CN103959974B - 一种自动控制压差施肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制压差施肥系统，包括给水管道、浓度传感器和施肥罐，所述的给水管道包括输水主管道和施肥旁支管道，施肥旁支管道包括施肥进口管道和施肥出口管道，在施肥进口管道和施肥出口管道之间的输水主管道上设置有施肥电磁阀，在施肥进口管道上设置有进水电磁阀，在施肥出口管道上设置有出水电磁阀，在圆柱形罐体的底部设置有排污电磁阀；所述的浓度传感器安置在出水电磁阀与输水主管道之间的施肥出口管道上。本发明的施肥系统通过设置四个电磁阀和浓度传感器，通过浓度传感器检测浓度并反馈信号，可以方便的监控施肥过程的浓度变化，方便控制施肥过程，操作方便。整个施肥操作只需按下启动按钮，即可全自动完成施肥过程。

Description

一种自动控制压差施肥系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制压差施肥系统，属于农田灌溉机械领域。

背景技术

滴灌施肥是一种高效节水灌溉施肥技术，对提高我国水肥资源利用率、缓解我国水资源短缺形势、降低肥料带来的农业面源污染等有重要意义。目前滴灌常用的施肥装置有压差式施肥罐、文丘里施肥器和注肥泵，其中：压差式施肥罐结构简单，成本低廉，操作容易，是现在国内应用最普遍的滴灌施肥装置。

由于压差施肥是通过施肥罐前后形成的压差，使部分主管道水流流进施肥罐内不断稀释肥料溶液并将其带入滴灌系统进行灌溉施肥的，所以，施肥肥液浓度随时间不断衰减是压差施肥的最主要特征。然而，对于这个肥料溶液浓度不停衰减的密封的施肥装置，我们无法直观观察施肥过程是否已经结束，通常只能通过灌溉经验或试验公式大致评估，这使得压差施肥的自动化程度较低，无法实现施肥的自动化和智能化。部分研究虽对自动化压差施肥进行了探索，但多通过添加三通管道和泵等方式实现，其中仍有较多手动调阀环节，且操作步骤多、偏复杂，距离全自动化尚有一定距离。

同时，由于国内滴灌施肥多采用固态肥，施肥过程中的肥料溶解问题及其衍生的滴灌带堵塞风险也是目前困扰压差施肥进一步发展的重要原因，由此，需要通过技术方法研究如何加快固态肥料的溶解并合理过滤以防止杂质对滴灌系统进行堵塞。

因此，设计一种能实现自动控制的滴灌压差施肥系统，实现压差施肥过程的自动化，提高肥料溶解速率，降低施肥堵塞风险，有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种自动控制压差施肥系统，解决了现有压差施肥系统，无法直观观察施肥过程是否已经结束，通常只能通过灌溉经验或试验公式大致评估，这使得压差施肥的自动化程度较低的问题；以及施肥过程中容易产生堵塞的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种自动控制压差施肥系统，包括给水管道、浓度传感器和施肥罐，

所述的施肥罐包括圆柱形罐体，圆柱形罐体上部有一小口径螺纹口罐盖，圆柱形罐体的底部成锥台状，罐体由支脚支撑，

所述的给水管道包括输水主管道和施肥旁支管道，施肥旁支管道包括施肥进口管道和施肥出口管道，施肥进口管道的进水端通过变径三通接头垂直连接在输水主管道上，施肥进口管道的出水端设置在施肥罐的下部，所述的施肥出口管道的进水端设置在施肥罐的的上部，施肥出口管道的出水端通过变径三通接头垂直连接在输水主管道上；

在施肥进口管道和施肥出口管道之间的输水主管道上设置有施肥电磁阀，在施肥进口管道上设置有进水电磁阀，在施肥出口管道上设置有出水电磁阀，在圆柱形罐体的底部设置有排污电磁阀；

所述的浓度传感器安置在出水电磁阀与输水主管道之间的施肥出口管道上。

进一步，本发明的一种优选方案为：还包括过滤网，所述的过滤网为圆柱形，过滤网的上端与罐盖平行，下端延伸至至罐体底部，过滤网的底部通过密封垫圈压实在施肥罐体的锥台状底部。设置过滤网，过滤网为柱形，可拆卸。施肥时肥料通过网口直接施入过滤网柱内，即固体肥料尤其是不溶水的杂质将保留在过滤网内部而不会进入灌溉管道，可防止堵塞。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的过滤网的下端设置有一组扇叶，扇叶通过支架固定在将施肥罐的底部，施肥进口管道深入施肥罐底部靠近过滤网，水流经进口管道流出后对扇叶冲击，扇叶发生转动。通过高压水流对扇叶进行冲击，扇叶转动，进而搅拌肥料，加速肥料的完全溶解。无需添加另外的动力装置，结构简单，运行成本低。

进一步，本发明的一种优选方案为：还包括控制箱和PLC控制器，所述的施肥电磁阀、进水电磁阀、出水电磁阀、排污电磁阀和浓度传感器通过数据线与PLC控制器连接，所述的控制箱面上设置有按钮，所述的PLC控制器设置在控制箱内。

通过设置PLC控制器，可以方便的实现对施肥系统的自动化控制，从而提高系统的实用性。

进一步，本发明的一种优选方案为：还包括无线传输模块，所述的无线传输模块设置在控制箱内，所述的无线传输模块与PLC控制器相连接，所述的无 线传输模块通过无线网络与远程服务器相连接，远程服务器与控制器相连接。

通过设置无线传输模块、远程服务器和控制器，可以实现施肥过程的远程控制。

本发明的有益效果：

本发明的施肥系统通过设置四个电磁阀和浓度传感器，通过浓度传感器检测浓度并反馈信号，可以方便的监控施肥过程的浓度变化，方便控制施肥过程，操作方便。

本发明的施肥系统降低了施肥带来的堵塞风险，通过在罐体内增加一个可拆卸的过滤网，内置肥料进行过滤，实际操作中，此过滤网可拆卸清洗，清洗过程更加便捷。在罐体底部设置一组扇叶，通过水力驱动旋转进而搅拌肥料，加速溶解，实际操作中，该装置无需外力驱动，省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中的扇叶的结构示意图；

图3为控制箱的结构示意图；

图中，1为输水主管道，2为变径三通接头，3为施肥进口管道，4为进水电磁阀，5为螺纹口罐盖，6为圆柱形罐体，7为支脚，8为排污电磁阀，9为支架，10为扇叶，11为过滤网，12为施肥出口管道，13为出水电磁阀，14为浓度传感器，15为施肥电磁阀，16为控制箱，17为按钮，18为PLC控制器，19为无线传输模块，20为远程服务器，21为控制器。

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作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。

如图1-3所示，一种自动控制压差施肥系统，包括给水管道、浓度传感器 14和施肥罐，

所述的施肥罐包括圆柱形罐体6，圆柱形罐体6上部有一小口径螺纹口罐盖5，圆柱形罐体6的底部成锥台状，罐体由支脚7支撑，

所述的给水管道包括输水主管道1和施肥旁支管道，施肥旁支管道包括施肥进口管道3和施肥出口管道12，施肥进口管道3的进水端通过变径三通接头2垂直连接在输水主管道1上，施肥进口管道3的出水端设置在施肥罐的下部，所述的施肥出口管道12的进水端设置在施肥罐的的上部，施肥出口管道12的出水端通过变径三通接头2垂直连接在输水主管道1上；

在施肥进口管道3和施肥出口管道12之间的输水主管道1上设置有施肥电磁阀15，在施肥进口管道3上设置有进水电磁阀4，在施肥出口管道12上设置有出水电磁阀13，在圆柱形罐体6的底部设置有排污电磁阀8；

所述的浓度传感器14安置在出水电磁阀13与输水主管道1之间的施肥出口管道12上。

施肥罐包括圆柱形罐体6，圆柱形罐体6上部有一小口径螺纹口罐盖5，圆柱形罐体6的底部成锥台状，罐体由支脚7支撑，该结构易于将不容水的杂质汇集到罐体底部继而经排污阀排出。

运行过程： 

滴灌作业中，需进行压差施肥时，首先打开施肥罐的罐盖，将肥料放入罐体内，拧紧罐盖。半闭合施肥电磁阀15，开启进水电磁阀4和出水电磁阀13，关闭排污电磁阀8。这样输水主管道1内水流即会经过施肥进口管道3进入施肥罐，进而冲击扇叶10，扇叶10运转后，将肥料与水不断混合，而后进入施肥出口管道12进而进入输水主管道1，进行施肥。此时浓度传感器14不断感应肥液浓度变化，并把浓度显示出来，待浓度衰减到水浓度时，施肥电磁阀15全部开启，进水电磁阀4和出水电磁阀13关闭，施肥结束，随后，排污电磁阀8开启开始排污。

在施肥过程中，通过浓度传感器14实时监控施肥浓度，方便的实现施肥浓度的监控。

优选地：还包括过滤网11，所述的过滤网11为圆柱形，过滤网11的上端与罐盖平行，下端延伸至至罐体底部，过滤网11的底部通过密封垫圈压实在施肥罐体的锥台状底部。设置过滤网11，过滤网11为柱形，可拆卸。施肥时肥料 通过网口直接施入过滤网11柱内，即固体肥料尤其是不溶水的杂质将保留在过滤网11内部而不会进入灌溉管道，可防止堵塞。

优选地：所述的过滤网11的下端设置有一组扇叶10，扇叶10通过支架9固定在将施肥罐的底部，将施肥进口管道3深入施肥罐底部靠近过滤网11，水流经进口管道流出后对扇叶10冲击，扇叶10发生转动。通过高压水流对扇叶10进行冲击，扇叶10转动，进而搅拌肥料，加速肥料的完全溶解。无需添加另外的动力装置，结构简单，运行成本低。

优选地：还包括控制箱16和PLC控制器18，所述的施肥电磁阀15、进水电磁阀4、出水电磁阀13、排污电磁阀8和浓度传感器14通过数据线与PLC控制器18连接，所述的控制箱16面上设置有按钮17，所述的PLC控制器18设置在控制箱16内。

通过PLC控制器18，将施肥电磁阀15、进水电磁阀4、出水电磁阀13、排污电磁阀8和浓度传感器14通过数据线与PLC控制器18连接，这样操作起来就更容易，不需要人工去调整电磁阀的开启，通过启动按钮17就可以实现整个施肥过程的控制，自动化程度更高，操作更方便。

优选地：还包括无线传输模块19，所述的无线传输模块19设置在控制箱16内，所述的无线传输模块19与PLC控制器18相连接，所述的无线传输模块19通过无线网络与远程服务器20相连接，远程服务器20与控制器21相连接。

远程服务器20和控制器选择为电脑或单片机等可以实现数据接收与发送的机器。

通过设置无线传输模块19、远程服务器20和控制器21，可以实现施肥过程的远程控制。

本发明的自动控制压差施肥系统经过两年的使用，系统运行稳定，操作方便，运行成本低，没有出现堵塞现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动控制压差施肥系统，其特征在于：包括给水管道、浓度传感器、施肥罐、过滤网、控制箱和PLC控制器，

所述的施肥罐包括圆柱形罐体，圆柱形罐体上部有一小口径螺纹口罐盖，圆柱形罐体的底部成锥台状，罐体由支脚支撑；

所述的给水管道包括输水主管道和施肥旁支管道，施肥旁支管道包括施肥进口管道和施肥出口管道，施肥进口管道的进水端通过变径三通接头垂直连接在输水主管道上，施肥进口管道的出水端设置在施肥罐的下部，所述的施肥出口管道的进水端设置在施肥罐的上部，施肥出口管道的出水端通过变径三通接头垂直连接在输水主管道上；

在施肥进口管道和施肥出口管道之间的输水主管道上设置有施肥电磁阀，在施肥进口管道上设置有进水电磁阀，在施肥出口管道上设置有出水电磁阀，在圆柱形罐体的底部设置有排污电磁阀；

所述的浓度传感器安置在出水电磁阀与输水主管道之间的施肥出口管道上；

所述的过滤网为圆柱形，过滤网的上端与罐盖平行，下端延伸至罐体底部，过滤网的底部通过密封垫圈压实在施肥罐体的锥台状底部；

所述的过滤网的下端设置有一组扇叶，扇叶通过支架固定在将施肥罐的底部，施肥进口管道深入施肥罐底部靠近过滤网，水流经进口管道流出后对扇叶冲击，扇叶发生转动；

所述的施肥电磁阀、进水电磁阀、出水电磁阀、排污电磁阀和浓度传感器通过数据线与PLC控制器连接，所述的控制箱面上设置有按钮，所述的PLC控制器设置在控制箱内。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制压差施肥系统，其特征在于：还包括无线传输模块，所述的无线传输模块设置在控制箱内，所述的无线传输模块与PLC控制器相连接，所述的无线传输模块通过无线网络与远程服务器相连接，远程服务器与控制器相连接。