CN106105532A - 一种智能肥水一体节水灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能肥水一体节水灌溉系统，包括加压泵、电动阀门、肥水一体机、叠片过滤器、土壤数据采集器、气象数据采集器、农作物生长参数采集器、数据存储和数据分析库、控制器、在线工控显示平台和打印机。该装置结构简单，设计合理，故障率低，使用安全性和运行稳定性高；该装置采用肥水一体机，将灌溉和施肥同时进行，不仅肥料吸收好，节约肥料用量，也节约施肥的人工及机械费用；由集成自动化控制技术，自动完成灌溉和施肥全过程，通过大数据分析，自动评估灌溉效果，自动生成灌溉优化方案。

Description

一种智能肥水一体节水灌溉系统

技术领域

本发明属于一种灌溉系统领域，具体涉及一种智能肥水一体节水灌溉系统。

背景技术

人人都知道植物的生长离不开水，为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须给作物提供充足的水分。但在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求，因此，必须人为地进行灌溉。现有的灌溉系统由高位水池或加压泵、阀门、灌溉供水管路、喷灌设备（滴灌或微灌设备）和电器控制柜组成，以高位水池或加压泵为灌溉系统提供有压水源，通过人为判断是否需要灌溉，由电器控制柜启动加压泵或高位水池的放水阀门，喷灌、滴灌或微灌设备对所辐射的土地进行灌溉，人为确定灌溉量满足灌溉要求后停止灌溉。

现有技术具有以下缺点：灌溉系统完全依靠人为判断进行灌溉，灌溉效率低，耗水量大；不能根据土壤湿度、作物蓄水量来调整灌溉周期和灌溉水量；灌溉和施肥分离进行，不能根据作物的生长需求进行施肥，灌溉设备需要人工进行操作，操作繁琐；没有数据积累和分析，科学的进行灌溉和施肥没有数据分析支持。

针对上述不足，需要设计和开发一种智能肥水一体节水灌溉系统，能够补足上述各个缺点。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种智能肥水一体节水灌溉系统。

本发明是一种智能肥水一体节水灌溉系统，包括加压泵、电动阀门、肥水一体机、叠片过滤器、土壤数据采集器、气象数据采集器、农作物生长参数采集器、数据存储及数据分析库、控制器、在线工控显示平台和打印机；所述电动阀门包括第一电动阀门和第二电动阀门；所述控制器设有一个以上的输入端和五个以上的输出端；所述第一电动阀门设在加压泵的出水口处；第一电动阀门出来安装有一个双接口式输水管，其中一输水管与肥水一体机的输入端连接；所述肥水一体机的输出端连接输水主管；所述另一输水管上设有第二电动阀门并与高位水池连接；所述肥水一体机的另一端与叠片过滤器相连；所述加压泵、第一电动阀门、第二电动阀门和肥水一体机四者分别连接在控制器上；所述土壤数据采集器、气象数据采集器和农作物生长参数采集器三者分别与数据存储及数据分析库连接；所述在线工控显示平台上设置有数据输出端；所述数据存储及数据分析库与控制器的输入端相连，所述控制器的号输出端与在线工控显示平台连接；所述控制器的号输出端与在线工控显示平台的数据输出端连接；所述打印机连接安装在数据输出端上。

作为优选，所述加压泵所在位置为泵房，泵房内由加压泵、电机和配电控制柜组成，三者按先后顺序连接。

作为优选，所述加压泵进水口设有取水管，所述取水管安装在集水池内。

作为优选，所述在线工控显示平台采用触摸屏，使用方便。

作为优选，所述控制器采用PLC可编程控制器，运行稳定可靠，使用维护方便。

作为优选，所述加压泵与高位水池连接，泵不用一直开着，水池水少时可自动启动泵补水，补够停泵。

作为优选，所述一种智能肥水一体节水灌溉系统喷灌和自动生成解决问题的设计系统方案如下：

a.各采集器及喷灌的设计：

当土壤数据采集器、气象数据采集器、农作物生长参数采集器所采集的参数汇总至数据库进行分析，会给出灌溉水量、时间参数及施肥需求参数，分析参数通过PLC可编程控制器生成工作指令，启动加压泵，通过电动阀门，自动调整不同灌溉区域的灌溉时间、灌溉水量和施肥量；通过叠片过滤器，净化灌溉水质，保证灌溉喷头不会因杂质而堵塞。

b.自动生成解决方案的设计：

在线工控显示平台显示各设备运行工况，通过可编程控制器在线完成设备的远程操作，当故障数据传入数据库，经分析计算，根据不同故障原因，系统自动生成解决方案；通过对历史数据的分析，系统自动生成肥水一体节水灌溉运行优化方案和建议。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置结构简单，设计合理，故障率低，使用安全性和运行稳定性高；由于该装置不仅采用肥水一体机，将灌溉和施肥同时进行，一方面肥料吸收好，节约肥料用量，另一方面也节约施肥的人工及机械费用；而且采用了土壤数据采集器、气象数据采集器和农作物生长参数采集器自动收集整理灌溉水量、土壤湿度、气象数据、作为生长信息，自动生成灌溉所需数据；由集成自动化控制技术，自动完成灌溉和施肥全过程，通过大数据分析，自动评估灌溉效果，自动生成灌溉优化方案。

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为智能肥水一体节水灌溉系统的结构示意图。

图2为智能肥水一体节水灌溉系统的工作原理图。

其中：1-加压泵，3-肥水一体机，4-叠片过滤器，5-土壤数据采集器，6-气象数据采集器，7-农作物生长参数采集器，8-数据存储和数据分析库，9-控制器，10-在线工控显示平台，11-数据输出端，12-打印机，13-第一电动阀门、14-第二电动阀门、15-高位水池、16-泵房、17-电机18-配电控制柜、19-进水管、20-集水池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1和图2所示，一种智能肥水一体节水灌溉系统，包括加压泵1、电动阀门2、肥水一体机3、叠片过滤器4、土壤数据采集器5、气象数据采集器6、农作物生长参数采集器7、数据存储及数据分析库8、控制器9、在线工控显示平台10和打印机12；所述电动阀门包括第一电动阀门和第二电动阀门；所述控制器9设有一个以上的输入端和五个以上的输出端；所述第一电动阀门13设在加压泵1的出水口处；第一电动阀门13出来安装有一个双接口式输水管，其中一输水管与肥水一体机3的输入端连接；所述肥水一体机3的输出端连接输水主管；所述另一输水管上设有第二电动阀门14并与高位水池15连接,所述肥水一体机2的另一端与叠片过滤器4相连；所述加压泵1、第一电动阀门13、第二电动阀门14和肥水一体机3四者分别连接在控制器9上；所述土壤数据采集器5、气象数据采集器6和农作物生长参数采集器7三者分别与数据存储及数据分析库8连接；所述在线工控显示平台上设置有数据输出端11；所述数据存储及数据分析库8与控制器9的输入端相连，所述控制器9的1号输出端与在线工控显示平台10连接；所述控制器9的2号输出端与在线工控显示平台10的数据输出端11连接；所述打印机12连接安装在数据输出端11上。

所述加压泵1所在位置为泵房16，泵房16内由加压泵1、电机17和配电控制柜18组成，三者按先后顺序连接。

所述加压泵1进水口设有取水管19，所述取水管19安装在集水池20内。

所述在线工控显示平台10采用触摸屏，使用方便。

所述控制器9采用PLC可编程控制器，运行稳定可靠，使用维护方便。

所述加压泵1与高位水池15连接，泵不用一直开着，水池水少时可自动启动泵补水，补够停泵。

所述一种智能肥水一体节水灌溉系统喷灌和自动生成解决问题的设计系统方案如下：

a.各采集器及喷灌的设计：

当土壤数据采集器、气象数据采集器、农作物生长参数采集器所采集的参数汇总至数据库进行分析，会给出灌溉水量、时间参数及施肥需求参数，分析参数通过PLC可编程控制器生成工作指令，启动加压泵，通过电动阀门，自动调整不同灌溉区域的灌溉时间、灌溉水量和施肥量；通过叠片过滤器，净化灌溉水质，保证灌溉喷头不会因杂质而堵塞。

b.自动生成解决方案的设计：

在线工控显示平台显示各设备运行工况，通过可编程控制器在线完成设备的远程操作，当故障数据传入数据库，经分析计算，根据不同故障原因，系统自动生成解决方案；通过对历史数据的分析，系统自动生成肥水一体节水灌溉运行优化方案和建议。

本发明的工作原理是：土壤数据采集器、气象数据采集器和农作物生长参数采集器所采集的参数汇总至数据存储和数据分析库进行分析，给出灌溉水量、时间参数及施肥需求参数；分析完参数后通过PLC可编程控制器生成工作指令，启动加压泵，通过第一电动阀门，自动调整不同灌溉区域的灌溉时间、灌溉水量和施肥量；通过叠片过滤器净化灌溉水质，保证灌溉喷头不会因杂质而堵塞；在线工控显示平台显示各设备运行工况，通过PLC可编程控制器在线完成设备的远程操作；故障数据传入数据存储和数据分析库，经分析计算，根据不同故障原因，系统自动生成解决方案；通过对历史数据的分析，系统自动生成肥水一体节水灌溉运行优化方案和建议。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置结构简单，设计合理，故障率低，使用安全性和运行稳定性高；由于该装置不仅采用肥水一体机，将灌溉和施肥同时进行，一方面肥料吸收好，节约肥料用量，另一方面也节约施肥的人工及机械费用；而且采用了土壤数据采集器、气象数据采集器和农作物生长参数采集器自动收集整理灌溉水量、土壤湿度、气象数据、作为生长信息，自动生成灌溉所需数据；由集成自动化控制技术，自动完成灌溉和施肥全过程，通过大数据分析，自动评估灌溉效果，自动生成灌溉优化方案。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于，包括加压泵（1）、电动阀门、肥水一体机（3）、叠片过滤器（4）、土壤数据采集器（5）、气象数据采集器（6）、农作物生长参数采集器（7）、数据存储及数据分析库（8）、控制器（9）、在线工控显示平台（10）和打印机（12）；所述电动阀门包括第一电动阀门（13）和第二电动阀门（14）；所述控制器（9）设有一个以上的输入端和五个以上的输出端；所述第一电动阀门（13）设在加压泵（1）的出水口处；第一电动阀门（13）出来安装有一个双接口式输水管，其中一输水管与肥水一体机（3）的输入端连接；所述肥水一体机（3）的输出端连接输水主管；所述另一输水管上设有第二电动阀门（14）并与高位水池（15）连接,所述肥水一体机（2）的另一端与叠片过滤器（4）相连；所述加压泵（1）、第一电动阀门（13）、第二电动阀门（14）和肥水一体机（3）四者分别连接在控制器（9）上；所述土壤数据采集器（5）、气象数据采集器（6）和农作物生长参数采集器（7）三者分别与数据存储及数据分析库（8）连接；所述在线工控显示平台上设置有数据输出端（11）；所述数据存储及数据分析库（8）与控制器（9）的输入端相连，所述控制器（9）的1号输出端与在线工控显示平台（10）连接；所述控制器（9）的2号输出端与在线工控显示平台（10）的数据输出端（11）连接；所述打印机（12）连接安装在数据输出端（11）上。

2.根据权利要求1所述的智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于：所述加压泵（1）所在位置为泵房（16），泵房（16）内由加压泵（1）、电机（17）和配电控制柜（18）组成，三者按先后顺序连接。

3.根据权利要求1所述的智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于：所述加压泵（1）进水口设有取水管（19），所述取水管（19）安装在集水池（20）内。

4.根据权利要求1所述的智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于：所述在线工控显示平台（10）采用触摸屏，使用方便。

5.根据权利要求1所述的智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于：所述控制器（9）采用PLC可编程控制器，运行稳定可靠，使用维护方便。

6.根据权利要求1所述的智能肥水一体节水灌溉系统，其特征在于：所述一种智能肥水一体节水灌溉系统喷灌和自动生成解决问题的设计系统方案如下：

a.各采集器及喷灌的设计：

当土壤数据采集器、气象数据采集器、农作物生长参数采集器所采集的参数汇总至数据库进行分析，会给出灌溉水量、时间参数及施肥需求参数，分析参数通过PLC可编程控制器生成工作指令，启动加压泵，通过电动阀门，自动调整不同灌溉区域的灌溉时间、灌溉水量和施肥量；通过叠片过滤器，净化灌溉水质，保证灌溉喷头不会因杂质而堵塞；

b.自动生成解决方案的设计：

在线工控显示平台显示各设备运行工况，通过可编程控制器在线完成设备的远程操作，当故障数据传入数据库，经分析计算，根据不同故障原因，系统自动生成解决方案；通过对历史数据的分析，系统自动生成肥水一体节水灌溉运行优化方案和建议。