CN105248252B - 一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法，包括土壤墒情采集站、存储有土壤墒情信息的中央控制单元、灌溉单元，土壤墒情采集站与中央控制单元的第一输入端连接，中央控制单元的第一控制端与灌溉单元连接，关键是：在控制系统中增设光照强度检测电路、空气温湿度检测电路以及施肥单元，光照强度检测电路、空气温湿度检测电路均与中央控制单元的第二输入端连接，中央控制单元的第二输出端与施肥单元连接。本发明的有益效果是通过中央控制单元的智能控制，可以实现节水、省肥、高产、高效，减少水肥浪费，提高了肥料和水分利用率，最终实现作物高产高效。

Description

一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于旱作物种植技术领域，涉及到玉米与小麦的水肥灌溉技术，具体地讲是一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法。
背景技术
玉米或小麦的种植技术中，水肥施加方案对于产量有着至关重要的影响。随着自动化程度的提高，现有技术中已经出现了一些自动化的方案。例如专利号为201310076636.X的基于墒情信息的无线智能灌溉系统及方法专利，其主要公开了通过墒情信息来自动控制灌溉单元的方式，可以节省一定的人力。但是，在玉米或小麦种植时，灌溉只是其中一种影响产量的因素，而肥料的添加量，以及与水之间的比例也是非常关键的因素，如果没有合理的配比方案以及定量的施加肥料，玉米和小麦的产量与质量也不会达到理想的状态。专利号为201320868210.3公开了一种无线控制灌溉系统，其也只是解决了自动化灌溉的问题，对于施肥方案也无从体现。而现有技术中添加肥料一般都采用人工方式，在当下人力成本极高的情况下，也是影响农民种植回收比的重要因素。同时，由于人工进行施肥，施肥与灌溉的时间无法进行同步化，而且施肥量与灌溉量的比例不能达到有效的控制，最终导致农作物的产量以及质量收到严重影响。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高玉米或小麦的产量以及种植的质量，提出了一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法，将自动灌溉与自动施肥统一进行处理，有效提高农作物产量与质量。
本发明采用的技术方案是，一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统，包括土壤墒情采集站、存储有土壤墒情信息的中央控制单元、灌溉单元，土壤墒情采集站与中央控制单元的第一输入端连接，中央控制单元的第一控制端与灌溉单元连接，关键是：在控制系统中增设光照强度检测电路、空气温湿度检测电路以及施肥单元，光照强度检测电路、空气温湿度检测电路均与中央控制单元的第二输入端连接，中央控制单元的第二输出端与施肥单元连接。
所述的系统结构中还包括小麦和玉米各个生长期区段的按键编码电路，按键编码电路连接中央控制单元的第三输入端。
所述的中央控制单元连接有无线通讯发送模块电路，灌溉单元与施肥单元中均设置有无线接收电子阀门，中央控制单元通过无线通讯发送模块电路输出控制信号分别连接灌溉单元与施肥单元中的无线接收电子阀门。
所述的灌溉单元中设置有流量计，流量计与中央控制单元的第四输入端连接，所述的施肥单元中设置有施肥泵，施肥泵与中央控制单元的第五输入端连接。
所述的土壤墒情采集站包括土壤温度检测电路、降雨量采集电路、风速传感器电路，以上所有电路均与中央控制单元的第一输入端连接。
一种上述系统的控制方法，关键是：包括如下步骤：
a、土壤墒情采集站与光照强度检测电路将采集到的土壤墒情信息和光照强度信息、空气温湿度信息同时发送给中央控制单元中；
b、中央控制单元综合土壤墒情信息和光照强度信息、空气温湿度信息进行处理；
c、中央控制单元将处理后的控制信号同时发送给灌溉单元与施肥单元，控制灌溉单元的灌溉量与施肥单元的施肥量、灌溉量与施肥量的比例、以及灌溉施肥的时间。
一种上述系统的控制方法，关键是：包括如下步骤：
a、土壤墒情采集站与光照强度检测电路、空气温湿度检测电路将采集到的土壤墒情信息、光照强度信息和空气温湿度信息同时发送给中央控制单元中，同时选定按键编码电路所对应的小麦或者玉米不同生长期区段的编码信息至中央控制单元；
b、中央控制单元综合土壤墒情信息、光照强度信息、空气温湿度信息以及根据小麦或者玉米不同生长期区段的编码信息进行综合处理；
c、中央控制单元将处理后的控制信号同时发送给灌溉单元与施肥单元，控制灌溉单元的灌溉量与施肥单元的施肥量、灌溉量与施肥量的比例、以及灌溉施肥的时间。
本发明的有益效果是，在根据墒情信息可以控制是否施肥以及控制施肥量的同时，再根据光照强度信息和空气温湿度信息可以控制最佳灌溉施肥的时间，中央控制单元可以综合性地统一进行判定，可以实现节水、省肥、高产、高效。因为根据作物需求及时定量的进行灌溉和施肥，减少水肥浪费，提高了肥料和水分利用率，达到节水、省肥、提高产量的效果；减少肥料用量的同时必定提高质量；同时，肥随水施入田间，减少用工量。最终实现作物高产高效。
另外，设置小麦和玉米各个生长期区段的按键编码电路可以根据不同生长时期中灌溉量与施肥量的粗调节，而综合土壤墒情信息与光照强度信息、空气温湿度信息后，即可达到在不同生长周期时灌溉量与施肥量的精细控制，有利于农作物的分期分时处理，进一步的保证了农作物整个种植周期产量的提高与高质量控制。
附图说明
图1是本发明中控制系统的原理框图。
1代表土壤墒情采集站，2代表光照强度检测电路，3代表中央控制单元，4代表灌溉单元，4-1代表流量计，5代表施肥单元，5-1代表施肥泵，6代表按键编码电路，7代表空气温湿度检测电路。
具体实施方式
本发明在具体实施时，土壤墒情采集站1中土壤温度检测电路、降雨量采集电路、风速传感器电路、光照强度检测电路2、以及空气温湿度检测电路7来为灌溉单元4和施肥单元5提供灌溉量与施肥量的依据，其中流量计4-1可以测量灌溉单元4的灌溉量，施肥泵5-1可以测量施肥单元5中的施肥量，进而反馈给中央控制单元3以便于实现全自动化控制。
在具体操作时，本系统可设定不同的灌溉模式：微喷、滴灌、支架喷灌、喷灌机、畦灌，根据情况选择使用。
通过系统内设置的无线通讯装置，可以实现灌溉单元4与施肥单元5的远程无线控制，进一步扩大了实施面积以及减少人力的监管工作。
在现场种植现场可添加360度旋转云台高清网络摄像头以实时监控灌溉情况。
中央控制单元通过软件的设计可实现供水超压、欠压、灌溉完成自动停泵。
在农作物的不同生长期时，可以先选择当下的生长时期，中央控制单元3会调用内部存储的粗略的施肥量与灌溉量的比例范围，再根据实时采集的土壤墒情信息与光照强度信息，综合处理后输出精确的控制信号对灌溉单元4与施肥单元5加以控制。
为了体现本发明的有益效果，进行了现有技术与本方案的实验对比，以小麦、玉米种植为例进行了施肥量、灌水量以及产量的试验调查，得到以下结论：
表1：
通过以上表格可以看出，本水肥一体化智能控制方案在小麦田应用可节水37.5％、节肥24.3、增产10.5％；在玉米田应用可节水40％、节肥29.3％、增产15.1％。应用本水肥一体化智能控制方案可以实现大田作物生产节水、省肥、高产、高效，对今后的市场推广非常有经济价值与实用价值。

Claims (4)

1.一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统，包括土壤墒情采集站(1)、存储有土壤墒情信息的中央控制单元(3)、灌溉单元(4)，土壤墒情采集站(1)与中央控制单元(3)的第一输入端连接，中央控制单元(3)的第一控制端与灌溉单元(4)连接，其特征在于：在控制系统中增设光照强度检测电路(2)、空气温湿度检测电路(7)以及施肥单元(5)，光照强度检测电路(2)、空气温湿度检测电路(7)均与中央控制单元(3)的第二输入端连接，中央控制单元(3)的第二输出端与施肥单元(5)连接，所述的系统结构中还包括小麦和玉米各个生长期区段的按键编码电路(6)，按键编码电路(6)连接中央控制单元(3)的第三输入端，在种植现场添加360度旋转云台高清网络摄像头；
所述的测墒灌溉水肥一体化智能控制系统的控制方法，包括如下步骤：
a、土壤墒情采集站(1)与光照强度检测电路(2)、空气温湿度检测电路(7)将采集到的土壤墒情信息、光照强度信息和空气温湿度信息同时发送给中央控制单元(3)中，同时选定按键编码电路(6)所对应的小麦或者玉米不同生长期区段的编码信息至中央控制单元(3)；
b、中央控制单元(3)综合土壤墒情信息、光照强度信息、空气温湿度信息以及根据小麦或者玉米不同生长期区段的编码信息进行综合处理；
c、中央控制单元(3)将处理后的控制信号同时发送给灌溉单元(4)与施肥单元(5)，控制灌溉单元(4)的灌溉量与施肥单元(5)的施肥量、灌溉量与施肥量的比例、以及灌溉施肥的时间；
所述的控制方法的步骤b中综合处理的方法为，中央控制单元(3)调用内部存储的粗略的施肥量与灌溉量的比例范围，再根据实时采集的土壤墒情信息与光照强度信息，输出精确的控制信号对灌溉单元(4)与施肥单元(5)加以控制。
2.根据权利要求1所述的一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统，其特征在于：所述的中央控制单元(3)连接有无线通讯发送模块电路，灌溉单元(4)与施肥单元(5)中均设置有无线接收电子阀门，中央控制单元(3)通过无线通讯发送模块电路输出控制信号分别连接灌溉单元(4)与施肥单元(5)中的无线接收电子阀门。
3.根据权利要求1所述的一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统，其特征在于：所述的灌溉单元(4)中设置有流量计(4-1)，流量计(4-1)与中央控制单元(3)的第四输入端连接，所述的施肥单元(5)中设置有施肥泵(5-1)，施肥泵(5-1)与中央控制单元(3)的第五输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统，其特征在于：所述的土壤墒情采集站(1)包括土壤温度检测电路、降雨量采集电路、风速传感器电路，所述的土壤温度检测电路、降雨量采集电路、风速传感器电路均与中央控制单元(3)的第一输入端连接。
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