CN103535245A - 一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备 - Google Patents

一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备 Download PDF

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俞卫东
刘永华
孔德志
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Abstract

本发明提供了一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，包括供补水装置、吸肥装置、混合装置、灌溉与施肥装置、控制装置，所述供补水装置和吸肥装置分别与混合装置连接，所述灌溉与施肥装置与混合装置连接，所述控制装置分别与补水装置、吸肥装置、混合装置、灌溉与施肥装置连接并接收检测信号、输出控制信号。该设备结构简单、成本低廉、使用方便，能够对设备在多灌区自动灌溉时的供水、配肥以及灌溉/施肥环节压力调节进行监控，同时能自动调节系统灌溉/施肥的输出压力，确保营养液的营养成份与目标值一致，保证了配肥的准确性；可应用于现代化玻璃温室、日光温室和塑料大棚等农业设施中的无土栽培、滴灌和微灌系统。

Description

一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备
技术领域
本发明属于农业设备领域，特别涉及一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备。
背景技术
随着我国以智能温室、阳光温室和塑料大棚为代表的设施农业的飞速发展，我国的设施栽培面积也随之增大，能够同时进行灌溉和施肥的自动灌溉施肥机应用越来越多。自动灌溉施肥机能够依据作物的需要，将肥料和灌溉用水配兑成营养液输送给作物。自动灌溉施肥技术可以极大提高水和肥料的利用率，达到节约资源和减少环境污染的目的，同时可以提高作物产量、改善产品品质，节约劳动力，提高作业效率。
自动灌溉施肥机一般由供水装置、配肥装置、灌溉与施肥装置、监测装置和自动控制设备和相应的连接管路组成。无土栽培和传统的土壤栽培相比，灌溉水和施肥都是到达作物根部的时间很短，一旦自动灌溉施肥机发生故障，就会给作物生长造成影响。对于多灌区自动灌溉施肥机而言，除了需要面对一般自动灌溉施肥机存在的问题外，工作时，由于各灌区子栽培面积的不同，导致系统压力变化、单位时间内的吸肥量变化、出水量都会随着变化，系统控制精度受到很大影响。因此，对于多灌区自动灌溉施肥机而言，自动控制设备必须具备两种功能：一是能够对系统的主要参数进行监控；二是具有能够随灌区面积变化自动调节自动灌溉施肥机输出压力，实现系统压力的稳定。例如，荷兰普瑞瓦公司的Nutriflex和NutriMix系列自动灌溉施肥系统设有营养液EC（电导率）值/pH值监测和混和罐液位监控装置；北京金鹏公司的自动灌溉施肥系统也对吸肥状态进行自动监测，同时具有多灌区灌溉功能。
然而，现有多灌区自动灌溉施肥机在采用文丘里为配肥系统的核心部件时，吸肥量与出口压力成正比，当系统出口压力变化时，吸肥率（单位时间内文丘里的吸肥量）也随之变化，导致营养液浓度偏离目标值；当多路母液当中，其中一路母液的供液系统出现故障时，由于当前营养液检测的是EC值，其他路母液的过量供应一样可以达到设定的EC值要求，现有检测系统无法发现，从而导致某一种或者几种元素富集，可能会对作物造成损害。
发明内容
发明目的：为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，采用该装置可以对多灌区/单灌区自动灌溉施肥机的供水、配肥和灌溉/施肥等各个环节的工作状态进行监控。
技术方案：本发明提供的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，包括供补水装置、吸肥装置、混合装置、灌溉与施肥装置、控制装置，所述供补水装置和吸肥装置分别与混合装置连接，所述灌溉与施肥装置与混合装置连接，所述控制装置分别与供补水装置、吸肥装置、混合装置、灌溉与施肥装置连接并接收检测信号、输出控制信号
作为改进，所述供补水装置包括进水管、回水池、出水管，所述进水管上设有进水电磁阀，所述出水管上依次设有补水泵、过滤器、水动阀，所述水动阀上连接有浮球开关，所述浮球开关设于混合装置内。
作为进一步改进，回水池上还设有液位浮球阀。
作为另一种改进，所述吸肥装置包括依次连接的母液罐、过滤器、肥料电磁阀、文丘里吸肥器。
作为进一步改进，母液罐上还设有液位传感器。
作为另一种改进，所述混合装置包括混合罐、主出水管和混肥管路，所述主出水管上设有主水泵，所述文丘里吸肥器设于混肥管路上。
作为进一步改进，所述混合罐底部设有低水位传感器、顶部设有溢流管，所述溢流管出水口与供补水装置连接；所述混肥管路上设有pH传感器和EC值传感器；所述主出水管上还设有压力传感器。
作为进一步改进，还包括出水压力调节管道，其一端与主出水管连接，另一端与混合罐连接，所述出水压力调节管道上设有出水压力调节电磁阀。
作为另一种改进，所述灌溉与施肥装置包括分灌区施肥管道以及设于分灌区施肥管道上的分灌区电磁阀。
作为另一种改进，所述控制装置采用以下控制方法控制供补水装置、吸肥装置、混合装置、灌溉与施肥装置运行：
（1）对供补水装置的监控：供补水装置输出水位信号至控制装置；水位低于下限时控制装置输出控制信号至供补水装置使供补水装置自动补水；达到上限时则停止；如果补水时间超过设定时间，则为补水故障并报警；
（2）对吸肥装置的监控：吸肥装置输出肥料母液液位信号至控制装置，肥料母液液位低于下限时，则需补充肥料母液并报警，吸肥状态时，肥料母液液位变化过快或过慢，则为吸肥故障并报警；
（3）对混合装置的监控：混合装置输出检测信号至控制装置内，控制装置比较检测信检测信号和设定值，并输出控制信号至吸肥装置内调节吸肥速度；混合装置输出水位信号至控制装置；水位低于下限时，则为供水故障并报警；
（4）对灌溉与施肥装置的监控：控制装置输出控制信号至灌溉与施肥装置。
有益效果：本发明提供的多灌区自动灌溉施肥机控制设备结构简单、成本低廉、使用方便，能够对设备在多灌区自动灌溉时的供水、配肥以及灌溉/施肥环节压力调节进行监控，同时能自动调节系统灌溉/施肥的输出压力，确保营养液的营养成份与目标值一致，保证了配肥的准确性；可应用于现代化玻璃温室、日光温室和塑料大棚等农业设施中的无土栽培、滴灌和微灌系统。
附图说明
图1为多灌区自动灌溉施肥机控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
多灌区自动灌溉施肥机控制设备，见图1，包括供补水装置1、吸肥装置2、混合装置3、灌溉与施肥装置4、控制装置5，供补水装置1和吸肥装置2分别与混合装置3连接，灌溉与施肥装置4与混合装置3连接，控制装置5分别与供补水装置1、吸肥装置2、混合装置3、灌溉与施肥装置4连接并接收检测信号、输出控制信号
更具体地说，本发明多灌区自动灌溉施肥机控制设备结构如下：
供补水装置1包括进水管11、回水池12、出水管13，进水管11上设有进水电磁阀14，出水管13上依次设有补水泵15、过滤器16、水动阀17，水动阀17上连接有浮球开关18，浮球开关18设于混合装置3内；回水池12上还设有液位浮球阀19。
吸肥装置2包括依次连接的母液罐21、过滤器22、肥料电磁阀23、文丘里吸肥器24；母液罐21上还设有液位传感器25。
混合装置3包括混合罐31、主出水管32和混肥管路33，主出水管32上设有主水泵34，文丘里吸肥器24设于混肥管路33上。混合罐31底部设有低水位传感器35、顶部设有溢流管36，溢流管36出水口与供补水装置1连接；混肥管路33上设有pH传感器37和EC值传感器38；主出水管32上还设有压力传感器30。还包括出水压力调节管道39，其一端与主出水管32连接，另一端与混合罐31连接，出水压力调节管道39上设有出水压力调节电磁阀。
灌溉与施肥装置4包括分灌区施肥管道41以及设于分灌区施肥管道41上的分灌区电磁阀42。
液位浮球阀19、液位传感器25、压力传感器30、低水位传感器35、pH传感器37、EC值传感器38分别与控制装置5连接并输出检测信号。控制装置5分别与进水电磁阀14、补水泵15、肥料电磁阀23、分灌区电磁阀42、出水压力调节电磁阀连接并输出控制信号。
控制装置5采用以下控制方法控制供补水装置1、吸肥装置2、混合装置3、灌溉与施肥装置4运行：
（1）对供补水装置1的监控：供补水装置1的液位浮球阀19输出水位信号至控制装置5；水位低于下限时控制装置5输出控制信号至供补水装置1的进水电磁阀14使供补水装置1自动补水；达到上限时则进水电磁阀14停止；如果补水时间超过设定时间，控制装置5报警提示补水故障；
（2）对吸肥装置2的监控：吸肥装置2的液位传感器25输出肥料母液液位信号至控制装置5；肥料母液液位低于下限时，则报警提示需补充肥料母液；吸肥状态时，肥料母液液位变化过快或过慢，则为吸肥故障并报警；
（3）对混合装置3的监控：由肥料和水混合成的肥料母液由文丘里吸肥器24吸入混肥管路33内，吸肥速度由文丘里吸肥器24进出口水的压差决定；混合装置3的pH传感器37和EC值传感器38输出检测信号至控制装置5内，控制装置5比较检测信检测信号和设定值，并输出控制信号至吸肥装置2的肥料电磁阀23，通过调节吸肥装置2的吸肥电磁阀通/断的占空比从而调节吸肥速度；混合装置3的低水位传感器35输出水位信号至控制装置5；水位低于下限时，则为供水故障并报警；
（4）对灌溉与施肥装置4的监控：控制装置5输出控制信号至灌溉与施肥装置4的分灌区电磁阀42从而控制灌溉区域及时间；
（5）出水压力的监控：压力传感器30输出压力检测信号至控制装置5，当出水压力变化大于设定值时，则打开出水压力调节电磁阀，调节出水压力；如果压力调节失败，则报警提示出水故障或压力传感器故障；如果系统压力高于警戒值时，则报警并停止主水泵的工作；
（6）工作过程的监测：对设备工作过程中的EC值和PH变化趋势、一定时间内的累计补水次数等予以记录。

Claims (10)

1.一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，包括供补水装置（1）、吸肥装置（2）、混合装置（3）、灌溉与施肥装置（4）、控制装置（5），所述供补水装置（1）和吸肥装置（2）分别与混合装置（3）连接，所述灌溉与施肥装置（4）与混合装置（3）连接，所述控制装置（5）分别与供补水装置（1）、吸肥装置（2）、混合装置（3）、灌溉与施肥装置（4）连接并接收检测信号、输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述供补水装置（1）包括进水管（11）、回水池（12）、出水管（13），所述进水管（11）上设有进水电磁阀（14），所述出水管（13）上依次设有补水泵（15）、过滤器（16）、水动阀（17），所述水动阀（17）上连接有浮球开关（18），所述浮球开关（18）设于混合装置（3）内。
3.根据权利要求2所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：回水池（12）上还设有液位浮球阀（19）。
4.根据权利要求1所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述吸肥装置（2）包括依次连接的母液罐（21）、过滤器（22）、肥料电磁阀（23）、文丘里吸肥器（24）。
5.根据权利要求4所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：母液罐（21）上还设有液位传感器（25）。
6.根据权利要求1所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述混合装置（3）包括混合罐（31）、主出水管（32）和混肥管路（33），所述主出水管（32）上设有主水泵（34），所述文丘里吸肥器（24）设于混肥管路（33）上。
7.根据权利要求6所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述混合罐（31）底部设有低水位传感器（35）、顶部设有溢流管（36），所述溢流管（36）出水口与供补水装置（1）连接；所述混肥管路（33）上设有pH传感器（37）和EC值传感器（38）；所述主出水管（32）上还设有压力传感器（30）。
8.根据权利要求6所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：还包括出水压力调节管道（39），其一端与主出水管（32）连接，另一端与混合罐（31）连接，所述出水压力调节管道（39）上设有出水压力调节电磁阀。
9.根据权利要求1所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述灌溉与施肥装置（4）包括分灌区施肥管道（41）以及设于分灌区施肥管道（41）上的分灌区电磁阀（42）。
10.根据权利要求1所述的一种多灌区自动灌溉施肥机控制设备，其特征在于：所述控制装置（5）采用以下控制方法控制供补水装置（1）、吸肥装置（2）、混合装置（3）、灌溉与施肥装置（4）运行：
（1）对供补水装置（1）的监控：供补水装置（1）输出水位信号至控制装置（5）；水位低于下限时控制装置（5）输出控制信号至供补水装置（1）使供补水装置自动补水；达到上限时则停止；如果补水时间超过设定时间，则为补水故障并报警；
（2）对吸肥装置（2）的监控：吸肥装置（2）输出肥料母液液位信号至控制装置（5），肥料母液液位低于下限时，则需补充肥料母液并报警，吸肥状态时，肥料母液液位变化过快或过慢，则为吸肥故障并报警；
（3）对混合装置（3）的监控：混合装置（3）输出检测信号至控制装置（5）内，控制装置（5）比较检测信检测信号和设定值，并输出控制信号至吸肥装置（2）内调节吸肥速度；混合装置（3）输出水位信号至控制装置（5）；水位低于下限时，则为供水故障并报警；
（4）对灌溉与施肥装置（4）的监控：控制装置（5）输出控制信号至灌溉与施肥装置（4）。
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