CN111386831A - 一种山地丘陵水肥一体化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种山地丘陵水肥一体化系统，包括供水装置、供肥装置、搅拌装置、喷洒装置、循环利用装置和控制装置；供水装置连通搅拌装置，供肥装置连通搅拌装置，搅拌装置连通喷洒装置，输送泵设于输送管上，循环利用装置包括废液回收管、回收池、废液泵、废液进液管以及第一电磁阀，所述喷洒装置、废液回收管、回收池、废液进液管以及输送管顺次连通，废液泵设于废液进液管上，第一电磁阀设于废液进液管和输送管的连接处；吸水泵、肥料泵、输送泵以及废液泵均与控制装置通信连接。本发明在每种肥料与水源出口设置单独的泵，控制水泵工作时长，实现水肥的精准配比，同时还能回收残留水肥并用于灌溉，防止水肥腐蚀管路，提高水肥的循环利用。

Description

一种山地丘陵水肥一体化系统
技术领域
本发明涉及一种山地丘陵水肥一体化系统，属于水肥一体化设备领域。
背景技术
水肥一体化技术是现代农业发展下产生的一种新的灌溉施肥技术，是将灌溉技术和施肥技术融为一体的农业新技术。水肥一体化技术根据作物对水分、养分的需求以及土壤中水分、养分含量现状，将肥料溶解到灌溉水中，制成具有一定配比的水肥溶液，通过灌溉管道将水肥溶液精准、定量地施加作物根系土壤，使土壤中的水分和养分含量维持在作物生长最适宜的范围内，是实现水肥高效利用的一种新型灌溉施肥技术。
我国丘陵山地幅员辽阔，但多数地块规模小、土地很不平整，农业生产主要依靠人力和畜力完成，难以实施大规模的机械化生产。且在地形坡度较大的山地丘陵地区，光照虽较为充足，但坡度大，土层薄，有机物不像平原地区容易积累，且易产生水土流失。生产实践表明，水肥一体化技术的应用是目前解决丘陵山地区缺水、灌溉及施肥难的最有效途径和形式之一。但是，如何保证水和肥料的精确配比与精准施肥，是解决当前山地丘陵地区农业发展难题的关键一步。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种山地丘陵水肥一体化系统，针对山地丘陵水肥灌溉自动化需求，利用泵吸肥原理，对水肥一体化装备进行改进，解决山地农业中灌溉及施肥管理粗放，使用自动化灌溉施肥设备的比例相对较小，自动化程度低。
本发明技术方案如下：
一种山地丘陵水肥一体化系统，包括供水装置、供肥装置、搅拌装置、喷洒装置、循环利用装置和控制装置；所述供水装置包括蓄水池、供水管以及吸水泵，所述供水管连通蓄水池和搅拌装置；所述供水管上设有吸水泵；所述供肥装置包括多个肥料罐、供肥管以及肥料泵，各所述肥料罐分别通过一所述供肥管连通搅拌装置，各所述供肥管上设置肥料泵；所述搅拌装置包括搅拌罐、输送管以及输送泵，所述搅拌罐连通供水管和供肥管，所述输送管连通搅拌罐和喷洒装置，所述输送泵设于输送管上，所述循环利用装置包括废液回收管、回收池、废液泵、废液进液管以及第一电磁阀，所述喷洒装置、废液回收管、回收池、废液进液管以及输送管顺次连通，所述废液泵设于废液进液管上，所述第一电磁阀设于废液进液管和输送管的连接处；所述吸水泵、肥料泵、输送泵以及废液泵均与控制装置通信连接，所述控制装置根据配水需求量和肥料需求量分别控制吸水泵和肥料泵的工作时间，实现精准配置水肥，所述控制装置开启吸水泵和输送泵，将喷洒装置中的残留水肥回收至回收池，避免水肥腐蚀喷洒装置；所述控制装置开启废液泵和第一电磁阀，将回收池中的废水输送至喷洒装置，用于农田灌溉，实现废水再利用。
更优地，所述喷洒装置包括多个喷洒单元，各喷洒单元与输送管的连接处均设有第二电磁阀，所述控制装置开启需要施肥的农田对应的喷洒单元的第二电磁阀，实现对特定农田的精准灌溉施肥；所述控制装置还可以同时开启废液泵和需要废水灌溉的农田对应的喷洒单元的第二电磁阀，实现废水再利用。
更优地，根据灌溉农田所在海拔高度将各农田对应的喷洒单元进行分级，海拔高度最低的农田对应为喷洒单元为一级喷洒单元，以此类推；所述蓄水池的海拔高度大于等于农田的最高海拔高度，所述回收池的海拔高度与农田的最低海拔高度，所述控制装置开启废液泵、第一电磁阀以及海拔高度最低的N个等级的喷洒单元的第二电磁阀，利用废水对该些喷洒单元进行灌溉；所述N为自然数且N≤总的等级数，所述总的等级数≥3。
更优地，N≤2。
更优地，所述供水管上从供水装置至搅拌装置方向上依次设置有砂石过滤器和叠片式过滤器。
更优地，所述废液进液管上从废液泵至第一电磁阀方向还依次设有慢砂过滤器和紫外线消毒器。
更优地，所述喷洒单元包括两平行设置的第一主管和第二主管以及设置与连通第一主管和第二主管的多条支管，各所述支管上设有多个压力补偿式滴头，所述第一主管连通所述输送管，所述第二主管连通所述废液回收管，所述第一主管和第二主管沿农田梯度方向设置。
更优地，所述系统还包括温度传感器、湿度传感器、EC值传感器和/或PH值传感器，其分布在每个农田区域内且分别与所述控制装置通信连接，实时检测农作物的生长环境，并反馈至控制装置中。
更优地，所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌齿以及搅拌罐，所述搅拌电机电连接所述控制装置，所述搅拌电机固定于所述搅拌罐上方，所述搅拌齿设于所述搅拌罐内且与所述搅拌电机的转轴固定连接。
更优地，所述控制装置与终端无线通信连接，通过终端访问控制装置进行远程控制。
本发明具有如下有益效果：
1）本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，在每种肥料与水源出口设置单独的泵，根据水泵流量和用量，控制水泵工作时长，实现水肥的精准配比，同时还能对喷洒装置的残留水肥进行回收并用于灌溉，防止水肥腐蚀管路，提高水肥的循环利用，减少环境污染与资源浪费。
2）本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，可根据不同地区不同作物的不同需要进行单独灌溉，能适用于大部分山地丘陵地区，实现农业大规模的种植管理。
3）本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，利用山地丘陵地区的高低落差，将蓄水池设置在海拔较高的农田区域进行灌溉施肥，在地势较低处设置回收池，并将回收池中的废水用于低海拔农田的灌溉，减少系统的损耗和资源浪费。
4）本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，在农田中设置有不同的传感器，便于农业生产的科学化管理。
5）本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，能够与终端无线通讯，进行远程控制，实现了农业生产的智能化管理，减少了人力资源的浪费与时间的管理。
附图说明
图1为本发明一种山地丘陵水肥一体化系统的结构示意图。
图2为本发明一种山地丘陵水肥一体化系统的电路框图。
图3为本发明的供水装置示意图。
图4为本发明的供肥装置示意图。
图5为本发明的喷洒单元示意图。
图6为本发明的循环利用装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
请参阅图1至图6，一种山地丘陵水肥一体化系统，包括供水装置10、供肥装置20、搅拌装置30、喷洒装置40、循环利用装置50和控制装置60；所述供水装置10包括蓄水池11、供水管12以及吸水泵13，所述供水管12连通蓄水池11和搅拌装置30；所述供水管12上设有吸水泵13；所述供肥装置20包括多个肥料罐21、供肥管22以及肥料泵23，各所述肥料罐21分别通过一所述供肥管22连通搅拌装置30，各所述供肥管22上设置肥料泵23；所述搅拌装置30包括搅拌罐31、输送管32以及输送泵33，所述搅拌罐31连通供水管12和供肥管22，所述输送管32连通搅拌罐31和喷洒装置40，所述输送泵33设于输送管32上，所述循环利用装置50包括废液回收管51、回收池52、废液泵53、废液进液管54以及第一电磁阀55，所述喷洒装置40、废液回收管51、回收池52、废液进液管54以及输送管32顺次连通，所述废液泵53设于废液进液管54上，所述第一电磁阀55设于废液进液管54和输送管32的连接处。较优地，所述废液进液管54上从废液泵53至第一电磁阀55方向还依次设有慢砂过滤器56和紫外线消毒器57。慢砂过滤器56可以采用金属罐或塑料容器，也可以是室外的人工池塘，容器中的介质由多层不同直径的沙砾组成。上部的细砂层是过滤层,砂层的厚度应在80cm以上。下部由细到粗的砾石层组成。既可以防止上部的细砂随水肥由排液口流失,又有利于水肥的排出。采用紫外线消毒器57进行消毒处理，去除掉水中携带得病菌等。
所述吸水泵13、肥料泵23、输送泵33以及废液泵53均与控制装置60通信连接。不同肥料罐21中分别装有不同种类的水溶肥。所述控制装置60根据配水需求量和肥料需求量分别控制吸水泵13和各肥料泵23的工作时间，从而将定量的水与肥料输送至搅拌装置30中，实现精准配置水肥，所述控制装置60开启吸水泵13和输送泵33，将喷洒装置40中的残留水肥回收至回收池52，避免水肥腐蚀喷洒装置40；所述控制装置60开启废液泵53和第一电磁阀55，将回收池52中的废水输送至喷洒装置40，用于农田灌溉，实现废水再利用。
请参阅图5，所述喷洒装置40包括多个喷洒单元41，各喷洒单元41与输送管32的连接处均设有第二电磁阀42，所述控制装置60开启需要施肥的农田对应的喷洒单元41的第二电磁阀42，同时通过第二电磁阀42控制流入该农田的肥量，到达预定值后，控制装置60自动断开水肥供应，避免造成资源浪费，且实现对特定农田的精准灌溉施肥；所述控制装置60还可以同时开启废液泵53和需要废水灌溉的农田对应的喷洒单元41的第二电磁阀42，实现废水再利用。
所述喷洒单元41包括两平行设置的第一主管411和第二主管412以及设置与连通第一主管411和第二主管412的多条支管413，各所述支管413上设有多个压力补偿式滴头414，一般地，同一支管413上相邻两滴头414之间间隔50cm左右。所述第一主管411连通所述输送管32，所述第二主管412连通所述废液回收管51，所述第一主管411和第二主管412沿农田梯度方向设置。
较优地，根据灌溉农田所在海拔高度将各农田对应的喷洒单元41进行分级，海拔高度最低的农田对应为喷洒单元41为一级喷洒单元41，以此类推；所述蓄水池11的海拔高度大于等于农田的最高海拔高度，所述回收池52的海拔高度与农田的最低海拔高度，所述控制装置60开启废液泵53、第一电磁阀55以及海拔高度最低的N个等级的喷洒单元41的第二电磁阀42，利用废水对该些喷洒单元41进行灌溉；所述N为自然数且N≤总的等级数，所述总的等级数≥3，较优地，N≤2。本实施例充分利用山地丘陵地区的农田存在较大海拔高度差，在海拔较高处设置供水装置10、供肥装置20、搅拌装置30，在海拔较低处设置循环利用装置50，能够降低对输送泵33、废液泵53的性能要求，降低系统损耗。
请参阅图3，所述供水管12上从供水装置10至搅拌装置30方向上依次设置有砂石过滤器14和叠片式过滤器15。砂石过滤器14，用于对吸水泵13输出的灌溉水中的有机与无机杂质进行一级过滤；叠片式过滤器15，用于对一级过滤后的灌溉水中的颗粒进行二级过滤，颗粒的直径为20um至1000um。较优地，蓄水池11中的水经两个砂石过滤器14与一个叠片过滤器进行二级过滤处理，提升水质。
所述搅拌装置30包括搅拌电机、搅拌齿以及搅拌罐31，所述搅拌电机电连接所述控制装置60，所述搅拌电机固定于所述搅拌罐31上方，所述搅拌齿设于所述搅拌罐31内且与所述搅拌电机的转轴固定连接。
所述系统还包括温度传感器81、湿度传感器82、EC值传感器83和/或PH值传感器84，其分布在每个农田区域内且分别与所述控制装置60通信连接，实时检测农作物的生长环境，并反馈至控制装置60中。
所述控制装置60与终端70无线通信连接，通过终端70访问控制装置60进行远程控制，实现了农业生产的智能化管理，减少了人力资源的浪费与时间的管理。一般地，所述控制装置6主要包括一主控MCU以及与该MCU连接的运行存储器，运行存储器可以存储运行参数灯。
利用上述的山地丘陵水肥一体化系统的方法，包括如下步骤：
S1、首先，由控制装置60开启吸水泵13，从蓄水池11中吸取灌溉用水，经两个砂石过滤器14与一个叠片过滤器进行二级过滤处理，输入搅拌罐31中；同时，控制装置60开启肥料泵23，由肥料泵23从肥料罐21中分别吸取水溶肥，输入搅拌罐31中，与灌溉用水进行混合。所述吸水泵13的启停时间根据配置水肥所需的用水量来决定；各所述肥料泵23的启停时间根据配置该肥料所需的用量来决定。
S2、控制装置60开启搅拌电机，对搅拌罐31中的灌溉水与水溶肥进行充分搅拌。
S3、待搅拌均匀后，停止搅拌电机，打开输送泵33，将混合后的水肥溶液向喷洒单元41输送。
S4、打开需要施肥的指定农田区域的喷洒单元41的第二电磁阀42，经压力补偿式滴头414对农作物进行灌溉施肥。
S5、灌溉时，多余的水肥将由废液回收管51流入回收池52中。
S6、灌溉结束后，控制装置60同时打开吸水泵13与输送泵33，并持续供水若干分钟，将喷洒装置40中残余的水肥，排入回收池52中，减少残余肥料对设备和管路的腐蚀。
S7、控制装置60开启废液泵53，对回收池52中的废液进行吸取，经过慢砂过滤与紫外消毒，用于低海拔区域农田的灌溉，实现水肥的循环利用。一般地，回收池52与海拔高度最低农田处于同一水平相同，将水肥溶液回收过滤后，作为同级和稍高一级海拔高度的农田的灌溉用水。
本发明一种山地丘陵水肥一体化系统，在每种肥料与水源出口设置单独的泵，根据水泵流量和用量，控制水泵工作时长，实现水肥的精准配比，同时还能对喷洒装置40的残留水肥进行回收并用于灌溉，防止水肥腐蚀管路，提高水肥的循环利用，减少环境污染与资源浪费。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：包括供水装置、供肥装置、搅拌装置、喷洒装置、循环利用装置和控制装置；所述供水装置包括蓄水池、供水管以及吸水泵，所述供水管连通蓄水池和搅拌装置；所述供水管上设有吸水泵；所述供肥装置包括多个肥料罐、供肥管以及肥料泵，各所述肥料罐分别通过一所述供肥管连通搅拌装置，各所述供肥管上设置肥料泵；所述搅拌装置包括搅拌罐、输送管以及输送泵，所述搅拌罐连通供水管和供肥管，所述输送管连通搅拌罐和喷洒装置，所述输送泵设于输送管上，所述循环利用装置包括废液回收管、回收池、废液泵、废液进液管以及第一电磁阀，所述喷洒装置、废液回收管、回收池、废液进液管以及输送管顺次连通，所述废液泵设于废液进液管上，所述第一电磁阀设于废液进液管和输送管的连接处；所述吸水泵、肥料泵、输送泵以及废液泵均与控制装置通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述喷洒装置包括多个喷洒单元，各喷洒单元与输送管的连接处均设有第二电磁阀，所述控制装置开启需要施肥的农田对应的喷洒单元的第二电磁阀，实现对特定农田的精准灌溉施肥；所述控制装置还可以同时开启废液泵和需要废水灌溉的农田对应的喷洒单元的第二电磁阀，实现废水再利用。
3.根据权利要求2所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：根据灌溉农田所在海拔高度将各农田对应的喷洒单元进行分级，海拔高度最低的农田对应为喷洒单元为一级喷洒单元，以此类推；所述蓄水池的海拔高度大于等于农田的最高海拔高度，所述回收池的海拔高度与农田的最低海拔高度，所述控制装置开启废液泵、第一电磁阀以及海拔高度最低的N个等级的喷洒单元的第二电磁阀，利用废水对该些喷洒单元进行灌溉；所述N为自然数且N≤总的等级数，所述总的等级数≥3。
4.根据权利要求3所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：N≤2。
5.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述供水管上从供水装置至搅拌装置方向上依次设置有砂石过滤器和叠片式过滤器。
6.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述废液进液管上从废液泵至第一电磁阀方向还依次设有慢砂过滤器和紫外线消毒器。
7.根据权利要求2所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述喷洒单元包括两平行设置的第一主管和第二主管以及设置与连通第一主管和第二主管的多条支管，各所述支管上设有多个压力补偿式滴头，所述第一主管连通所述输送管，所述第二主管连通所述废液回收管，所述第一主管和第二主管沿农田梯度方向设置。
8.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：还包括温度传感器、湿度传感器、EC值传感器和/或PH值传感器，其分布在每个农田区域内且分别与所述控制装置通信连接，实时检测农作物的生长环境，并反馈至控制装置中。
9.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌齿以及搅拌罐，所述搅拌电机电连接所述控制装置，所述搅拌电机固定于所述搅拌罐上方，所述搅拌齿设于所述搅拌罐内且与所述搅拌电机的转轴固定连接。
10.根据权利要求1所述的一种山地丘陵水肥一体化系统，其特征在于：所述控制装置与终端无线通信连接，通过终端访问控制装置进行远程控制。
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