CN103621235A - 一种配方液体肥配制系统及配制方法 - Google Patents

Abstract

一种配方液体肥配制系统及配制方法，该系统包括流量计、原料罐、搅拌机、液位计、过滤器、计量泵、混合桶、电磁阀、注肥机、单向阀以及可编程控制器，灌溉管道通过电磁阀、流量计连接原料罐，原料罐经电磁阀、过滤器以及至计量泵连接至混合桶，混合桶通过注肥机、单向阀连接至灌溉管道，各所述流量计、计量泵、搅拌机、液位计、电磁阀、注肥机分别电连接至可编程控制器。该系统具有自动化操作，节省劳动成本，节省肥料，提高肥料利用率，防止土壤污染，提高产品产量和品质等优点。

Description

一种配方液体肥配制系统及配制方法

技术领域

本发明涉及一种配方液体肥配制系统及配制方法，属于农业水肥一体化技术领域，特别是适用农业园区作物所需配方液体肥料的配制。

背景技术

液体肥料由于具有生产费用低、养分含量高、易于复合、能直接被农作物吸收、便于配方施肥(平衡施肥)和机械化施肥等诸多优点，越来越受到各国的普遍关注。

虽然在液体肥料生产方面有一些厂家采用一些化工方法进行生产，但由于运输成本较高，并没有实现大面积推广使用。而且在农业设施上应用上仍然是空白。为了方便液体肥料的大面积应用，降低液体肥料施用成本，且助于配方施肥技术的推广，有必要发明一种简单、高效、低成本的配方液体肥配制系统，直接应用于现代农业园区或大面积作物种植区，以节省劳动成本，提高肥料的利用效率，并避免肥料浪费和土壤污染。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种能够根据作物各生育期的需肥规律，通过对不同肥料溶液按不同比例进行计量、混合，配制出符合作物需肥特性的配方液体肥料的配制系统及配制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种配方液体肥配制系统，包括流量计、原料罐、搅拌机、液位计、过滤器、计量泵、混合桶、电磁阀、注肥机、单向阀以及可编程控制器，其中每个原料罐的入口安装有电磁阀，内置有液位计，底部放置有温度传感器，并且安装有搅拌机，灌溉管道通过电磁阀、流量计连接原料罐，原料罐经电磁阀、过滤器以及至计量泵连接至混合桶，混合桶通过注肥机、单向阀连接至灌溉管道，各所述流量计、计量泵、搅拌机、液位计、电磁阀、注肥机分别电连接至可编程控制器，所述原料罐的数量为n，n≥2。

作为本发明的进一步改进，本发明进一步要解决的技术问题是提供一种可以分批提供不同组合的液态肥料的配置系统。

n优选为6，灌溉管道依次通过流量计和第一电磁阀与第一管道连接，第一管道分别通过第二至第七电磁阀连接至第一至第六原料罐，所述第一至第三原料罐相应地分别经过第八至第十电磁阀以及第一至第三过滤器与第一计量泵连接，第四原料罐经第十一电磁阀、第四过滤器分别连接至第一计量泵和第二计量泵，第五、第六原料罐相应地分别经过第十二、第十三电磁阀以及第五、第六过滤器与第二计量泵连接，所述第一、第二计量泵分别通过管道经过滤器与相应的第一、第二混合桶连接，所述第一、第二混合桶均内置了液位计，所述第一、第二混合桶分别通过第十四、第十五电磁阀与注肥机连接；所述注肥机通过单向阀与灌溉管道连接。

此外，原料罐容量可根据施用规模大小进行调整，且按照不同比例放置不同的原料。

所述原料罐的材质为PVC、PE或不锈钢。

所述液位计可以与可编程控制器进行通信。所述流量计为电子流量计或计量泵。

根据上述系统的一种配方液体肥配制方法，其包括以下步骤：

1）设置配方液体肥配制系统，按照内置于可编程控制器51中的预设程序，通过相应设置的参数传递实现系统自动运行；

2）打开第一电磁阀，按上一电磁阀关闭下一电磁阀开启的顺序分别开启第二至第七电磁阀，分别向第一至第六原料罐中注水，当所注水原料罐中的水量达到流量计设定的数值时，所述第一电磁阀关闭，停止向所述原料罐中注水；

3）分别向不同的原料罐放入不同种类和数量的基础水溶性肥料，通过可控制编程器控制搅拌机搅拌时间使肥料充分溶解，配制浓度固定的肥料原液；

4）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭第八至第十一电磁阀并控制第一计量泵的运行时间，将第一至第四原料罐的肥料原液分别经过第一至第四过滤器输入到第一混合桶中；

5）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭第十一至第十三电磁阀并控制第二计量泵的运行时间，将第四至第六原料罐中的肥料原液分别经过第四至第六过滤器输入送到第二混合桶中；

6）根据可编程控制器预置的各项参数可完成上述步骤4）、5）中的一个或同时完成；

7）上述步骤4）、5）、6）完成后，通过第七、第八液位计判断第一、第二混合桶中的液位高度；

8）若第七、第八液位计均高于设定值时，开启第十四电磁阀和注肥机，将第一混合桶中的肥液经过单向阀注入到灌溉管道中，第一混合桶中的下降至第七液位计设定的最低液位时，关闭注肥机和第十四电磁阀；开启第十五电磁阀和注肥机，将第二混合桶中的肥液经过单向阀注入到灌溉管道中，第二混合桶中的肥液下降至第八液位计设定的最低液位时，关闭注肥机和第十五电磁阀；

9）若第七液位计高于设定值而第八液位计低于设定值时，直接开启第十四电磁阀和注肥机，将第一混合桶中的肥液经过单向阀注入到灌溉管道中，第一混合桶中的肥液下降至第七液位计设定的最低液位时，关闭注肥机和第十四电磁阀；

10）若第七液位计低于设定值而第八液位计高于设定值时，直接开启第十五电磁阀和注肥机，将第二混合桶中的肥液经过单向阀注入到灌溉管道中，将第二混合桶中的肥液下降至第八液位计设定的最低液位时，关闭注肥机和第十五电磁阀。

上述可编程控制器根据不同作物的需肥规律设定各项控制参数，实现配制不同配方的液体肥。

上述可编程控制器根据不同的配方比例设定各项控制参数，实现配制预定配方的液体肥。

本发明由于采用上述技术方案，其具有以下优点：1、成本低。该系统结构简单，所需设备易于采购且价格较低，构建成本较低；2、精确化。由于采用预设程序精控系统，关键流程环节实现了定量操作，产生的液体养分比例精准；3、技术含量高。生产液体肥不仅需要严格控制原料的构成，而且需要充分了解各原料的溶解度和特性，据此通过PLC控制系统，将不同养分进行复合，使其产生配比精确、无杂质的液体肥或营养液；4、滴灌无堵塞。经过该系统的处理，所产生的液体肥料透明清澈、无任何杂质，其对滴灌系统负担较轻，产生滴头或管道堵塞的现象几率较低，延长滴灌管道的使用年限；5、可实现配方施肥。该装置产生的液体肥可以根据不同作物的需肥规律，随时、精确调整养分配方比例，结合土壤养分检测，初步实现配方施肥；6、节省肥料、降低污染。由于产生的液体肥料配比精确，可减少养分配比单一所造成的浪费，而且按需施肥，降低因过量施肥造成的土壤污染。7、效益高。使用该系统并结合精确滴灌，可以大幅提高肥料的利用率，并且可以均衡作物所需营养元素，提高作物品质和产量。而且该系统实现了自动化控制，节省人工，大幅提高工作效率。

附图说明

图1是根据本发明的配方液体肥配制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述以更好地理解本发明。

实施例1：当n=6时，如图1所示，本发明包括一流量计2，其一端通过电磁阀1与灌溉管道52连接；流量计2通过管道分别与电磁阀3、4、5、6、7、8连接；电磁阀3、4、5、6、7、8分别与原料罐15、16、17、18、19、20连接，原料罐15、16、17、18、19、20上分别安装有搅拌机9、10、11、12、13、14；原料罐15、16、17、18、19、20内分别放置着液位计21、22、23、24、25、26；原料罐15、16、17分别通过过滤器33、34、35与计量泵41连接；原料罐17经过过滤器36分别与计量泵41和计量泵42连接；原料罐19、20分别经过过滤器37、38与计量泵42连接；计量泵41与混合桶43通过管道连接，其中间安装有过滤器39；计量泵42与混合桶44通过管道连接，其中间安装有过滤器40；混合桶43、44通过电磁阀分别与注肥机49连接；注肥机49通过单向阀50与灌溉管道52连接；本实例设置一套控制系统，其包括有可编程控制器51，与各所述流量计、计量泵、搅拌机、液位计、电磁阀、注肥机分别电连接，可编程控制器51通过预置的程序指令控制各部分的运行。

本实例中原料罐数量为6个，也可以根据配方的不同设置不同数量的原料罐。

原料罐的容量可根据施用规模大小进行调整，原料罐材质为PVC、PE或不锈钢，其中放置不同种类的基础水溶性肥料；基础水溶性肥料通过安装在原料罐上的搅拌机进行搅拌溶解。

本发明由可编程控制器51控制整个系统运行，整个过程包括以下步骤：

1）设置配方液体肥配制系统，按照内置于可编程控制器51中的预设程序，通过相应设置的参数传递实现系统自动运行。

2）打开电磁阀1，按上一电磁阀关闭下一电磁阀开启的顺序分别开启电磁阀3、4、5、6、7、8，分别向原料罐15、16、17、18、19、20中注水，当所注水原料罐中的水量达到流量计设定的数值时，所述电磁阀关闭，停止向所述原料罐中注水；

3）分别向不同的原料罐放入不同种类和数量的基础水溶性肥料，通过可控制编程器控制搅拌机搅拌时间使肥料充分溶解，配制浓度固定的肥料原液；

4）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭电磁阀27、28、29、30并控制计量泵41的运行时间，将原料罐15、16、17、18中的肥料原液分别经过过滤器33、34、35、36输入到混合桶43中；

5）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭电磁阀30、31、32并控制计量泵42的运行时间，将原料罐中18、19、20中的肥料原液分别经过过滤器36、37、38输入送到混合桶44中。

6）根据可编程控制器预置的各项参数可实现完成上述步骤4）、5）中的一个或同时完成；

7）上述步骤4）、5）、6）完成后，通过液位计45、46判断混合桶43、44中的液位高度；

8）若液位计45、46均高于设定值时，开启电磁阀47和注肥机49，将混合桶43中的肥液经过单向阀50注入到灌溉管道52中，混合桶43中的肥液下降至液位计45设定的最低液位时，关闭注肥机49和电磁阀47；开启电磁阀48和注肥机49，将混合桶44中的肥液经过单向阀50注入到灌溉管道52中，混合桶44中的肥液下降至液位计46设定的最低液位时，关闭注肥机49和电磁阀48；

9）若液位计45高于设定值而液位计46低于设定值时，直接开启电磁阀47和注肥机49，将混合桶43中的肥液经过单向阀50注入到灌溉管道52中，混合桶43中的肥液下降至液位计45设定的最低液位时，关闭注肥机49和电磁阀47；

10）若液位计45低于设定值而液位计46高于设定值时，直接开启电磁阀48和注肥机49，将混合桶44中的肥液经过单向阀50注入到灌溉管道52中，混合桶44中的肥液下降至液位计46设定的最低液位时，关闭注肥机49和电磁阀48；系统结束运行。

实施例2：采用本发明方法对种植面积为660m2的日光温室中营养生长期的番茄进行配方液体肥配制并施用。

根据经验，日光温室中番茄对氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）、钙（CaO）、镁(MgO)的需求比例大约为1.5:0.3:1.2:1.2:0.2。

该系统按照上述需肥比例进行配方液体肥配制并施用，配制施用步骤如下：

1）将需肥比例输入到可编程控制器51中，预设系统运行指令和程序；

2）将不同种类的基础水溶性肥料按照其溶解度定量放入原料罐中，具体为氮肥200kg放入到原料罐15中，磷肥200Kg放入到原料罐16中，钾肥60kg放入到原料罐17中，添加剂1kg放入到原料罐18中，钙肥200kg放入到原料罐19中，镁肥100kg放入到原料罐20中；

3）通过可编程控制器51预设程序，开启系统，电磁阀1开启；电磁阀3开启向原料罐15中注水，同时开启搅拌机9，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀3关闭。电磁阀4开启向原料罐16中注水，同时开启搅拌机10，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀4关闭。电磁阀5开启向原料罐17中注水，同时开启搅拌机12，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀5关闭。电磁阀6开启向原料罐18中注水，同时开启搅拌机24，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀6关闭。电磁阀7开启向原料罐19中注水，同时开启搅拌机13，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀7关闭。电磁阀8开启向原料罐20中注水，同时开启搅拌机14，水量达到流量计2预设值0.2m2时，电磁阀8关闭，注水完毕。

4）当原料桶15、16、17、18、19、20任一个中的液位低于预设值时，该原料桶中的液位计将信号传递给可编程控制器，并发出低液位警告；

5）设置计量泵计量值为60L/H，电磁阀27开启，计量泵41开始运行；计量泵41运行3分钟后电磁阀28开启，电磁阀27关闭；计量泵41运行3分钟后电磁阀29开启，电磁阀28关闭；计量泵41运行20分钟后电磁阀30开启，电磁阀29关闭，计量泵41运行4分钟后停止运行，电磁阀30关闭；

6）电磁阀31开启，计量泵42开始运行；计量泵42运行20分钟后电磁阀32开启，电磁阀31关闭；计量泵42运行8分钟后电磁阀30开启，电磁阀32关闭；计量泵42运行2分钟后停止运行，电磁阀30关闭。

7）电磁阀47开启，注肥机49开始运行，当混合桶43中的液位低于液位计45预设值时，注肥机49停止运行，电磁阀47关闭；间隔5分钟后，电磁阀48开启，注肥机49开始运行，当混合桶44中的液位低于液位计46预设值时，注肥机49停止运行，电磁阀48关闭；

8）系统停止运行，日光温室番茄配方液体肥配制并施用完毕。

与传统的施肥方式相比，在番茄上进行配方液体肥施用，可以提高肥料利用率30%以上，避免了肥料浪费；同时，番茄的产量和品质有较大幅度的提高，果实圆润，色泽均匀，口感极佳；并且，滴管管道堵塞现象大幅减少。

上述各实施例仅适用于说明本发明，由于土壤、作物、土壤初始养分含量、气候及管理措施的不同，可能会有所差别，实际应用前应做好各因素的分析，制定出最佳的液体肥配施方案。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中系统中各部件的结构、组建方式、运行方式、各单元的数量及大小以及流程等都是可以有所变化，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配方液体肥配制系统，包括流量计、原料罐、搅拌机、液位计、过滤器、计量泵、混合桶、电磁阀、注肥机、单向阀以及可编程控制器，其中每个原料罐的入口安装有电磁阀，内置有液位计，底部放置有温度传感器，并且安装有搅拌机，灌溉管道通过电磁阀、流量计连接原料罐，原料罐经电磁阀、过滤器以及至计量泵连接至混合桶，混合桶通过注肥机、单向阀连接至灌溉管道，各所述流量计、计量泵、搅拌机、液位计、电磁阀、注肥机分别电连接至可编程控制器，其特征在于：所述原料罐的数量为n，n≥2。 

2.根据权利要求1所述的配方液体肥配制系统，其特征在于：n为6，灌溉管道（52）依次通过流量计（1）和第一电磁阀（2）与第一管道（53）连接，第一管道（53）分别通过第二至第七电磁阀（3，4，5，6，7，8）连接至第一至第六原料罐（15，16，17，18，19，20），所述第一至第三原料罐（15,16,17）相应地分别经过第八至第十电磁阀（27,28,29）以及第一至第三过滤器（33,34,35）与第一计量泵（41）连接，第四原料罐（18）经第十一电磁阀（30）、第四过滤器（36）分别连接至第一计量泵（41）和第二计量泵（42），第五、第六原料罐（19,20）相应地分别经过第十二、第十三电磁阀（31,32）以及第五、第六过滤器（37、38）与第二计量泵（42）连接，所述第一、第二计量泵（41,42）分别通过管道经过滤器与相应的第一、第二混合桶（43，44）连接，所述第一、第二混合桶（43，44）均内置了液位计（45,46），所述第一、第二混合桶（43，44）分别通过第十四、第十五电磁阀（47,48）与注肥机（49）连接；所述注肥机（49）通过单向阀（50）与灌溉管道（52）连接。 

3.根据权利要求2所述的配方液体肥配制系统，其特征在于所述原料罐的容量可根据施用规模大小进行调整，且按照不同比例放置不同的原料。 

4.根据权利要求2所述的配方液体肥配制系统，其特征在于所述原料 罐的材质为PVC、PE或不锈钢。 

5.根据权利要求2所述的配方液体肥配制系统，其特征在于液位计可以与可编程控制器进行通信。 

6.根据权利要求2所述的配方液体肥配制系统，其特征在于所述流量计为电子流量计或计量泵。 

7.根据权利要求2～6任一项所述系统的一种配方液体肥配制系统的配置方法，其包括以下步骤： 

1）设置配方液体肥配制系统，按照内置于可编程控制器（51）中的预设程序，通过相应设置的参数传递实现系统自动运行； 

2）打开第一电磁阀（1），按上一电磁阀关闭下一电磁阀开启的顺序分别开启第二至第七电磁阀（3、4、5、6、7、8），分别向第一至第六原料罐（15、16、17、18、19、20）中注水，当所注水原料罐中的水量达到流量计设定的数值时，所述第一电磁阀（1）关闭，停止向所述原料罐中注水； 

3）分别向不同的原料罐放入不同种类和数量的基础水溶性肥料，通过可控制编程器控制搅拌机搅拌时间使肥料充分溶解，配制浓度固定的肥料原液； 

4）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭第八至第十一电磁阀（27、28、29、30）并控制第一计量泵（41）的运行时间，将第一至第四原料罐（15、16、17、18）中的肥料原液分别经过第一至第四过滤器（33、34、35、36）输入到第一混合桶（43）中； 

5）通过可编程控制器预置的各项参数分别依次开闭第十一至第十三电磁阀（30、31、32）并控制第二计量泵（42）的运行时间，将第四至第六原料罐（18、19、20）中的肥料原液分别经过第四至第六过滤器（36、37、38）输入送到第二混合桶（44）中； 

6）根据可编程控制器预置的各项参数可完成上述步骤4）、5）中的一 个或同时完成； 

7）上述步骤4）、5）、6）完成后，通过第七、第八液位计（45、46）判断第一、第二混合桶（43、44）中的液位高度； 

8）若第七、第八液位计（45、46）均高于设定值时，开启第十四电磁阀（47）和注肥机（49），将第一混合桶（43）中的肥液经过单向阀（50）注入到灌溉管道（52）中，第一混合桶（43）中的肥液下降至第七液位计（45）设定的最低液位时，关闭注肥机（49）和第十四电磁阀（47）；开启第十五电磁阀（48）和注肥机（49），将第二混合桶（44）中的肥液经过单向阀（50）注入到灌溉管道（52）中，第二混合桶（44）中的肥液下降至第八液位计（46）设定的最低液位时，关闭注肥机（49）和第十五电磁阀（48）； 

9）若第七液位计（45）高于设定值而第八液位计（46）低于设定值时，直接开启第十四电磁阀（47）和注肥机（49），将第一混合桶（43）中的肥液经过单向阀（50）注入到灌溉管道（52）中，第一混合桶（43）中的下降至第七液位计（45）设定的最低液位时，关闭注肥机（49）和第十四电磁阀（47）； 

10）若第七液位计（45）低于设定值而第八液位计（46）高于设定值时，直接开启第十五电磁阀（48）和注肥机（49），将第二混合桶（44）中的肥液经过单向阀（50）注入到灌溉管道（52）中，将第二混合桶（44）中的下降至第八液位计（46）设定的最低液位时，关闭注肥机（49）和第十五电磁阀（48）。 

8.根据权利要求7所述的配制方法，其特征在于：所述可编程控制器可根据不同作物的需肥规律设定各项控制参数，实现配制不同配方的液体肥。 

9.根据权利要求7所述的配制方法，其特征在于：所述可编程控制器根据不同的配方比例设定各项控制参数，实现配制预定配方的液体肥。 

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