CN105027789B - 一种智能施肥机及施肥控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种智能施肥机及施肥控制方法。该智能施肥机包括水泵、主管路、供肥支路、供酸支路及控制器，供肥泵和供酸泵通过供肥支路、供酸支路分别与主管路连接，结合控制器的控制，实现了供肥、供酸及输水的集成控制；通过肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置及两者与控制器连接，可以实现对工作混合液的肥料浓度和酸碱度信息进行实时准确检测和信息的及时反馈，进而可实现对供肥泵和供酸泵输出的肥料和酸量进行精确控制，形成了作物生长与调控需求的肥料浓度、酸碱度及自我调整系统，利于果蔬的良性生长；通过杂质过滤器和过滤混合器，避免了杂质对混合液控制阀的堵塞；且整个施肥机操作简单，灵敏度高。

Description

一种智能施肥机及施肥控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种智能施肥机及施肥控制方法。

背景技术

无土栽培是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境，有效防止土壤连作病害及土壤盐分积累造成的生理障碍，充分满足作物对矿质营养、水分、气体等环境条件的需要，栽培用的基本材料又可以循环利用，因此具有省水、省肥、省工、高产优质等特点。

无土栽培过程中，果蔬的良好生长与浇水施肥的控制密切相关。

无土栽培根系容量都较土壤栽培小很多，很多时候，根系把基质里的水全部吸完也不够作物一天的蒸腾量，所以基于这一点无土栽培要求频繁的浇水。而同样的作物在不同生育期，需水量也不同；浇水频率和当前的气候关系密切；浇水频率和根系容量有关，如果基质量很大，浇水频率相对小一些，如果基质量较少，浇水频率相对大一些。所以如何科学控制浇水频率对植物生长至关重要。

对于无土栽培的施肥来讲，目前各种无土栽培肥料配方不计其数。实质上，任何配方都不可能做到100％通用于不同生产环境，真正适合自己的配方，应该是基于多年实践经验而获得，例如需要每天检查工作混合液的EC、pH值，有利于指导我们现阶段的浇水和施肥。

EC值，通俗的讲就是肥料浓度的值，是无土栽培中非常重要的指标，EC值可以通常通过EC测试笔测试，国内各地的灌溉水差异较大，甚至同一个区域内的不同的水井，或者是同一水井的不同季节，EC都不同；pH值即为酸碱度，其也是工作混合液水质的一个重要指标，其对植物的良好生长也具有重要的作用。

然而，现有的无土栽培施肥技术中施肥设备的落后，集成度低、操作繁琐、灵敏度和精度不高，加上作物生长环境的复杂多样，导致工作混合液的EC和pH值的检测的变幅较大，EC误差最高达1.0ms/cm，PH误差最高可达2.0，EC和pH值的控制也无法做到精确，从而对无土栽培植物的生长极其不利，种植生产不能持续或作物达不到预期产出，最终放弃无土种植.

另外，施肥机中管路中的液体在流动过程中不能有效地得到缓冲，停机后过多的水肥会流出施肥机，且水、肥及酸在施肥机内混合不够充分，也会导致流量控制不准确和EC和pH值的检测误差大。

因此，针对以上不足，需要提供一种智能施肥机及施肥控制方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种智能施肥机及施肥控制方法以解决现有的无土栽培施肥技术存在的因EC值和pH值检测误差大、控制精度低以及流量控制不准确而导致的作物生长不良的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能施肥机，其包括水泵、主管路、供肥支路、供酸支路及控制器，水泵与主管路连接，供肥支路、供酸支路分别与主管路连接，供肥支路通过供肥泵与肥源连接，供酸支路通过供酸泵与酸源连接；主管路的具有混合液的管路段依次设置肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置，所述肥料浓度监测装置与控制连接，以将混合液中的肥料浓度信息传递给控制器，酸碱度监测装置与控制器连接，以将混合液的酸碱度信息传递给控制器；水泵、供肥泵、供酸泵分别与控制器连接，所述肥料浓度监测装置和酸碱度监测装置前段的具有混合液的主管路上设置过滤混合器。

其中，还包括机架，水泵、主管路及控制器设置在所述机架上。

其中，靠近主管路出口的位置设置有混合液控制阀，混合液控制阀与控制器连接。

其中，所述水泵的出口端设置有杂质过滤器。

其中，所述供肥泵和供酸泵均为变频泵。

其中，所述供肥支路的数目为多条，多条供肥支路分别通过相应的供肥泵与多种肥源连通。

其中，所述控制器包括数据分析模块、指令输出模块及存储模块，肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置均与数据分析模块连接，数据分析模块通过指令输出模块与水泵、供肥泵、供酸泵连接；所述存数模块与数据分析模块连接。

其中，所述控制器还包括指令输入模块，指令输入模块与数据分析模块连接。

本发明另一方面提供了一种施肥控制方法，其包括以下步骤：

S1、通过变频供肥泵和供肥支路向输水的主管路中通入肥料，同时，通过变频供酸泵和供肥支路向输水的主管路中通入酸源；

S2、通过在具有混合液的管路段设置的肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置对混合液的肥料浓度和酸碱度进行检测，并将该信息反馈给控制器；

S3、结合控制器的存储模块内设定的肥料浓度和酸碱度标准，控制器的数据分析模块将步骤S2中检测到的肥料浓度和酸碱度信息进行分析判断，且通过指令输出模块对变频供肥泵和变频供酸泵输出的肥料和酸量进行控制，以使混合液的肥料浓度和酸碱度符合设定标准。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的智能施肥机及施肥控制方法中，供肥泵和供酸泵通过供肥支路、供酸支路分别与主管路连接，结合控制器的控制，实现了供肥、供酸及输水的集成控制；通过EC监测装置、酸碱度监测装置及两者与控制器连接，可以实现对工作混合液的肥料浓度和酸碱度信息进行实时准确检测和信息的及时反馈，进而可实现对供肥泵和供酸泵输出的肥料和酸量进行精确控制，形成了作物生长与调控需求的肥料浓度(EC值)、酸碱度(pH值)及自我调整系统，利于果蔬的良性生长；通过过滤混合器，一方面使主管路内的液体流动得到缓冲，方便流量的控制，另一方面使主管内的水、肥、酸得到充分混合，进一步提高EC值、pH值的检测精度；通过杂质过滤器避免了杂质对混合液控制阀的堵塞；且整个施肥机操作简单，灵敏度高。

附图说明

图1是本发明实施例智能施肥机的立体图；

图2是本发明实施例智能施肥机的前视图；

图3是本发明实施例智能施肥机去掉控制箱后的后视图；

图4是本发明实施例智能施肥机去掉控制箱后的右视图；

图5是本发明实施例智能施肥机的俯视图；

图6是本发明实施例便携式施肥机中控制器的控制原理图。

图中，1：机架；2：水泵；3：主管路；4：杂质过滤器；5：供肥泵；6：供酸泵；7：过滤混合器；8：酸碱度监测装置；9：EC监测装置；10：主管路出口；11：混合液控制阀；12：控制箱；501：供A肥泵；502：供B肥泵；901：A肥浓度检测装置；902：B肥浓度检测装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明所述的“前”和“后”分别指的是液体的流进和流出方向。

如图1-5所示，本发明提供的智能施肥机包括机架1、水泵2、主管路3、供肥支路、供酸支路及控制器，水泵2、主管路3及控制器设置在所述机架1上，水泵2与主管路3连接，供肥支路、供酸支路分别与主管路3连接，供肥支路通过供肥泵5与肥源连接，供酸支路通过供酸泵6与酸源连接；主管路3的具有混合液的管路段依次设置酸碱度监测装置8、EC监测装置9(肥料浓度检测装置)，所述EC监测装置9与控制连接，以将混合液中的EC信息传递给控制器，酸碱度监测装置8与控制器连接，以将混合液的酸碱度信息传递给控制器；水泵2、供肥泵5、供酸泵6分别与控制器连接，EC监测装置9和酸碱度监测装置8前段的具有混合液的主管路3上设置过滤混合器7。

上述实施方式中，在控制器的控制下，水泵2向主管路3输水，供肥泵5通过供肥支路向主管路3输肥，供酸泵6通过供酸支路向主管路3输酸，在主管路3的后段形成工作混合液，供给果蔬生长，其中将输水、供肥和供酸集成在一起，集成度高；由于主管路3的具有混合液的管路段依次设置EC监测装置9、酸碱度监测装置8，可以对工作混合液的肥料浓度和酸碱度进行实时准确检测，并将该信息实时准确反馈给控制器，控制器对检测到的肥料浓度和酸碱度信息进行分析判断，对供肥泵5和供酸泵6输出的肥料和酸量进行精确控制，以使混合液的肥料浓度和酸碱度符合设定标准，满足特殊环境下果蔬植物生长的需求；其中，EC监测装置9和酸碱度监测装置8前段的具有混合液的主管路3上设置过滤混合器7可以使混合液进行充分的混合，避免混合液混合不均导致的EC和酸碱度检测的误差，且使主管路内的液体流动得到缓冲，方便流量的控制。

进一步地，如图5所示，靠近主管路出口10的位置设置有混合液控制阀11，混合液控制阀11与控制器连接。在控制器的控制下，控制阀开合可以对混合液的流出进行控制。当然，混合液控制阀11也可设置在主管路上的其他位置。

进一步地，所述水泵2的出口端设置有杂质过滤器4，这样可以对水泵2输入主管路3的水中杂质进行过滤，避免杂质堵塞混合液控制阀11，影响施肥机的正常工作。

具体地，所述供肥泵5和供酸泵6均为变频泵；先进的变频供给模式，由供肥泵5和供酸泵6将酸、肥不间断的注入管路，并且在极小的变幅范围内进行调整，可以对工作混合液进行精确的监控。目前，通过试验，本申请施肥机可将EC误差控制在在0.1ms/cm，PH误差控制在0.2。

所述供肥支路的数目为多条，多条供肥支路分别通过相应的供肥泵5与多种肥源连通。一般地，供肥支路的数目为两条，通过相应的供A肥泵501、供B肥泵502与A肥源和B肥源连接，为果蔬生长提供A肥和B肥；相应地，在主管路3上的EC检测装置包括A肥浓度检测装置901和B肥浓度检测装置902，分别对A肥和B肥浓度进行检测。

进一步地，如图6所示，控制器包括数据分析模块、指令输出模块及存储模块，EC监测装置9、酸碱度监测装置8均与数据分析模块连接，将EC信息和酸碱度信息反馈至数据分析模块，存数模块内存储有各种环境下果蔬生长相对应的EC和pH值指标，存数模块与数据分析模块连接，数据分析模块可将检测到的EC和pH值与存储的EC和pH值指标进行对比分析和判断，并发出指令，数据分析模块通过指令输出模块与水泵2、供肥泵5、供酸泵6连接，对水泵2、供肥泵5、供酸泵6的输水、输肥和输酸进行调整和智能控制，满足特定环境下果蔬生长对施肥指标的要求，促进果蔬的良性生长。其中，控制器的各模块集成在控制箱12内。

当然，控制器还包括指令输入模块，指令输入模块与数据分析模块连接，从而可以进行数据或指令的存储和输入，对施肥机进行云控制。

本发明另一方面提供的施肥控制方法，其包括以下步骤：

S1、通过变频供肥泵5和供肥支路向输水的主管路3中通入肥料，同时，通过变频供酸泵6和供酸支路向输水的主管路3中通入酸源；

S2、通过在具有混合液的管路段设置的EC监测装置9、酸碱度监测装置8对混合液的肥料浓度和酸碱度进行检测，并将该信息反馈给控制器；

S3、结合控制器的存储模块内设定的肥料浓度和酸碱度标准，控制器的数据分析模块将步骤S2中检测到的肥料浓度和酸碱度信息进行分析判断，且通过指令输出模块对变频供肥泵5和变频供酸泵6输出的肥料和酸量进行控制，以使混合液的肥料浓度和酸碱度符合设定标准

通过上述施肥控制方法，可以实现对工作混合液EC值和pH值的准确检测和精确控制，促进无土栽培果蔬的良性生长。

综上所述，本发明提供的智能施肥机及施肥控制方法中，供肥泵5和供酸泵6通过供肥支路、供酸支路分别与主管路3连接，结合控制器的控制，实现了供肥、供酸及输水的集成控制；通过EC监测装置9、酸碱度监测装置8及两者与控制器连接，可以实现对工作混合液的肥料浓度和酸碱度信息进行实时准确检测和信息的及时反馈，进而可实现对供肥泵5和供酸泵6输出的肥料和酸量进行精确控制，形成了作物生长与调控需求的肥料浓度(EC值)、酸碱度(pH值)及自我调整系统，利于果蔬的良性生长；通过杂质过滤器4和过滤混合器7，避免了杂质对混合液控制阀11的堵塞；且整个施肥机操作简单，灵敏度高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种智能施肥机，其特征在于：其包括水泵、主管路、供肥支路、供酸支路及控制器，水泵与主管路连接，供肥支路、供酸支路分别与主管路连接，供肥支路通过供肥泵与肥源连接，供酸支路通过供酸泵与酸源连接；主管路的具有混合液的管路段依次设置肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置，所述肥料浓度监测装置与控制器连接，以将混合液中的肥料浓度信息传递给控制器，酸碱度监测装置与控制器连接，以将混合液的酸碱度信息传递给控制器；水泵、供肥泵、供酸泵分别与控制器连接，所述肥料浓度监测装置和酸碱度监测装置前段的具有混合液的主管路上设置过滤混合器；所述供肥泵和供酸泵均为变频泵；靠近主管路出口的位置设置有混合液控制阀，混合液控制阀与控制器连接；所述水泵的出口端设置有杂质过滤器；还包括机架，水泵、主管路及控制器设置在所述机架上；所述供肥支路的数目为多条，多条供肥支路分别通过相应的供肥泵与多种肥源连通；

所述控制器包括数据分析模块、指令输出模块及存储模块，肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置均与数据分析模块连接，数据分析模块通过指令输出模块依次与水泵、供肥泵、供酸泵连接；所述存储模块与数据分析模块连接；

所述控制器还包括指令输入模块，指令输入模块与数据分析模块连接。

2.一种施肥控制方法，其特征在于采用权利要求1所述的智能施肥机：其包括以下步骤：

S1、通过变频供肥泵和供肥支路向输水的主管路中通入肥料，同时，通过变频供酸泵和供酸支路向输水的主管路中通入酸源；

S2、通过在具有混合液的管路段设置的肥料浓度监测装置、酸碱度监测装置对混合液的肥料浓度和酸碱度进行检测，并将检测到的肥料浓度和酸碱度信息反馈给控制器；

S3、结合控制器的存储模块内设定的肥料浓度和酸碱度标准，控制器的数据分析模块将步骤S2中检测到的肥料浓度和酸碱度信息进行分析判断，且通过指令输出模块对变频供肥泵和变频供酸泵输出的肥料和酸量进行控制，以使混合液的肥料浓度和酸碱度符合设定标准。