CN109857038A - 一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，包括灌溉施肥一体作业设备和专用变频器，专用变频器连接有人机交互界面和远程通信控制单元，专用变频器还连接有灌溉动作单元、施肥动作单元和报警单元；设备包括施肥灌溉一体管道和竖向管道，施肥灌溉一体管道的进水端设有灌溉水泵和施肥水泵，施肥水泵连接有化肥溶解池，化肥溶解池还连接有抽水泵，化肥溶解池的两个侧面之间设有承重连杆，承重连杆上设有搅拌水车，并且承重连杆上还设有与搅拌水车同步的搅拌毛线圈；灌溉施肥作业稳定性高，提高使用便利性和科学性，同时可智能自动驱动灌溉施肥，无需现场操作，实现及时施肥操作，提高施肥便利性。

Description

一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统

技术领域

本发明实施例涉及农业灌溉技术领域，具体涉及一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统。

背景技术

农业作为国家的经济命脉和用水大户，长期以来，由于思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用传统落后的大水漫灌.但随着水资源短缺与需水量逐年增加之间的矛盾日益加剧，大水漫灌正逐渐被注重精确灌水的现代节水灌溉模式所取代。

现代科学灌溉技术,不仅可以有效利用有限的水资源，缓解地下水开采过量、地壳下沉的严峻局面，同样重要的是，能够通过与精确施肥的有机结合，改善农作物、果树等的生长条件，提高单产和果实品质，具有良好的社会效益和经济效益。

农业灌溉现有方式大多采用工频直接驱动水泵全速运行或普通变频驱动，工频驱动模式时，速度不可调造成出水压力不稳定，灌溉不稳定，灌溉施肥需要其他设备单独控制，需要有经验的人进行现场控制。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，以解决现有技术中喷灌不稳定，需要现场控制施肥的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，包括灌溉施肥一体作业设备，以及控制灌溉施肥一体作业设备运行的控制机柜，所述控制机柜内设有专用变频器，以及与所述专用变频器进行双向数据传输的人机交互界面，并且所述专用变频器连接有远程通信控制单元，所述专用变频器还连接有灌溉动作单元、施肥动作单元和报警单元。

本发明实施例的特征还在于，所述灌溉动作单元包括变频恒压灌溉水泵，以及控制变频恒压灌溉水泵工作时间的灌溉定时器，所述灌溉定时器的定时时间按照不同季节分为四个灌溉时间，并且在每个季节的灌溉时间可上下微调。

本发明实施例的特征还在于，所述专用变频器通过远程通信控制单元将灌溉施肥信息发送到手机软件，并且所述手机软件可修改人机交互界面的灌溉施肥参数，当灌溉时间达到灌溉定时器的设定时间，所述专用变频器控制报警单元作业，并且同时发送信息至手机软件进行提醒。

本发明实施例的特征还在于，所述施肥动作单元包括变频恒压施肥水泵、控制变频恒压施肥水泵工作时间的施肥定时器，以及统计相邻两次施肥等待时间的施肥间隔计时器，所述施肥间隔计时器将记录的施肥间隔时间数据发送到专用变频器。

本发明实施例的特征还在于，根据不同的农作物生长需求，所述施肥定时器的按照不同农作物设置若干个原始施肥时间，并且每个原始施肥时间均可上下微调。

本发明实施例的特征还在于，所述专用变频器存储不同季节的原始灌溉时间、不同农作物的原始施肥时间，以及不同农作物的施肥间隔时间，在整个监测管理系统重新启动的时候，原始灌溉时间、原始施肥时间和施肥间隔时间为定量参数。

本发明实施例的特征还在于，当施肥间隔时间达到施肥间隔计时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵自动工作，当施肥工作时间达到施肥定时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵停止工作，并且同时发送信息至手机软件进行提醒。

本发明实施例的特征还在于，包括施肥灌溉一体管道，以及若干个均匀设置在施肥灌溉一体管道上的竖向管道，所述施肥灌溉一体管道的进水端设有灌溉水泵和施肥水泵，所述施肥水泵连接有化肥溶解池，所述化肥溶解池还连接有抽水泵，所述化肥溶解池的两个侧面之间设有与抽水泵水流垂直的承重连杆，所述承重连杆上设有可绕承重连杆转动的搅拌水车，并且承重连杆上还设有可绕承重连杆转动的搅拌毛线圈，所述搅拌毛线圈与搅拌水车之间通过分支连杆连接。

本发明实施例的特征还在于，所述竖向管道由若干交叉排列的灌溉长管和施肥低管组成，所述施肥低管和灌溉长管的下端均设有环形增压底座，所述环形增压底座的内部固定安装有弹性加压套，所述环形增压底座的内壁和弹性加压套的外表面均设有圆形卡定凸起，所述弹性加压套的内表面设有弧形橡胶垫，所述弧形橡胶垫的内壁上固定粘附有稳定加持板，所述弹性加压套的内部设有若干与稳定加持板连接的拉伸移动弹簧，所述施肥低管和灌溉长管的上端均设有增压喷头，并且所述增压喷头的两侧均设有出水口，所述出水口连接有渐缩管，所述渐缩管的末端设有两个渐缩管中心线关于对称分布的散射喷头。

本发明实施例的特征还在于，所述灌溉水泵的供压强度远远大于施肥水泵的供压强度，所述施肥低管和灌溉长管在施肥灌溉作业时互不影响，当灌溉作业时，喷灌水泵带动水流从施肥低管和灌溉长管同时进行灌溉操作，即进行叶茎和根茎的同时灌溉；当施肥作业时，化肥溶解液的水压无法支撑其从灌溉长管内喷出，只能从施肥低管内喷出，实现自动根茎施肥操作。。

本发明具有如下优点：本发明使用变频恒压电机实施灌溉施肥操作，水流压力平稳，提高作业稳定性，另外农户可根据不同季节设置灌溉的时间，专业要求较低，可适合大多农户使用，提高使用便利性和科学性，增加农业生产，同时可智能自动驱动灌溉施肥，无需现场操作，实现及时施肥操作，施肥的时间依照农作物对应的原始施肥时间作业，更能提高施肥操作的专业稳定性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的系统模块结构示意图；

图2为本发明提供的施肥灌溉一体管道连接示意图；

图3为本发明提供的搅拌水车结构示意图；

图4为本发明提供的施肥低管剖面结构示意图；

图5为本发明图4结构A的放大结构示意图；

图中：

1-施肥灌溉一体管道；2-灌溉水泵；3-施肥水泵；4-化肥溶解池；5-抽水泵；6-承重连杆；7-搅拌水车；8-搅拌毛线圈；9-分支连杆；10-灌溉长管；11-施肥低管；12-环形增压底座；13-弹性加压套；14-圆形卡定凸起；15-弧形橡胶垫；16-稳定加持板；17-拉伸移动弹簧；18-增压喷头；19-渐缩管；20-散射喷头。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

如图1所示，本实施例提供了一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，包括灌溉施肥一体作业设备，以及控制灌溉施肥一体作业设备运行的控制机柜，所述控制机柜内设有专用变频器，以及与所述专用变频器进行双向数据传输的人机交互界面，所述专用变频器还连接有灌溉动作单元、施肥动作单元和报警单元。专用变频器控制灌溉施肥一体化设备的具体作业，人机交互界面可方便对设备管理，同时可也在人机交互界面上进行喷灌作业时间、施肥作业时间和施肥间隔时间的功能设置。

灌溉动作单元包括变频恒压灌溉水泵，以及控制变频恒压灌溉水泵工作时间的灌溉定时器，所述灌溉定时器的定时时间按照不同季节分为四个灌溉时间，专用变频器存储不同季节的原始灌溉时间，在整个监测管理系统重新启动的时候，原始灌溉时间为定量参数，也就是说在监测管理系统工作的时候，农户可直接根据灌溉定时器的原始灌溉时间进行喷灌操作，方便农户根据不同季节设置灌溉的时间，专业要求较低，可适合大多农户使用，提高使用便利性和科学性，增加农业生产。

人机交互界面可对灌溉定时器设定的喷灌时间进行重新确定，并且在每个季节的灌溉时间均可在一定的范围内进行上下微调，在灌溉作业时，则根据重新设定的灌溉时间进行灌溉操作，具体的上下微调时间可根据地域或者环境设定为10分钟、8分钟等等，在本实施方式中不做具体要求。

专用变频器连接有远程通信控制单元，专用变频器通过远程通信控制单元将灌溉施肥信息发送到手机软件，并且所述手机软件可修改人机交互界面的灌溉施肥参数，当灌溉时间达到灌溉定时器的设定时间，所述专用变频器控制报警单元作业，并且同时发送信息至手机软件进行提醒。

施肥动作单元包括变频恒压施肥水泵、控制变频恒压施肥水泵工作时间的施肥定时器，以及统计相邻两次施肥等待时间的施肥间隔计时器，所述施肥间隔计时器将记录的施肥间隔时间数据发送到专用变频器，施肥间隔计时器的启动工作状态时施肥动作单元的完成，也就是说当施肥工作完成后，施肥定时器停止工作，施肥间隔计时器启动工作进行计时，当施肥间隔计时器记录的施肥等待时间达到设定值，则专用变频器可控制变频恒压施肥水泵自动工作。

根据不同的农作物生长需求，所述施肥定时器按照不同农作物设置若干个原始施肥时间，并且每个原始施肥时间均可上下微调，在施肥操作的时候，农户首先选择对应的农作物对象，从而提高使用范围，另外每种农作物的施肥时间可调动，提高使用便利性和可控性。

进一步特别说明的是，由于专用变频器可控制变频恒压施肥水泵自动工作，因此专用变频器具有记忆功能，也就是说如果在无人操作自动智能施肥时，施肥的农作物对象依照上次施肥选择的农作物，提高施肥操作的安全性能，另外施肥的时间依照农作物对应的原始施肥时间作业，更能提高施肥操作的专业稳定性能。

专用变频器存储不同农作物的原始施肥时间，以及不同农作物的施肥间隔时间，在整个监测管理系统重新启动的时候，原始施肥时间和施肥间隔时间为定量参数，也就是说在监测管理系统每次重新启动时，原始施肥时间和施肥间隔时间可自己恢复至系统设定值，提高整个系统工作的稳定性。

当施肥间隔时间达到施肥间隔计时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵自动工作，当施肥工作时间达到施肥定时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵停止工作，并且同时发送信息至手机软件进行提醒，上述施肥过程融合了农业施肥的智能化程序，可根据不同的农作物生长需求设定施肥间隔时间和施肥动作时间，并且在灌溉同时实现自动施肥动作，可满足更多农作物不同的施肥时间的需求，经验要求低，实施工作方便。

为了更加详细的说明上述农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统的工作过程，本实施例还提供实时监测管理的工作过程：

喷灌操作

S100、农户在人机交互界面上选择对应的灌溉季节，同时可根据气候环境调整喷灌时间(也可选择不调整)，启动灌溉操作；

S200、完成喷灌作业后，可通过远程通信控制关闭喷灌电源，或者在现场控制停止喷灌操作；

S300、当重新打开设备时，人机交互界面上的喷灌时间按照设定值复原。

施肥操作

T100、农户在人机交互界面上选择对应的农作物分类，同时可根据气候环境调整施肥时间(也可选择不调整)，启动施肥操作；

T200、完成喷灌作业后，可通过远程通信控制关闭施肥电源(或在现场控制停止施肥操作)，同时施肥间隔计时器工作，记录施肥等待时间；

T300、当施肥间隔计时器记录的施肥等待时间到达设定时间时，可进行人工或者自动智能施肥，人工施肥时，重复上述操作T100，自动智能施肥时，专用变频器可自动控制施肥水泵工作，同时保持上次选择的农作物分类，并且选择原始施肥时间进行施肥操作，重复上述操作T200。

T400、当重新打开设备，人机交互界面上的施肥时间按照设定值复原。

本实施方式中的专用变频器具体为中央处理器和变频器的结合体，将施肥和灌溉操作集中在变频器内，取消了PLC控制器，所有中央控制处理的控制功能在实质上均对应在变频器的工作频率和工作强度的控制上。

如图2至图5所示，本实施例提供了一种农业灌溉施肥一体设备，包括施肥灌溉一体管道1，以及若干个均匀设置在施肥灌溉一体管道1上的竖向管道，所述施肥灌溉一体管道1的进水端设有灌溉水泵2和施肥水泵3，灌溉水泵2的工作强度要远远大于施肥水泵3的工作强度，本实施方式可实现喷灌施肥集一体，减少管道铺设长度，降低成本，提高实用性。

所述施肥水泵3连接有化肥溶解池4，所述化肥溶解池4还连接有抽水泵5，所述化肥溶解池4的两个侧面之间设有与抽水泵5水流垂直的承重连杆6，所述承重连杆6上设有可绕承重连杆6转动的搅拌水车7，并且承重连杆6上还设有可绕承重连杆6转动的搅拌毛线圈8，所述搅拌毛线圈8与搅拌水车7之间通过分支连杆9连接，在施肥时，抽水泵5首先将水抽取在化肥溶解池4内，化肥溶解池4内的化肥遇水溶解，施肥水泵3将化肥溶解液抽取在施肥灌溉一体管道1内进行施肥操作。

在化肥溶解时，抽水泵5的水流不断冲击搅拌水车7，带动搅拌水车7在承重连杆6上转动，搅拌水车7在旋转时，通过分支连杆9带动搅拌毛线圈8进行同步旋转，搅拌毛线圈8和搅拌水车7共同作用，促进化肥溶解池4内的化肥快速完全溶解。

竖向管道由若干交叉排列的灌溉长管10和施肥低管11组成，灌溉长管10的高度要远远大于施肥低管11的高度，灌溉长管10主要作用于农作物的叶茎，而施肥低管11主要作用于农作物的根茎，并且施肥低管11的个数比灌溉长管10的个数多，可实现全面滴管式施肥。

施肥低管11和灌溉长管10的下端均设有环形增压底座12，所述环形增压底座12的内部固定安装有弹性加压套13，所述环形增压底座12的内壁和弹性加压套13的外表面均设有圆形卡定凸起14，所述弹性加压套13的内表面设有弧形橡胶垫15，所述弧形橡胶垫15的内壁上固定粘附有稳定加持板16，所述弹性加压套13的内部设有若干与稳定加持板16连接的拉伸移动弹簧17，化肥溶解液经过施肥水泵3变频加压后，化肥溶解液将通入到施肥灌溉一体管道1内，为了进一步提高施肥范围，施肥低管11的底部增加环形增压底座12以增加液体的压力。

环形增压底座12具体的工作原理为化肥溶解液在进入施肥低管11或者灌溉长管10时，由于自身水压将挤压弧形橡胶垫15，弧形橡胶垫15将向内侧发生形变，但是由于拉伸移动弹簧17的反向作用力，将反向推动弧形橡胶垫15对化肥溶解液进行挤压，从而增加化肥溶解液的水压。

另外本实施方式的施肥低管11和灌溉长管10在工作时互不影响，即当灌溉作业时，喷灌水泵2带动水流从施肥低管11和灌溉长管10同时进行灌溉操作，即进行叶茎和根茎的同时灌溉，当施肥作业时，施肥水泵3的工作强度较低，化肥溶解液的水压无法支撑其从灌溉长管10内喷出，只能从施肥低管11内喷出，实现自动根茎施肥操作。

施肥低管11和灌溉长管10的上端均设有增压喷头18，并且所述增压喷头18的两侧均设有出水口，所述出水口连接有渐缩管19，所述渐缩管19的末端设有两个渐缩管19中心线关于对称分布的散射喷头20，渐缩管19可进一步限制单位时间内的通水量提高流速，化肥溶解液经过增压喷头18的二次增压后从散射喷头20细密喷出，从而增加施肥过程的均匀性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：包括灌溉施肥一体作业设备，以及控制灌溉施肥一体作业设备运行的控制机柜，所述控制机柜内设有专用变频器，以及与所述专用变频器进行双向数据传输的人机交互界面，并且所述专用变频器连接有远程通信控制单元，所述专用变频器还连接有灌溉动作单元、施肥动作单元和报警单元。

2.根据权利要求1所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述灌溉动作单元包括变频恒压灌溉水泵，以及控制变频恒压灌溉水泵工作时间的灌溉定时器，所述灌溉定时器的定时时间按照不同季节分为四个灌溉时间，并且在每个季节的灌溉时间可上下微调。

3.根据权利要求1所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述专用变频器通过远程通信控制单元将灌溉施肥信息发送到手机软件，并且所述手机软件可修改人机交互界面的灌溉施肥参数，当灌溉时间达到灌溉定时器的设定时间，所述专用变频器控制报警单元作业，并且同时发送信息至手机软件进行提醒。

4.根据权利要求1所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述施肥动作单元包括变频恒压施肥水泵、控制变频恒压施肥水泵工作时间的施肥定时器，以及统计相邻两次施肥等待时间的施肥间隔计时器，所述施肥间隔计时器将记录的施肥间隔时间数据发送到专用变频器。

5.根据权利要求4所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：根据不同的农作物生长需求，所述施肥定时器的按照不同农作物设置若干个原始施肥时间，并且每个原始施肥时间均可上下微调。

6.根据权利要求1所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述专用变频器存储不同季节的原始灌溉时间、不同农作物的原始施肥时间，以及不同农作物的施肥间隔时间，在整个监测管理系统重新启动的时候，原始灌溉时间、原始施肥时间和施肥间隔时间为定量参数。

7.根据权利要求4所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：当施肥间隔时间达到施肥间隔计时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵自动工作，当施肥工作时间达到施肥定时器的设定时间，所述专用变频器控制变频恒压施肥水泵停止工作，并且同时发送信息至手机软件进行提醒。

8.根据权利要求1所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述灌溉施肥一体作业设备包括施肥灌溉一体管道(1)，以及若干个均匀设置在施肥灌溉一体管道(1)上的竖向管道，所述施肥灌溉一体管道(1)的进水端设有灌溉水泵(2)和施肥水泵(3)，所述施肥水泵(3)连接有化肥溶解池(4)，所述化肥溶解池(4)还连接有抽水泵(5)，所述化肥溶解池(4)的两个侧面之间设有与抽水泵(5)水流垂直的承重连杆(6)，所述承重连杆(6)上设有可绕承重连杆(6)转动的搅拌水车(7)，并且承重连杆(6)上还设有可绕承重连杆(6)转动的搅拌毛线圈(8)，所述搅拌毛线圈(8)与搅拌水车(7)之间通过分支连杆(9)连接。

9.根据权利要求8所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述竖向管道由若干交叉排列的灌溉长管(10)和施肥低管(11)组成，所述施肥低管(11)和灌溉长管(10)的下端均设有环形增压底座(12)，所述环形增压底座(12)的内部固定安装有弹性加压套(13)，所述环形增压底座(12)的内壁和弹性加压套(13)的外表面均设有圆形卡定凸起(14)，所述弹性加压套(13)的内表面设有弧形橡胶垫(15)，所述弧形橡胶垫(15)的内壁上固定粘附有稳定加持板(16)，所述弹性加压套(13)的内部设有若干与稳定加持板(16)连接的拉伸移动弹簧(17)，所述施肥低管(11)和灌溉长管(10)的上端均设有增压喷头(18)，并且所述增压喷头(18)的两侧均设有出水口，所述出水口连接有渐缩管(19)，所述渐缩管(19)的末端设有两个渐缩管(19)中心线关于对称分布的散射喷头(20)。

10.根据权利要求9所述的一种农业灌溉施肥一体设备的实时监测管理系统，其特征在于：所述施肥低管(11)和灌溉长管(10)在施肥灌溉作业时互不影响，当灌溉作业时，喷灌水泵(2)带动水流从施肥低管(11)和灌溉长管(10)同时进行灌溉操作，即进行叶茎和根茎的同时灌溉；当施肥作业时，化肥溶解液的水压无法支撑其从灌溉长管(10)内喷出，只能从施肥低管(11)内喷出，实现自动根茎施肥操作。