CN109548450A - 一种壁挂式水肥一体化灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种壁挂式水肥一体化灌溉系统，包括配电控制箱、配肥管路箱及混肥桶；通过主控单元中的预设程序对配肥过程进行控制，在配肥过程中通过EC传感器和PH传感器对肥液成分进行实时测量并反馈至主控单元，以形成对配肥过程的闭环控制，使得该系统具有极强的兼容性。同时该系统主体为箱体结构，可以设置为壁挂式，占地面积小，成本低，适于实践推广。

Description

一种壁挂式水肥一体化灌溉系统

技术领域

本发明实施例涉及农业灌溉技术领域，更具体地，涉及一种壁挂式水肥一体化灌溉系统。

背景技术

随着农业现代化的发展，水肥一体化灌溉系统在发展设施农业、节水农业和生态农业等方面的重要性日益突出。水肥一体化灌溉系统是一种将灌溉、吸肥和施肥融为一体的新技术，通过将肥料原液与灌溉水混合后供应给农作物，减少吸肥、施肥时间，节省施肥劳动力，提高肥料的利用率。

在农业节水灌溉领域，水肥一体化灌溉系统包括灌溉系统、吸肥系统、配套控制及水源、水泵、肥料桶等相关设备。现有的用于温室的灌溉施肥系统，大多采用滴灌带、并用电磁阀进行控制灌溉输出，同时配备肥料桶与混肥桶。但是，由于控制方式、水源、吸肥方式、应用对象及环境等的区别，导致不同的灌溉施肥系统虽然大体上相似，但很难兼容，同时现有技术中的水肥一体化灌溉系统往往结构复杂，导致成本增加，且占地面积较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的壁挂式水肥一体化灌溉系统。

本发明实施例提供了一种壁挂式水肥一体化灌溉系统，包括配电控制箱、配肥管路箱及混肥桶；其中，

所述配电控制箱内设置有电源单元、主控单元、EC/PH测量单元、配肥单元及灌溉单元；所述电源单元分别与所述主控单元、所述EC/PH测量单元、所述配肥单元及所述灌溉单元电连接，用于为各单元供电；所述主控单元通过I2C总线分别与所述配肥单元和所述灌溉单元连接，所述主控单元通过RS483与所述EC/PH测量单元连接，用于根据预设程序向各单元发送控制信息；

所述配肥管路箱中设置有相互连通的进水管路和出水管路；所述进水管路上设置有EC传感器和PH传感器，且所述EC传感器和所述PH传感器分别与所述EC/PH测量单元连接，用于将测得的管路中肥液的电导率值和PH值发送至所述EC/PH测量单元；所述出水管路上设置有吸肥装置，所述吸肥装置上设置有多个吸肥孔，所述多个吸肥孔通过多个吸肥电磁阀与多个肥料桶连接，用于吸取所述多个肥料桶中的肥料，且所述多个吸肥电磁阀分别与所述配肥单元连接；所述进水管路的进水口连接在水泵的出口，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述进水管路中，且所述水泵与所述配肥单元连接；

所述混肥桶与所述水泵的进口连接，所述水泵的出口还通过多个灌溉电磁阀与温室连通，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述温室中，且所述多个灌溉电磁阀分别与所述灌溉单元电连接；

所述配肥单元用于根据所述主控单元发送的第一控制信号，控制所述水泵和所述多个吸肥电磁阀的启停；所述EC/PH测量单元用于在接收到所述EC传感器和所述PH传感器发送的电导率值和PH值后，向所述主控模块发送反馈信息，以使所述主控模块在电导率值和PH值分别达到预设值时向所述灌溉单元发送第二控制信息；所述灌溉单元用于根据所述第二控制信息所述多个灌溉电磁阀的启停。

进一步地，所述系统还包括环境监测单元，所述环境监测单元设置在所述温室中，且所述环境监测单元与所述主控模块之间通过无线连接，用于将采集到的温室的环境信息发送至所述主控模块。

进一步地，所述环境信息包括空气温湿度、基质温湿度或着照度中的一种或多种。

进一步地，所述EC传感器和所述PH传感器通过检测支路设置在所述进水管路上，所述检测支路的一端与所述进水管路连通。

进一步地，所述检测支路包括U形管，所述U形管的一端通过第一活接球阀与所述进水管路连通；所述U形管的另一端通过第二活接球阀与末端接头连接。

进一步地，所述出水管路的出水端设置有异三通，所述异三通的两端用于将所述出水管路中的肥液输入所述混肥桶中，所述异三通的另一端通过所述末端接头与所述检测支路连通。

进一步地，所述配电控制箱内还设置有控制开关单元，所述控制开关单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述控制开关单元包括一个水泵开关、多个吸肥控制开关、多个灌溉控制开关和相对应的开关指示灯。

进一步地，所述配电控制箱还设置有液晶显示单元，所述液晶显示单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述液晶显示单元包括设置在所述配电控制箱的箱盖上的LCD显示屏。

进一步地，在所述进水管路上设置有压力表接头，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有压力表，所述压力表头通过硅胶管与所述压力表连通，用于测量所述进水管路中的压力。

进一步地，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有真空表，所述真空表通过硅胶管与所述多个吸肥孔中的一个吸肥孔连通，用于测量所述吸肥装置中的负压。

本发明实施例提供的一种壁挂式水肥一体化灌溉系统，通过主控单元中的预设程序对配肥过程进行控制，在配肥过程中通过EC传感器和PH传感器对肥液成分进行实时测量并反馈至主控单元，以形成对配肥过程的闭环控制，使得该系统具有极强的兼容性。同时该系统主体为箱体结构，可以设置为壁挂式，占地面积小，成本低，适于实践推广。

附图说明

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。

图1为本发明实施例提供的一种壁挂式水肥一体化灌溉系统的示意图；

附图标记：

1-配电控制箱； 2-LCD显示屏；

3-开关指示灯； 4-电源指示灯；

5-压力表接头； 6-进水管路；

7-活接； 8-吸肥电磁阀出口接口；

9-吸肥电磁阀； 10-检测支路；

11-异三通的另一端； 12-异三通；

13-出水管路； 14-吸肥孔；

15-吸肥装置； 16-第二活接球阀；

17-真空表； 18-末端接头；

19-配肥管路箱； 20-PH传感器；

21-EC传感器； 22-管卡；

23-压力表； 24-第一活接球阀。

具体实施方式

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做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。

图1为本发明实施例提供的一种壁挂式水肥一体化灌溉系统的示意图，如图1所示，包括配电控制箱1、配肥管路箱19及混肥桶；其中：

所述配电控制箱内设置有电源单元、主控单元、EC/PH测量单元、配肥单元及灌溉单元；所述电源单元分别与所述主控单元、所述EC/PH测量单元、所述配肥单元及所述灌溉单元电连接，用于为各单元供电；所述主控单元通过I2C总线分别与所述配肥单元和所述灌溉单元连接，所述主控单元通过RS483与所述EC/PH测量单元连接，用于根据预设程序向各单元发送控制信息。

其中，电源单元包括电源开关和电源指示灯4，及变电模块。电源开关及指示灯4可以为24VAC自锁开关及24VAC电容式电源指示灯；变电模块外接220V三相电源，其包括空气开关及变压器，输出380VAC为进水泵和出水泵供电、输出24VAC为配肥单元及灌溉单元供电，输出7.5VAC为主控单元及EC/PH测量单元供电。

所述配肥管路箱19中设置有相互连通的进水管路6和出水管路13；所述进水管路6上设置有EC传感器21和PH传感器20，且所述EC传感器21和所述PH传感器20分别与所述EC/PH测量单元连接，用于将测得的管路中肥液的电导率值和PH值发送至所述EC/PH测量单元；所述出水管路13上设置有吸肥装置15，所述吸肥装置15上设置有多个吸肥孔14，所述多个吸肥孔14通过多个吸肥电磁阀9与多个肥料桶连接，用于吸取所述多个肥料桶中的肥料，且所述多个吸肥电磁阀9分别与所述配肥单元连接；所述进水管路的进水口连接在水泵，的出口，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述进水管路6中，且所述水泵与所述配肥单元连接。

其中，吸肥装置15采用现有技术中的复合式文丘里复合吸肥装置，其具体结构参见公开号为CN 105723908A的发明专利的技术文档，其上吸肥孔14的数量可以根据实际需求设定，例如，吸肥孔设置为至少4个，通过4个吸肥电磁阀9分别与装有4个肥料桶连接，4个肥料桶中分别装有三种单肥与酸。吸肥电磁阀9为24VDC两通电磁阀，吸肥电磁阀出口接口8与肥料桶连通。吸肥电磁阀9的启停受配肥单元控制。

进水管路6的进水端通过活接7与进水泵连接。

所述混肥桶与所述水泵的进口连接，所述水泵的出口还通过多个灌溉电磁阀与温室连通，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述温室中，且所述多个灌溉电磁阀分别与所述灌溉单元电连接。

其中，灌溉电磁阀受灌溉单元控制，在得到的肥料可以用于灌溉时，灌溉电磁阀开启，肥液通过滴灌系统进入温室。

所述配肥单元用于根据所述主控单元发送的第一控制信号，控制所述水泵和所述多个吸肥电磁阀的启停；所述EC/PH测量单元用于在接收到所述EC传感器和所述PH传感器发送的电导率值和PH值后，向所述主控模块发送反馈信息，以使所述主控模块在电导率值和PH值分别达到预设值时向所述灌溉单元发送第二控制信息；所述灌溉单元用于根据所述第二控制信息控制所述多个灌溉电磁阀的启停。

具体地，根据实际灌溉需求，在主控模块中设定预设程序，预设程序中设定好了配肥比例和灌溉时间。

主控模块根据预设程序向配肥单元发送第一控制信号，配肥单元根据第一控制信号控制进水泵和吸肥电磁阀的启停，以实现对水肥的混合实现配肥。在此过程中，EC传感器和PH传感器将测量得到的管道中肥液的电导率值和PH值发送至EC/PH测量单元，EC/PH测量单元再将管道中肥液的电导率值和PH值反馈至主控模块，主控模块将其与预设值进行比对，若管道中肥液的电导率值和PH值达到预设值，灌溉单元控制开始相应的灌溉电磁阀，对温室进行灌溉。在灌溉过程中，主控单元通过配肥单元控制吸肥电磁阀按照设定持续启停吸肥，以保持管道中肥液的电导率值和PH值处于预设值。灌溉过程中水泵持续工作至灌溉结束。

需要说明的是，主控单元的预设程序需通过配套软件上进行，该软件可任意一台电脑上运行后，通过RS485总线与主控单元通信，包含全自动、半自动两种模式；全自动模式下设定好配肥比例、灌溉时间、EC、pH及灌溉时间表等参数后，依据设定参数自动完成灌溉；半自动模式下保持通信，在软件上实时控制。

本发明实施例提供的一种壁挂式水肥一体化灌溉系统，通过主控单元中的预设程序对配肥过程进行控制，在配肥过程中通过EC传感器和PH传感器对肥液成分进行实时测量并反馈至主控单元，以形成对配肥过程的闭环控制，使得该系统具有极强的兼容性。同时该系统主体为箱体结构，可以设置为壁挂式，占地面积小，成本低，适于实践推广。

在上述实施例中，所述系统还包括环境监测单元，所述环境监测单元设置在所述温室中，且所述环境监测单元与所述主控模块之间通过无线连接，用于将采集到的温室的环境信息发送至所述主控模块。

其中，所述环境信息包括空气温湿度、基质温湿度或着照度中的一种或多种。

具体地，主控模块通过433MHZ无线485与环境监测单元远程连接，环境监测单元需7.5VAC外接电源供电，灵活放置与日光温室中，实时监测空气温湿度、土壤或基质温湿度、照度等环境参数。

环境监测单元获取的温室的环境信息，可以为主控单元预设程序的设定提供数据基础。

在上述实施例中，所述EC传感器21和所述PH传感器20通过检测支路10设置在所述进水管路6上，所述检测支路10的一端与所述进水管路6连通。

其中，所述检测支路包括U形管，所述U形管的一端通过第一活接球阀24与所述进水管路6连通；所述U形管的另一端通过第二活接球阀16与末端接头18连接。

具体地，设置单独的检测支路10可以将进水管道6中的肥液引入检测支路10中，使得EC传感器21和PH传感器20可以免受进水管路6中较大水压的冲击，以延长其使用寿命。在U形管的两端分别设置第一活接球阀24和第二活接球阀16便于拆卸更换。

在上述实施例中，所述出水管路13的出水端设置有异三通12，所述异三通12的两端用于将所述出水管路13中的肥液输入所述混肥桶中，所述异三通12的另一端11通过所述末端接头18与所述检测支路10连通。

具体地，异三通12的另一端11通过末端接头18与检测支路10连通，可以使检测支路10中的肥液循环流通并最终回收检测支路10中的肥液。

在上述实施例中，所述配电控制箱内还设置有控制开关单元，所述控制开关单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述控制开关单元包括一个水泵开关、多个吸肥控制开关、多个灌溉控制开关和相对应的开关指示灯3。

具体地，每个开关为三档三位钮子开关和发光二极管，一排8组共三排24组，第一排控制水泵及吸肥电磁阀9、第二排控制灌溉电磁阀、第三排备用。

在上述实施例中，所述液晶显示单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述液晶显示单元包括设置在所述配电控制箱的箱盖上的LCD显示屏。

具体地，LCD显示屏2用于实时显示管路中肥液的电导率值和PH值，以及环境监测单元采集到的温室环境数据。

在上述实施例中，在所述进水管路上设置有压力表接头5，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有压力表23，所述压力表头6通过硅胶管与所述压力表连通，用于测量所述进水管路中的压力。

具体地，通过压力表23可以使操作人员在操作过程中实时查看管路中的水压。

在上述实施例中，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有真空表17，所述真空表17通过硅胶管与所述多个吸肥孔14中的一个吸肥孔14连通，用于测量所述吸肥装置15中的负压。

具体地，通过真空表17可以使操作人员在操作过程中实时查看吸肥装置15的负压。

在上述实施例中，各管路均选用PVC材质管路，耐压防腐蚀。配肥管路箱19中各管路均通过管卡22固定于配肥管路箱19背板。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，包括配电控制箱、配肥管路箱及混肥桶；其中，

所述配电控制箱内设置有电源单元、主控单元、EC/PH测量单元、配肥单元及灌溉单元；所述电源单元分别与所述主控单元、所述EC/PH测量单元、所述配肥单元及所述灌溉单元电连接，用于为各单元供电；所述主控单元通过I2C总线分别与所述配肥单元和所述灌溉单元连接，所述主控单元通过RS483与所述EC/PH测量单元连接，用于根据预设程序向各单元发送控制信息；

所述配肥管路箱中设置有相互连通的进水管路和出水管路；所述进水管路上设置有EC传感器和PH传感器，且所述EC传感器和所述PH传感器分别与所述EC/PH测量单元连接，用于将测得的管路中肥液的电导率值和PH值发送至所述EC/PH测量单元；所述出水管路上设置有吸肥装置，所述吸肥装置上设置有多个吸肥孔，所述多个吸肥孔通过多个吸肥电磁阀与多个肥料桶连接，用于吸取所述多个肥料桶中的肥料，且所述多个吸肥电磁阀分别与所述配肥单元连接；所述进水管路的进水口连接在水泵的出口，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述进水管路中，且所述水泵与所述配肥单元连接；

所述混肥桶与所述水泵的进口连接，所述水泵的出口还通过多个灌溉电磁阀与温室连通，用于将所述混肥桶中的肥液泵入所述温室中，且所述多个灌溉电磁阀分别与所述灌溉单元电连接；

所述配肥单元用于根据所述主控单元发送的第一控制信号，控制所述水泵和所述多个吸肥电磁阀的启停；所述EC/PH测量单元用于在接收到所述EC传感器和所述PH传感器发送的电导率值和PH值后，向所述主控模块发送反馈信息，以使所述主控模块在电导率值和PH值分别达到预设值时向所述灌溉单元发送第二控制信息；所述灌溉单元用于根据所述第二控制信息控制所述多个灌溉电磁阀的启停。

2.根据权利要求1所述的壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述系统还包括环境监测单元，所述环境监测单元设置在所述温室中，且所述环境监测单元与所述主控模块之间通过无线连接，用于将采集到的温室的环境信息发送至所述主控模块。

3.根据权利要求2所述的壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述环境信息包括空气温湿度、基质温湿度或着照度中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述EC传感器和所述PH传感器通过检测支路设置在所述进水管路上，所述检测支路的一端与所述进水管路连通。

5.根据权利要求4所述的壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述检测支路包括U形管，所述U形管的一端通过第一活接球阀与所述进水管路连通；所述U形管的另一端通过第二活接球阀与末端接头连接。

6.根据权利要求5所述的壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述出水管路的出水端设置有异三通，所述异三通的两端用于将所述出水管路中的肥液输入所述混肥桶中，所述异三通的另一端通过所述末端接头与所述检测支路连通。

7.根据权利要求1所述壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述配电控制箱内还设置有控制开关单元，所述控制开关单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述控制开关单元包括一个水泵开关、多个吸肥控制开关、多个灌溉控制开关和相对应的开关指示灯。

8.根据权利要求1所述壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，所述配电控制箱还设置有液晶显示单元，所述液晶显示单元通过I2C总线与所述主控单元连接，所述液晶显示单元包括设置在所述配电控制箱的箱盖上的LCD显示屏。

9.根据权利要求1所述壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，在所述进水管路上设置有压力表接头，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有压力表，所述压力表头通过硅胶管与所述压力表连通，用于测量所述进水管路中的压力。

10.根据权利要求1所述壁挂式水肥一体化灌溉系统，其特征在于，在所述配肥管路箱的箱盖上设置有真空表，所述真空表通过硅胶管与所述多个吸肥孔中的一个吸肥孔连通，用于测量所述吸肥装置中的负压。