CN108811658A - 一种变量施肥系统及其控制方法 - Google Patents

一种变量施肥系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108811658A
CN108811658A CN201810531562.7A CN201810531562A CN108811658A CN 108811658 A CN108811658 A CN 108811658A CN 201810531562 A CN201810531562 A CN 201810531562A CN 108811658 A CN108811658 A CN 108811658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fertilizer
fertile
variable fertilization
suction
development
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
CN201810531562.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黎耀军
裴沙沙
严海军
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.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
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 China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN201810531562.7A priority Critical patent/CN108811658A/zh
Publication of CN108811658A publication Critical patent/CN108811658A/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
    • 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
    • A01C23/007—Metering or regulating systems

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及灌溉施肥技术领域，公开了一种变量施肥系统及其控制方法，包括灌溉管路、吸肥管路和操控装置，所述灌溉管路上沿水流方向依次设有流量调节阀和肥液浓度监测仪；所述吸肥管路上沿水流方向依次设有监测仪、增压泵、第一压力传感器、文丘里施肥器和第二压力传感器，所述文丘里施肥器通过吸肥旁路管与储肥罐连通；所述操控装置包括控制器。本发明提供的一种变量施肥系统及其控制方法，通过操控装置传递灌溉施肥信息并收集各装置反馈的监测信息，实时调整各装置，以实现文丘里施肥器施肥浓度的精准、连续可调，进而根据作物实际的需水需肥规律，进行水肥一体化精准变量施肥，节水节肥、提高肥料利用率。

Description

一种变量施肥系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及灌溉施肥技术领域，特别是涉及一种变量施肥系统及其控制方法。
背景技术
水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，具有省水、省肥、省工、水肥高效耦合、保护环境的优点，施肥装置是实现水肥一体化技术的重要部件之一。
目前，国内外常用的灌溉施肥方式有机械注入式、水力驱动比例式施肥泵、压差式施肥罐和文丘里施肥器等。其中，文丘里施肥器以其结构简单、操作方便、节省劳力等优点而被广泛应用。但其缺点在于某一特定结构的文丘里施肥器，在给定的工作压力和流量条件下，其施肥吸肥量相对固定，施肥器本身不能根据作物实际需肥需求进行变量施肥。目前大多数文丘里施肥器是通过在其并联主管路上安装手动施肥节制阀，进行文丘里施肥器进口压力调节，进而改变吸肥量和灌溉水肥液的浓度，但该方式施肥浓度不易实现连续可调，难以应用于自动灌溉施肥控制系统中。
为满足现代农业水肥精准供给的要求，迫切需要设计一种精准变量施肥系统，并提出其控制方法，以实现文丘里施肥器施肥浓度的连续可调，从而使文丘里施肥器能应用于自动灌溉施肥系统中，根据作物实际的需水需肥规律进行变量施肥。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种变量施肥系统及其控制方法，以解决现有施肥装置无法精准控制施肥浓度的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种变量施肥系统，包括灌溉管路、吸肥管路和操控装置，所述灌溉管路上沿水流方向依次设有流量调节阀和肥液浓度监测仪；
所述吸肥管路的两端分别与所述流量调节阀两侧的所述灌溉管路连通，所述吸肥管路包括吸肥进液管和吸肥出液管，所述吸肥进液管和吸肥出液管之间连接有文丘里施肥器，所述吸肥进液管上分别设有监测仪、增压泵、第一压力传感器，所述吸肥出液管上设有第二压力传感器，所述文丘里施肥器通过吸肥旁路管与储肥罐连通；
所述操控装置包括分别与所述流量调节阀、监测仪、增压泵、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器。
其中，所述吸肥进液管上设有第一电磁阀，所述吸肥出液管上设有第二电磁阀。
其中，所述吸肥旁路管上设有吸肥调节阀和吸肥流量计。
其中，所述储肥罐内设有液位计。
其中，所述肥液浓度监测仪下游的所述灌溉管路上设有施肥流量计。
其中，所述肥液流量计与所述控制器连接。
其中，所述监测仪为用以监测灌溉水的电导率和酸碱度的EC/pH监测仪。
其中，所述操控装置还包括与所述控制器连接的控制面板。
其中，所述操控装置还包括与所述控制器无线连接的控制终端。
本发明还提供一种如以上任一项所述的变量施肥系统的控制方法，包括如下步骤：
控制器获取施肥灌溉信息，调整流量调节阀的开度，调节吸肥管路的流量和压力；
增压泵根据反馈的施肥灌溉信息调节文丘里施肥器两侧的压差，控制文丘里施肥器从储肥罐内吸肥；
控制器实时接收肥液浓度监测仪监测的肥液浓度和第一压力传感器与第二压力传感器检测的文丘里施肥器两侧的压力信息，实现精准控制变量施肥。
(三)有益效果
本发明提供的一种变量施肥系统及其控制方法，通过操控装置传递灌溉施肥信息并收集各装置反馈的监测信息，实时调整各装置，以实现文丘里施肥器施肥浓度的精准、连续可调，进而根据作物实际的需水需肥规律，进行水肥一体化精准变量施肥，节水节肥、提高肥料利用率。
附图说明
图1为本发明实施例变量施肥系统的结构示意图；
图2为本发明实施例操控装置的连接示意图。
图中，1：灌溉管路；2：流量调节阀；3：肥液浓度监测仪；4：施肥流量计；5：监测仪；6：第一电磁阀；7：增压泵；8：第一压力传感器；9：文丘里施肥器；10：第二压力传感器；11：第二电磁阀；12：吸肥流量计；13：吸肥调节阀；14：吸肥旁路管；15：储肥罐；16：控制器；17：控制面板；18：远程终端；19：液位计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种变量施肥系统，包括灌溉管路1、吸肥管路和操控装置，灌溉管路1上沿水流方向依次设有流量调节阀2和肥液浓度监测仪3；吸肥管路的两端分别与流量调节阀2两侧的灌溉管路1并联，吸肥管路包括吸肥进液管和吸肥出液管，吸肥进液管和吸肥出液管之间连接有文丘里施肥器9，吸肥进液管上分别设有监测仪5、增压泵7、第一压力传感器8，吸肥出液管上设有第二压力传感器10，文丘里施肥器9通过吸肥旁路管14与储肥罐15连通；操控装置包括分别与流量调节阀2、监测仪5、增压泵7、第一压力传感器8和第二压力传感器10连接的控制器16。
其中，灌溉管路1上沿水流方向(如图1所示，水流方向为由左向右)依次设有流量调节阀2、肥液浓度监测仪3和施肥流量计4，流量调节阀2的打开程度可连续调节变化，肥液浓度监测仪3用以实时监测施肥浓度，施肥流量计4用以计量施肥量。
进一步的，吸肥管路的两端分别与流量调节阀2两侧的灌溉管路1连通，实现流量调节阀2与吸肥装置并联设置在灌溉管路1上，吸肥管路包括吸肥进液管和吸肥出液管，吸肥进液管和吸肥出液管之间连接有文丘里施肥器9。
其中，吸肥进液管上沿水流方向依次设有监测仪5、第一电磁阀6、增压泵7、第一压力传感器8，吸肥出液管上依次设有第二压力传感器10和第二电磁阀11，监测仪5具体为用以监测灌溉水的电导率和酸碱度的EC/pH监测仪。
其中，第一电磁阀6和第二电磁阀11用于控制吸肥管路的工作状态，第一电磁阀6和第二电磁阀11都打开，吸肥管路进入工作状态，第一电磁阀6和第二电磁阀11关闭时，吸肥管路不工作，并可以避免灌溉管路1中的水流回流进入吸肥管路。
其中，增压泵7可以变频运行，用于调整吸肥管路内的压力，进而改变文丘里施肥器9进口、出口的压差，以改变吸肥流量；第一压力传感器8和第二压力传感器10分别用于监测文丘里施肥器9进口和出口的压力。
进一步的，文丘里施肥器9通过吸肥旁路管14与储肥罐15连通，吸肥旁路管14设有吸肥调节阀13和吸肥流量计12，通过调节吸肥调节阀13的开度，改变吸取肥液流量，吸肥流量计12用以计量肥液吸取量。
其中，吸肥旁路管14的一端与文丘里施肥器9连通，另一端设置在储放有一定浓度的肥液的储肥罐15内，通过控制文丘里施肥器9两侧的压力差实现肥液抽吸，储肥罐15内设有液位计19，实时获取储肥罐15内肥液液面高度，方便及时添加肥液，保证施肥系统正常运行。
进一步的，如图2所示，操控装置包括分别与流量调节阀2、肥液浓度监测仪3、施肥流量计4、监测仪5、第一电磁阀6、增压泵7、第一压力传感器8、第二压力传感器10、第二电磁阀11、吸肥流量计12、吸肥调节阀13和液位计19连接的控制器16，控制器16为智能控制器用以输出施肥信息同时采集与之连接的各部件监测的实时数据信息，进而根据反馈信息进行处理，调整各部件，实现精准变量施肥。
其中，操控装置还包括与控制器16有线连接的控制面板17，用以输入施肥运行参数，例如施肥量、肥液浓度、施肥时间、施肥作业启动时间等。
其中，还可以选择设置与控制器16无线连接的控制终端18，用以输入施肥指令，方便操作人员远程控制变量施肥系统。
本发明实施例还提供一种如以上所述的变量施肥系统的控制方法，包括如下步骤：
控制器获取施肥灌溉信息，调整流量调节阀的开度，调节吸肥管路的流量和压力；
增压泵根据反馈的施肥灌溉信息调节文丘里施肥器两侧的压差，控制文丘里施肥器从储肥罐内吸肥；
控制器实时接收肥液浓度监测仪监测的肥液浓度和第一压力传感器与第二压力传感器检测的文丘里施肥器两侧的压力信息，实现精准控制变量施肥。
本发明具体实施控制工艺如下：
具体地，在控制面板(或远程控制终端)设定施肥参数，控制面板输入的施肥信息传递到智能控制器，智能控制器打开第一电磁阀、第二电磁阀、流量调节阀和吸肥调节阀，调节灌溉主管路上的流量调节阀的开度，可以改变吸肥文丘里施肥器两侧进口、出口的压力差，在文丘里喷嘴射流形成的负压作用下，储肥管内的肥料原液被吸入灌溉系统；
智能控制器获取肥液浓度监测仪和EC/pH监测仪传递的信息，确定灌溉水肥溶液的浓度，并判断是否与控制面板(或远程控制终端)输入的施肥浓度要求一致，如果不一致，智能控制器根据第一压力传感器和第二压力传感器提供的压力信息，基于文丘里施肥器的进口流量Q与两侧进口、出口压力关系以及吸肥流量比q/Q的回归模型(q为吸肥流量)，动态调整流量调节阀的开度，以改变文丘里施肥器两侧进口、出口的压力，进而调整文丘里施肥器的入口流量Q和吸肥流量q，直至肥液浓度检测仪监测的施肥浓度与控制面板(或远程控制终端)输入的施肥浓度要求一致。
若保持流量调节阀的开度不变，当肥液浓度检测仪监测的施肥浓度与控制面板(或远程控制终端)输入的施肥浓度要求不一致时，智能控制器也可以调整增压泵的转速，以改变文丘里施肥器两侧进口、出口的压力差，进一步实现吸肥流量的精确控制，直至肥液浓度检测仪监测的灌溉主管路中的施肥浓度与控制面板(或远程控制终端)输入的施肥浓度要求一致。
若保持流量调节阀的开度和增压泵的转速均不变，智能控制器也可以调节吸肥调节阀的开度，实现吸肥流量的微调，以满足变量施肥精准控制的要求。
当液位计监测到储肥罐内的肥液液低临界值时，智能控制器发出关阀指令，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，系统停止施肥。
当系统不需要施肥时，智能控制器发出关阀指令，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，防止灌溉水进入吸肥管路。
本发明提供的一种变量施肥系统及其控制方法，通过操控装置传递灌溉施肥信息并收集各装置反馈的监测信息，实时调整各装置，以实现文丘里施肥器施肥浓度的精准、连续可调，进而根据作物实际的需水需肥规律，进行水肥一体化精准变量施肥，节水节肥、提高肥料利用率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变量施肥系统，其特征在于，包括灌溉管路、吸肥管路和操控装置，所述灌溉管路上沿水流方向依次设有流量调节阀和肥液浓度监测仪；
所述吸肥管路的两端分别与所述流量调节阀两侧的所述灌溉管路连通，所述吸肥管路包括吸肥进液管和吸肥出液管，所述吸肥进液管和吸肥出液管之间连接有文丘里施肥器，所述吸肥进液管上分别设有监测仪、增压泵、第一压力传感器，所述吸肥出液管上设有第二压力传感器，所述文丘里施肥器通过吸肥旁路管与储肥罐连通；
所述操控装置包括分别与所述流量调节阀、监测仪、增压泵、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器。
2.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述吸肥进液管上设有第一电磁阀，所述吸肥出液管上设有第二电磁阀。
3.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述吸肥旁路管上设有吸肥调节阀和吸肥流量计。
4.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述储肥罐内设有液位计。
5.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述肥液浓度监测仪下游的所述灌溉管路上设有施肥流量计。
6.如权利要求5所述的变量施肥系统，其特征在于，所述肥液流量计与所述控制器连接。
7.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述监测仪为用以监测灌溉水的电导率和酸碱度的EC/pH监测仪。
8.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述操控装置还包括与所述控制器连接的控制面板。
9.如权利要求1所述的变量施肥系统，其特征在于，所述操控装置还包括与所述控制器无线连接的控制终端。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的变量施肥系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制器获取施肥灌溉信息，调整流量调节阀的开度，调节吸肥管路的流量和压力；
增压泵根据反馈的施肥灌溉信息调节文丘里施肥器两侧的压差，控制文丘里施肥器从储肥罐内吸肥；
控制器实时接收肥液浓度监测仪监测的肥液浓度和第一压力传感器与第二压力传感器检测的文丘里施肥器两侧的压力信息，实现精准控制变量施肥。
CN201810531562.7A 2018-05-29 2018-05-29 一种变量施肥系统及其控制方法 Pending CN108811658A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810531562.7A CN108811658A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种变量施肥系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810531562.7A CN108811658A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种变量施肥系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108811658A true CN108811658A (zh) 2018-11-16

Family

ID=64146234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810531562.7A Pending CN108811658A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种变量施肥系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108811658A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110583193A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 大禹节水（天津）有限公司 一种便携式施肥机
CN111066439A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 石河子大学 一种水肥气热一体化灌溉系统
CN111630997A (zh) * 2019-05-21 2020-09-08 中国农业大学 一种大田作物的精准灌溉施肥控制方法和系统
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
CN113412719A (zh) * 2021-06-21 2021-09-21 西北农林科技大学 一种吸肥流量测控一体化装置及其控制方法
CN113455164A (zh) * 2021-08-23 2021-10-01 石河子大学 一种水肥一体化精准施肥控制系统
CN114631521A (zh) * 2022-03-02 2022-06-17 中国农业大学 一种混药喷洒装备及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735225A (en) * 1985-08-19 1988-04-05 Robinetterie S.F.R. S.A. Method and apparatus for drawing and regulating the output and pressure of a liquid additive
CN107593374A (zh) * 2017-10-26 2018-01-19 山东大学 一种支路检测的水肥一体化灌溉系统及控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735225A (en) * 1985-08-19 1988-04-05 Robinetterie S.F.R. S.A. Method and apparatus for drawing and regulating the output and pressure of a liquid additive
CN107593374A (zh) * 2017-10-26 2018-01-19 山东大学 一种支路检测的水肥一体化灌溉系统及控制方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111630997A (zh) * 2019-05-21 2020-09-08 中国农业大学 一种大田作物的精准灌溉施肥控制方法和系统
CN111630997B (zh) * 2019-05-21 2021-08-31 中国农业大学 一种大田作物的精准灌溉施肥控制方法和系统
CN110583193A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 大禹节水（天津）有限公司 一种便携式施肥机
CN111066439A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 石河子大学 一种水肥气热一体化灌溉系统
CN111066439B (zh) * 2019-12-31 2024-04-26 石河子大学 一种水肥气热一体化灌溉系统
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
CN113412719A (zh) * 2021-06-21 2021-09-21 西北农林科技大学 一种吸肥流量测控一体化装置及其控制方法
CN113412719B (zh) * 2021-06-21 2023-04-25 西北农林科技大学 一种吸肥流量测控一体化装置及其控制方法
CN113455164A (zh) * 2021-08-23 2021-10-01 石河子大学 一种水肥一体化精准施肥控制系统
CN114631521A (zh) * 2022-03-02 2022-06-17 中国农业大学 一种混药喷洒装备及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108811658A (zh) 一种变量施肥系统及其控制方法
CN204579115U (zh) 一种多功能水肥一体化灌溉施肥设施
CN205427579U (zh) 智能灌溉水肥一体化装置
CN211721372U (zh) 一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置
CN109220145A (zh) 一种ec、ph可调的自适应管道流量的旁路式施肥机
CN210746046U (zh) 水肥一体化系统
CN114788449B (zh) 水肥一体机吸肥量调节控制装置及控制方法
CN107836196A (zh) 一种水肥一体化施肥机
CN107624326A (zh) 一种水肥一体化灌溉系统及控制方法
CN107272754A (zh) 一种基于模糊pid的水肥精准配比控制系统
CN109964614A (zh) 一种水肥一体化系统
CN2277167Y (zh) 微灌施肥装置
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
CN113179735A (zh) 一种新型旁路式智能施肥机
CN107593374A (zh) 一种支路检测的水肥一体化灌溉系统及控制方法
CN205546818U (zh) 一种水肥一体化施肥机
CN206909126U (zh) 一种水肥智能精准灌溉系统
CN207284208U (zh) 一种水肥一体化灌溉系统
CN209676854U (zh) 混合灌溉设备
CN109197095A (zh) 一种水动换向阀控制施肥系统
CN210381902U (zh) 施肥机
CN116369026A (zh) 一种水肥一体化调控智慧灌溉系统
CN209105639U (zh) 一种可根据作物根系周围环境调节水肥用量的施肥机
CN204014482U (zh) 一种全自动水肥一体机
CN209643343U (zh) 一种ec、ph可调的自适应管道流量的旁路式施肥机

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181116