CN108566807A - 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法 - Google Patents

一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108566807A
CN108566807A CN201710167413.2A CN201710167413A CN108566807A CN 108566807 A CN108566807 A CN 108566807A CN 201710167413 A CN201710167413 A CN 201710167413A CN 108566807 A CN108566807 A CN 108566807A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fertilizer
actuator
water soluble
setting
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710167413.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李磊
黄卫正
宋汝波
王爱军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Shikefeng Ecological Agriculture Engineering Co Ltd
Original Assignee
Shandong Shikefeng Ecological Agriculture Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Shikefeng Ecological Agriculture Engineering Co Ltd filed Critical Shandong Shikefeng Ecological Agriculture Engineering Co Ltd
Priority to CN201710167413.2A priority Critical patent/CN108566807A/zh
Publication of CN108566807A publication Critical patent/CN108566807A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C23/00—Distributing devices specially adapted for liquid manure or other fertilising liquid, including ammonia, e.g. transport tanks or sprinkling wagons
    • A01C23/04—Distributing under pressure; Distributing mud; Adaptation of watering systems for fertilising-liquids
    • A01C23/042—Adding fertiliser to watering systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/005—Following a specific plan, e.g. pattern

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Fertilizing (AREA)

Abstract

本发明涉及农业施肥设备领域，具体地说，涉及一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法。包括电控系统、调速系统、回馈传感器和执行器；采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的。本发明能够实现对水溶性肥料使用的精准控制，在水费一体化过程中起到节肥、省时、省力的作用，其中，调速系统采用的步阶参数、微分因子、积分因子三个约束参数能使系统很快调整到稳态运行，从而提高装置对水溶性肥料使用的精准性，并简化操作。

Description

一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法
技术领域
本发明涉及农业施肥设备领域，具体地说，涉及一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法。
背景技术
水肥一体化是当今科技、绿色农业发展的必然趋势。严格控制水、肥的用量是水肥一体化的核心，肥料的使用量、使用时机更是重中之重。
水肥一体化所用的肥料必须是水溶性的，结合灌溉系统做到水肥同施。现阶段水肥同施的方法主要是在灌溉管道中采用文丘里施肥器(或文丘里变种施肥器)的方式进行，其装置结构如图1所示，在灌溉管道1的旁侧加设U形管道，在U形管道的中间部位连接肥料管道2，并在U形管道的两个管口之间的灌溉管道1上安装截止阀11。这种文丘里施肥器的主要弊端在于：1、给灌溉系统带来了泄压，不适用于带压的灌溉系统中；2、解决了泄压的问题，但是无法控制单位时间的施肥量，无法做到精准施肥。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法，以解决上述的技术问题。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水溶性肥料精准施肥装置，其特征在于：包括电控系统、调速系统、回馈传感器和执行器；
所述回馈传感器包括安装在灌溉管道上的水流量计和安装在肥料管道上的注肥流量计，用于动态感知单位时间注肥量的变化，并将感知结果送入电控系统，形成下一个调整周期；
所述电控系统，用于根据采集的回馈传感器的数据及设定的定时定量模式或保护稀释比模式，计算出下一步的注肥量调整趋势及目标，并将计算结果发送到调速系统；
所述调速系统，用于根据从电控系统接收的计算结果结合设定的调速步阶因子、微分运算因子及积分运算因子，通过调整输出电流的方式达到调节的目标值；
所述执行器为安装在肥料管道上的注肥泵，用于根据调速系统输出的不同电流工作在不同功率下，从而单位时间内向灌溉系统注入不同量的肥料。
进一步地说，所述电控系统，还用于人机交互，进行定时定量模式、保护稀释比模式的参数输入，及回馈传感器的参数标定。
所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的，包括如下步骤：
1、设置装置工作在定时定量模式或者保护稀释比模式下，并进行相关参数的设定；其中：
1A、定时定量模式下，设置施肥时间、施肥总量，装置将在设定时间内均匀向灌溉系统注入设定施肥总量的肥料；
1B、稀释比保护模式下，设置肥料和灌溉用水的最大比例，装置将确保在不大于该设置比例的情况下，尽快向灌溉系统注入肥料；
2、回馈传感器同时采集灌溉水的实时流量及注入肥料的实时流量；
3、电控系统根据步骤1的设置及步骤2的采集数据进行计算，得到下一步调速系统需要的调速趋势及要达到的目标值；
4、调速系统根据电控系统的计算目标，结合预设的步阶、微分、积分参数动态调整输出到执行器的电流；
5、执行器根据调速系统输入的电流，工作在对应的功率下，从而控制向注肥系统注入不同的肥料量。
6、重复步骤2到步骤5，最终达到稳态工作。
进一步地说，步骤4中，是采用PWM+高频MOS的方案，以动态调整执行器输出功率的方法，实现执行器的电流动态调整。
进一步地说，步骤4中，所述步阶参数用于调整执行器逼近目标单位时间注肥量的快慢。
进一步地说，步骤4中，所述微分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的步阶参数，避免过调导致震幅偏大。
进一步地说，步骤4中，所述积分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的调整频次，避免过调导致震当频率过高导致稳态曲线拖尾较长。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明电控系统根据采集的回馈传感器的数据及设定的定时定量模式或保护稀释比模式，计算出下一步的注肥量调整趋势及目标，并将计算结果下发到调速系统；调速系统根据计算结果结合设定的调速步阶因子、微分运算因子及积分运算因子，通过调整输出电流的方式尽快达到调节的目标值；执行器根据调速系统输出的不同电流工作在不同功率下，从而单位时间内向灌溉系统注入不同量的肥料；单位时间注肥量的变化又被回馈传感器感知送入电控系统，形成下一个调整周期。因而，本发明能够实现对水溶性肥料使用的精准控制，在水费一体化过程中起到节肥、省时、省力的作用，其中，调速系统采用的步阶参数、微分因子、积分因子三个约束参数能使系统很快调整到稳态运行，从而提高装置对水溶性肥料使用的精准性，并简化操作。
附图说明
图1为传统的文丘里施肥器的结构示意图；
图2为本发明所述精准施肥装置的结构示意图；
图3为本发明所述精准施肥装置的工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参照图2，本发明所述的水溶性肥料精准施肥装置，包括电控系统7、调速系统6、回馈传感器和执行器4。
所述回馈传感器包括安装在灌溉管道1上的水流量计3和安装在肥料管道2上的注肥流量计5，用于动态感知单位时间注肥量的变化，并将感知结果送入电控系统7，形成下一个调整周期。回馈传感器需选择耐腐蚀、抗颗粒阻塞、适用于粘稠液体的设备，以适用于感知肥料流量变化及使用环境恶劣的场景。
所述电控系统7，用于根据采集的回馈传感器的数据及设定的定时定量模式或保护稀释比模式，计算出下一步的注肥量调整趋势及目标，并将计算结果发送到调速系统6；还用于人机交互，进行定时定量模式、保护稀释比模式的参数输入，及回馈传感器的参数标定。
所述调速系统6，用于根据从电控系统7接收的计算结果结合设定的调速步阶因子、微分运算因子及积分运算因子，通过调整输出电流的方式达到调节的目标值。由于不同规格执行器的动态调整稳态曲线不同，所以，调速系统6需要适配不同规格的执行器，可针对不同动态调整稳态曲线进行匹配。
所述执行器4为安装在肥料管道上的注肥泵，用于根据调速系统6输出的不同电流工作在不同功率下，从而单位时间内向灌溉系统注入不同量的肥料。执行器4需选择耐腐蚀、抗酸碱的设备，以适用于注射肥料这一特殊应用场景。
在实际应用中，上述的水溶性肥料精准施肥装置可作为最小施肥单元进行扩充，采用多个上述的最小施肥单元并机使用。
参照图3，本发明所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，是采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的，包括如下步骤：
1、设置装置工作在定时定量模式或者保护稀释比模式下，并进行相关参数的设定；其中：
1A、定时定量模式下，设置施肥时间、施肥总量，装置将在设定时间内均匀向灌溉系统注入设定施肥总量的肥料；针对不同型号、不同口径的回馈传感器需标定不同的参数，以便于电控系统对传感器信号进行处理；
1B、稀释比保护模式下，设置肥料和灌溉用水的最大比例，装置将确保在不大于该设置比例的情况下，尽快向灌溉系统注入肥料；
2、回馈传感器同时采集灌溉水的实时流量及注入肥料的实时流量；
3、电控系统根据步骤1的设置及步骤2的采集数据进行计算，得到下一步调速系统需要的调速趋势及要达到的目标值；
4、调速系统根据电控系统的计算目标，结合预设的步阶、微分、积分参数动态调整输出到执行器的电流；动态调整输出电流是采用PWM+高频MOS的方案，以动态调整执行器输出功率的方法，实现执行器的电流动态调整；所述步阶参数用于调整执行器逼近目标单位时间注肥量的快慢；所述微分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的步阶参数，避免过调导致震幅偏大；所述积分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的调整频次，避免过调导致震当频率过高导致稳态曲线拖尾较长。
5、执行器根据调速系统输入的电流，工作在对应的功率下，从而控制向注肥系统注入不同的肥料量。
6、重复步骤2到步骤5，最终达到稳态工作。
以上所述仅为本发明较佳的具体实现方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易的想到变化、替换或应用到其他类似的装置，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的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种水溶性肥料精准施肥装置，其特征在于：包括电控系统、调速系统、回馈传感器和执行器；
所述回馈传感器包括安装在灌溉管道上的水流量计和安装在肥料管道上的注肥流量计，用于动态感知单位时间注肥量的变化，并将感知结果送入电控系统，形成下一个调整周期；
所述电控系统，用于根据采集的回馈传感器的数据及设定的定时定量模式或保护稀释比模式，计算出下一步的注肥量调整趋势及目标，并将计算结果发送到调速系统；
所述调速系统，用于根据从电控系统接收的计算结果结合设定的调速步阶因子、微分运算因子及积分运算因子，通过调整输出电流的方式达到调节的目标值；
所述执行器为安装在肥料管道上的注肥泵，用于根据调速系统输出的不同电流工作在不同功率下，从而单位时间内向灌溉系统注入不同量的肥料。
2.根据权利要求1所述的水溶性肥料精准施肥装置，其特征在于：所述电控系统，还用于人机交互，进行定时定量模式、保护稀释比模式的参数输入，及回馈传感器的参数标定。
3.如权利要求1或2所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，其特征在于：采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的，包括如下步骤：
(1)设置装置工作在定时定量模式或者保护稀释比模式下，并进行相关参数的设定；其中：
(1A)定时定量模式下，设置施肥时间、施肥总量，装置将在设定时间内均匀向灌溉系统注入设定施肥总量的肥料；
(1B)稀释比保护模式下，设置肥料和灌溉用水的最大比例，装置将确保在不大于该设置比例的情况下，尽快向灌溉系统注入肥料；
(2)回馈传感器同时采集灌溉水的实时流量及注入肥料的实时流量；
(3)电控系统根据步骤(1)的设置及步骤(2)的采集数据进行计算，得到下一步调速系统需要的调速趋势及要达到的目标值；
(4)调速系统根据电控系统的计算目标，结合预设的步阶、微分、积分参数动态调整输出到执行器的电流；
(5)执行器根据调速系统输入的电流，工作在对应的功率下，从而控制向注肥系统注入不同的肥料量。
(6)重复步骤(2)到步骤(5)，最终达到稳态工作。
4.根据权利要求3所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，其特征在于：步骤(4)中，是采用PWM+高频MOS的方案，以动态调整执行器输出功率的方法，实现执行器的电流动态调整。
5.根据权利要求3所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，其特征在于：步骤(4)中，所述步阶参数用于调整执行器逼近目标单位时间注肥量的快慢。
6.根据权利要求3所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，其特征在于：步骤(4)中，所述微分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的步阶参数，避免过调导致震幅偏大。
7.根据权利要求3所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，其特征在于：步骤(4)中，所述积分因子用于调整执行器接近目标单位时间注肥量时的调整频次，避免过调导致震当频率过高导致稳态曲线拖尾较长。
CN201710167413.2A 2017-03-10 2017-03-10 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法 Pending CN108566807A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710167413.2A CN108566807A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710167413.2A CN108566807A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108566807A true CN108566807A (zh) 2018-09-25

Family

ID=63575864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710167413.2A Pending CN108566807A (zh) 2017-03-10 2017-03-10 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108566807A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110999616A (zh) * 2019-12-17 2020-04-14 厦门雅众建设集团有限公司 一种园林绿地的智能施肥方法
CN112136461A (zh) * 2020-11-24 2020-12-29 山东汇金海智慧农业研究院有限公司 一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法
CN112742623A (zh) * 2020-12-07 2021-05-04 广州顺绿喷灌设备有限公司 一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2007281C2 (en) * 2011-08-19 2013-02-21 C En J Bosman B V Irrigation unit and irrigation system comprising such an irrigation unit.
CN204994246U (zh) * 2015-06-15 2016-01-27 沃圃生（北京）农业科技有限公司 一种水肥智能供给系统
CN205196546U (zh) * 2015-10-29 2016-05-04 石家庄巍矗农业机械有限公司 一种水肥一体化自动控制灌溉机
CN106068870A (zh) * 2016-07-20 2016-11-09 安徽朗坤物联网有限公司 一种基于物联网的水肥一体化滴灌管理系统
CN106171227A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 山东农业大学 一种水肥一体化适用的固体肥精准变量配肥装置及控制方法
CN106332593A (zh) * 2016-10-18 2017-01-18 福建省农业科学院科技干部培训中心 水肥一体化施肥机及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2007281C2 (en) * 2011-08-19 2013-02-21 C En J Bosman B V Irrigation unit and irrigation system comprising such an irrigation unit.
CN204994246U (zh) * 2015-06-15 2016-01-27 沃圃生（北京）农业科技有限公司 一种水肥智能供给系统
CN205196546U (zh) * 2015-10-29 2016-05-04 石家庄巍矗农业机械有限公司 一种水肥一体化自动控制灌溉机
CN106171227A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 山东农业大学 一种水肥一体化适用的固体肥精准变量配肥装置及控制方法
CN106068870A (zh) * 2016-07-20 2016-11-09 安徽朗坤物联网有限公司 一种基于物联网的水肥一体化滴灌管理系统
CN106332593A (zh) * 2016-10-18 2017-01-18 福建省农业科学院科技干部培训中心 水肥一体化施肥机及其控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110999616A (zh) * 2019-12-17 2020-04-14 厦门雅众建设集团有限公司 一种园林绿地的智能施肥方法
CN110999616B (zh) * 2019-12-17 2021-08-10 厦门雅众建设集团有限公司 一种园林绿地的智能施肥方法
CN112136461A (zh) * 2020-11-24 2020-12-29 山东汇金海智慧农业研究院有限公司 一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法
CN112742623A (zh) * 2020-12-07 2021-05-04 广州顺绿喷灌设备有限公司 一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质
CN112742623B (zh) * 2020-12-07 2024-02-09 广州顺绿喷灌设备有限公司 一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104170811B (zh) 一种智能化低成本在线混药装置
CN103960221B (zh) 一种实时混药型变量喷雾装置及方法
CN105248252B (zh) 一种测墒灌溉水肥一体化智能控制系统及控制方法
CN106614473B (zh) 一种直接注入式实时变浓度在线混药喷雾装置及其控制方法
CN108566807A (zh) 一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法
CN103053385A (zh) 移动式多功能恒压灌溉施肥机及其灌溉施肥方法
CN203164717U (zh) 一种智能化pwm间歇喷雾式变量喷施控制器
CN203027704U (zh) 田间水肥一体化地面灌溉系统
CN105594679B (zh) 基于或囊括电动泵转速调节的精确变量喷雾试验装置
CN101803507A (zh) 一种旁通自动灌溉施肥装置及其方法
CN202941140U (zh) 一种大剂量水肥一体化灌溉装置
CN105532617A (zh) 一种在线实时混药喷雾系统及其控制方法
CN110411524A (zh) Pwm方式吸肥管道流量检测系统及控制方法
CN103155755A (zh) 泵注式节水灌溉施肥器
CN108307754A (zh) 一种定量施肥机
CN103583500B (zh) 高精度农用变量喷雾装置及其控制方法
CN104429279A (zh) 多组分营养液随水施肥系统
CN103163871B (zh) 一种电子式pwm间歇喷雾式变量喷施控制器
CN211129521U (zh) 自动对靶变量喷雾控制系统及喷雾机
CN117616961B (zh) 一种滴灌水肥控制系统及方法
CN109197089A (zh) 一种可根据作物根系周围环境调节水肥用量的施肥机
CN106708138A (zh) 一种智能数字混肥调酸碱控液位装置
CN103283370B (zh) 用电动调压阀控制的液肥变量施肥系统
CN103120061A (zh) 稻田施肥方法
CN110199647A (zh) 精确控制用施肥量的卷盘喷灌机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180925