CN107278716A - 一种集群温室水肥综合管理管网布局控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种集群温室水肥综合管理管网布局控制系统和方法。所述系统包括:控制单元、灌溉单元、施肥单元和监测单元,其中:监测单元分别与控制单元和温室相连用于监测所述温室中环境参数并将获取到的环境参数上传到所述控制单元;灌溉单元分别与控制单元和温室相连,用于接收控制单元发送的第一操作指令,并给温室供水;施肥单元分别与控制单元和温室相连用于接收控制单元发送的第二操作指令并给温室输送肥料;控制单元分别与灌溉单元、施肥单元和监测单元相连用于接收监测单元上传的环境参数并控制灌溉单元和施肥单元执行相应的操作。采用本发明实施例,提高了不同作物种植的灵活性,节约人力和管道成本,提高劳动效率。

Description

一种集群温室水肥综合管理管网布局控制系统和方法
技术领域
[0001]本发明实施例涉及农业生产技术领域,具体涉及一种集群温室水肥综合管理管网 布局控制系统和方法。
背景技术
[0002]施肥和灌水是设施农业栽培中的重要环节,在提升土壤肥力和促进果蔬等方面起 着重要的作用。而温室水肥综合管理智能控制是提高温室作物产量、减少劳动力成本的关 键技术,代表了温室生产的核心竞争力。集群温室带动了农业经济和相关产业发展,为顺应 发展的需求,对如此大规模的集群温室进行整体水肥智能控制显得非常必要。 '
[0003]集群温室组成的大系统是一个复杂的大系统,规模庞大、结构复杂和功能综合。该 系统打破了形式单一的温室种植作物和栽培模式,不同作物水肥需求差异较大,同一个温 室不同季节生产果蔬不同。现有的水肥控制方式,多采用水肥一体化进行,水和肥通过一根 管道进行灌溉和施肥,提高了水肥利用效率,但针对大规律的集群温室,这种控制方式不容 易满足多种作物的肥料需求,在集群温室多种作物的条件下,往往分区灌溉施肥,造成种植 作物的灵活性差。另外,集群温室灌溉的设计大都存在水力失调严重的现象,使得有的温室 供过于求,有的温室供不应求,为解决此矛盾,使用人员大都加大首部水泵的额定容量,造 成水泵与管网不匹配,投资增加,能源浪费严重。
[0004] 因此,为了解决这些问题,如何提出一种根据不同作物不同生育阶段水肥需求规 律进行多模式智能化、自动化和精细化管理,实现作物优质高产的集群温室水肥综合管理 管网布局方法及系统成为亟待解决的问题。
发明内容
[0005] 针对现有技术中的缺陷,本发明实施例提供了一种集群温室水肥综合管理管网布 局控制系统和方法。
[0006] 一方面,本发明实施例提供一种集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,至少 包括控制单元、灌溉单元、施肥单元和监测单元,其中:
[0007] 所述监测单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于监测所述温室中环境参 数,并将获取到的环境参数上传到所述控制单元;
[0008] 所述灌溉单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于接收所述控制单元发送 的第一操作指令,并给所述温室供水;
[0009] 所述施肥单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于接收所述控制单元发送 的第二操作指令,并给所述温室输送肥料;
[0010] 所述控制单元分别与所述灌溉单元、所述施肥单元和所述监测单元相连,用于接 收所述监测单元上传的环境参数,并控制所述灌溉单元和所述施肥单元执行相应的操作。
[0011] 另一方面,本发明实施例提供一种集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,包 括:
[0012]获取一温室内的土壤传感器上传的水分数据、所述温室内的作物名称、所述温室 内的太阳辐射值、所述温室内温度、所述作物的初始种植时间和温室标识;
[0013]根据所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度和所述作物的初始种植时间计算 出所述温室内作物的生育阶段;
[00M]根据所述温室内的作物名称、所述作物的生育阶段和所述水分数据,与预先建立 的灌溉施肥决策模型进行对比;
[0015]若判断获知所述水分数据满足第一预设条件,则控制与所述温室标识相对应的温 室内的温室灌溉电磁阀执行第一操作;
[0016] 根据所述温室内的作物名称和所述作物的生育阶段,在所述预先建立的灌溉施肥 决策模型中查找相应的肥料需求;
[0017] 根据所述肥料需求及所述温室标识,控制与所述温室标识相对应的温室内的温室 控肥电磁阀执行第二操作。
[0018] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统和方法,基于环境 参数和作物信息构建不同作物不同生育阶段的灌溉施肥决策模型,对温室的灌溉施肥进行 智能控制,可以实现不同作物不同生育阶段获得不同的水肥需求量,实现不同作物单独灌 溉、单独或同时施肥等多种模式,提高了不同温室和不同季节种植作物的灵活性,采用自动 化管理和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率。
附图说明
[0019] 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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发 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。
[0020] 图1为本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统的结构示意 图; _
[0021] 图2为本发明实施例提供的恒温储水设备结构示意图;
[0022] 图3为本发明又一实施例提供的灌溉施肥系统的流程示意图;
[0023] 图4为本发明又一实施例提供的温室首部灌溉施肥系统示意图;
[0024] 图5为本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法的流程示意 图。
[0025] 附图标记说明:
[0026] 〇1—水源; 〇2—变频潜水栗; 03—供水管道;
[0027] 04—砂石过滤器; 〇5—反冲洗过滤器;06—恒温储水设备;
[0028] 07—总控水电磁阀;〇8—恒温储水电磁阀;〇9—软水设备;
[0029] 10—灌溉变频水泵;11 一灌溉控水电磁阀;12—总控肥电磁阀1;
[0030] 13-总控肥电磁阀2; 14—总控肥电磁阀3; 15—施肥机3;
[0031] 16—施肥机2; 17—施肥机1; 18—吸肥管;
[0032] 19 一原液桶1; 20—原液桶2; 21—原液桶3;
[0033] 22—原液桶4; 23—原液桶5; 24—灌溉主管;
[0034] 25—肥管 1; 26—肥管 2; 27—肥管 3;
[0035] 28—温室; 601—上水管; 602—储水桶;
[0036] 603—止回阀; 604—遥控浮球阀; 605—浮球导阀;
[0037] 606—进桶水管; 607—排水控制阀; 608—排水管;
[0038] 609—下水管; 2801 —温室灌溉管; 2802—温室肥管1;
[0039] 2803—温室肥管2; 2804—温室肥管3;
[0040] 2805—温室控肥手动阀1; 2806—温室控肥手动阀2;
[0041] 2807—温室控肥手动阀3; 2808—温室灌溉电磁阀;
[0042] 2809—温室施肥电磁阀。
具体实施方式
[0043]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
[0044] 图1为本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统的结构示意 图,如图1所示,所述系统至少包括控制单元10、灌溉单元20、施肥单元30和监测单元40,其 中:
[0045] 所述监测单元40分别与所述控制单元10和所述温室相连,用于监测所述温室中环 境参数,并将获取到的环境参数上传到所述控制单元10;
[0046] 所述灌溉单元20分别与所述控制单元10和所述温室相连,用于接收所述控制单元 10发送的第一操作指令,并给所述温室供水;
[0047] 所述施肥单元30分别与所述控制单元10和所述温室相连,用于接收所述控制单元 10发送的第二操作指令,并给所述温室输送肥料;
[0048] 所述控制单元10分别与所述灌溉单元20、所述施肥单元30和所述监测单元40相 连,用于接收所述监测单元40上传的环境参数,并控制所述灌溉单元20和所述施肥单元30 执行相应的操作。
[0049] 具体地,本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统至少包括 控制单元1 〇、灌溉单元20、施肥单元30和监测单元40,其中:
[0050] 所述监测单元40分别与所述控制单元1〇和所述温室相连,并且监测单元40安装在 每个温室中,用于监测所述温室中环境参数,并且将获取到的环境参数通过无线传输的方 式上传到所述控制单元1 〇,以供控制单元10进行分析;
[0051] 所述灌溉单元20分别与所述控制单元1〇和所述温室相连,当控制单元10接收到监 测单元40上传的环境参数后,对环境参数进行分析,根据分析结果,控制单元1〇就会给所述 灌溉单元20发送第一操作指令,在灌溉单元20接收到所述控制单元10发送的第一操作指令 后,灌溉单元20就会执行相应地操作,来调节温室中的水分含量,例如给所述温室供水或停 水;
[0052] 所述施肥单元30分别与所述控制单元1〇和所述温室相连,控制单元1〇给施肥单元 30下发第二操作指令,施肥单元30在接收到所述控制单元1〇发送的第二操作指令后,施肥 单元30就会执行相应的操作,来给温室中补给肥料; _
[0053] 所述控制单元10分别与所述灌溉单元20、所述施肥单元30和所述监测单元40相 连,当控制单元10接收到所述监测单元40上传的环境参数,控制单元1〇通过对环境参数进 行分析,根据分析结果给所述灌溉单元2〇和所述施肥单元30下发控制指令,控制所述灌溉 单元20和所述施肥单元30执行相应的操作。
[0054] 另外,控制单元10还包括具有可视化操作界面及人机交互平台,可以显示监测单 元40上传的环境参数的相关数据,并且具有人机交互平台,当用户想要查看某个温室内的 作物生长环境时,就可以通过人机交互平台来查询。
[0055] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,多个供肥管道和 供水管道并联在一起,结合控制系统的控制,实现了供水和多种肥料的集成控制,当同一个 温室在不同季节种植不同作物时,可以更灵活的根据种植作物及不同生育阶段进行灌溉施 月巴,节省了田间管理作业的时间,彻底改变了传统集群灌溉施肥费时费力、操作繁琐的模 式。采用自动化管理和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率,节约成本、降低 能耗,实现集群温室灌溉施肥管网系统高效、经济、准确合理运行。
[0056] 可选地,所述监测单元40至少包括空气温度监测模块、太阳辐射监测模块和土壤 水分监测模块,其中:
[0057] 所述空气温度监测模块用于监测温室内的温度;
[0058] 所述太阳辐射监测模块用于监测所述温室内的太阳辐射值;
[0059] 所述土壤水分监测模块用于监测所述温室内的土壤水分的含量。
[0060] 在上述实施例的基础上,所述监测单元40用来监测所述温室中环境参数,并且将 获取到的环境参数通过无线传输的方式上传到所述控制单元10,以供控制单元10进行分 析;其中环境参数至少包括温室内的温度,温室内的太阳辐射值、温室内的土壤水分的含 量。
[0061] 具体地,所述空气温度监测模块用于监测温室内的温度,主要是采用温度传感器 来采集温室内的温度;
[0062] 所述太阳辐射监测模块用于监测所述温室内的太阳辐射值;
[0063]所述土壤水分监测模块用于监测所述温室内的土壤水分的含量,主要是通过土壤 水分传感器来检测不同层的土壤水分的含量,从地表开始往地下每l〇cm-20cm埋一个土壤 水分传感器,用于监测不同层的土壤水分的含量。
[0064]本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,对集群温室不同 作物进行环境监测,及时提供基础有效数据,为不同作物不同生育阶段的智能灌溉和施肥 提供数据支撑。多个供肥管道和供水管道并联在一起,结合控制系统的控制,实现了供水和 多种肥料的集成控制,当同一个温室在不同季节种植不同作物时,可以更灵活的根据种植 作物及不同生育阶段进行灌溉施肥,节省了田间管理作业的时间,彻底改变了传统集群灌 溉施肥费时费力、操作繁琐的模式。采用自动化管理和远程智能控制,节约人力和管道成 本,提高劳动效率,节约成本、降低能耗,实现集群温室灌溉施肥管网系统高效、经济、准确 合理运行。
[0065]可选地,所述灌溉单元2〇至少包括首部动力设备、过滤设备、灌溉水泵和田间灌溉 管网,其中:
[0066]所述首部动力设备包括放置在水源的变频潜水栗;
[0067]所述过滤设备分别与所述首部动力设备和所述灌溉水泵连接,用于对水进行过 滤,所述过滤设备包括砂石过滤器、反冲洗过滤器和软水设备,所述砂石过滤器与所述首部 动力设备相连,所述反冲洗过滤器分别与所述砂石过滤器和所述软水设备相连;
[0068]所述灌溉水泵连接软水设备和田间灌溉管网;
[0069]所述田间灌溉管网包括供水干管、支管和灌溉总控水电磁阀和温室灌溉电磁阀, 所述供水干管至少为一条。
[0070]在上述实施例的基础上,具体地,所述灌溉单元20至少包括首部动力设备、过滤设 备、灌溉水泵和田间灌溉管网,其中:
[0071]所述首部动力设备包括放置在水源的变频潜水栗,其中,水源可以是蓄水池或者 是水井;
[0072]所述过滤设备分别与所述首部动力设备和所述灌溉水泵连接,用于对水进行过 滤,所述过滤设备包括砂石过滤器、反冲洗过滤器和软水设备,所述砂石过滤器与所述首部 动力设备相连,所述反冲洗过滤器分别与所述砂石过滤器和所述软水设备相连,其中,砂石 过滤器是用来过滤水中的砂石等大颗粒的物质,反冲洗过滤器是用来去除水中的悬浮物、 小颗粒物,降低浊度,净化水质,减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生,软水设备用于降低水硬 度的设备,主要去除水中的钙、镁离子等;
[0073] 所述灌溉水泵连接软水设备和田间灌溉管网;
[0074]所述田间灌溉管网包括供水干管、支管和灌溉总控水电磁阀和温室灌溉电磁阀, 所述供水干管至少为一条,也就是说供水干管可以是一条,也可以是多条,具体情况根据用 户的需求来设定。
[0075]本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,多个供肥管道和 供水管道并联在一起,结合控制系统的控制,实现了供水和多种肥料的集成控制,当同一个 温室在不同季节种植不同作物时,可以更灵活的根据种植作物及不同生育阶段进行灌溉施 月巴,节省了田间管理作业的时间,彻底改变了传统集群灌溉施肥费时费力、操作繁琐的模 式。采用自动化管理和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率,节约成本、降低 能耗,实现集群温室灌溉施肥管网系统高效、经济、准确合理运行。
[0076] 可选地,所述灌溉单元20还包括恒温储水设备,用于在水温低于一定阈值的情况 下进行灌溉。
[0077] 在上述实施例的基础上,所述灌溉单元还可以包括恒温储水设备,安装在过滤设 备中的反冲洗过滤器和软水设备之间,用于在水温低于一定阈值的情况下进行灌溉。例如, 在冬季灌溉过程中水温较低,影响作物的生长,所以,在冬季水温较低的情况下,就可以采 用恒温储水设备来进行灌溉。
[0078] 可选地,图2为本发明实施例提供的恒温储水设备结构示意图,如图2所示,所述恒 温储水设备包括至少一个储水桶602、止回阀603、遥控浮球阀604、浮球导阀605、上水管 601、下水管609、排水管608和排水控制阀607,其中所述储水桶底部均与管道连接,所述上 水管601设有止回阀603和遥控浮球阀604,所述排水管6〇S用于将清洗储水桶的废水排出。
[0079] 在上述实施例的基础上,在过滤设备附近区域设有恒温储水设备,恒温储水设备 设有多个储水桶,每个储水桶底部均与管道连接,上水管设有止回阀6〇3和遥控浮球阀 604。恒温储水设备6设有排水管,以便清洗储水桶的废水排出。恒温储水系设备也可以由储 水池构成。夏季灌溉模式为水源-首部动力设备-过滤设备-田间灌溉管网,施肥模式为水 源-首部动力设备-过滤设备-施肥机吸肥-施肥管网;冬季水温过低,需要经过恒温储水处 理,以保证作物供水供肥的水温要求,灌溉模式为水源-首部动力设备-砂石过滤-反冲洗过 滤-恒温储水系统-软水处理-田间灌溉管网,施肥模式为水源-首部动力设备-砂石过滤-反 冲洗过滤-恒温储水桶-软水处理-施肥机吸肥-施肥管网。
[0080] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,利用恒温储水系 统,解决了冬季灌溉水温过低的问题,实现设施蔬菜的周年优质生产,并且将多个供肥管道 和供水管道并联在一起,结合控制系统的控制,实现了供水和多种肥料的集成控制,当同一 个温室在不同季节种植不同作物时,可以更灵活的根据种植作物及不同生育阶段进行灌溉 施肥,节省了田间管理作业的时间,彻底改变了传统集群灌溉施肥费时费力、操作繁琐的模 式。采用自动化管理和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率,节约成本、降低 能耗,实现集群温室灌溉施肥管网系统高效、经济、准确合理运行。
[0081] 可选地,所述施肥单元30至少包括施肥设备、配肥模块和田间施肥管网,其中: [0082] 所述施肥设备包括至少一台施肥机及与所述施肥机配套的施肥动力栗和变频控 制器,分别与所述配肥模块和所述田间施肥管网相连,用于将配肥模块中混合好的肥料输 送到田间施肥管网中;
[0083]所述配肥模块包括原液罐、逆止阀和液位传感器,用于将原液罐中的肥料按一定 的比例进行混合,以供所述施肥设备来提取;
[0084] 所述田间施肥管网包括至少一条施肥管道、施肥总控肥电磁阀、温室控肥手动阀 和温室控肥电磁阀组成,用于将所述施肥设备吸取的肥料传输到所述温室中。
[0085] 在上述实施例的基础上,所述施肥单元30至少包括施肥设备、配肥模块和田间施 肥管网,其中:
[0086]所述施肥设备30包括至少一台施肥机及与所述施肥机配套的施肥动力泵和变频 控制器,分别与所述配肥模块和所述田间施肥管网相连,用于将配肥模块中混合好的肥料 输送到田间施肥管网中。
[0087]例如,所述的施肥机,包括施肥机1、施肥机2和施肥机3,每种类型施肥机均可以是 一台也可以是多台组成,施肥管网可以与1台或多台施肥机进行连接。每台施肥机均具有五 路注入式肥料配比通道和一路混合控制管路,并配置有浓度(EC)和酸碱(pH)监测,一路可 设定施肥控制,一套专用肥料配比控制组件,可定制的吸肥控制模式和实时远程控制组件, 施肥总量小于2〇m3/h,每个施肥机配置一台专用施肥动力栗,以保证肥料的远程传输。其中 施肥机1连接肥管1、施肥机2连接肥管2、施肥机3连接肥管3,不同施肥机根据不同类型果蔬 进行配肥。
[0088]所述配肥模块包括原液罐、逆止阀和液位传感器,用于将原液罐中的肥料按一定 的比例进行混合,以供所述施肥设备来提取,具体的,所述原液罐可根据集群温室控制面积 和肥料供应需求设置对应的容积,不同原液罐可以是一个也可以是多个,分别存放不同类 型原$,例如:原液罐1存放大量元素之钙盐、原液罐2存放大量元素之非钙盐、原液罐3存放 微量元素,原液罐4存放调pH剂,原液罐5存放农药。
[0089]所述田间施肥管网包括至少一条施肥管道、施肥总控肥电磁阀、温室控肥手动阀 和温室控肥电磁阀组成,用于将所述施肥设备吸取的肥料传输到所述温室中。
[0090] 具体的,所述田间施肥管网包括3条施肥管道(肥管1、肥管2和肥管3)。每个温室的 施肥管道分别设有控肥电磁阀,另外,3条肥管各设有温室控肥手动阀。当用户想要对某个 温室施某种肥料时,就打开相应的控肥电磁阀,例如,当温室种植蔬菜1时,其他两个施肥管 道均关闭,只打开供肥管道1。
[0091]另外,在所述系统建立之前,需要对集群温室的设备结构进行改进,具体的实现方 法如下:
[0092] 1)首先在集群温室种植多种蔬菜,根据温室内灌溉方式、作物种植方式、日耗水 量、土壤持水量和容重等计算作物灌溉制度、设计灌溉周期和轮灌制度,从而确定管道直径 和压力等参数,选取温室内支管、进棚干管、温室外供水支管和供水干管、温室外供肥支管 和供肥干管,根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件,并设置恒温储水系统和原液罐的 容积。
[0093]其中,作物的灌溉制度通常以多个温室中水或肥需求量最多的来设计。例如:一次 可以灌溉几个温室,需要多少天循环一次。
[0094] 2)通过集群温室供水和供肥管网水力计算,分别计算不同管道沿程水头损失和局 部水头损失,并确定不同干管和支管的进口流量和压力,根据计算结果选取首部水源变频 潜水栗、灌溉水栗和施肥动力泵、过滤设备和施肥机。
[0095]其中,根据选择的管道的管径、管道的壁厚、管道的类型如PVC或PE管的参数,计算 水头损失。通过计算出的水头损失和不同管道的进口流量和压力,来综合选取水栗。
[0096]此外所述的集群温室水肥综合管理控制系统中控制单元、过滤设备、恒温储水系 统和施肥机等,优选设置在集群温室的靠近水源区域,便于信息无线传输和智能施肥机集 中控制,有利于供水和供肥的输送以及远程控制。
[0097]举一个具体的实施例来介绍上述系统,图3为本发明又一实施例提供的灌溉施肥 系统的流程示意图,图4为本发明又一实施例提供的温室首部灌溉施肥系统示意图,如图3 和图4所示,具体的施肥灌溉的流程如下。
[0098]变频潜水泵2从水源1处将水提取出来,水流通过供水管道3流入砂石过滤器4,将 砂石等大颗粒物质除去,进而流入反冲洗过滤器5,将小颗粒物或漂浮物过滤,在夏季的时 候,过滤后的水流在开启总控水电磁阀的情况下,进入软水设备,在冬季水温较低的时候, 过滤后的水先要进入恒温储水设备6,再开启恒温储水电磁阀8的时候,水流进入到软水设 备中,通过软水设备降低水的硬度,灌溉变频水泵10抽取经过软水设备的水准备对温室28 进行灌溉或施肥。
[00"]当需要给温室28灌溉,则开启灌溉控水电磁阀11,同时开启相对应的温室中的温 室灌溉电磁阀2808,水流就会流入到对应的温室28中,直到土壤中的水分达到灌溉施肥决 策模型中的值,关闭温室28中的温室灌溉电磁阀2808。
[0100]当需要给温室28进行施肥,则施肥机1、施肥机2、施肥机3分别通过吸肥管18从原 液桶1-5中抽取原液并进行混合,施肥机通过压力差将混合好的原液送入到肥管25、肥管 26、肥管27中,同时,将总控肥电磁阀12-14打开,水流流入肥管内,将混合好的原液进行稀 释,在温室28内的温室施肥电磁阀2809开启的情况下,将肥料送入到温室28内,从而实现了 对温室28内作物的灌溉和施肥。
[0101] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,将多个供肥管道 和供水管道并联在一起,结合控制系统的控制,实现了供水和多种肥料的集成控制,当同一 个温室在不同季节种植不同作物时,可以更灵活的根据种植作物及不同生育阶段进行灌溉 施肥,节省了田间管理作业的时间,彻底改变了传统集群灌溉施肥费时费力、操作繁琐的模 式。采用自动化管理和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率,节约成本、降低 能耗,实现集群温室灌溉施肥管网系统高效、经济、准确合理运行。
[0102] 图5为本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法的流程示意 图,如图5所示,所述方法包括:
[0103] S10、获取一温室内的土壤水分传感器上传的水分数据、所述温室内的作物名称、 所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度、所述作物的初始种植时间和温室标识;
[0104] S20、根据所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度和所述作物的初始种植时间 计算出所述温室内作物的生育阶段;
[0105] S301、根据所述温室内的作物名称、所述作物的生育阶段和所述水分数据,与预先 建立的灌溉施肥决策模型进行对比;
[0106] S302、若判断获知所述水分数据满足第一预设条件,则控制与所述温室标识相对 应的温室内的温室灌溉电磁阀执行第一操作;
[0107] S401、根据所述温室内的作物名称和所述作物的生育阶段,在所述预先建立的灌 溉施肥决策模型中查找相应的肥料需求;
[0108] S402、根据所述肥料需求及所述温室标识,控制与所述温室标识相对应的温室内 的温室控肥电磁阀执行第二操作。
[0109]本发明实施例的提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法是基于上述实 施例的系统的基础上实现的,所述方法包括:
[0110]每个温室内的土壤水分传感器采集温室内的土壤水分的水分数据,太阳辐射监测 系统监测的太阳辐射值,空气温度检测系统采集的温室内的温度,监测单元将温室内的土 壤水分传感器上传的水分数据、所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度、温室标识通过 无线传输的方式上传到控制单元,对于每一个温室来说,通常情况是一个温室种植一种作 物,将每个温室种植的作物的名称、所述作物的初始种植时间记录在控制单元中,控制单元 就获取到了温室内的土壤水分传感器上传的水分数据、所述温室内的作物名称、所述温室 内的太阳辐射值、所述温室内温度、所述作物的初始种植时间和温室标识;
[0111]控制单元根据所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度和所述作物的初始种植 时间计算出所述温室内作物的生育阶段,例如,通过上述的太阳辐射值、温度和初始种植时 间可计算出所述作物的生育阶段,如开花期、结果期等;
[0112]在控制单元获取到上述的各个参数值后,根据温室的实际情况,对温室内的水和 肥进行调节。
[0113]首先是对温室内水的控制,控制单元根据获取到的所述温室内的作物名称、计算 出的所述作物的生育阶段和采集到的所述水分数据,与预先建立的灌溉施肥决策模型进行 对比,具体地,通过所述温室内的作物名称和计算出的所述作物的生育阶段,在所述灌溉施 肥决策模型中寻找与所述温室内的作物名称在所述作物的生育阶段所需要的水分数据,并 且与实际采集的温室的水分数据相比较;
[0114] 若采集到的水分数据满足第一预设条件,则控制单元控制与所述温室标识相对应 的温室内的温室灌溉电磁阀执行第一操作;
[0115] 其次是对温室内肥料的控制,控制单元根据所述温室内的作物名称和计算得出的 所述作物的生育阶段,在所述预先建立的灌溉施肥决策模型中查找所述作物名称在所述生 育阶段对肥料的需求量,其中,某种作物在某个生育阶段对多种肥料有不同的需求量。
[0116] 控制单元根据所述多种不同肥料需求及所述温室标识,控制与所述温室标识相对 应的温室内的温室控肥电磁阀执行第二操作。
[0117] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,基于环境参数和 作物信息构建不同作物不同生育阶段的灌溉施肥决策模型,对温室的灌溉施肥进行智能控 制,可以实现不同作物不同生育阶段获得不同的水肥需求量,实现不同作物单独灌溉、单独 或同时施肥等多种模式,提尚了不同温室和不同季节种植作物的灵活性,采用自动化管理 和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率。
[0118] 可选地,所述灌溉施肥决策模型包括:温室内作物名称、作物生育阶段、水分需求 量和肥料需求量。
[0119] 在上述实施例的基础上,在对温室内的作物进行灌溉和施肥时,需要预先将温室 内作物名称、作物生育阶段、水分需求量和肥料需求量建立成一个灌溉施肥决策模型,并储 存在控制单元中。
[0120] 本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,基于环境参数和 作物信息构建不同作物不同生育阶段的灌溉施肥决策模型,对温室的灌溉施肥进行智能控 制,可以实现不同作物不同生育阶段获得不同的水肥需求量,实现不同作物单独灌溉、单独 或同时施肥等多种模式,提高了不同温室和不同季节种植作物的灵活性,采用自动化管理 和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率。
[0121] 进一步地,所述水分数据满足第一预设条件,则控制与所述温室标识相对应的温 室内的温室灌溉电磁阀执行第一操作,具体为:
[0122] 当所述水分数据小于所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,则开启与所述 温室标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀;
[0123] 当所述水分数据满足所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,则关闭与所述 温室标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀。
[0124] 在上述各个实施例的基础上,通过所述温室内的作物名称和计算出的所述作物的 生育阶段,在所述灌溉施肥决策模型中寻找与所述温室内的作物名称在所述作物的生育阶 段所需要的水分数据,并且与实际采集的温室的水分数据相比较;
[0125] 当所述水分数据小于所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,说明温室内的 土壤中缺水,需要进行灌溉,则在温室外的供水主管的灌溉控水电磁阀是开启的状态下,控 制单元控制与所述温室标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀开启,这时,水就会通过灌 溉主管和温室内的支管流入到温室内;
[0126] 当所述水分数据达到所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,则控制单元控 制与所述温室标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀关闭。
[0127] 需要说明的是,控制单元控制灌溉单元可以同时向多个温室进行灌溉,也可以轮 流向每个温室进行灌溉。
[0128]本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,基于环境参数和 作物信息构建不同作物不同生育阶段的灌溉施肥决策模型,对温室的灌溉施肥进行智能控 制,可以实现不同作物不同生育阶段获得不同的水肥需求量,实现不同作物单独灌溉、单独 或同时施肥等多种模式,提高了不同温室和不同季节种植作物的灵活性,采用自动化管理 和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率。
[0129]进一步地,所述根据所述肥料需求及所述温室标识,控制与所述温室标识相对应 的温室内的温室控肥电磁阀执行第二操作具体为:
[0130]根据所述肥料需求,控制施肥单元中的施肥设备从配肥模块中提取混合好的肥 料,并开启所述施肥单元中的田间施肥管网中的温室控肥电磁阀,直到将所述混合好的肥 料输送完,关闭与所述温室标识相对应的温室内的温室控肥电磁阀。
[0131]在上述实施例的基础上,控制单元在获取到监测单元上传的温室标识,并且在预 先建立好的灌溉施肥决策模型中查找到温室中种植的作物在当前的生育阶段所需要的肥 料,控制单元就给施肥设备发送开始施肥的指令,这时配肥模型中就会根据需要将多种原 液罐中的原液进行混合,由施肥设备进行提取混合好的肥料,同时开启总控肥电磁阀及与 温室标识相对应的温室内的温室控肥电磁阀,而这时,通过总控肥电磁阀开启后,水流入肥 管与原液进行混合,输送到相对应的温室中,直到将所述混合好的肥料输送完,关闭与所述 温室标识相对应的温室内的温室控肥电磁阀。
[0132] 需要说明的是,控制单元控制施肥单元可以同时向多个温室进行施肥,也可以轮 流向每个温室进行施肥。另外,结合上述实施例,在同一时刻,控制单元可控制施肥单元对 至少一个温室施肥,也可以控制灌溉单元对只好一个温室灌溉。
[0133]本发明实施例提供的集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,基于环境参数和 作物信息构建不同作物不同生育阶段的灌溉施肥决策模型,对温室的灌溉施肥进行智能控 制,可以实现不同作物不同生育阶段获得不同的水肥需求量,实现不同作物单独灌溉、单独 或同时施肥等多种模式,提高了不同温室和不同季节种植作物的灵活性,采用自动化管理 和远程智能控制,节约人力和管道成本,提高劳动效率。
[0134]以上所描述的装置以及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明 的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是 物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要 选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出 创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。

Claims (10)

1. 一种集群温室水肥综合管理管网布局控制系统,其特征在于,所述系统至少包括控 制单元、灌溉单元、施肥单元和监测单元,其中: 所述监测单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于监测所述温室中环境参数, 并将获取到的环境参数上传到所述控制单元; 所述灌溉单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于接收所述控制单元发送的第 一操作指令,并给所述温室供水; 所述施肥单元分别与所述控制单元和所述温室相连,用于接收所述控制单元发送的第 二操作指令,并给所述温室输送肥料; 所述控制单元分别与所述灌溉单元、所述施肥单元和所述监测单元相连,用于接收所 述监测单元上传的环境参数,并控制所述灌溉单元和所述施肥单元执行相应的操作。
2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述监测单元至少包括空气温度监测模 块、太阳辐射监测模块和土壤水分监测模块,其中: 所述空气温度监测模块用于监测温室内的温度; 所述太阳辐射监测模块用于监测所述温室内的太阳辐射值; 所述土壤水分监测模块用于监测所述温室内的土壤水分的含量。
3. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述灌溉单元至少包括首部动力设备、过 滤设备、灌溉水栗和田间灌溉管网,其中: 所述首部动力设备包括放置在水源的变频潜水栗; 所述过滤设备分别与所述首部动力设备和所述灌溉水泵连接,用于对水进行过滤,所 述过滤设备包括砂石过滤器、反冲洗过滤器和软水设备,所述砂石过滤器与所述首部动力 设备相连,所述反冲洗过滤器分别与所述砂石过滤器和所述软水设备相连; 所述灌溉水泵连接软水设备和田间灌溉管网; 所述田间灌溉管网包括供水干管、支管和灌溉总控水电磁阀和温室灌溉电磁阀,所述 供水干管至少为一条。
4. 根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述灌溉单元还包括恒温储水设备,用于 在水温低于一定阈值的情况下进行灌溉。
5. 根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述恒温储水设备包括至少一个储水桶、 止回阀、遥控浮球阀、浮球导阀、上水管、下水管、排水管和排水控制阀,其中所述储水桶底 部均与管道连接,所述上水管设有止回阀和遥控浮球阀,所述排水管用于将清洗储水桶的 废水排出。
6. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述施肥单元至少包括施肥设备、配肥模 块和田间施肥管网,其中: 所述施肥设备包括至少一台施肥机及与所述施肥机配套的施肥动力栗和变频控制器, 分别与所述配肥模块和所述田间施肥管网相连,用于将配肥模块中混合好的肥料输送到田 间施肥管网中; 所述配肥模块包括原液罐、逆止阀和液位传感器,用于将原液罐中的肥料按一定的比 例进行混合,以供所述施肥设备来提取; 所述田间施肥管网包括至少一条施肥管道、施肥总控肥电磁阀、温室控肥手动阀和温 室控肥电磁阀组成,用于将所述施肥设备吸取的肥料传输到所述温室中。
7.—种集群温室水肥综合管理管网布局控制方法,其特征在于,包括: 获取一温室内的土壤水分传感器上传的水分数据、所述温室内的作物名称、所述温室 内的太阳辐射值、所述温室内温度、所述作物的初始种植时间和温室标识; 根据所述温室内的太阳辐射值、所述温室内温度和所述作物的初始种植时间计算出所 述温室内作物的生育阶段; 根据所述温室内的作物名称、所述作物的生育阶段和所述水分数据,与预先建立的灌 溉施肥决策模型进行对比; 若判断获知所述水分数据满足第一预设条件,则控制与所述温室标识相对应的温室内 的温室灌溉电磁阀执行第一操作; 根据所述温室内的作物名称和所述作物的生育阶段,在所述预先建立的灌溉施肥决策 模型中查找相应的肥料需求; 根据所述肥料需求及所述温室标识,控制与所述温室标识相对应的温室内的温室控肥 电磁阀执行第二操作。
8. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述灌溉施肥决策模型包括:温室内作物 名称、作物生育阶段、水分需求量和肥料需求量。
9. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述水分数据满足第一预设条件,则控制 与所述温室标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀执行第一操作,具体为: 当所述水分数据小于所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,则开启与所述温室 标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀; 当所述水分数据满足所述灌溉施肥决策模型中的所述水分需求量,则关闭与所述温室 标识相对应的温室内的温室灌溉电磁阀。 _
10. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据所述肥料需求及所述温室标识, 控制与所述温室标识相对应的温室内的温室控肥电磁阀执行第二操作具体为: 根据所述肥料需求,控制施肥单元中的施肥设备从配肥模块中提取混合好的肥料,并 开启所述施肥单元中的田间施肥管网中的温室控肥电磁阀,直到将所述混合好的肥料输送 完,关闭与所述温室标识相对应的温室内的温室控肥电磁阀。
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