CN106068862A - 一种固液混合肥料一体化控制系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种固液混合肥料一体化控制系统及其实现方法，输送系统包括：肥料混合系统、施肥系统和总控制系统；总控制系统控制肥料混合系统中的混合肥料通过下肥管道输出到施肥系统中；所述下肥管道上设置有电动阀门，所述总控制系统控制电动阀门的开关从而控制下肥管道的连通和闭合。本申请提出的固液混合肥料一体化控制系统，采用智能控制系统，实现根据作物需肥需水规律控制灌水施肥；还采用多级混合系统，实现固液肥料与水的混合均匀，施肥效果好；并且采用了精细化算法，使得施肥量恰到好处，不会造成浪费和环境污染；而且还采用自由组装式的浇灌设计，可以适用于各种大小各种形状的土地，还可以进一步的在室内园林等地方使用。

Description

一种固液混合肥料一体化控制系统及其实现方法

技术领域

本申请涉及农业领域，特别是涉及一种固液混合肥料一体化控制系统及其实现方法。

背景技术

近年来，由于设施农业技术的推广和普及，液体肥料已被广泛应用与现代农业生产当中，实现水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。其优势在于充分利用现代农业的浇水灌溉设施，把可溶性固体或液体肥料按不同农作物所需的营养物质和作物需肥规律特点，配兑成的肥液与灌溉水一起相融后利用可控管道系统，通过管道和滴头形成滴灌，均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量。

同时还能根据不同的蔬菜的需肥特点，土壤环境和养分含量状况；蔬菜不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。

然而，现有水肥一体化装置的施肥部分，在施肥过程中常常出现未溶解的颗粒物质会阻塞管道中的滴头，影响施肥效果，也缩短了滴灌设备的使用寿命，同时会导致过量超量施肥的情况，无法精细化控制。

同时现在常用的灌溉方式，有喷灌和微观等形式，目前常用形式是微灌与施肥的结合，且以滴灌、微喷与施肥结合的居多，但是这些方式都存在水压低，水量大，肥料和水源浪费巨大的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种混合效果好、精细化程度高、不易造成环境污染的固液混合肥料一体化控制系统。

所述系统包括：肥料混合系统、施肥系统和总控制系统；总控制系统控制肥料混合系统中的混合肥料通过下肥管道输出到施肥系统中；所述下肥管道上设置有电动阀门，所述总控制系统控制电动阀门的开关从而控制下肥管道的连通和闭合；其中肥料混合系统包括肥料混合装置和肥料称重装置；所述肥料称重装置与所述肥料混合装置连接；所述肥料混合装置包括液态肥注入模块、固态肥注入模块、水注入模块和混合模块；当肥料进入混合模块前先输送到启动肥料称重装置对进入混合装置的肥料进行称重；所述液态肥注入模块包括液态肥存储罐、打肥器和液态肥管道；其中液态肥料通过所述液态肥存储罐，液态肥存储罐中的打肥器对液态肥料进行搅拌，搅拌之后的液态肥料经由所述液态肥管道输入至所述混合模块中；所述固态肥注入模块包括固态肥存储罐、绞轮机电机和固态肥管道；其中固态肥料通过所述固态肥存储罐，固态肥存储罐中的所述绞轮机电机对固态肥聊进行搅拌，搅拌之后的固态肥料经由所述固态肥管道输入至所述混合模块中；所述固态肥注入模块还包括研磨槽，当存在过大颗粒或结块化肥时，通过研磨槽对其进行研磨后再输送至混合装置中；所述水注入模块包括高压水泵和高压水喷头；其中水在所述高压水泵的作用经由所述高压水喷头喷至所述混合模块中；所述混合模块包括高速搅拌桶、PH值调节装置和震荡箱；所述高速搅拌桶、所述PH值调节装置和所述震荡箱通过管道连接；其中固态肥、液态肥和水在进入混合模块前，启动肥料称重装置，经过肥料称重装置称重后，输入到混合模块中，经由高速搅拌桶搅拌，搅拌充分混合后，PH值调节装置对混合物的PH值进行调节，之后再经过震荡箱对其中的气体进行去除；其中肥料称重装置包括称重箱体、称重传感器、称重底盘和称重台支柱；其中总控制系统包括电源系统、固液配肥称重控制器和通讯模块；所述固液配肥称重控制器包括ADC输入口、电源输入口、通讯接口、多个IO输出口和多个DAC输出口；所述电源系统与所述电源输入口电连接，所述称重传感器与所述ADC输入口电连接，所述通讯模块与所述通讯接口电连接，所述电动阀门与一IO输出口电连接，所述高压水泵与另一IO输出口电连接，所述绞轮机电机通过一变频器与一DAC输出口电连接，所述打肥泵通过另一变频器与另一DAC输出口电连接。

优选的，在所述固态肥存储罐和所述液态肥存储罐的顶部设有超声波测距仪，所述超声波测距仪用于估测肥料剩余量。

优选的，在所述固态肥存储罐与所述绞轮机之间设置有研磨装置，

所述研磨装置用于当存在过大颗粒或结块化肥时，通过研磨装置对其进行研磨后再输送至混合装置中。

优选的，所述施肥系统包括输肥管道和肥料注出头。

优选的，所述输肥管道包括一主输肥管道和多个分支输肥管道；

所述主输肥管道通过法兰与多个分支输肥管道连接，形成施肥网；

所述主输肥管道的长度与所述分支输肥管道的数量可以按实际需求改变。

本申请还提出上述固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，其包括：

步骤S1：将所有肥料加入各自的存储罐中；

步骤S2：使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测；

步骤S3：将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求；

步骤S4：如果达到要求，则将所有肥料进行混合形成混合肥料；

步骤S5：将混合肥料输出到施肥系统中进行施肥。

优选的，所述步骤S1、将所有肥料加入各自的存储罐中，包括：

步骤S101：将第N种肥料倒入第M个存储罐中；

步骤S102：在总控制系统中输入第N种肥料所在的存储罐M以及该第N种肥料的重量；

步骤S103：判断是否需要施的所有肥料都已经在系统中记录，如果是则执行步骤S2，否则执行步骤S101。

优选的，步骤S2，使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测，判断每种肥料的余量是否足够，包括：

步骤S201：超声波测距仪开始测距，测得当前液面高度；

步骤S202：根据原始数据计算得到容量深度；

步骤S203：根据容量深度计算肥料用量是否足够，如果是则继续，否则退出该方法并警告用户；

步骤S204：执行步骤S3。

优选的，执行步骤S2之前还对所有肥料进行调配，包括：

步骤S201′：将系统进行初始化；

步骤S202′：设定本次施肥的肥料数量、每种肥料的用量和每种肥料的浓度；

步骤S203′：启动系统，将肥料输入到肥料称重装置；

步骤S204′：判断是否所有肥料都已经输入完成，如果是则执行步骤S208，否则继续；

步骤S205′：检测未完成输入的肥料在肥料罐中是否还有，如果是则继续，否则中断所有操作并发出警告；

步骤S206′：判断肥料罐中的肥料是否够本次施肥使用，如果够则继续，否则中断所有操作并发出警告；

步骤S207′：启动系统，将肥料加入肥料混合装置，执行步骤S204；

步骤S208′：读取配水量，判断是否足够，如果够则继续，否则重复此步骤；

步骤S209′：关闭系统，告知操作者本次配肥完成。

优选的，所述步骤S3、将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求，包括：

步骤S301：对每种调配的肥料进行称重；

步骤S302：对称重结果进行判断，若达到本次施肥设定值的80％则继续，若达到本次施肥设定值的100％则执行步骤S304，未达到本次施肥设定值的80％则执行步骤S301；

步骤S303：改变输出模式，减慢输出速度，执行步骤S301；

步骤S304：将称重完成的调配完成的每种肥料输出至肥料混合装置；

步骤S305：对输出次数进行判断，达到预设的次数则继续，否则执行步骤S307；

步骤S306：对肥料称重装置进行清洗；

步骤S307：完成肥料称重，执行步骤S4。

优选的，所述步骤S4、如果达到要求，则将所有肥料进行混合形成混合肥料，包括：

步骤S401：将待混合的肥料输入到高速搅拌桶进行拌制；

步骤S402：检测拌制肥料的PH值是否达到本次施肥的要求，是则执行步骤S404，否则继续；

步骤S403：对拌制肥料进行PH值调节，执行步骤S404；

步骤S404：将达到要求的拌制肥料输入到震荡箱对产生的气体进行去除；

步骤S405：完成肥料的混合，执行步骤S5。

上述本发明提出的一种固液混合肥料一体化控制系统及其实现方法，获得了以下技术效果：

1、本申请提出的固液混合肥料一体化控制系统，采用智能控制系统，实现根据作物需肥需水规律控制灌水施肥。

2、本申请提出的固液混合肥料一体化控制系统，采用多级混合系统，实现固液肥料与水的混合均匀，施肥效果好。

3、本申请提出的固液混合肥料一体化控制系统，采用了精细化算法，使得施肥量恰到好处，不会造成浪费和环境污染。

4、本申请提出的固液混合肥料一体化控制系统，采用自由组装式的浇灌设计，可以适用于各种大小各种形状的土地，还可以进一步的在室内园林等地方使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请固液混合肥料一体化控制系统整体结构示意图；

图2是本申请肥料混合系统结构示意图；

图3是本申请肥料混合装置结构示意图；

图4是本申请液态肥注入模块结构示意图；

图5是本申请固态肥注入模块结构示意图；

图6是本申请水注入模块结构示意图；

图7是本申请混合模块结构示意图；

图8是本申请肥料称重装置结构示意图；

图9是本申请总控制系统结构示意图；

图10是本申请施肥系统结构示意正视图；

图11是本申请施肥系统结构示意俯视图；

图12是本申请本申请的工作示意图；

图13是本申请液态肥注入模块的工作示意图；

图14是本申请固态肥注入模块的工作示意图；

图15是本申请水注入模块的工作示意图；

图16是本申请输肥至施肥系统的结构示意图；

图17是本申请固液混合肥料一体化控制系统的实现方法流程图；

图18是本申请将所有肥料加入各自的存储罐中的方法流程图；

图19是本申请将所有肥料进行调配的方法流程图；

图20是本申请将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求的方法流程图；

图21是本申请将所有肥料进行混合形成混合肥料的方法流程图。

附图标记：

1-肥料混合系统；11-肥料混合装置；12-肥料称重装置；111-液态肥注入模块；112-固态肥注入模块；113-水注入模块；114-混合模块；1111-液态肥存储罐；1112-打肥器；1113-液态肥管道；1114-超声波测距仪；1115-电动泵；1121-固态肥存储罐；1122-绞轮机电机；1123-固态肥管道；1124-超声波测距仪；1125-电动阀；1126-研磨装置；1131-高压水泵；1132-高压水喷头；1133-配水流量表；1141-高速搅拌桶；1142-研磨槽；1143-PH值调节装置；1144-震荡箱；1145-液位传感器；115-高压清洗水泵；1151-高压清洗喷头；1161-打肥泵；1162-打肥压力表；1163-打肥流量表；1164-止回阀；1165-灌溉压力表；1166-灌溉泵；121-称重箱体；122-称重传感器；123-称重底盘；124-称重台支架；2-施肥系统；21-输肥管道；22-肥料注出头；211-主输肥管道；212-分支输肥管道；213-法兰；3-总控制系统；31-电源系统；32-固液配肥称重系统；33-通讯模块；321-ADC输入口；322-电源输入口；323-通讯接口；324-IO输出口；325-DAC输出口；326-变频器；4-下肥管道；41-电动阀门。

具体实施方式

本申请采用智能控制系统，实现根据作物需肥需水规律控制灌水施肥，同时采用多级混合系统，实现固液肥料与水的混合均匀，施肥效果好，还采用了精细化算法，使得施肥量恰到好处，不会造成浪费和环境污染，而且还采用自由组装式的浇灌设计，可以适用于各种大小各种形状的土地，还可以进一步的在室内园林等地方使用。

当然，实施本申请的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合本申请附图进一步说明本申请具体实现。

本申请提供一种混合效果好、精细化程度高、不易造成环境污染的固液混合肥料一体化控制系统。

如图1所示，该系统包括：肥料混合系统1、施肥系统2和总控制系统3。

总控制系统3控制肥料混合系统1中的混合肥料通过下肥管道4输出到施肥系统2中；下肥管道上设置有电动阀门41，总控制系统3控制电动阀门41的开关从而控制下肥管道4的连通和闭合以实现施肥系统2中肥料注入量的控制。

其中如图2所示，肥料混合系统1包括肥料混合装置11和肥料称重装置12；所述肥料称重装置与所述肥料混合装置连接；其中如图3所示，肥料混合装置11包括液态肥注入模块111、固态肥注入模块112、水注入模块113和混合模块114。

当肥料进入混合模块前先输送到启动肥料称重装置对进入混合装置的肥料进行称重。如图4-6、13、14所示，液态肥注入模块111又包括液态肥存储罐1111、打肥器1112和液态肥管道1113；其中液态肥料存储在液态肥存储罐1111中，液态肥存储罐中的打肥器1112对通过电动泵1115输出液态肥料进行搅拌，搅拌之后的液态肥料经由液态肥管道1113输入至混合模块114中；固态肥注入模块112包括固态肥存储罐1121、绞轮机电机1122和固态肥管道1123；其中固态肥料存储在固态肥存储罐1121中，固态肥存储罐中的所述绞轮机电机1122对通过电动阀1125输送来的固态肥聊进行搅拌，搅拌之后的固态肥料经由固态肥管道1123输入至混合模块114中；

固态肥注入模块在固态肥管道1123末端设置有过滤网，可以对较大的结块的肥料进行过滤。

如图13、14所示，在所述固态肥存储罐1121和所述液态肥存储罐1111的顶部设有超声波测距仪1124、1114，所述超声波测距仪用于估测肥料剩余量。

具体的，总控制系统3控制超声波测距仪实时对液态肥液面和固态肥上表面进行检测，通过测得的空仓时的距离减去实时测得的距离，并根据罐体横截面积与肥料密度便可以得出剩余肥料量。

如图14所示，在所述固态肥存储罐与所述绞轮机之间设置有研磨装置1126，

所述研磨装置1126用于当存在过大颗粒或结块化肥时，通过研磨装置对其进行研磨后再输送至混合装置中，既可以使得混合更迅速，还可以减少固态肥注入模块的堵塞。

如图15所示，水注入模块113包括高压水泵1131和高压水喷头1132；其中水在高压水泵1131的作用经由高压水喷头1132喷至混合模块114中，并使用配水流量表1133记录使用水量。

具体的，本系统可以设置有多个固态管道和多个液态管道，其中固态管道数量和液态管道数量为实际施用的固态肥数量和液态肥数量一致，优选的可以在上述基础上增加若干备用管道；

还可以只设置单个液态管道和单个固态管道，并在其上设置电控多通阀，使用总控制系统来实现输入肥料的先后顺序。

总控制系统可以通过改变注入管道的开启先后顺序来实现输入肥料的先后顺序，或者通过改变主管道与分支管道的联通与否来实现肥料输入的先后顺序。

作为优选的实施例，如图12所示，该系统包括：高压清洗喷头1151和高压清洗水泵115，可根据预先设定的规则对称重箱体121进行清洗。

具体的，为了控制过度施肥污染土地，采用以下公式计算肥料用量：

$M_{\mathrm{\α}}=\frac{G[Q-T+(N\×(C+K))]}{X_{\mathrm{\α}}}---\left(1\right)$

其中，M_α为第α种含有污染肥料的肥料施用量，Q为待施肥区域所含污染的数量，T为待施肥区域未施肥时所含污染量，X_α为第α种含有污染的肥料中所含的污染量，G为待施肥区域单位面积土壤质量，C为施用肥料所含污染的周期衰耗率，K为种植物对施用化肥的周期吸收率，N为施肥周期；

固液配肥称重控制器32利用公式(1)控制肥料称重装置的称重。

上式为了控制待施肥区域所含污染的数量Q的值，应该让其尽可能接近待施肥区域未施肥时所含污染量T的值，以选择每种肥料的最优施用量，换句话说，采用最优的肥料使用量，可以尽可能的减少超量施肥所带来的土地污染。

造成土地施肥污染的元素主要包括了氮、磷和钾，而氮、磷和钾又是人工肥料的主要组成，在土壤中施入过量氮肥后，微生物生长速度加快，所消耗的土壤有机质就越多.土壤中有机质含量最终会降低，影响土壤团粒结构的形成，导致土壤板结；而向土壤中过量施入磷肥时，磷肥中的磷酸根与土壤中钙、镁等阳离子形成沉淀，致使土壤板结；当向土壤施入过量钾肥时，钾肥中的钾离子将形成土壤团粒结构的多价阳离子交换出来，而破坏了团粒结构，致使土壤板结。

以上这些情况都会对土壤环境造成破坏，所以总控制单元在混合肥料前，先通过计算本次施肥的最佳肥料用量，固液配肥称重控制器控制肥料称重装置的称重，以控制氮、磷和钾三种肥料使用过多导致环境破坏。

如图7、15所示，混合模块114包括高速搅拌桶1141、PH值调节装置1143和震荡箱1144；高速搅拌桶、PH值调节装置和震荡箱通过管道连接；其中固态肥、液态肥和水在进入混合模块114前，启动肥料称重装置12，经过肥料称重装置12称重后，输入到混合模块中，经由高速搅拌桶1141搅拌，搅拌充分混合后，PH值调节装置1143将混合物的PH值调节至实际需要的PH值，再经过震荡箱1144对其中的气体进行去除。

具体的，固态肥、液态肥和水的混合物可以按照实际需求经过上述混合模块114，无需同时经过所有装置；

具体的，在混合模块114中，还包括液位传感器1145，可以控制加水量不会超出设定值。

更具体的，有些情况下配给的混合肥料已经具备良好的施用酸碱特性，则无需再经过PH值调节装置进行PH值的调节，还有些情况下需要保存混合肥料的反应气体，则只需要将搅拌桶调至低速档，无需经过震荡箱进行气体挥发。

如图8所示，肥料称重装置12又包括称重箱体121、称重传感器122、称重底盘123和称重台支柱124。

如图9所示，总控制系统3包括电源系统31、固液配肥称重控制器32和通讯模块33；固液配肥称重控制器32包括ADC输入口321、电源输入口322、通讯接口323、多个IO输出口324和多个DAC输出口325；电源系统31与电源输入口322电连接，称重传感器122与ADC输入口321电连接，通讯模块33与通讯接口323电连接，电动阀门41与一IO输出口324电连接，高压水泵1131与另一IO输出口324电连接，绞轮机电机1122通过一变频器326与一DAC输出口325电连接，所述打肥泵1112通过另一变频器326与另一DAC输出口325电连接。

其中固液配肥称重控制器32通过计算以下公式(1)实现对混合肥料中每种含有污染肥料的肥料施用量的控制：

$M_{\mathrm{\α}}=\frac{G[Q-T+(N\×(C+K))]}{X_{\mathrm{\α}}}---\left(1\right)$

其中，M_α为第α种含有污染肥料的肥料施用量，Q为待施肥区域所含污染的数量，T为待施肥区域未施肥时所含污染量，X_α为第α种含有污染的肥料中所含的污染量，G为待施肥区域单位面积土壤质量，C为施用肥料所含污染的周期衰耗率，K为种植物对施用化肥的周期吸收率，N为施肥周期。

如图10、11所示，施肥系统2包括输肥管道21和肥料注出头22；其中输肥管道21包括一主输肥管道211和多个分支输肥管道212；主输肥管道211通过法兰与多个分支输肥管道212连接，形成施肥网；主输肥管道211的长度与分支输肥管道212数量及长度可以按实际需求改变。

由于采用多级管道配合法兰的设计，管道可以随意装配，适用于各种不同大小的室内室外种植场地；

优选的，可以在主输肥管道的平行端也设置肥料注出头，肥料注出头可以设置电控模块，采用总控制单元进行出料控制，或者采用物理挤压法，通过下料挤压管道中的混合肥料进行施用。

如图16所示，在将混合肥料从混合模块114中在打肥泵1161的作用下输送到灌溉泵1166中，为了防止肥料倒灌入混合模块中，还设置有止回阀1164，并且通过打肥压力表1162、打肥流量表1163对输送到灌溉泵1166中的混合肥料进行监控，同时在灌溉泵1166启动后，通过灌溉压力表1165对施肥进行监控。

使用时，如图12所示，启动系统，总控制模块控制打肥泵1112、高压水泵1131和绞轮机电机1122启动，锁闭电动阀门41，同时启动肥料称重装置12，液态肥从液态肥管道1113中输送到混合模块114中，固态肥从固态肥管道1123输送到混合模块114中，水从高压水喷头1132输送到混合模块114中，肥料称重装置12计算达到本次施肥设定值时，总控制模块关闭打肥泵1112、高压水泵1131和绞轮机电机1122，将肥料在混合模块114中进行搅拌，搅拌完成后，打开电动阀门41，将混合肥料通过下肥管道4输送至施肥系统2进行施肥。

本申请还提出上述固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，如图17所示，其包括：

步骤S1：将所有肥料加入各自的存储罐中；

如图18所示，步骤S1、将所有肥料加入各自的存储罐中，包括：

步骤S101：将第N种肥料倒入第M个存储罐中；

步骤S102：在总控制系统中输入第N种肥料所在的存储罐M以及该第N种肥料的重量；

步骤S103：判断是否需要施的所有肥料都已经在系统中记录，如果是则执行步骤S2，否则执行步骤S101。

步骤S2：使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测；

具体的，总控制系统3控制超声波测距仪实时对液态肥液面和固态肥上表面进行检测，通过测得的空仓时的距离减去实时测得的距离，并根据罐体横截面积与肥料密度便可以得出剩余肥料量。

具体的，步骤S2，使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测，判断每种肥料的余量是否足够，包括：

步骤S201：超声波测距仪开始测距，测得当前液面高度；

步骤S202：根据原始数据计算得到容量深度；

步骤S203：根据容量深度计算肥料用量是否足够，如果是则继续，否则退出该方法并警告用户；

步骤S204：执行步骤S3。

更具体的，如图19所示，在执行步骤S2之前还对所有肥料在各自的存储罐中分别进行调配，包括：

步骤S201′：将系统进行初始化；

步骤S202′：设定本次施肥的肥料数量、每种肥料的用量和每种肥料的浓度；

其中，总控制系统使用公式(1)计算此次施肥的每种化肥施用量。

具体的，为了控制过度施肥污染土地，采用以下公式(1)计算肥料用量：

$M_{\mathrm{\α}}=\frac{G[Q-T+(N\×(C+K))]}{X_{\mathrm{\α}}}---\left(1\right)$

其中，M_α为第α种含有污染肥料的肥料施用量，Q为待施肥区域所含污染的数量，T为待施肥区域未施肥时所含污染量，X_α为第α种含有污染的肥料中所含的污染量，G为待施肥区域单位面积土壤质量，C为施用肥料所含污染的周期衰耗率，K为种植物对施用化肥的周期吸收率，N为施肥周期。

上式为了控制待施肥区域所含污染的数量Q的值，应该让其尽可能接近待施肥区域未施肥时所含污染量T的值，以选择每种肥料的最优施用量，换句话说，采用最优的肥料使用量，可以尽可能的减少超量施肥所带来的土地污染。

造成土地施肥污染的元素主要包括了氮、磷和钾，而氮、磷和钾又是人工肥料的主要组成，在土壤中施入过量氮肥后，微生物生长速度加快，所消耗的土壤有机质就越多.土壤中有机质含量最终会降低，影响土壤团粒结构的形成，导致土壤板结；而向土壤中过量施入磷肥时，磷肥中的磷酸根与土壤中钙、镁等阳离子形成沉淀，致使土壤板结；当向土壤施入过量钾肥时，钾肥中的钾离子将形成土壤团粒结构的多价阳离子交换出来，而破坏了团粒结构，致使土壤板结。

以上这些情况都会对土壤环境造成破坏，所以总控制单元在混合肥料前，先通过计算本次施肥的最佳肥料用量，以控制氮、磷和钾三种肥料使用过多导致环境破坏。

步骤S203′：启动系统，将肥料输入到肥料称重装置；

步骤S204′：判断是否所有肥料都已经输入完成，如果是则执行步骤S208，否则继续；

步骤S205′：检测未完成输入的肥料在肥料罐中是否还有，如果是则继续，否则中断所有操作并发出警告；

步骤S206′：判断肥料罐中的肥料是否够本次施肥使用，如果够则继续，否则中断所有操作并发出警告；

步骤S207′：启动系统，将肥料加入肥料混合装置，执行步骤S204；

步骤S208′：读取配水量，判断是否足够，如果够则继续，否则重复此步骤；

步骤S209′：关闭系统，告知操作者本次配肥完成。

具体的，本系统可以设置有多个固态管道和多个液态管道，其中固态管道数量和液态管道数量为实际施用的固态肥数量和液态肥数量一致，优选的可以在上述基础上增加若干备用管道；

还可以只设置单个液态管道和单个固态管道，并在其上设置电控多通阀，使用总控制系统来实现输入肥料的先后顺序。

步骤S3：将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求；

如图20所示，步骤S3、将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求，包括：

步骤S301：对每种调配的肥料进行称重；

步骤S302：对称重结果进行判断，若达到本次施肥设定值的80％则继续，若达到本次施肥设定值的100％则执行步骤S304，未达到本次施肥设定值的80％则执行步骤S301；

步骤S303：改变输出模式，减慢输出速度，执行步骤S301；

步骤S304：将称重完成的调配完成的每种肥料输出至肥料混合装置；

步骤S305：对输出次数进行判断，达到预设的次数则继续，否则执行步骤S307；

步骤S306：对肥料称重装置进行清洗；

步骤S307：完成肥料称重，执行步骤S4。

步骤S4：如果达到要求，则将所有肥料进行混合形成混合肥料；

如图21所示，步骤S4、如果达到要求，则将所有肥料进行混合形成混合肥料，包括：

步骤S401：将待混合的肥料输入到高速搅拌桶进行拌制；

步骤S402：检测拌制肥料的PH值是否达到本次施肥的要求，是则执行步骤S404，否则继续；

步骤S403：对拌制肥料进行PH值调节，执行步骤S404；

步骤S404：将达到要求的拌制肥料输入到震荡箱对产生的气体进行去除；

步骤S405：完成肥料的混合，执行步骤S5。

具体的，固态肥、液态肥和水的混合物可以按照实际需求经过上述混合模块114，无需同时经过所有装置；

更具体的，有些情况下施肥需要保持肥料的颗粒性，因此无需通过研磨槽进行研磨，还有些情况下配给的混合肥料已经具备良好的施用酸碱特性，则无需再经过PH值调节装置进行PH值的调节，还有些情况下需要保存混合肥料的反应气体，则只需要将搅拌桶调至低速档，无需经过震荡箱进行气体挥发。

步骤S5：将混合肥料输出到施肥系统中进行施肥。

由于采用多级管道配合法兰的设计，管道可以随意装配，适用于各种不同大小的室内室外种植场地；

优选的，可以在主输肥管道的平行端也设置肥料注出头，肥料注出头可以设置电控模块，采用总控制单元进行出料控制，或者采用物理挤压法，通过下料挤压管道中的混合肥料进行施用。

本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种固液混合肥料一体化控制系统，其特征在于，包括：

肥料混合系统、施肥系统和总控制系统；

总控制系统控制肥料混合系统中的混合肥料通过下肥管道输出到施肥系统中；

所述下肥管道上设置有电动阀门，所述总控制系统控制电动阀门的开关从而控制下肥管道的连通和闭合；

其中肥料混合系统包括肥料混合装置和肥料称重装置；

所述肥料称重装置与所述肥料混合装置连接；

所述肥料混合装置包括液态肥注入模块、固态肥注入模块、水注入模块和混合模块；

当肥料进入混合模块前先输送到启动肥料称重装置对进入混合装置的肥料进行称重；

所述液态肥注入模块包括液态肥存储罐、打肥器和液态肥管道；

其中液态肥料通过所述液态肥存储罐，液态肥存储罐中的打肥器对液态肥料进行搅拌，搅拌之后的液态肥料经由所述液态肥管道输入至所述混合模块中；

所述固态肥注入模块包括固态肥存储罐、绞轮机电机和固态肥管道；

其中固态肥料通过所述固态肥存储罐，固态肥存储罐中的所述绞轮机电机对固态肥料进行搅拌，搅拌之后的固态肥料经由所述固态肥管道输入至所述混合模块中；

所述水注入模块包括高压水泵和高压水喷头；

其中水在所述高压水泵的作用经由所述高压水喷头喷至所述混合模块中；

所述混合模块包括高速搅拌桶、PH值调节装置和震荡箱；

其中肥料称重装置包括称重箱体、称重传感器、称重底盘和称重台支柱；

其中总控制系统包括电源系统、固液配肥称重控制器和通讯模块；

所述固液配肥称重控制器包括ADC输入口、电源输入口、通讯接口、多个IO输出口和多个DAC输出口，固液配肥称重控制器控制肥料称重装置的称重；

所述电源系统与所述电源输入口电连接，所述称重传感器与所述ADC输入口电连接，所述通讯模块与所述通讯接口电连接，所述电动阀门与一IO输出口电连接，所述高压水泵与另一IO输出口电连接，所述绞轮机电机通过一变频器与一DAC输出口电连接，所述打肥泵通过另一变频器与另一DAC输出口电连接。

2.如权利要求1所述的固液混合肥料一体化控制系统，其特征在于，所述施肥系统包括输肥管道和肥料注出头。

3.如权利要求2所述的固液混合肥料一体化控制系统，其特征在于，所述输肥管道包括一主输肥管道和多个分支输肥管道；

所述主输肥管道通过法兰与多个分支输肥管道连接，形成施肥网；

所述主输肥管道的长度与所述分支输肥管道的数量可以按实际需求改变。

4.如权利要求1所述的固液混合肥料一体化控制系统，其特征在于，在所述固态肥存储罐和所述液态肥存储罐的顶部设有超声波测距仪，所述超声波测距仪用于估测肥料剩余量。

5.如权利要求1所述的固液混合肥料一体化控制系统，其特征在于，在所述固态肥存储罐与所述绞轮机之间设置有研磨装置，

所述研磨装置用于当存在过大颗粒或结块化肥时，通过研磨装置对其进行研磨后再输送至混合装置中。

6.一种固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将所有肥料加入各自的存储罐中；

步骤S2：使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测，判断每种肥料的余量是否足够；

步骤S3：如果余量足够，则将调配的肥料进行称重，判断是否达到重量要求；

步骤S4：如果达到重量要求，则将所有肥料进行混合形成混合肥料；

步骤S5：将混合肥料输出到施肥系统中进行施肥。

7.如权利要求6所述的固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S1、将所有肥料加入各自的存储罐中，包括：

步骤S101：将第N种肥料倒入第M个存储罐中；

步骤S102：在总控制系统中输入第N种肥料所在的存储罐M以及该第N种肥料的重量；

步骤S103：判断是否需要施的所有肥料都已经在系统中记录，如果是则执行步骤S2，否则执行步骤S101。

8.如权利要求6所述的固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S3、将调配的肥料进行称重，判断是否达到要求，包括：

步骤S301：对每种调配的肥料进行称重；

步骤S302：对称重结果进行判断，若达到本次施肥设定值的80％则继续，若达到本次施肥设定值的100％则执行步骤S304，未达到本次施肥设定值的80％则执行步骤S301；

步骤S303：改变输出模式，减慢输出速度，执行步骤S301；

步骤S304：将称重完成的调配完成的每种肥料输出至肥料混合装置；

步骤S305：对输出次数进行判断，达到预设的次数则继续，否则执行步骤S307；

步骤S306：对肥料称重装置进行清洗；

步骤S307：完成肥料称重，执行步骤S4。

9.如权利要求6所述的固液混合肥料一体化控制系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2，使用超声波测距仪对每种肥料余量进行检测，判断每种肥料的余量是否足够，包括：

步骤S201：超声波测距仪开始测距，测得当前液面高度；

步骤S202：根据原始数据计算得到容量深度；

步骤S203：根据容量深度计算肥料用量是否足够，如果是则继续，否则退出该方法并警告用户；

步骤S204：执行步骤S3。