CN109673233A

CN109673233A - 一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统

Info

Publication number: CN109673233A
Application number: CN201910015071.1A
Authority: CN
Inventors: 刘自刚; 吴震; 张培明
Original assignee: Weifang University of Science and Technology
Current assignee: Weifang University of Science and Technology
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2039-01-08
Also published as: CN109673233B

Abstract

一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统包括缓冲罐、远传压力表、进气控制电磁阀、水泵、灌溉出水口、搅拌进水口、搅拌出水口、进水电磁阀、搅拌控制电磁阀、虹吸压力调节阀、射流器、流量传感器、A肥控制电磁阀、B肥控制电磁阀、C肥控制电磁阀、混肥桶、配电箱、灌溉电磁阀、Y型过滤器、进水口、触摸屏、系统启动按钮、系统关闭按钮、总开关、交流接触器、变频器、12V开关电源、5V开关电源、土壤湿度采集系统、单片机主控单元、物联网系统、土壤湿度传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、补光灯、换气扇、继电器模块，利用单片机主控单元、物联网系统、土壤湿度采集系统来控制水肥一体机来实现施肥灌溉全过程自动化，减少人力物力，避免造成水肥浪费和水土污染，提高灌溉效率和水肥利用率。

Description

一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统

技术领域

本发明是一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统，属于机电一体化领域。

背景技术

我国属于农业大国，对农作物进行灌溉和施肥，需要大量的水和人力资源。在灌溉和施肥的过程中，过量和不合理的施肥都会造成水肥利用和灌溉效率低下甚至导致水土污染。提高灌溉效率和水肥利用率以减少人力资源的浪费，控制肥料的大量流失和防止水土污染。虽然目前有大量的节水灌溉技术，但很难实现施肥灌溉全过程自动化，灌溉效率和水肥利用率仍然未能显著提高。为了减少人力资源的浪费，避免农业灌溉、施肥方面肥料的大量流失和造成水土污染，提高灌溉效率和水肥利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统，利用单片机主控单元、物联网系统、土壤湿度采集系统来控制水肥一体机来实现施肥灌溉全过程自动化，减少人力物力，避免造成水肥浪费和水土污染，提高灌溉效率和水肥利用率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统包括缓冲罐、远传压力表、进气控制电磁阀、水泵、灌溉出水口、搅拌进水口、搅拌出水口、进水电磁阀、搅拌控制电磁阀、虹吸压力调节阀、射流器、流量传感器、A肥控制电磁阀、B肥控制电磁阀、C肥控制电磁阀、混肥桶、配电箱、灌溉电磁阀、Y型过滤器、进水口、触摸屏、系统启动按钮、系统关闭按钮、总开关、交流接触器、变频器、12V开关电源、5V开关电源、土壤湿度采集系统、单片机主控单元、物联网系统、土壤湿度传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、补光灯、换气扇、继电器模块；所述总开关通过电源连接到交流接触器，水泵通过变频器与交流接触器相连，同时系统启动按钮、系统关闭按钮与交流接触器相连， 12V开关电源分别与总开关和交流接触器相连，同时12V开关电源分别与物联网系统、5V开关电源、继电器模块相连， 5V开关电源与土壤湿度采集系统、单片机主控单元、触摸屏连接，土壤湿度传感器通过土壤湿度采集系统连接到单片机主控单元，单片机主控单元同时与变频器、继电器模块、水位传感器和触摸屏连接，远传压力表连接到变频器。温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、换气扇、补光灯与物联网系统相连。其特征在于，当需要进行施肥灌溉时，所述总开关打开，按下系统启动按钮，触摸屏显示控制系统界面，按下手动模式按钮，再按下控制系统界面的加水按钮，进水电磁阀打开，水经过进水口、进水电磁阀、管道，通过出水口进入混肥桶，当水位传感器检测到达到预设水量时，进水电磁阀关闭，进水完成。在触摸屏显示控制系统界面设置A、B、C三种肥料的量，按下加A肥按钮，单片机主控单元控制搅拌电磁阀打开、由变频器控制水泵启动，水经过搅拌进水口，流入管道，进行水循环，为射流器提供负压，打开A肥料控制电磁阀、A型肥料经过A肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当所述流量传感器检测到A型肥料达到预设量，A肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，A肥加入完成；此时，按下加B肥按钮，打开B肥料控制电磁阀、B型肥料经过B肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当流量传感器检测到B型肥料达到预设量，B肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，B肥加入完成；按下加C肥按钮，打开C肥料控制电磁阀、C型肥料经过C肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当流量传感器检测到C型肥料达到预设量，C肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，C肥加入完成；在触摸屏控制系统界面中设置搅拌时间，按下触摸屏控制系统界面中的搅拌按钮，此时进行水肥循环搅拌，达到预设搅拌时间后，搅拌电磁阀关闭，由变频器控制水泵停止运行；当需要灌溉时，按下触摸屏控制系统界面中灌溉按钮，灌溉电磁阀打开，由变频器控制水泵启动运行，水肥混合液从混肥桶经过灌溉电磁阀、Y型过滤器，通过灌溉出水口流出，进行恒压灌溉。在触摸屏显示控制系统界面，按下自动模式按钮，自动模式下，提前在在触摸屏上设置进水量、肥料混入量等；系统根据预设水量、肥量，进行自动加水，自动加肥料，然后进行肥料的自动混合，土壤湿度传感器实时多点检测土壤湿度，系统根据土壤干湿度情况，单片机主控单元控制电磁阀打开，启动水泵进行灌溉作业，整个过程实现了自动化。在温室环境中，物联网系统，实时将温室内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度传回移动终端，可通过移动终端控制补光灯进行补光，控制换气扇进行通风。全过程自动化运行，达到了节约人力物力、提高灌溉效率和水肥利用率的目的。

本发明的优点：

1、多点土壤湿度检测，检测对象明确和有针对性，使得测量数据更准确。

2、全程自动化运行，将预设的水量、肥量，由控制系统和电磁阀配合，在湿度信号的控制下，自动地完成进水、吸肥、混肥、恒压灌溉等操作。

3、在远传压力表和变频器的控制下，装置自动进行恒压灌溉。

4、物联网系统，实时将温室内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度传回移动终端，可通过移动终端控制补光灯进行补光，控制换气扇进行通风。

附图说明

图1为本发明所述的一种农田温室的液肥智能灌溉控制系统执行装置示意图。

图2为本发明所述的一种农田温室的液肥智能灌溉控制系统安装示意图。

图3为本发明所述的一种农田温室的液肥智能灌溉控制系统主视图。

图4为本发明所述的一种农田温室的液肥智能灌溉控制系统的电路原理图。

具体实施方式

1、缓冲罐；2、远传压力表；3、进气控制电磁阀；4、水泵；5、灌溉出水口；6、搅拌进水口；7、搅拌出水口；8、进水电磁阀；9、搅拌控制电磁阀；10、虹吸压力调节阀；11、射流器；12、流量传感器；13、A肥料控制电磁阀；14、B肥料控制电磁阀；15、C肥料控制电磁阀；16、混肥桶；17、配电箱；18、灌溉电磁阀；19、Y型过滤器；20、进水口；21、触摸屏；22、系统启动按钮；23、系统关闭按钮；24、总开关；25、交流接触器；26、变频器；27、12V开关电源；28、5V开关电源；29、土壤湿度采集系统；30、单片机主控单元；31、物联网系统；32、土壤湿度传感器；33、水位传感器；34、温度传感器；35、湿度传感器；36、光照强度传感器；37、二氧化碳传感器；38、补光灯；39、换气扇；40、继电器模块；

如图3图4所示，380V电源通过总开关24连接到交流接触器25，水泵4通过变频器26与交流接触器25相连，同时系统启动按钮22、系统关闭按钮23与交流接触器25相连， 12V开关电源27分别与总开关24和交流接触器25相连，同时12V开关电源27分别与物联网系统31、5V开关电源28、继电器模块40相连， 5V开关电源28与土壤湿度采集系统29、单片机主控单元30、触摸屏连接21，土壤湿度传感器32通过土壤湿度采集系统29连接到单片机主控单元30，单片机主控单元30同时与变频器26、继电器模块40、水位传感器33和触摸屏连接21，远传压力表2连接到变频器26。温度传感器34、湿度传感器35、光照强度传感器36、二氧化碳传感器37、换气扇39、补光灯38与物联网系统相连31。当需要进行施肥灌溉时，总开关24打开，按下系统启动按钮22，整个控制系统通电，触摸屏21显示控制系统界面，按下手动模式按钮，系统进入手动模式，按下控制系统界面的加水按钮，触摸屏21上的信号传到单片机主控单元30，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动进水电磁阀8打开，水经过进水口20、进水电磁阀8、管道，通过出水口进入混肥桶16，当水位传感器33检测到达到预设水量时，水位传感器33将信号传给单片机主控单元30，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动进水电磁阀8关闭，进水完成。在触摸屏21显示控制系统界面设置A、B、C三种肥料的量，按下加A肥按钮，触摸屏21信号传到单片机主控单元30，单片机主控单元30控制继电器模块40驱动搅拌控制电磁阀9打开，同时驱动变频器26控制水泵4启动，水经过搅拌进水口6，流入管道，进行水循环，为射流器11提供负压，单片机主控单元30控制继电器模块40驱动A肥料控制电磁阀13打开，A型肥料由于负压经过A肥料控制电磁阀13、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到A型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动A肥料电磁阀13关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，A肥加入完成；按下加B肥按钮，单片机主控单元30控制继电器模块40驱动B肥料控制电磁阀14打开，B型肥料由于负压经过B肥料控制电磁阀14、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到B型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动B肥料控制电磁阀14关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，B肥加入完成；按下加C肥按钮，单片机主控单元30控制继电器模块40驱动C肥料控制电磁阀15打开，C型肥料由于负压经过C肥料控制电磁阀15、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到C型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动C肥料控制电磁阀15关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，C肥加入完成；在触摸屏21控制系统界面中设置搅拌时间，按下触摸屏21控制系统界面中的搅拌按钮，此时进行水肥循环搅拌，达到预设搅拌时间后，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动搅拌电磁阀关闭，通过变频器26控制水泵4停止运行；当需要灌溉时，按下触摸屏21控制系统界面中灌溉按钮，触摸屏21上的信号传到单片机主控单元30，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动灌溉电磁阀18打开，通过变频器26控制水泵4启动运行，水肥混合液从混肥桶16经过灌溉电磁阀18、Y型过滤器19，通过灌溉出水口5流出，进行恒压灌溉。

在触摸屏21显示控制系统界面，按下自动模式按钮。自动模式下，提前在在触摸屏21上设置A、B、C三种肥料混入量、搅拌时间，触摸屏21将数据传到单片机主控单元30，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动进水电磁阀8打开，水经过进水口20、进水电磁阀8、管道，通过出水口进入混肥桶16，当水位传感器33检测到达到预设水量时，水位传感器33将信号传给单片机主控单元30，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动进水电磁阀8关闭，进水完成。单片机主控单元30控制继电器模块40驱动搅拌控制电磁阀9打开，同时驱动变频器26控制水泵4启动，水经过搅拌进水口6，流入管道，进行水循环，为射流器11提供负压，单片机主控单元30控制继电器模块40驱动A肥料控制电磁阀13打开，A型肥料由于负压经过A肥料控制电磁阀13、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到A型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动A肥料控制电磁阀13关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，A肥加入完成；单片机主控单元30控制继电器模块40驱动B肥料控制电磁阀14打开，B型肥料由于负压经过B肥料控制电磁阀14、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到B型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动B肥料控制电磁阀14关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，B肥加入完成；单片机主控单元30控制继电器模块40驱动C肥料控制电磁阀15打开，C型肥料由于负压经过C肥料控制电磁阀15、流量传感器12、射流器11，通过搅拌出水口7流入混肥桶16，当所述流量传感器12检测到C型肥料达到预设量时，单片机主控单元30通过流量传感器12检测到肥料达到预设值，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动C肥料控制电磁阀15关闭，进气控制电磁阀3打开，5s后，进气控制电磁阀3关闭，防止管内留有余肥，C肥加入完成；进行水肥循环搅拌，达到预设搅拌时间后，由单片机主控单元30控制继电器模块40驱动搅拌电磁阀关闭，通过变频器26控制水泵4停止运行；土壤湿度采集系统29通过土壤湿度传感器32实时采集土壤湿度信号，传送到单片机主控单元30，土壤湿度达到湿度下限时，单片机主控单元30控制继电器模块40驱灌溉电磁阀动18打开，通过变频器26控制水泵4启动运行，水肥混合液从混肥桶16经过灌溉电磁阀18、Y型过滤器19，通过灌溉出水口5流出，进行恒压灌溉。整个过程实现了自动化。在温室环境中，物联网系统31，实时将温室内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度传回移动终端，可通过移动终端控制补光灯38进行补光，控制换气扇39进行通风。

上述描述了本发明的实施例，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以进行修改、替换和变形。

Claims

1.一种基于农田温室液肥的智能灌溉控制系统包括缓冲罐、远传压力表、进气控制电磁阀、水泵、灌溉出水口、搅拌进水口、搅拌出水口、进水电磁阀、搅拌控制电磁阀、虹吸压力调节阀、射流器、流量传感器、A肥控制电磁阀、B肥控制电磁阀、C肥控制电磁阀、混肥桶、配电箱、灌溉电磁阀、Y型过滤器、进水口、触摸屏、系统启动按钮、系统关闭按钮、总开关、交流接触器、变频器、12V开关电源、5V开关电源、土壤湿度采集系统、单片机主控单元、物联网系统、土壤湿度传感器、水位传感器、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、补光灯、换气扇、继电器模块；所述总开关通过电源连接到交流接触器，水泵通过变频器与交流接触器相连，同时系统启动按钮、系统关闭按钮与交流接触器相连， 12V开关电源分别与总开关和交流接触器相连，同时12V开关电源分别与物联网系统、5V开关电源、继电器模块相连，5V开关电源与土壤湿度采集系统、单片机主控单元、触摸屏连接，土壤湿度传感器通过土壤湿度采集系统连接到单片机主控单元，单片机主控单元同时与变频器、继电器模块、水位传感器和触摸屏连接，远传压力表连接到变频器；温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、换气扇、补光灯与物联网系统相连；其特征在于，当需要进行施肥灌溉时，所述总开关打开，按下系统启动按钮，触摸屏显示控制系统界面，按下手动模式按钮，再按下控制系统界面的加水按钮，进水电磁阀打开，水经过进水口、进水电磁阀、管道，通过出水口进入混肥桶，当水位传感器检测到达到预设水量时，进水电磁阀关闭，进水完成；在触摸屏显示控制系统界面设置A、B、C三种肥料的量，按下加A肥按钮，单片机主控单元控制搅拌电磁阀打开、由变频器控制水泵启动，水经过搅拌进水口，流入管道，进行水循环，为射流器提供负压，打开A肥料控制电磁阀、A型肥料经过A肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当所述流量传感器检测到A型肥料达到预设量，A肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，A肥加入完成；此时，按下加B肥按钮，打开B肥料控制电磁阀、B型肥料经过B肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当流量传感器检测到B型肥料达到预设量，B肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，B肥加入完成；按下加C肥按钮，打开C肥料控制电磁阀、C型肥料经过C肥料控制电磁阀、流量传感器、射流器，通过搅拌出水口流入混肥桶，当流量传感器检测到C型肥料达到预设量，C肥料电磁阀关闭，进气控制电磁阀打开，5s后，进气控制电磁阀关闭，防止管内留有余肥，C肥加入完成；在触摸屏控制系统界面中设置搅拌时间，按下触摸屏控制系统界面中的搅拌按钮，此时进行水肥循环搅拌，达到预设搅拌时间后，搅拌电磁阀关闭，由变频器控制水泵停止运行；当需要灌溉时，按下触摸屏控制系统界面中灌溉按钮，灌溉电磁阀打开，由变频器控制水泵启动运行，水肥混合液从混肥桶经过灌溉电磁阀、Y型过滤器，通过灌溉出水口流出，进行恒压灌溉；在触摸屏显示控制系统界面，按下自动模式按钮，自动模式下，提前在在触摸屏上设置进水量、肥料混入量等；系统根据预设水量、肥量，进行自动加水，自动加肥料，然后进行肥料的自动混合，土壤湿度传感器实时多点检测土壤湿度，系统根据土壤干湿度情况，单片机主控单元控制电磁阀打开，启动水泵进行灌溉作业，整个过程实现了自动化；在温室环境中，物联网系统，实时将温室内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度传回移动终端，可通过移动终端控制补光灯进行补光，控制换气扇进行通风；全过程自动化运行，达到了节约人力物力、提高灌溉效率和水肥利用率的目的。