有代表性地確定整個灌溉墊的濕度。可以排除在灌溉墊內部形成其濕度明顯與由 器件測得的濕度有差異的區域。因此防止了水輸送的錯誤定量。本發明的一種有利的擴展方案在于，將用于檢測灌溉墊中的濕度的器件設計為傳感器導體。該傳感器導體例如可以包括低壓電纜，該低壓電纜基本上由兩個金屬絲，尤其是 鍍錫的銅絲構成，所述金屬絲相互絕緣地設置在承載層或吸收層中。銅絲間的導電能力或 電阻隨濕度變化而改變，這種改變可以對應于一個濕度。這種傳感器導體在DD283008A5中 有詳細說明。這種傳感器導體特別柔性(flexibel)，因此尤其可以應用于窄半徑的情況，如 在灌溉墊卷起的情況下，或者由于待灌溉的土地的特性必須克服突然的方向差別或高度差 別的情況。這種傳感器導體的應用減小了在鋪設過程中出現電纜斷裂的風險，這將導致對 用于檢測濕度的器件的有效性及灌溉墊本身的影響。為了能夠保證可靠地檢測濕度，必須 防止腐蝕所使用的金屬絲。腐蝕將改變金屬絲的表面特性，因此使其導電能力發生改變并 且使所測得的值不再相應于原來的濕度。完全腐蝕的金屬絲不再能用于確定濕度。為了能 夠防止或至少減少對所使用的電纜的腐蝕，可以設置一恰當的、對金屬具有保護作用的包 鞘。此外，可以對金屬絲的表面進行防腐蝕處理，例如通過鍍鋅。通過使用于檢測灌溉墊中的濕度的器件包括濕度傳感器和所屬的導線，有利地進 一步擴展本發明。在此，可以使用所有公知類型的濕度傳感器，然而優選那些以可電子采集 的形式給出測得的濕度的傳感器，例如電容式濕度傳感器。按照本發明，這些傳感器及所屬 的導線在灌溉墊敷設之前就已經安裝并包封在該灌溉墊中。不需要事后敷設電纜。濕度傳 感器僅須在灌溉墊敷設之后連接用于濕度的相應顯示和/或控制單元。本發明的一種有利的擴展在于，承載層由能導水的材料，尤其是紡織品，如無紡材 料制成。除了紡織品之外，能導水的材料也包括玻璃纖維或礦棉。將能導水的紡織品應用 于灌溉墊是有利的，因為紡織品相比玻璃纖維和礦棉更加環境友好并可以廉價地買到。此 夕卜，紡織品是柔性的，可以簡單地與其中鋪設有灌溉墊的土地的特性相適應。此外，可以毫 無問題的卷起灌溉墊，因此可以減小存放和運輸灌溉墊所需的空間。導水性用于使通過水 輸送元件輸入灌溉墊中的水在灌溉墊內均勻地分配，并且濕度與局部抽取差別無關地幾乎 保持恒定。此外，能導水的材料具有一定的蓄水能力，使得水輸送和相鄰區域濕度的波動能 夠得到補償。業已證明，使用無紡材料在灌溉技術中是特別有利的，尤其是當所述無紡材料 由難以腐爛的、合成纖維材料制成時，因為無紡材料相比其它能導水的材料具有增大的蓄 水能力。通過設計接縫狀連接有利地擴展本發明。這種連接例如可以按照接縫作用方法， 通過縫接、粘結或其它連接方法構造。在此，輸水元件被繃緊地包封以避免滑動。與例如夾子的金屬連接不同，這種類型的連接具有一定的柔性，因此灌溉墊的柔性整體保持不變。此 夕卜，沒有產生尖銳的邊緣，使得水輸送元件或承載層尤其在灌溉墊鋪設時不被損壞。此外， 這種連接不易腐蝕，因此其可以長時間可靠地保持在地下潮濕的環境中。此外優選的是，吸收層設計為吸水的纖維填料。通過這種方式以低成本進一步提 高灌溉墊的蓄水能力。因此，為了提高灌溉墊的緩沖效果，希望增大的蓄水能力，以便能夠 補償水輸送以及相鄰地區濕度的波動。高蓄水能力尤其在夏天下雨非常少并因而采取了節 水措施的地區是有利的，所述節水措施使得難以有足夠量的水導入或禁止了水導入灌溉墊 中。利用高的蓄水能力，灌溉墊 可以前瞻性地這樣加載水，使得干燥期可以至少被部分克 月艮，并且使得導致減產或完全絕收的植物脫水的可能性減到最小。尤其出于該原因，在本發明的一種有利的擴展設計中，吸收層和/或纖維填料包 括用于提高蓄水能力的超級吸收體。超級吸收體例如由改性聚丙烯酸酯制成，并且可以存 儲100至1000倍于自重的水量。這種超級吸收體可以作為顆粒存在，其在地下形成凝膠顆 粒(水凝膠)，并同時存儲水。植物根部可以直接穿過凝膠顆粒生長，并從中吸取水分。還有利的是，在本發明中將水輸送元件設計為扁平軟管。扁平軟管的使用尤其在 灌溉墊的結構高度方面是有利的。減小結構高度減小了所需的存放空間，并且使得到使用 地的運輸變得簡單。此外，可以減少為敷設灌溉墊的挖掘量，因此減小了鋪設費用。在本發明的一種特別優選的擴展方案中設計為，將水輸送元件設計為穿孔的灌溉 軟管或滲流軟管，并且可將其連接在供水系統中。將水輸送元件設計為穿孔的灌溉軟管使 得能夠簡單且廉價地將水排出到灌溉墊中。穿孔的直徑、形狀和數量可以沒有附加開銷地 與預期的水需求和軟管中的壓力損失相適應。尤其可以考慮所輸送的水的質量或純度。如 果例如水從河流中抽取，那么在水中可能有許多顆粒，其會迅速堵塞小直徑的穿孔。通過相 應適配穿孔的直徑可以避免通常耗費且成本昂貴的水過濾步驟。此外可以確定穿孔在水輸 送元件內部的位置。可以根據現有的土地特性和待灌溉的植物的特性在灌溉軟管的周長上 均勻地分布穿孔。常用的灌溉軟管具有這樣的穿孔，其具有分別成對地錯移180°相對布 置，然而，也可以設計為其它布置或數目的穿孔。其在灌溉墊中的取向可以隨機得到，但是 對于特定應用情況下的穿孔的布置可以精確確定。為了供應水，軟管端部可以在沒有耗費 地鋪設地下管道系統的情況下直接連接在現有的供水系統中。供水系統可以是現有的水 網，然而，例如當水從附近的湖或河流中抽取時，也可以連接在分散的泵系統中。本發明的一種有利的擴展設計在于，水輸送元件具有用于排出水的滴灌體。借助 于滴灌體排水僅在高于一定的水壓時才會實現。在水輸送元件從供水系統分離之后還殘留 的水保留在水輸送元件中，而不會緩慢地排空。因此可以精確地調節灌溉墊中的濕度，因為 保證了在水輸送元件從供水系統分離之后沒有其它的水排入灌溉墊。在沒有滴灌體的實施 形式中，如果沒有防止措施介入，留在水輸送元件中的水處于微弱的壓力下并且水量主要 排到位于灌溉墊下面的土地區域中。但這樣的土地區域剛好是對于植物生長不重要的區 域。因此沒有有效地利用水。因此，除了更好地調節濕度以外，使用滴灌體也是更有效地利 用現有水的措施。本發明的一種特別優選的擴展方案的特征在于，水輸送元件設計為線性的、帶有 吸水的織物套。這種水輸送元件可以低的成本制造，在節約水消耗的同時保證良好的灌溉 效果，并防止穿孔的堵塞。此外通過紡織套的吸水構造在水輸送元件的整個長度上實現連續的排水。這種水輸送元件例如在DE4037396C2中說明。還有利的是，水輸送元件和/或用于檢測濕度的器件可通過檢測器檢測。為此，水輸送元件和用于檢測濕度的器件可以配設有薄膜，例如金屬膜，其可由恰當的檢測器，如金 屬檢測器檢測。因此，即便灌溉墊鋪設在地下也能夠確定水輸送元件和用于檢測濕度的器 件的位置。如果在墊鋪設之后在地面區域進行構建措施，例如為新的植物挖坑或者新建造 高爾夫球場，尤其是重新校準綠色植被以及洞，可以事先確定，預計的構建措施是否可能會 導致水輸送元件和/或用于檢測濕度的器件的損壞。如果設置填充條，用于側向固定承載層之間的水輸送元件以及用于水輸送元件和 承載層之間的高度補償，則有利地擴展本發明。無紡織物屑、氈條、紡織紗線、繩狀材料或基 層，例如泥炭層可以用作填充條。盡管連接已經對水輸送元件具有固定效果，然而，填充條 例如借助于互補的凹槽可以與水輸送元件分別使用的形式相適應，因此改善固定并避免連 接的負荷不均。為此，與吸收層相比，填充條優選被設計為具有更小的彈性，使得其在被加 載時不那么強烈地被壓縮。因此可以補償否則由于吸收層和水輸送層之間的不同壓縮而產 生的褶皺，并且實現灌溉墊平坦的鋪設。本發明的一種有利的擴展方案在于，第二承載層具有不透水的外側。按照本發明， 該外側是灌溉墊背對地表面的那一側。通常應潤濕位于灌溉墊上方的土地部分，因為待灌 溉的植物主要位于該區域。由于第二承載層的外側是不透水的，將防止水導入位于灌溉墊 下方的土地區域。因此避免了滲漏損失，使得所使用的水被有效地利用。本發明的另一方面涉及一種用于防止在灌溉墊中富集鹽的毛細阻隔。在一些區域 土地具有高的鹽含量。由于土地的毛細作用，經過較長的時間，鹽分會聚集在灌溉墊中。一 方面，這導致從灌溉墊排到周圍土地的水同樣具有高的鹽含量，即便輸送到灌溉墊的水幾 乎沒有鹽。這會導致待灌溉的植物由于增大的鹽含量發生損害并可能死亡。此外，會在灌 溉墊的表面或水輸送元件上形成鹽包層，使得阻礙或者甚至阻止水排到相鄰的土地中。盡 管設置不透水的層同樣用于減少在灌溉墊中聚集鹽，然而應用毛細阻隔件具有一些優點 毛細阻隔件中止了土地的毛細作用，然而，在此還保持為可透水的。因此可以防止滲漏水在 灌溉墊上面的土地部分聚集并且形成濕氣蓄積。在鹽聚集并且在灌溉墊中形成鹽包層的情 況下，在灌溉墊下側使用不透水層時通過強力沖洗僅能不充分地去除，因為水只能在一側 從灌溉墊流出。使用按本發明的毛細阻隔件可以避免該問題。由此有利地擴展本發明，S卩，在第二承載層的下面設置毛細阻隔件并且通過連接 在灌溉墊上固定。通過這種方式將毛細阻隔件集成在灌溉墊中，并且不需要其它的工序來 裝配。這相比現有技術具有很大的優點，因為毛細阻隔件通常設計為砂石層的形式。然而， 設置砂石層通常與大量的材料和安裝耗費相關。使用總歸已經存在的連接將毛細阻隔件固 定在灌溉墊上有助于其簡單的結構和制造，因此由于設置毛細阻隔層產生的成本保持在一 定的限度內。本發明的一種有利的擴展的特征在于，所述毛細阻隔件設計為爪形墊 (Krallmatte)。爪形墊是三維的土工紡織物，并且簡單廉價地取得。該爪形墊可以有效地 中止土地的毛細作用，并且可以尤其簡單地設置在灌溉墊上。爪形墊的尺寸可以毫無問題 地與土地特性相適應。本發明的一種優選的擴展在于，毛細阻隔件由抗彎的纖維和/或織物屑構成，并且由網狀結構包圍。通過這種方式可以非常簡單地制造毛細阻隔件。不需要形成連續的層，而是可以使用不相勾連的纖維或例如在生產織物時多余的織物屑，而不必以任何形式對齊 這些纖維或織物屑。網狀結構同樣可以由殘余的剩余材料或由其它的纖維構成。通過這種 方式有助于耐用性，這又導致灌溉墊的制造成本的減小。本發明的一種有利的擴展方案的特征在于，這樣地設計水輸送元件，使得其可用 于輸送氣體到灌溉墊。為此前提的是，所用的水輸送元件由氣密的材料制成，因此所傳導的 氣體僅在為之設計的位置流出。此外，必須這樣地選擇軟管接頭，使得水輸送元件可以氣密 地連接在氣體供應系統中。在灌溉墊中通入氣體通常具有這樣的效果，使灌溉墊周圍的土 壤疏松并因此更好地從表面通風。此外，使得形成濕氣蓄積變得困難并且使根部生長變得 簡單。借助于通入氣體可以以特定的時間間隔干燥灌溉墊，這例如抑制發霉并提高壽命。此 外可以再次用水以及氣體通開堵塞的穿孔。在向灌溉墊內通入空氣時，土壤也從下面通風， 這額外地有利于植物。通過引入適當的氣體可以殺死土壤中的細菌和害蟲。可以在灌溉墊 中使用一些水輸送元件來輸送水，而與此并行地使用另一些來輸送氣體到灌溉墊并因而及 于相鄰的土壤區域中。本發明有利地通過用于將氣體輸送到灌溉墊的氣體輸送管進一步擴展。在這種情 況下，灌溉墊具有兩種不同的輸送元件，一種用于氣體，而另一種用于水。輸送元件可以針 對要輸送的流體優化。可以并行地將水和氣體通入灌溉墊。上述優點在此同樣適用于氣體 輸送。本發明的一種有利的擴展的特征在于灌溉墊的改變配置的空管。灌溉墊的配置改 變例如在于，改變運行過程中的水輸送元件的數目或者使現有的水輸送元件關閉和重新使 用。另一種改變配置可以通過事后將傳感器導體引入灌溉墊實現，要么使用舊的傳感器導 體，要么測量其它的在運行過程中才發現相關的參數。此外有利的是，設置用于確定輸送到灌溉墊中的水的鹽含量的測量裝置。如上所 述，鹽聚集會導致灌溉墊的堵塞，因此影響其功能。此外，過高的鹽含量導致對植物的傷害。 當僅將具有可接受的鹽含量的水輸送到灌溉墊時。可以通過確定輸送的水的鹽含量可以預 先防止鹽聚集和植物的傷害。與所使用的方法有關，鹽含量也影響灌溉墊中的濕度的確定，例如在使用上述傳 感器導體時，通過測量導電能力確定濕度。在這種情況下，必須用一個與所輸送的水的鹽含 量有關的系數修正測得的濕度值。尤其在鹽含量波動時會出現問題。因此，僅在獲知所輸 送的水的鹽含量時才可以精確確定濕度。本發明的另一方面涉及一種有效利用用于灌溉尤其是園林和景觀中的土壤部分 的水的灌溉系統，帶有-用于大面積分配水的灌溉墊，其中，該灌溉墊具有用于檢測灌溉墊中的濕度的器 件；-一輸入單元，用于輸入與灌溉墊的運行相關的信息；-一用于將水輸送到灌溉墊內的輸送裝置，-一用于確定輸送到灌溉墊的水的鹽含量的測量設備，-一用于確定輸送到灌溉墊的水量的測量裝置，-用于測量天氣相關的數據的另一測量裝置以及
-一輸出單元，該輸出單元用于輸出與灌溉墊中的濕度和輸送到灌溉墊的水的鹽 含量相關的信息以及天氣相關的數據，-用于記錄和處理由器件、測量設備、測量裝置和另一測量裝置獲得的數據并用于 產生控制信號發生單元和輸送裝置的控制信號的控制單元。按本發明的灌溉系統有利地通過傳輸單元進一步擴展，該傳輸單元用于 將由用于 記錄和處理的控制單元從器件、測量設備、測量裝置和另一測量裝置獲得的數據以及由控 制單元產生的用于控制信號發生單元和輸送裝置的控制信號傳輸到接收站。本發明的另一方面涉及一種用于有效利用灌溉尤其是園林和景觀中的土壤部分 的水的方法，包括以下步驟-借助于灌溉墊大面積分配水，-借助于輸入單元輸入與灌溉墊的運行相關的信息；-借助于器件檢測灌溉墊中的濕度；-借助于輸送裝置將水輸送到灌溉墊；-借助于測量設備確定輸送到灌溉墊的水的鹽含量，-借助于測量裝置確定輸送到灌溉墊的水量，-借助于另一測量裝置測量天氣相關的數據_借助于控制單元記錄并處理由器件、測量設備、測量裝置和其它測量裝置獲得的 數據；-借助于控制單元產生控制信號發生單元和輸送裝置的控制信號。按本發明的方法有利地通過將由用于記錄和處理的控制單元從器件、測量設備、 測量裝置和其它測量裝置獲得的數據和由控制單元產生的用于控制信號發生單元和輸送 裝置的控制信號傳輸到接收站而進一步擴展。本發明的另一附加的方面涉及一種控制系統，該控制系統用于有效利用用于灌溉 尤其是園林和景觀以及農業中的土壤部分的水，該控制系統帶有用于操縱電腦的編程器 件，在設計電腦中的電腦程序時，設計以下步驟-處理由輸入單元、測量設備、測量裝置和另一測量裝置獲得的信息，其中，由輸 入單元獲得的信息涉及灌溉墊運行，由測量設備獲得的信息涉及輸送到灌溉墊的水的鹽含 量，由測量裝置獲得的信息涉及輸送到灌溉墊的水量的確定，而由另一測量裝置獲得的信 息涉及天氣相關的數據，_記錄所獲得的信息，-產生用于控制信號發生單元和輸送裝置的控制信號。


以下根據附圖詳細說明本發明。圖1示出了本發明可能的實施形式的側視圖，而圖2示出了按本發明的灌溉系統的一種有利的實施形式。
具體實施例方式灌溉墊10具有第一和第二承載層12和14，在兩個承載層之間設置有水輸送元件16。水輸送元件16具有若干穿孔34，并且可以沿縱向和橫向布置，并且具有不同的直徑和橫截面形狀。然而，對于大的墊長度，沿縱向布置水輸送元件16以便減少灌溉墊10內部的 壓力損失是有利的。壓力損失可以進一步由此減小，即，尤其是大的灌溉墊10劃分為由各 種水輸送元件16灌溉的不同部分。在這種情況下，特定的水輸送元件16僅在灌溉墊10應 灌溉的區段具有穿孔34。在其余區段則沒有穿孔34，并且水僅引導穿過該區段。同樣可以 通過在水輸送元件16中設計不同的直徑減小壓力損失。通過將灌溉墊10劃分為各個部分， 在其鋪設中不需要額外的工序。兩個承載層12和14借助于一個或多個連接18相互連接。在所示的例子中，連接18分別與水輸送元件16相鄰。同樣在兩個連接18之間設置有傳感器導體20。該傳感器 導體要么設計為直接用于檢測灌溉墊10內部的濕度，或者表示多個均勻設置在整個灌溉 墊10上的濕度傳感器的電纜連接(濕度傳感器在圖1中未示出)。同樣在第一和第二承載 層12和14之間設置有用于蓄水的吸收層22。該吸收層22可以設計為吸水的纖維填料，并 且額外地含有超級吸收體。通過纖維填料以及超級吸收體提高吸收層22的蓄水能力。此 夕卜，所示的灌溉墊10包括毛細阻隔件24。該毛細阻隔件在所示的例子中由抗彎的纖維和/ 或織物屑形成，并且由網狀的結構26包圍，該網狀結構將纖維和/或織物屑保持在特定的 空間內。在所示的實施形式中，水輸送元件16設計為線性的、帶有吸水的紡織套28。在所示的例子中，除了水輸送元件16還設置有氣體輸送元件36，以便能夠并行地 向灌溉墊10內輸送氣體。在圖1中，現有的水輸送元件16也可以根據選擇用于輸送氣體， 因此水輸送元件16和氣體輸送元件36的結構沒有區別。前提是，所述水輸送元件16適于 輸送氣體，也就是由氣密的材料制成，使得氣體僅可以在為之設計的位置流出，并且水輸送 元件16可連接在供氣系統上。但結構也可以是不同的，例如如果這樣設計的話可以省略吸 水的紡織套28。所有在圖1中所示的元件結合成一個部件，使得灌溉墊10以及所有的這些元件 可以在一個工序中鋪設。如果將灌溉墊10鋪設在土壤中，將形成位于灌溉墊10的上面的 第一土壤部分30和位于灌溉墊10下面的第二土壤部分32。在這種情況下，待灌溉的植物 (未示出)主要位于土壤部分30中。可選地，灌溉墊10也可以直接鋪設在地面上，也就是 地表，并且例如將草坪卷直接鋪設在承載層12上。此外，如通常在觀賞植物種植或陽臺綠 化中實踐的那樣，植物盆例如可以直接放置在承載層12上。然而，這與地下鋪設相比具有 增大的水的蒸發。位于土壤區域30中的植物可以以其根進入灌溉墊10并且根據設計也可 以橫穿灌溉墊。在灌溉墊10鋪設之后，水輸送元件16與未示出的供水系統相連接。接著向灌溉 墊10輸送水，使得用水充滿水輸送元件16。水通過穿孔34到達吸水的紡織套28內，其促 使水在水輸送元件16的整個長度上的均勻分配。穿孔34可以具有不同的直徑和形狀，以保 證最佳的水輸出。從此出發，水由吸收層22吸收，直至吸收層達到最大的接受能力，也就是 使吸收層完全裝載有水。如果此外還向灌溉墊10輸送水，那么水就通過第一和第二承載層 12和14排到相鄰的土地區域30和32。承載層12和14同樣可以由能導水的紡織物，尤其 是無紡材料幅面構成，因此承載層也導致在整個灌溉墊10上均勻的水分配。在整個灌溉墊 10上均勻的水分配對于防止或至少是減少形成具有不同濕度的區域是有重要意義的。由于 地區和土壤特性，一些土壤區域比其它區域具有更高的水需求。相應地，這些區域比其它區域從灌溉墊吸收更多的水。無紡材料幅面的導水性用于將水輸送到需要的地方。因此減小 了灌溉墊10內部的濕度梯度。如上所述，植物的根部在其早期生長階段首先僅僅處于土壤部分30中。因此，將 水輸送到土壤部分32沒有多大意義。因此，替代毛細層，承載層14可以配設(未示出的) 不透水的層，以便僅僅將輸送到灌溉墊10的水排到土壤區域30，并同時防止水從土壤部分 32進入灌溉墊10。盡管植物根部會侵入灌溉墊10，然而通過不透水的層防止植物根完全橫
穿灌溉墊10。在所示的例子中，毛細阻隔件24設置在第二承載層14下面。毛細阻隔件24中止土壤的毛細作用，使得沒有水能夠從土壤部分32到達灌溉墊10。然而，毛細阻隔件24是透 水的，因此水也可以從灌溉墊10排到土壤部分32中。如果土壤的鹽含量非常高，那么會在 沒有毛細阻隔件24的情況下在灌溉墊10中出現鹽聚集，這會導致穿孔34的堵塞并因此損 壞灌溉墊10的功能。此外，聚集的鹽會溶解在輸送的水中，因此向植物輸送具有增大鹽含 量的水，這會傷害植物。與本實施形式相反，在承載層14上設置不透水的層，植物根會完全 橫穿灌溉墊10。為了將灌溉墊10中的濕度保持在最佳的范圍，設置有用于檢測濕度的器件20。器 件20這樣地設計，使得其可以定量并理想地以可電子檢測的形式給出濕度。該器件可以與 控制或調節單元50 (參見圖2)連接，該控制或調節單元根據測得的濕度通過操縱輸送裝置 40(參見圖2)，例如泵，來調節輸送到灌溉墊10的水。作為替代方案，器件20也可以僅借 助于輸出單元46 (參見圖2)顯示濕度，并且根據選擇以光學、聲學或觸覺的形式發出警報， 使得可以人工地增大或節流水輸送，直至濕度再次處于其最佳區域中。因此可以一方面防 止過多的水被輸送到灌溉墊10，這將導致比植物需要的更多的水被輸送到土壤部分30。這 會導致水在土壤部分30中積聚(濕氣蓄積)，這會導致植物腐爛。另一方面同樣防止過少 的水被輸送到土壤部分30，這樣會導致植物脫水。吸收層22用作緩沖器，以便補償向灌溉墊10內的的水輸送以及土壤區域30的水 吸收的波動。如果例如在長時間內沒有水輸送到灌溉墊10，并且由于干旱期導致土壤部分 30的濕度減小，那么土壤部分30從吸收層22吸收濕氣，因此吸收層22的濕度降到其飽和 極限值以下。可以從灌溉墊30吸取濕氣，直至吸收層22中沒有水或者存在的水結合得這 樣緊密，使得土壤部分30或植物根的毛細力不足以將水份從吸收層22吸出。如果吸收層 22由可以存儲其自重100至1000倍水量的超級吸收體制成，那么可以在灌溉墊10中存儲 這樣多的水，使得至少部分能夠渡過干旱期。此外，在圖1所示的灌溉墊10中設置有空管38。空管的位置和數目可以任意選 擇。當要對灌溉墊10進行配置改變時，空管是尤其有利的。由此得出，為防止可引入灌溉 墊中的、用于持續地灌溉土壤的水量可能不夠，可以在沒有大的耗費的情況下引入其它水 輸送元件16。此外可以這樣構造空管，使得可以通過空管事后將傳感器導體20弓丨入灌溉墊 10。如果傳感器導體例如由于不正確的鋪設而在灌溉墊1內部的各個位置貫穿并且不再能 夠完全取出，那么更換傳感器導體20是很麻煩的。此外，空管38可以用作傳感器導體，借 助于空管可以測量在灌溉墊運行過程中相關的參數。在圖2中示出了按本發明的灌溉系統的一種有利的實施形式。灌溉系統包括灌溉 墊10，其帶有用于檢測灌溉墊10中的濕度的器件20’至20’ ”。借助于水管54在輸送裝置40的協助下將水輸送到灌溉墊。在水管54中設置有用于確定所輸送的水的鹽含量的測量 裝置42和用于確定所輸送的水量的測量裝置44。此外，灌溉系統包括控制單元50，其與輸 入單元58，測量設備48，輸出單元46和傳輸單元56通過相應的導線連接。在灌溉系統運行中，通過輸入單元58向控制單元輸入與灌溉墊10的運行有關的 信息，在最簡單的情況下，這種信息可以是灌溉墊10在運行中應執行或調節運行的信息。 控制單元接收關于灌溉墊10中的濕度的信息。為此設置有 器件20’至20””。因為，如上所 述，水均勻地分布在灌溉墊10中，所以不需要測量整個灌溉墊10內部的濕度。在所示的例 子中，器件20設置在灌溉墊10的多個、在此是四個部分內，然而有利的是，設置其它數目的 部分，尤其是在待灌溉的土壤部分內部預計有非常不同的水吸收的情況下。測量設備42將所輸送的水的鹽含量數據提供給控制單元50。如上所述，根據所使 用的測量方法，灌溉墊10中的濕度的確定與所輸送的水中的鹽含量有關。在按本發明的灌 溉系統的這種實施形式中，控制單元50可以根據輸送的水的鹽含量自動修正由器件20獲 得的信息，因此可以非常精確地確定濕度。控制單元50根據確定的濕度控制輸送裝置40。為此可以通過輸入單元58規定條 件。因此可以在濕度降到一個定值以下時，確定應該輸送水。借助于測量裝置44檢測實際 向灌溉墊10輸送了多少水量。因此可以確定，濕度如何針對水輸送反應。因此，例如可以 確定需要多少水量，以便將濕度提高到一特定的值。此外，可以預計灌溉墊10的慣性，也就 是說濕度多快地對水輸送反應。此外，控制單元50與輸出單元46連接。輸出單元可以是監視器或報警顯示器。通 過輸入單元58可以預先給定什么時候應發出警報的標準。例如可以設定為，僅在濕度在一 定的時間低于或超過規定的值時才發出警報。這可以是一個提示，即，灌溉系統不是沒有問 題地工作并且需要檢修。此外，設置另一測量裝置48，其測量天氣相關的數據，并且將這些數據傳輸到用于 記錄和處理的控制單元50。在所示的例子中，測量裝置48包括三個傳感器52’至52’ ”，它 們測量溫度、空氣濕度和亮度。可以設計其它傳感器。天氣相關的數據的歷史記錄用于以 經驗的方式找出灌溉墊10中的濕度與天氣相關的數據的關聯。在此目標是，可以預計灌溉 墊10對天氣相關數據變化的反應，也就是創造一個數學模型，使得可以省略對灌溉墊10中 的濕度的測量。如果例如測量灌溉墊10上方的空氣溫度并且與濕度比較，可以確定一種關系。希 望的是，隨著濕度升高，灌溉墊10中的濕度下降，因此可以啟動相應的水輸送。然而，僅僅 溫度不足以可靠地預測會出現的濕度。溫度關于時間的積分(借助于計算機)提供了向土 壤和灌溉墊10內的規定熱引入，使得其可以更適于確定濕度。因為灌溉墊10中的濕度與 土壤中的水的蒸發有關，可以空氣濕度來使濕度的預測更可靠。亮度，也就是陽光照射的程 度，同樣會對濕度有影響，也如風一樣(方向，強度，持續時間)。此外，土質(沙地與粘土的 保濕不同)，灌溉墊埋在土內的深度，以及待灌溉的植物都對濕度有影響。然而，這些參數 (土質、鋪設深度、植物)與時間無關，并且因此僅需要給出一次性的考慮。灌溉系統還包括傳輸單元56，通過該傳輸單元將所有輸送到控制單元50并由控 制單元記錄以及由其產生的控制信號數據輸送到接收站58。在此，傳輸可以以各種恰當的 方式實現，其中有利的是因特網連接。在此，接收站58可以建立于灌溉系統的管理者和/或制造商處。通過這種方式可以在線監視灌溉系統的運行并且立即發現極端的運行情況。可以遠程診斷來排除故障，或者管理者和/或制造商可以針對性地與灌溉系統的技術人員 前往，而不必在故障發現之后長時間。通過這種方式明顯簡化了維修和維護。通過記錄所有的運行數據可以更好地說明責任情況下的責任問題。如果制造商發 現，盡管多次要求，但在灌溉系統運行中沒有進行改變，那么責任在于運營者，而不在制造 商。記錄同樣提供了這樣的可能性，即向理想并可靠地運行灌溉系統的運營者給予品 質認證。通過這種方式，制造商可以提高其運營者的質量并且提高其灌溉系統的安全性和 可靠性。此外，可以給客戶這樣的保證，即，在通過品質認證標識出的運營者的運營中以及 在灌溉系統的認證的專業運行下實現一定的結果，例如在相同的收益的情況下節約一定的 水，或者改善草坪質量或者在一定的時間內沒有故障地工作的灌溉系統。這種保證的部分 前提可以是，土壤部分30中的結構措施僅在借助于由制造商規定或認證的檢測器預先確 定了相應構造的輸送元件和/或器件20的位置的情況下才進行。模型構建的上述方面通過相關運行數據的傳輸而被進一步支持。因此，例如制造 商可以記錄所有安裝的灌溉系統的相關運行數據，并且用于模型構建。在此，使用的運行數 據可以在世界不同地區的完全不同條件下產生。在此，模型構建有廣泛的基礎，這改進了所 開發的模型的質量。以下借助于一種實施形式說明本發明，其中該說明不應看作是封閉的。在此未說 明的、本領域技術人員顯而易見的變換和修改都不偏離本發明的基本思想。例如，灌溉墊的 承載層以與所述方式不同的方式相互連接。此外，輸送元件可以沿多個方向指向，并且設置 多個吸收層。水輸送元件不限于輸送水。原則上水輸送元件可以用于輸送所有流體，然而 尤其考慮輸送植物生長需要的流體。在此，流體的主要部分是水，但可以富含生長需要的添 加劑。在此可以是營養成分、示蹤元素、維生素等。同時，水中可富含氣體，如氧氣。此外， 灌溉系統包括提高灌溉墊運行的安全性和可靠性的其它傳感器。在此，例如可考慮測量所 輸送的水的粘度的傳感器，當混有生長需要的物質時這是尤其相關的。在黏度過高時會使 排出到土壤區域變得困難。按本發明的另一設計在權利要求27中進一步說明。在此，支撐本發明的思想在于，灌溉墊不僅由至少兩個承載層，即上面的第一承載 層和下面的第二承載層組成，而是兩個承載層在其吸水能力或蓄水能力有區別。在此，上承 載層的吸水能力，也就是蓄水能力大于下承載層的吸水能力。也可考慮調換較大/較小的蓄水能力之間的比例關系，但迄今的實驗表明，上面 的承載層具有比下面的承載層更高的蓄水能力是有利的。下面的承載層優選由塑料材料，例如約50至80%由聚丙烯而約20至50%由聚丙 烯酸酯材料制成，而優選的蓄水能力(吸水能力)為約0. 5至21水每平方米。上承載層優選由至少三種材料，即，聚丙烯、聚乙烯和纖維膠制成，其中，聚丙烯份 額在30至50%的范圍內，聚乙烯份額在15至40%的范圍內，而纖維膠份額在10至45%的 范圍內。這種承載層的蓄水能力在1.2至51每平方米左右，其中，具體的蓄水能力可以有 變動，尤其通過提高纖維膠份額提高。具體情況下規定的蓄水能力主要取決于植物生長，但也與在按本發明的灌溉墊上面的土地材質有關。例如在自然中具有較小蓄水能力的土壤材料中，灌溉墊具有更高的蓄水能力，而反之，在土壤材料具有增大的蓄水能力時，灌溉墊本身可以具有較小的蓄水能 力。尤其有利的是，如果按本發明的灌溉墊帶有用于測量水的鹽含量/ 土壤區域的濕 度的測量裝置。這種測量裝置可以由導電測量裝置組成，其測量水或灌溉墊區域中的濕氣 或土壤的導電能力。測量裝置本身可以設置在灌溉墊的兩個承載層之間，但也可以設置在 上面或下面。最后，本發明的一種擴展設計在于，在兩個承載層之間設置土壤材料，例如陶土層 (Lehmshicht)或粘土層(Tonschicht)等，也就是設置一方面能蓄水，另一方面含有礦物質 的材料，以便因此補償現有土壤材料中可能的礦物質缺乏。
權利要求
一種用于在尤其是園林和景觀以及農業中大面積分配水的灌溉墊，該灌溉墊帶有用于容納屬于灌溉墊的元件的第一和第二承載層(12，14)，一個或多個用于連接所述第一和第二承載層(12，14)的連接(18)，一個或多個設置在所述第一和第二承載層(12，14)之間的、用于將水輸送到所述灌溉墊并在所述灌溉墊內分配水的水輸送元件(16)，和一個設置在所述第一和第二承載層(12，14)之間的、用于蓄水的吸收層(22)，其特征在于，設置有用于檢測所述灌溉墊中的濕度的器件(20)。
2.如權利要求1所述的灌溉墊，其特征在于，所述器件(20)設置在所述第一和第二承 載層(12，14)之間。
3.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述器件(20)設計為傳感器 導體。
4.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述器件(20)包括濕度傳感 器和所屬的導線。
5.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述承載層(12，14)由能導 水的材料，尤其是紡織物、如無紡材料構成。
6.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述連接(18)設計為接縫狀。
7.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述吸收層(22)包括吸收性 的纖維填料。
8.如權利要求8所述的灌溉墊，其特征在于，所述吸收層(22)和/或所述纖維填料包 括用于提高蓄水能力的超級吸收體。
9.如權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)設計為扁平軟管。
10.如權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)設計為穿 孔的灌溉軟管或切孔軟管，并且可連接在供水系統上。
11.如權利要求1至9中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)具有 用排水的滴灌體。
12.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)設計 為線狀，并帶有吸收性的織物套(28)。
13.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)和/或 所述器件(20)可通過檢測器檢測。
14.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，可設置填充條，所述填充條 用于在側向固定所述承載層(12，14)之間的水輸送元件(16)以及用于補償所述水輸送元 件(16)和所述承載層(12，14)之間的高度。
15.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述第二承載層(14)具有 不透水的外側面。
16.如上述權利要求中任一項或權利要求1的前序部分所述的灌溉墊，其特征在于，具 有用于避免在所述灌溉墊中富集鹽的毛細阻隔件(24)。
17.如權利要求15所述的灌溉墊，其特征在于，所述毛細阻隔件(24)設置在所述第二 承載層(14)下面，并且通過所述連接(18)固定到所述灌溉墊上。
18.如權利要求15或16所述的灌溉墊，其特征在于，所述毛細阻隔件(24)設計為爪形墊。
19.如權利要求15至17中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述毛細阻隔件(24)由 抗彎的纖維和/或紡織條形成，并且由網狀的結構(26)包圍。
20.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述水輸送元件(16)被構 造成可用于向所述灌溉墊內輸送氣體。
21.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，具有用于向所述灌溉墊內輸 送氣體的若干氣體輸送元件(36)。
22.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，具有用于改變所述灌溉墊配 置的若干空管(38)。
23.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，具有用于確定輸送到所述灌 溉墊的水的鹽含量的測量設備(42)。
24.一種用于有效利用灌溉尤其是園林和景觀中的土壤部分的水的灌溉系統，該灌溉 系統帶有用于大面積分配水的灌溉墊(10)，其中，該灌溉墊(10)具有用于檢測所述灌溉墊(10) 中的濕度的器件(20)；輸入單元(58)，用于輸入與所述灌溉墊的運行相關的信息； 用于將水輸送到所述灌溉墊(10)的輸送裝置(40)， 用于確定輸送到所述灌溉墊(10)的水的鹽含量的測量設備(42)， 用于確定輸送到所述灌溉墊(10)的水量的測量裝置(44)， 用于測量天氣相關的數據的另一測量裝置(44)以及輸出單元(46)，用于輸出與灌溉墊(10)中的濕度和輸送到灌溉墊(10)的水的鹽含量 相關的信息以及天氣相關的數據，控制單元(50)，該控制單元用于記錄和處理由器件(20)、測量設備(42)、測量裝置 (44)和另一測量裝置(46)獲得的數據并用于產生控制信號發生單元(46)和輸送裝置 (40)的控制信號。
25.如權利要求24所述的灌溉系統，其特征在于，具有傳輸單元(56)，該傳輸單元用 于將用于記錄和處理的控制單元(50)從所述器件(20)、所述測量設備(42)、所述測量裝置 (44)和另一測量裝置(46)獲得的數據以及由控制單元(50)產生的用于控制信號發生單元 (46)和輸送裝置(40)的控制信號傳輸到接收站(58)。
26.一種用于有效利用灌溉尤其是園林和景觀中的土壤部分的水的方法，該方法包括 以下步驟借助于灌溉墊(10)大面積分配水，借助于輸入單元(58)輸入與所述灌溉墊的運行相關的信息； 借助于器件(20)檢測所述灌溉墊(10)中的濕度； 借助于輸送裝置(40)將水輸送到所述灌溉墊(10)內； 借助于測量設備(42)確定輸送到所述灌溉墊(10)內的水的鹽含量，借助于測量裝置(44)確定輸送到所述灌溉墊(10)內的水量，借助于另一測量裝置(48)測量天氣相關的數據，借助于控制單元(50)記錄并處理由器件(20)、測量設備(42)、測量裝置(44)和另一 測量裝置(46)獲得的數據；借助于所述控制單元(50)產生用于控制信號發生單元(46)和所述輸送裝置(40)的 控制信號。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于以下步驟，將用于記錄和處理的所述控制單元(50)從器件(20)、測量設備(42)、測量裝置(44) 和另一測量裝置(46)獲得的數據以及由所述控制單元(50)產生的用于控制信號發生單元 (46)和輸送裝置(40)的控制信號傳輸到接收站(58)。
28.—種控制系統，該控制系統用于有效利用灌溉尤其是園林和景觀以及農業中的土 壤部分的水，該控制系統帶有用于操縱電腦的編程器件，在電腦中執行電腦程序時，執行以 下步驟處理由輸入單元(58)、測量設備(42)、測量裝置(44)和另一測量裝置(48)獲得的信 息，其中，由所述輸入單元(58)獲得的信息涉及灌溉墊運行的信息，由所述測量設備(42) 獲得的信息涉及輸送到所述灌溉墊(10)內的水的鹽含量，由測量裝置(44)獲得的信息涉 及對于輸送到所述灌溉墊(10)內的水量的確定，而由另一測量裝置(48)獲得的信息涉及 天氣相關的數據，記錄所獲得的信息，產生用于控制信號發生單元(46)和輸送裝置(40)的控制信號。
29.一種尤其如上述權利要求中的一項或多項所述的灌溉墊，該灌溉墊用于尤其在園 林和景觀以及農業中大面積分配水，帶有用于容納屬于所述灌溉墊的元件的第一和第二承載層(12，14)，一個或多個用于連接所述第一和第二承載層(12，14)的連接(18)，一個或多個設置在所述第一和第二承載層(12，14)之間的、用于將水輸送到所述灌溉 墊內并在所述灌溉墊中分配水的水輸送元件(16)，其特征在于，所述第一承載層設置在所述第二承載層上方，兩個承載層由不同的材料制成，各個承 載層在吸水能力方面不同，并且上層的吸水能力大于位置更深的下層的吸水能力。
30.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述第一層的吸水能力在 1. 3至51水每平方米。
31.如上述權利要求一項或多項所述的灌溉墊，其特征在于，所述第二層、也就是下層 的吸水能力在0. 6至21水每平方米。
32.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，所述第二層由約70%的聚 丙烯材料和約30%的聚丙烯酸酯材料制成。
33.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，兩個所述承載層的第一層、 也就是上承載層由約40%的聚丙烯材料、約30%的聚乙烯材料和約30%的纖維膠材料制 成。
34.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，在所述灌溉墊中或在所述灌 溉墊上方或下方設置用于測量鹽含量的器件，其中，所述器件尤其由測量濕氣或水的導電能力的測量裝置組成。
35.如上述權利要求中任一項所述的灌溉墊，其特征在于，在所述第一和第二承載層之 間設置層厚度為約1至IOcm的自然材料，例如陶土或粘土等。
全文摘要
本發明涉及一種用于在尤其是園林和景觀以及農業中大面積分配水的灌溉墊，該灌溉墊帶有用于容納屬于灌溉墊的元件的第一和第二承載層(12，14)，一個或多個用于連接第一和第二承載層(12，14)的連接(18)，一個或多個設置在所述第一和第二承載層(12，14)之間的、用于將水輸送到所述灌溉墊并在所述灌溉墊中分配水的水輸送元件(16)，和一個設置在所述第一和第二承載層(12，14)之間的、用于蓄水的吸收層(22)，其特征在于，設置有用于檢測所述灌溉墊中的濕度的器件(20)。
文檔編號A01G25/06GK101808501SQ200880109510
公開日2010年8月18日 申請日期2008年2月12日 優先權日2007年7月30日
發明者托馬斯·羅斯, 羅爾夫·阿諾德, 萊因哈德·赫爾比格, 迪特瑪·K·豪布 申請人:Igg國際巖土工程用紡織品有限公司