CN108575249A - 一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统及控制方法，属于节水灌溉领域。包括集中控制器、蓄水池、进水管、水泵、出水管、过滤器、主管路、支管路、电磁阀a、电磁阀b、比例施肥泵、电磁阀c和若干喷头。首先，对单个喷头进行试验，测出其水量分布，从而计算喷头组合时的喷灌均匀度。接着通过集中控制器的操作界面输入水肥的用量，集中控制器根据水肥用量和喷头组合时的喷灌均匀度按照程序对系统进行智能控制。根据农作物对于水肥的实际需求来自动控制水肥的用量，减少了水肥的浪费，减小了对环境的污染，实现了智能控制。

Description

一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统及其控制方法
技术领域
本发明属于节水灌溉领域，一种用于喷灌系统的精准喷洒自动控制系统及控制方法，特别是指一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统及其控制方法。
背景技术
我国水资源总量大，人均水量分布少，水资源分布不均匀，导致我国很多地区的农业生产面临着水资源短缺的问题。农业用水、喷灌用水效率低，导致水资源的浪费，进一步加剧了这一问题。发展节水灌溉，可以更为合理地用水，减少水资源的浪费。
我国每年化肥的施用量远远超过国际平均水平，化肥的平均利用率却不高，这不仅导致化肥的浪费，同时由于多余的化肥会随着水流进入江河湖泊，使其富营养化，造成环境的污染。提高化肥的利用率，可以减少对水资源的污染，保护环境。
在目前的研究中，施肥灌溉系统性能较差，智能化程度不高，而且未能充分考虑农作物关于水肥的实际需求，因此仍会造成水肥的浪费和环境的污染，不利于作物的生长。
针对以上问题，本发明提出了一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法。此方法可以有效减少水肥的浪费，降低喷灌系统的复杂程度，实现智能控制。
经检索，目前还没有相关的申报专利。
发明内容
为了提高水肥的利用率和根据作物对于水肥的实际需求进行智能控制，本发明提出一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统及其控制方法。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：轻小型喷灌机组水肥一体化系统，包括集中控制器、蓄水池、进水管、水泵、出水管、过滤器、主管路、支管路、电磁阀a、电磁阀b、比例施肥泵、电磁阀c和若干喷头，进水管置于蓄水池中，进水管与水泵连接，水泵出口与出水管连接，出水管与过滤器连接，过滤器与主管路连接，主管路与每条支管路连接，在每条支管路的最前端设置电磁阀a，用于控制每条支路的开闭，比例施肥泵采用旁路安装方式与支管路并联，电磁阀b、电磁阀c分别连接在比例施肥泵两端，用以控制肥料的用量和比例，集中控制器设有操作界面，用以输入水肥的用量。
本发明提供的一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制的方法，包括下列步骤：步骤一：对单个喷头进行水力性能试验，测出单个喷头的水量分布；步骤二：根据单个喷头的水量分布计算喷头组合时的喷灌均匀度；步骤三：根据作物在某一生长阶段需水Q1、需肥Q2的要求，在集中控制器的操作界面设置水的用量为Q1、肥的用量为Q2，设置完成后启动整个系统；步骤四：在系统启动之后，集中控制器控制水泵，将水泵开启，水泵将蓄水池里的水注入，经过滤器过滤，成为主管路中符合喷灌要求的喷灌用水；步骤五：集中控制器根据喷灌区域内不同农作物对水肥的真实需求，以及喷头组合时的喷灌均匀度，对一条或几条支路的电磁阀a进行控制，通过控制电磁阀a的开启时长来控制水的用量；步骤六：集中控制器对一条或几条支路上的电磁阀b、电磁阀c进行控制，通过控制电磁阀b、电磁阀c的开启时长来控制肥的用量；步骤七：当施肥量达到Q2时，集中控制器关闭电磁阀b、电磁阀c，停止施肥；当施水量也达到Q1时，集中控制器关闭电磁阀a和水泵，停止喷灌。
上述方案中，步骤一中，单个喷头的水量分布的测量方法为：将单个喷头放置在一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上雨量筒，喷洒规定的时间后，测量每个雨量筒中水的深度，得到每个测点的点喷灌强度，即可得出单个喷头的水量分布。
上述方案中，步骤一中，将单个喷头放置在一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上雨量筒，喷洒的时间为一个小时。
上述方案中，步骤二中，喷头组合时的喷灌均匀度的获得方法为：根据喷头布置形式和组合间距，确定对典型区域有贡献的喷头在典型区域内的水量分布，然后在典型区域内对所有有贡献的喷头水量进行叠加，得到典型区域的水量分布，带入均匀系数计算公式，即可求出对应于该组合方式及间距下的喷灌组合均匀系数，由此确定喷头组合之后在区域内的喷洒均匀性。
本发明的优点在于：可以根据农作物对于水肥的实际需求来自动控制水肥的用量，减少了水肥的浪费，减小了对环境的污染，并且实现智能控制。这满足了现代农业对于节约资源、保护环境的要求，促进了农业现代化智能化的发展。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明的控制流程图。
图中，1.集中控制器、2.蓄水池、3.进水管、4.水泵、5.出水管、6.过滤器、7.主管路、8.支管路、9.电磁阀a、10.电磁阀b、11.比例施肥泵、12.电磁阀c、
13.喷头。
具体实施方式
本发明提供了一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法。为了本发明的上述目的和优点更加清晰易懂。下面结合附图，对本发明的设计方案进行详细说明。
本发明提供了一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法。如图1所示，这种轻小型喷灌机组水肥一体化系统由如下部分组成：集中控制器1、蓄水池2、进水管3、水泵4、出水管5、过滤器6、主管路7、支管路8、电磁阀a9、电磁阀b10、比例施肥泵11、电磁阀c12、喷头13。进水管3置于蓄水池2中，进水管3与水泵4连接，水泵4出口与出水管5连接，出水管5与过滤器6连接，过滤器6与主管路7连接，主管路7与每条支管路8连接。在每条支管路8的最前端设置电磁阀a9，通过控制电磁阀a9的开闭来控制每条支路8的开闭。电磁阀b10、电磁阀c12分别连接在比例施肥泵11两端，用以控制肥料的用量和比例。集中控制器1设有操作界面，用以输入水肥的用量。
轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法按照图2所示的如下步骤实现：
步骤一：对单个喷头进行水力性能试验，测出单个喷头的水量分布。将单个喷头放置在一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上雨量筒，喷洒一定时间（标准1个小时）后，测量每个雨量筒中水的深度，得到每个测点的点喷灌强度，即可得出单个喷头的水量分布。
步骤二：根据单个喷头的水量分布计算喷头组合时的喷灌均匀度。根据喷头布置形式和组合间距，确定对典型区域有贡献的喷头在典型区域内的水量分布，然后在典型区域内对所有有贡献的喷头水量进行叠加，得到典型区域的水量分布，带入均匀系数计算公式，即可求出对应于该组合方式及间距下的喷灌组合均匀系数。由此确定喷头组合之后在区域内的喷洒均匀性。
步骤三：假设某一种植作物在某一阶段需水10kg，需肥5kg，则在集中控制器1的操作界面输入水的用量为10kg，肥的用量为5kg。设置完成后启动整个系统。
步骤四：在启动整个系统之后，集中控制器1首先对水泵4进行控制，开启水泵4。在水泵4开启之后，水泵4将蓄水池2中的水注入，经过滤器6过滤，流入主管路7中，成为符合喷灌要求的喷灌用水。
步骤五：集中控制器1根据喷灌区域内不同农作物对水肥的真实需求，以及喷头组合时的喷灌均匀度，按照所编写的程序控制一条或几条支路的电磁阀a9，将其开启或关闭。通过控制电磁阀a9的开启时间来控制水的用量为10kg。
步骤六：集中控制器按照所编写的程序对一条或几条支路上的电磁阀b10、电磁阀c12进行控制 ，将其开启或关闭。当电磁阀b10、电磁阀c12开启时，比例施肥泵11工作，将肥料注入支管路8，与原在支管路8中的水流混合，由喷头13喷洒给农作物。集中控制器1通过控制电磁阀b10、电磁阀c12开启的时长来控制肥的用量为5kg。
步骤七：当施肥量达到5kg时，集中控制器1对电磁阀b10、电磁阀c12进行控制，将电磁阀b10、电磁阀c12关闭，停止施肥。当施水量也达到10kg时，集中控制器1对电磁阀a9和水泵4进行控制，关闭电磁阀a9和水泵4，停止喷灌。

Claims (5)

1.一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统，其特征在于，包括集中控制器、蓄水池、进水管、水泵、出水管、过滤器、主管路、支管路、电磁阀a、电磁阀b、比例施肥泵、电磁阀c和若干喷头，进水管置于蓄水池中，进水管与水泵连接，水泵出口与出水管连接，出水管与过滤器连接，过滤器与主管路连接，主管路与每条支管路连接，在每条支管路的最前端设置电磁阀a，用于控制每条支路的开闭，比例施肥泵采用旁路安装方式与支管路并联，电磁阀b、电磁阀c分别连接在比例施肥泵两端，用以控制肥料的用量和比例，集中控制器设有操作界面，用以输入水肥的用量。
2.一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一：对单个喷头进行水力性能试验，测出单个喷头的水量分布；
步骤二：根据单个喷头的水量分布计算喷头组合时的喷灌均匀度；
步骤三：根据作物在某一生长阶段需水Q1、需肥Q2的要求，在集中控制器的操作界面设置水的用量为Q1、肥的用量为Q2，设置完成后启动整个系统；
步骤四：在系统启动之后，集中控制器控制水泵，将水泵开启，水泵将蓄水池里的水注入，经过滤器过滤，成为主管路中符合喷灌要求的喷灌用水；
步骤五：集中控制器根据喷灌区域内不同农作物对水肥的真实需求，以及喷头组合时的喷灌均匀度，对一条或几条支路的电磁阀a进行控制，通过控制电磁阀a的开启时长来控制水的用量；
步骤六：集中控制器对一条或几条支路上的电磁阀b、电磁阀c进行控制，通过控制电磁阀b、电磁阀c的开启时长来控制肥的用量；
步骤七：当施肥量达到Q2时，集中控制器关闭电磁阀b、电磁阀c，停止施肥；当施水量也达到Q1时，集中控制器关闭电磁阀a和水泵，停止喷灌。
3.根据权利要求2所述的一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法，其特征在于，步骤一中，单个喷头的水量分布的测量方法为：将单个喷头放置在一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上雨量筒，喷洒规定的时间后，测量每个雨量筒中水的深度，得到每个测点的点喷灌强度，即可得出单个喷头的水量分布。
4.根据权利要求3所述的一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法，其特征在于，步骤一中，将单个喷头放置在一个固定的点上，沿着湿润面积的半径等间距地放上雨量筒，喷洒的时间为一个小时。
5.根据权利要求2或3所述的一种轻小型喷灌机组水肥一体化系统控制方法，其特征在于，步骤二中，喷头组合时的喷灌均匀度的获得方法为：根据喷头布置形式和组合间距，确定对典型区域有贡献的喷头在典型区域内的水量分布，然后在典型区域内对所有有贡献的喷头水量进行叠加，得到典型区域的水量分布，带入均匀系数计算公式，即可求出对应于该组合方式及间距下的喷灌组合均匀系数，由此确定喷头组合之后在区域内的喷洒均匀性。
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