CN109287242A - 一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统，包括首部系统、滴灌系统和控制系统，所述的首部系统包括水泵、阀门系统、过滤系统、施肥器和首部管道，滴灌系统包括墒情监测器、支管和滴头，墒情监测器包括电池、MCU、无线网关、A/D转换器、土壤湿度传感器和土壤温度传感器，支管与首部出液管连接，首部出液管与支管的连接处设有压力传感器和开关阀；控制系统包括控制室、太阳能电池板，控制室中安放有控制器和蓄电池。该控制系统采用无线网关通信连接，避免了传统布线方式复杂、散乱的问题，更加节能；该系统多重过滤系统，防止滴头堵塞，同时该系统利用太阳能补充供电的供电方式，可保证电力资源紧缺时，水肥滴灌系统的正常工作。

Description

一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统

技术领域

本发明涉及烟草种植领域，具体涉及一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统。

背景技术

随着我国淡水资源的日益缺乏，农业化肥污染的日益严重，以及人们的生活水平的日益提高，人们对于节约型、可持续发展农业的要求也越来越高。在我国的许多农业地区，存在有大面积的烟草种植基地。目前这些种植基地大部分还是采用传统的灌溉方式，如人工漫灌的方式对烟草进行灌溉，该方式不仅导致水资源的大量浪费，土壤水分过多极易造成烟草植株烂根以及烤烟质量差、香味不足的问题。

现代化的滴灌技术可用于烟草种植的生长全周期，可解决水资源烂根以及烤烟质量差、香味不足的问题。然而现有滴灌技术存在以下不足：(1)各传感器以及电磁阀门的布线复杂，在实际使用过程中极易因线路故障以及线路损坏的问题，导致局部区域的烟田土壤干旱的问题；(2)现有的用于烟草种植的滴灌系统的施肥器多需要配备一台水肥泵，将肥料液泵入灌溉管道中，该方式需要消耗更多的电能；(3)现有的滴管系统在水肥滴灌的过程中，水肥过滤存在缺陷，导致滴头极易发生堵塞，影响滴灌、施肥的效果；(4)现有的滴灌系统使用的电能来源主要依赖市电，当电力资源紧张时，极易发生电压不足，各电力驱动装置难以正常工作。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统，该控制系统采用无线网关通信连接，避免了传统布线方式复杂、散乱的问题，且该系统利用文丘里效应吸收肥液，减少水肥泵的使用，从而实现节能的目的；该系统多重过滤系统，防止水肥管道中的水肥混合液堵塞滴头，同时该系统利用太阳能补充供电的供电方式，可保证电力资源紧缺时，水肥滴灌系统的正常工作。

一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统，包括首部系统、滴灌系统和控制系统，所述的首部系统包括水泵、阀门系统、过滤系统、施肥器和首部管道，阀门系统包括开关阀、逆止阀和泄压阀，过滤系统包括初级过滤器、水砂分离器和二级过滤器，施肥器包括肥液罐和文丘里管吸肥器，首部管道包括泵水管、滤水管和首部出液管，水泵与初级过滤器连接，初级过滤器通过泵水管与水砂分离器连接，泵水管上设有开关阀、逆止阀和水压传感器，水砂分离器通过滤水管与文丘里管吸肥器连接，滤水管上设有水压传感器和泄压阀，文丘里管吸肥器通过首部出液管与滴灌系统连接，首部出液管上设有二级过滤器，肥液罐与文丘里管吸肥器的喉部连接且连接管路上设有开关阀，开关阀、逆止阀和泄压阀均为电磁阀；

滴灌系统包括墒情监测器、支管和滴头，墒情监测器包括电池、MCU、无线网关、A/D转换器、土壤湿度传感器和土壤温度传感器，土壤湿度传感器和土壤湿度传感器插入烟田土壤中并与A/D转换器连接，A/D转换器与MCU连接，无线网关与MCU连接，MCU与电池连接，支管与首部出液管连接，首部出液管与支管的连接处设有压力传感器和开关阀；

控制系统包括控制室，控制室的顶部安装有太阳能电池板，控制室中安放有控制器和蓄电池，太阳能电池板与蓄电池连接，控制器与蓄电池连接；

首部系统的开关阀、逆止阀、水压传感器、泄压阀和滴灌系统的压力传感器、开关阀通过RS232数据线与控制器连接，墒情监测器通过无线网关与控制器无线连接。

本发明的有益效果：该控制系统采用无线网关通信连接，避免了传统布线方式复杂、散乱的问题，且该系统利用文丘里效应吸收肥液，减少水肥泵的使用，从而实现节能的目的；该系统多重过滤系统，防止水肥管道中的水肥混合液堵塞滴头，同时该系统利用太阳能补充供电的供电方式，可保证电力资源紧缺时，水肥滴灌系统的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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是一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统结构框图；

图2是一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统的结构图；

图3是所述的墒情监测器的结构框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-首部系统，2-阀门系统，3-过滤系统，4-施肥器，5-首部管道，6-支管，7-墒情监测器，8-控制系统，11-水泵，12-压力传感器，21-开关阀，22-逆止阀，23-泄压阀，31-初级过滤器，32-水砂分离器，33-二级过滤器，41-肥液罐，42-文丘里管吸肥器，51-泵水管，52-滤水管，53-首部出液管，71-MCU，72-电池，73-无线网关，74-A/D转换器，75-土壤湿度传感器，76-土壤温度传感器，81-控制器，82-太阳能电池板，83-蓄电池，321-反冲洗器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-3所示，一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统，包括首部系统1、滴灌系统和控制系统8，所述的首部系统包括水泵11、阀门系统2、过滤系统3、施肥器4和首部管道5，阀门系统2包括开关阀21、逆止阀22和泄压阀23，过滤系统包括初级过滤器31、水砂分离器32和二级过滤器33，施肥器4包括肥液罐41和文丘里管吸肥器42，首部管道5包括泵水管51、滤水管52和首部出液管53，水泵11与初级过滤器31连接，初级过滤器31通过泵水管51与水砂分离器32连接，泵水管51上设有开关阀21、逆止阀22和水压传感器12，水砂分离器32通过滤水管52与文丘里管吸肥器42连接，滤水管52上设有水压传感器12和泄压阀23，文丘里管吸肥器42通过首部出液管53与滴灌系统连接，首部出液管53上设有二级过滤器33，肥液罐41与文丘里管吸肥器42的喉部连接且连接管路上设有开关阀21，开关阀21、逆止阀22和泄压阀23均为电磁阀；

滴灌系统包括墒情监测器7、支管6和滴头61，墒情监测器7包括电池72、MCU71、无线网关73、A/D转换器74、土壤湿度传感器75和土壤温度传感器76，土壤湿度传感器75和土壤湿度传感器76插入烟田土壤中并与A/D转换器74连接，A/D转换器74与MCU 71连接，无线网关73与MCU 71连接，MCU 71与电池72连接，支管6与首部出液管53连接，首部出液管53与支管6的连接处设有压力传感器12和开关阀21；

控制系统8包括控制室，控制室的顶部安装有太阳能电池板82，控制室中安放有控制器81和蓄电池83，太阳能电池板82与蓄电池83连接，控制器81与蓄电池83连接；

首部系统的开关阀21、逆止阀22、水压传感器12、泄压阀23和滴灌系统的压力传感器12、开关阀21通过RS232数据线与控制器81连接，墒情监测器7通过无线网关73与控制器81无线连接。

本实施例中的墒情监测器7选用浙江托普仪器公司生产的型号为TP-WSD-Sen的无线土壤温湿度传感器。

本装置的一个具体的应用为：水泵11与初级过滤器31连接，水泵泵入水砂分离器32中的水首先经过初级过滤器31的过滤，防止水中砂石堵塞泵水管51上的开关阀21、逆止阀12以及水压传感器12，经过初级过滤器31过滤的水进入水砂分离器32中经过二次过滤，滤过的水被泵入文丘里管吸肥器42中，当水流快速流经文丘里管吸肥器42时，喉部处产生负压并将肥液罐41中的肥液吸入文丘里管吸肥器42中并进行混合，混合后的水肥液从首部出液管53流入支管6中，水肥液从固定于支管6上的滴头61滴入烟草土壤中，为烟草的生长提供水分和养分。

墒情监测器7将探测的土壤湿度和温度信息转换为模拟信号，温度和湿度的模拟信号经过A/D转换器转换为数字信号后发送至MCU中，MCU将数字信号通过无线网关73以无线通信的方式发送至控制器81中，控制器81驱动水泵11进行泵水，同时控制器81打开泵水管51上的开关阀21、逆止阀22和支管上的开关阀21以及肥液罐41上的开关阀21，完成水肥的滴灌作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种适合干旱山地烟区的水肥控制系统，其特征在于，包括首部系统、滴灌系统和控制系统，所述的首部系统包括水泵、阀门系统、过滤系统、施肥器和首部管道，阀门系统包括开关阀、逆止阀和泄压阀，过滤系统包括初级过滤器、水砂分离器和二级过滤器，施肥器包括肥液罐和文丘里管吸肥器，首部管道包括泵水管、滤水管和首部出液管，水泵与初级过滤器连接，初级过滤器通过泵水管与水砂分离器连接，泵水管上设有开关阀、逆止阀和水压传感器，水砂分离器通过滤水管与文丘里管吸肥器连接，滤水管上设有水压传感器和泄压阀，文丘里管吸肥器通过首部出液管与滴灌系统连接，首部出液管上设有二级过滤器，肥液罐与文丘里管吸肥器的喉部连接且连接管路上设有开关阀，开关阀、逆止阀和泄压阀均为电磁阀；

滴灌系统包括墒情监测器、支管和滴头，墒情监测器包括电池、MCU、无线网关、A/D转换器、土壤湿度传感器和土壤温度传感器，土壤湿度传感器和土壤湿度传感器插入烟田土壤中并与A/D转换器连接，A/D转换器与MCU连接，无线网关与MCU连接，MCU与电池连接，支管与首部出液管连接，首部出液管与支管的连接处设有压力传感器和开关阀；

控制系统包括控制室，控制室的顶部安装有太阳能电池板，控制室中安放有控制器和蓄电池，太阳能电池板与蓄电池连接，控制器与蓄电池连接；

首部系统的开关阀、逆止阀、水压传感器、泄压阀和滴灌系统的压力传感器、开关阀通过RS232数据线与控制器连接，墒情监测器通过无线网关与控制器无线连接。