CN112136461B - 一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法，该水肥精准均匀施肥控制系统，包括浇水总管和自动配肥料模块，浇水总管上依次串联设置有浇水电磁流量计和浇水电磁阀，自动配肥料模块包括多个储肥、桶水肥管、施肥电磁流量计、施肥电磁阀、施肥泵，浇水电磁流量计、浇水电磁阀和自动配肥料模块均由平台控制系统进行自动化控制工作，平台控制系统内设置有多个检测周期，平台控制系统内设置有多个PWM控制模块，PWM控制模块分别与相对应的施肥泵电性连接，平台控制系统通过PWM控制模块实时调节每个周期内施肥泵的输出流量，使施肥泵的剩余施肥总时间t与浇水总管内流通的灌溉水的剩余浇水总时间T相匹配，实现精准且均匀灌溉水肥。

Description

一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于智能农业技术领域，具体的说，涉及一种水肥精准均匀施肥控制系统及其控制方法。

背景技术

农业生产中，对农作物进行施肥时，现有技术有两种施肥方式，一种为施加固体肥料，另一种为施加液体肥料，液体肥料也叫水肥，通过对农作物进行灌溉时采用流入法进行均匀施肥，目前施加水肥仍然采用传统管理模式，施肥过程依赖人工经验以及农民的长时间大工作量的田间劳作，造成工作效率低下。

现有技术中，诸多温室大棚也有采用水肥一体化设备进行施加水肥，通过水肥一体化设备可将水肥随灌溉水一起施加至田地内，但是现有的水肥一体化设备功能低下，施肥过程中由于灌溉水水压的波动，造成不能实现精准施肥和均匀施肥，使用效果低下。

为解决上述现有水肥一体化设备不能实现准施肥和均匀施肥的问题，市面上出现了一种水肥精准配比控制系统，如专利号为：201710465408.X，公开了一种基于模糊PID的水肥精准配比控制系统，包括供水管路、供肥管路和水肥混合管路，供水管路、水肥混合管路上设置有电动阀和流量计，供肥管路上设置有水流开关和变频泵，供水管路的出口和供肥管路的出口均与水肥混合管路的入口连接，电动阀、流量计、水流开关和变频泵均连接控制器，当进行水肥一体化灌溉定浓度施肥时，打开相应电动阀及水流开关，通过控制变频泵吸取肥液，结合流量计得出实时浓度，控制过程融合模糊PID控制方法不断校正当前吸肥量使其与设置施肥浓度误差达到最小。

上述该类水肥精准配比控制系统，通过模糊PID控制方法，结合无线传感器网络技术、嵌入式技术、智能控制技术、电工电子等技术，可用于控制水肥一体机进行定时定量灌溉，但是该类现有的水肥精准配比控制系统整体系统复杂，算法复杂，造成制造成本高，进而提高检修和维护成本以及使用成本，并且该水肥精准配比控制系统其施肥精度低，不能实现均匀施肥，施肥过程中，施肥时间过早，水肥在田地内容易渗透至土地深处，造成水肥流失严重，施肥时间过晚，容易使水肥裸露在地表，造成水肥损失率大，并且地表或土地深处的水肥其植物根系难以进行吸收利用，使水肥利用率低下，水肥流失严重，进而降低使用效果，并且水肥浓度过大容易造成土壤板结，不利于植物生长，造成收成减产，严重降低使用效果。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种结构简单,使用方便，通过实时调节每个周期内施肥泵的流量，使施肥时间与灌溉水时间相吻合，实现精准且均匀施肥，提高水肥利用率，避免水肥流失的水肥精准均匀施肥控制系统。

解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种水肥精准均匀施肥控制系统，包括浇水总管和自动配肥料模块，浇水总管上依次串联设置有浇水电磁流量计和浇水电磁阀，自动配肥料模块包括多个储肥桶，储肥桶与浇水总管之间通过水肥管连通，且水肥管上依次设置有施肥电磁流量计、施肥电磁阀、施肥泵，浇水电磁流量计、浇水电磁阀和自动配肥料模块均由平台控制系统进行自动化控制工作，平台控制系统内设置有多个检测周期，平台控制系统内设置有多个PWM控制模块，PWM控制模块分别与相对应的施肥泵电性连接，平台控制系统通过PWM控制模块实时调节每个周期内施肥泵的输出流量，使施肥泵的剩余施肥总时间与浇水总管内流通的灌溉水的剩余浇水总时间相匹配。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

平台控制系统包括水肥管控平台和主控制器，水肥管控平台与主控制器电性连接，水肥管控平台下发指令进行控制主控制器。

进一步优化：浇水电磁流量计和浇水电磁阀分别与水肥管控平台电性连接，浇水电磁流量计用于时刻检测每个周期内浇水总管内流通水的浇水平均流量，浇水平均流量发送至水肥管控平台内，水肥管控平台根据该浇水平均流量计算出以该浇水平均流量进行浇灌中期剩余浇水量的剩余浇水总时间。

进一步优化：施肥电磁流量计和施肥电磁阀分别与主控制器电性连接，施肥电磁流量计用于时刻检测每个周期内水肥管内流通水肥的施肥平均流量，施肥平均流量通过主控制器发送至水肥管控平台内，水肥管控平台根据该施肥平均流量计算出以该施肥平均流量进行浇灌剩余施肥量的剩余施肥总时间。

进一步优化：主控制器的输出端与PWM控制模块电性连接，PWM控制模块根据主控制器发出的相对应占空比的调速PWM波以控制施肥泵的供电频率，使施肥泵的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵的电机转速，实现调节施肥泵的输出流量。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够通过浇水电磁流量计用于时刻检测每个周期内的浇水平均流量，并根据该浇水平均流量计算出通过该浇水平均流量进行浇灌定量水的剩余浇水总时间；通过施肥电磁流量计用于时刻检测每个周期内的施肥平均流量，并根据该施肥平均流量计算出通过该施肥平均流量进行施加水肥的剩余施肥总时间，而后通过水肥管控平台、主控制器和PWM控制模块实时调节施肥泵的电机转速，实现调节施肥泵的输出流量，进而实现调节施肥平均流量，使剩余施肥总时间与剩余浇水总时间相互匹配，实现精准且均匀灌溉水肥，进而能够提高水肥利用率，避免水肥流失，方便使用。

本发明还提供一种水肥精准均匀施肥控制方法，基于上述水肥精准均匀施肥控制系统，该控制方法包括：设定参数、前期浇水步骤、中期浇水施肥步骤和后期冲管浇水步骤；

中期浇水施肥步骤分成多个施肥周期，施肥周期的时间为2～4秒；

设定参数包括每次进行浇灌水的本次浇水量和每次进行施加水肥的本次施肥量，前期浇水量和后期冲管浇水量，以及中期浇水施肥步骤中每个施肥周期的时间，所述中期浇水施肥步骤中的浇水量为：本次浇水量-前期浇水量-后期冲管浇水量。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

前期浇水步骤包括：

S1、水肥管控平台控制浇水电磁阀打开，并使施肥电磁阀和施肥泵关闭，浇水总管输出灌溉水用于灌溉田地，浇水电磁流量计进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台；

S2、水肥管控平台检测到浇水电磁流量计计量的灌溉水量达到前期浇水量后，进行中期浇水施肥步骤。

进一步优化：中期浇水施肥步骤包括：

S3、水肥管控平台通过主控制器控制施肥电磁阀和施肥泵打开，施肥泵将储肥桶内储存的水肥通过水肥管输送至浇水总管内并随灌溉水流通至田地内；

S4、浇水电磁流量计用于检测第一次施肥周期内浇水总管内流通水肥混合液的浇水平均流量，该浇水平均流量发送至水肥管控平台内，水肥管控平台根据该浇水平均流量计算出以该浇水平均流量进行浇灌中期剩余浇水量的剩余浇水总时间；

S5、施肥电磁流量计用于检测第一次施肥周期内水肥管内流通水肥的施肥平均流量，该施肥平均流量通过主控制器发送至水肥管控平台内，水肥管控平台根据该施肥平均流量可计算出以该施肥平均流量进行浇灌剩余施肥量的剩余施肥总时间；

S6、水肥管控平台根据剩余施肥总时间的大小控制主控制器发出相对应占空比的调速PWM波，并通过PWM控制模块调整施肥泵的电机转速，实现调节下一施肥周期的施肥平均流量，使剩余施肥总时间与剩余浇水总时间相互匹配；

S7、依次重复进行步骤S3-步骤S6，直至施肥量达到本次施肥量后，进行后期冲管浇水步骤。

进一步优化：后期冲管浇水步骤包括：

S8、水肥管控平台通过主控制器控制施肥电磁阀和施肥泵关闭，使浇水总管只输出灌溉水用于浇灌田地，浇水总管内流通的灌溉水用于冲洗浇水总管内残留的水肥；

S9、浇水电磁流量计进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台，浇水电磁流量计计量得到的灌溉水量等于本次浇水量后，水肥管控平台控制浇水电磁阀关闭完成一次施肥。

进一步优化：步骤S4中，中期剩余浇水量的计算公式为：中期剩余浇水量=本次浇水量-后期冲管浇水量-已施完水量；

剩余浇水总时间的公式为：剩余浇水总时间=中期剩余浇水量/浇水平均流量。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，能够将浇灌水步骤分为三步分别为：前期浇水步骤、中期浇水施肥步骤和后期冲管浇水步骤，其中前期浇水步骤用于冲刷浇水总管，实现对浇水总管进行清洗，并且该前期浇水步骤浇灌的水首先进入土地，可对土地进行预先湿润，提高浇水效果，中期浇水施肥步骤中，通过剩余施肥总时间与剩余浇水总时间进行比较，并时刻调整施肥泵电机转速，调节施肥泵的输出流量，进而实现调节施肥平均流量，使剩余施肥总时间与剩余浇水总时间相互匹配，使施肥所用时间与中期浇水施肥所用时间相等，实现将水肥精准且均匀的在中期浇水施肥步骤中进行浇灌，方便使用，避免过早或过晚施肥，使肥料存在地表或经渗透发生肥料流失的问题，进而能够提高水肥利用率，避免水肥流失，方便使用。

并且后期冲管浇水步骤可对地面进行浇灌，使灌溉水可携带地表上的水肥渗透至土地内且位于植物根系的周围，提高水肥利用率，避免水肥残留在地表，造成水肥流失，并且后期冲管浇水步骤可用于冲洗浇水总管内残留的水肥，避免水肥长时间在浇水总管内残留影响下一次施肥精度，并且也能够避免水肥对浇水总管造成腐蚀，延长浇水总管的使用寿命，提高使用效果。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图。

图中：1-浇水总管；11-过滤器；12-浇水电磁流量计；13-浇水电磁阀；2-自动配肥料模块；21-储肥桶；22-施肥电磁流量计；23-水肥管；24-施肥电磁阀；25-施肥泵；3-平台控制系统；31-水肥管控平台；32-主控制器；4-PWM控制模块。

具体实施方式

实施例：请参阅图1，一种水肥精准均匀施肥控制系统，包括浇水总管1和在线配比氮、磷、钾水肥的自动配肥料模块2，所述浇水总管1上依次串联设置有浇水电磁流量计12和浇水电磁阀13，所述自动配肥料模块2包括多个储肥桶21，储肥桶21通过相对应的水肥管23与浇水总管1连通，且水肥管23上依次设置有施肥电磁流量计22、施肥电磁阀24、施肥泵25；

所述浇水电磁流量计12和浇水电磁阀13、自动配肥料模块2均由平台控制系统3进行自动化控制工作，所述平台控制系统3内设置有多个检测周期，所述平台控制系统3内设置有多个PWM控制模块4，PWM控制模块4分别与相对应的施肥泵25电性连接，所述平台控制系统3通过PWM控制模块4实时调节每个周期内施肥泵25的输出流量，使施肥泵25的剩余施肥总时间t与浇水总管1内流通的灌溉水的剩余浇水总时间T相匹配，实现精准且均匀灌溉水肥。

所述浇水电磁流量计12用于时刻检测每个周期内浇水总管1内流通水的浇水平均流量B。

所述浇水电磁阀13用于自动化开启或关闭浇水总管1，实现准确定量进行施浇水肥混合液。

所述施肥电磁流量计22用于时刻检测每个周期内水肥管23内流通水肥的施肥平均流量b。

所述施肥电磁阀24用于自动化开启或关闭水肥管23，实现准确定量进行配比水肥。

所述施肥泵25输出动力用于将储肥桶21内储存的水肥通过水肥管23输送至浇水总管1内，并使水肥与灌溉水混合。

这样设计，当需要进行施浇水肥时，可打开浇水电磁阀13和施肥电磁阀24以及施肥泵25，所述施肥泵25将储肥桶21内储存的水肥通过水肥管23输送至浇水总管1内并与灌溉水混合，而后通过浇水总管1内灌溉水的流通，将水肥混合液输送至田地内，使用方便。

所述储肥桶21为多个，多个储肥桶21内分别储存有氮肥、钾肥、磷肥、微量元素等。

所述各储肥桶21内的氮肥、钾肥、磷肥、微量元素的浓度是根据田地土壤内的营养元素含量进行定量配比的。

这样设计，可使各储肥桶21内储存的氮肥、钾肥、磷肥、微量元素均为独立存放，不会因混合出现化学反应，方便使用，并且通过相对应的施肥泵25和水肥管23可将相对应的储肥桶21内的营养元素输送至浇水总管1内，实现定量配比各营养元素。

所述浇水总管1的出液端可连接多个施肥支管，所述每个施肥支管分别与一个待浇水的温室大棚连通。

所述施肥支管上分别设置有浇水电磁流量计12、浇水电磁阀13。

这样设计，可通过该浇水总管1和施肥支管分别为多个温室大棚进行同时浇灌水肥，提高使用效果和施肥效率，方便使用。

所述平台控制系统3包括水肥管控平台31和主控制器32，所述水肥管控平台31与主控制器32电性连接。

所述水肥管控平台31可下发指令进行控制主控制器32。

所述浇水电磁流量计12和浇水电磁阀13分别与水肥管控平台31电性连接。

所述浇水电磁流量计12用于时刻检测每个周期内浇水总管1内流通水的浇水平均流量B，并将该浇水平均流量B时刻发送至水肥管控平台31内。

此时水肥管控平台31根据该浇水平均流量B可计算出以该浇水平均流量B进行浇灌中期剩余浇水量E的剩余浇水总时间T。

所述以该施肥周期内的浇水平均流量B进行浇灌中期剩余浇水量E的剩余浇水总时间T的公式为：剩余浇水总时间T=中期剩余浇水量E/浇水平均流量B。

所述中期剩余浇水量E的计算公式为：中期剩余浇水量E=本次浇水量A-后期冲管浇水量c-已施完水量。

已施完水量由浇水电磁流量计12进行时刻计量获得。

所述中期浇水施肥步骤中的浇水量为D为根据浇水工况进行设定的，如：设定本次浇水的总量为本次浇水量A，设定前期浇水量C为本次浇水量A*10％，后期冲管浇水量c为本次浇水量A*10％时，其中，中期浇水施肥步骤中的浇水量为D为：本次浇水量A-前期浇水量C-后期冲管浇水量c。

所述水肥管控平台31用于控制浇水电磁阀13的自动开启或闭合。

所述施肥电磁流量计22和施肥电磁阀24分别与主控制器32电性连接。

所述施肥电磁流量计22用于时刻检测每个周期内水肥管23内流通水肥的施肥平均流量b，并将该施肥平均流量b时刻发送至主控制器32，所述主控制器32将该施肥平均流量b发送至水肥管控平台31内。

此时水肥管控平台31根据该施肥平均流量b可计算出以该施肥平均流量b进行浇灌剩余施肥量e的剩余施肥总时间t。

所述以该施肥周期内的施肥平均流量b进行浇灌剩余施肥量e的剩余施肥总时间t的公式为：剩余施肥总时间t=剩余施肥量e/施肥平均流量b。

所述剩余施肥量e为：本次施肥量a-已施完肥量。

已施完肥量由施肥电磁流量计22进行时刻计量获得。

此时水肥管控平台31可将剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T进行比较，当剩余施肥总时间t小于剩余浇水总时间T时，代表剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T不匹配，且施肥平均流量b过大，此时可通过减小施肥泵25的输出流量，实现减小施肥平均流量b，进而延长剩余施肥总时间t，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配。

当剩余施肥总时间t大于剩余浇水总时间T时，代表剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T不匹配，且施肥平均流量b过小，此时可通过增大施肥泵25的输出流量，实现增大施肥平均流量b，进而减小剩余施肥总时间t，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配。

所述主控制器32用于控制施肥电磁阀24的自动开启或闭合。

所述主控制器32的输出端分别与PWM控制模块4电性连接，所述PWM控制模块4与施肥泵25电性连接，所述PWM控制模块4根据主控制器32发出的相对应占空比的调速PWM波以控制施肥泵25的供电频率，使所述施肥泵25的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵25的电机转速，进而实现调节施肥泵25的输出流量。

所述PWM控制模块4为现有技术，为常规的PWM控制技术，可由市面上直接购买获得。

这样设计，其水肥管控平台31将剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T进行比较后，可知道剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T是否匹配，当剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T不匹配时，其水肥管控平台31控制主控制器32发出相对应占空比的调速PWM波，此时PWM控制模块4接受该调速PWM波，并根据该调速PWM波的占空比控制所述施肥泵25的供电频率，使所述施肥泵25的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵25的电机转速，进而实现调节施肥泵25的输出流量，进而实现调节施肥平均流量b，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配，方便使用。

由此可见，本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够通过浇水电磁流量计12用于时刻检测每个周期内的浇水平均流量B，并根据该浇水平均流量B计算出通过该浇水平均流量B进行浇灌定量水的剩余浇水总时间T；

通过施肥电磁流量计22用于时刻检测每个周期内的施肥平均流量b，并根据该施肥平均流量b计算出通过该施肥平均流量b进行施加水肥的剩余施肥总时间t；

而后水肥管控平台31将剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T进行比较，并通过控制主控制器32发出相对应占空比的调速PWM波，而后PWM控制模块4根据该调速PWM波的占空比控制所述施肥泵25的供电频率，使所述施肥泵25的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵25的电机转速，进而实现调节施肥泵25的输出流量，进而实现调节施肥平均流量b，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配，实现精准且均匀灌溉水肥，进而能够提高水肥利用率，避免水肥流失，方便使用。

本发明还提供一种水肥精准均匀施肥控制方法，基于上述水肥精准均匀施肥控制系统，所述该控制方法包括：设定参数、前期浇水步骤、中期浇水施肥步骤和后期冲管浇水步骤。

所述中期浇水施肥步骤分成多个施肥周期，所述施肥周期的时间t1为2～4秒。

所述设定参数包括每次进行浇灌水的本次浇水量A和每次进行施加水肥的本次施肥量a，前期浇水量C和后期冲管浇水量c，以及中期浇水施肥步骤中每个施肥周期的时间t1。

所述每个施肥周期的时间t1为2～4秒，优选为3秒。

所述前期浇水量C根据浇水工况进行设定，例如：10％～30％，进而前期浇水量C为：本次浇水量A*10％～30％。

所述后期冲管浇水量c根据浇水工况进行设定，例如：10％～30％，进而后期冲管浇水量c为：本次浇水量A*10％～30％。

当设定前期浇水量C为本次浇水量A*10％，后期冲管浇水量c为本次浇水量A*10％时，其中期浇水施肥步骤中的浇水量为D为：本次浇水量A-(前期浇水量C+后期冲管浇水量c),进而中期浇水施肥步骤中的浇水量为D=本次浇水量A*（1-20％）。

所述前期浇水步骤包括：

S1、水肥管控平台31控制浇水电磁阀13打开，并使施肥电磁阀24和施肥泵25关闭，此时浇水总管1输出灌溉水用于灌溉田地，浇水电磁流量计12进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台31。

S2、水肥管控平台31检测到浇水电磁流量计12计量的灌溉水量达到前期浇水量后，进行中期浇水施肥步骤。

所述中期浇水施肥步骤包括：

S3、水肥管控平台31通过主控制器32控制施肥电磁阀24和施肥泵25打开，此时施肥泵25工作用于将储肥桶21内储存的水肥通过水肥管23输送至浇水总管1内并与灌溉水混合，而后通过浇水总管1内灌溉水的流通，将水肥混合液输送至田地内。

S4、所述浇水电磁流量计12用于检测第一次施肥周期内浇水总管1内流通水肥混合液的浇水平均流量B，并将该浇水平均流量B时刻发送至水肥管控平台31内，此时水肥管控平台31根据该浇水平均流量B可计算出以该浇水平均流量B进行浇灌中期剩余浇水量E的剩余浇水总时间T。

所述步骤S4中，所述中期剩余浇水量E的计算公式为：中期剩余浇水量E=本次浇水量A-后期冲管浇水量c-已施完水量。

所述步骤S4中前期浇水量C已经浇灌完成，因此计算该中期剩余浇水量E时无需考虑前期浇水量C。

所述步骤S4中，所述以该施肥周期内的浇水平均流量B进行浇灌中期剩余浇水量E的剩余浇水总时间T的公式为：剩余浇水总时间T=中期剩余浇水量E/浇水平均流量B。

S5、所述施肥电磁流量计22用于检测第一次施肥周期内水肥管23内流通水肥的施肥平均流量b，并将该施肥平均流量b时刻通过主控制器32发送至水肥管控平台31内，此时水肥管控平台31可根据该施肥平均流量b可计算出以该施肥平均流量b进行浇灌剩余施肥量e的剩余施肥总时间t。

所述步骤S5中剩余施肥量e为：本次施肥量a-已施完肥量。

所述步骤S5中，以该施肥周期内的施肥平均流量b进行浇灌剩余施肥量e的剩余施肥总时间t的公式为：剩余施肥总时间t=剩余施肥量e/施肥平均流量b。

S6、此时水肥管控平台31将剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T进行比较，并根据剩余施肥总时间t的大小控制主控制器32发出相对应占空比的调速PWM波，此时PWM控制模块4接受该调速PWM波，并根据该调速PWM波的占空比控制所述施肥泵25的供电频率，使所述施肥泵25的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵25的电机转速，实现调节下一次施肥周期的施肥泵25的输出流量，进而实现调节下一次施肥周期的施肥平均流量b，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配，方便使用。

S7、依次重复进行步骤S3-S6，直至施肥量达到本次施肥量a后，进行后期冲管浇水步骤。

后期冲管浇水步骤包括：

S8、水肥管控平台31通过主控制器32控制施肥电磁阀24和施肥泵25关闭，此时浇水电磁阀13依旧打开，使浇水总管1输出灌溉水，该灌溉水用于浇灌田地，并且灌溉水在浇水总管1内流通时，可用于冲洗浇水总管1内残留的水肥，避免水肥长时间在浇水总管1内残留影响下一次施肥精度，并且也能够避免水肥对浇水总管1造成腐蚀，延长浇水总管1的使用寿命，提高使用效果。

S9、浇水电磁流量计12进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台31，当浇水电磁流量计12计量得到的灌溉水量等于本次浇水量A后，水肥管控平台31控制浇水电磁阀13关闭完成一次施肥。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，能够将浇灌水步骤分为三步分别为：前期浇水步骤、中期浇水施肥步骤和后期冲管浇水步骤，其中前期浇水步骤用于冲刷浇水总管，实现对浇水总管进行清洗，并且该前期浇水步骤浇灌的水首先进入土地，可对土地进行预先湿润，提高浇水效果，中期浇水施肥步骤中，通过剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T进行比较，并时刻调整施肥泵电机转速，调节施肥泵的输出流量，进而实现调节施肥平均流量b，使剩余施肥总时间t与剩余浇水总时间T相互匹配，使施肥所用时间与中期浇水施肥所用时间相等，实现将水肥精准且均匀的在中期浇水施肥步骤中进行浇灌，方便使用，避免过早或过晚施肥，使肥料存在地表或经渗透发生肥料流失的问题，进而能够提高水肥利用率，避免水肥流失，方便使用。

并且后期冲管浇水步骤可对地面进行浇灌，使灌溉水可携带地表上的水肥渗透至土地内且位于植物根系的周围，提高水肥利用率，避免水肥残留在地表，造成水肥流失，并且后期冲管浇水步骤可用于冲洗浇水总管内残留的水肥，避免水肥长时间在浇水总管内残留影响下一次施肥精度，并且也能够避免水肥对浇水总管造成腐蚀，延长浇水总管的使用寿命，提高使用效果。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水肥精准均匀施肥控制系统，包括浇水总管（1）和自动配肥料模块（2），浇水总管（1）上依次串联设置有浇水电磁流量计（12）和浇水电磁阀（13），自动配肥料模块（2）包括多个储肥桶（21），储肥桶（21）与浇水总管（1）之间通过水肥管（23）连通，且水肥管（23）上依次设置有施肥电磁流量计（22）、施肥电磁阀（24）、施肥泵（25），浇水电磁流量计（12）、浇水电磁阀（13）和自动配肥料模块（2）均由平台控制系统（3）进行自动化控制工作，其特征在于：平台控制系统（3）内设置有多个检测周期，平台控制系统（3）内设置有多个PWM控制模块（4），PWM控制模块（4）分别与相对应的施肥泵（25）电性连接，平台控制系统（3）通过PWM控制模块（4）实时调节每个周期内施肥泵（25）的输出流量，使施肥泵（25）的剩余施肥总时间与浇水总管（1）内流通的灌溉水的剩余浇水总时间相匹配；

多个储肥桶（21）内分别储存有氮肥、钾肥、磷肥、微量元素；

各储肥桶（21）内的氮肥、钾肥、磷肥、微量元素的浓度是根据田地土壤内的营养元素含量进行定量配比的；

平台控制系统（3）包括水肥管控平台（31）和主控制器（32），水肥管控平台（31）与主控制器（32）电性连接，水肥管控平台（31）下发指令进行控制主控制器（32）；

施肥电磁流量计（22）和施肥电磁阀（24）分别与主控制器（32）电性连接，施肥电磁流量计（22）用于时刻检测每个周期内水肥管（23）内流通水肥的施肥平均流量，施肥平均流量通过主控制器（32）发送至水肥管控平台（31）内，水肥管控平台（31）根据该施肥平均流量计算出以该施肥平均流量进行浇灌剩余施肥量的剩余施肥总时间；

主控制器（32）的输出端与PWM控制模块（4）电性连接，PWM控制模块（4）根据主控制器（32）发出的相对应占空比的调速PWM波以控制施肥泵（25）的供电频率，使施肥泵（25）的电机在该供电频率下运转，以调整施肥泵（25）的电机转速，实现调节施肥泵（25）的输出流量。

2.根据权利要求1所述的一种水肥精准均匀施肥控制系统，其特征在于：浇水电磁流量计（12）和浇水电磁阀（13）分别与水肥管控平台（31）电性连接，浇水电磁流量计（12）用于时刻检测每个周期内浇水总管（1）内流通水的浇水平均流量，浇水平均流量发送至水肥管控平台（31）内，水肥管控平台（31）根据该浇水平均流量计算出以该浇水平均流量进行浇灌中期剩余浇水量的剩余浇水总时间。

3.一种水肥精准均匀施肥控制方法，其特征在于：基于权利要求1-2任一项所述的水肥精准均匀施肥控制系统，该控制方法包括：设定参数、前期浇水步骤、中期浇水施肥步骤和后期冲管浇水步骤；

中期浇水施肥步骤分成多个施肥周期，施肥周期的时间为2～4秒；

设定参数包括每次进行浇灌水的本次浇水量和每次进行施加水肥的本次施肥量，前期浇水量和后期冲管浇水量，以及中期浇水施肥步骤中每个施肥周期的时间，所述中期浇水施肥步骤中的浇水量为：本次浇水量-前期浇水量-后期冲管浇水量。

4.根据权利要求3所述的一种水肥精准均匀施肥控制方法，其特征在于：前期浇水步骤包括：

S1、水肥管控平台（31）控制浇水电磁阀（13）打开，并使施肥电磁阀（24）和施肥泵（25）关闭，浇水总管（1）输出灌溉水用于灌溉田地，浇水电磁流量计（12）进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台（31）；

S2、水肥管控平台（31）检测到浇水电磁流量计（12）计量的灌溉水量达到前期浇水量后，进行中期浇水施肥步骤。

5.根据权利要求4所述的一种水肥精准均匀施肥控制方法，其特征在于：中期浇水施肥步骤包括：

S3、水肥管控平台（31）通过主控制器（32）控制施肥电磁阀（24）和施肥泵（25）打开，施肥泵（25）将储肥桶（21）内储存的水肥通过水肥管（23）输送至浇水总管（1）内并随灌溉水流通至田地内；

S4、浇水电磁流量计（12）用于检测第一次施肥周期内浇水总管（1）内流通水的浇水平均流量，该浇水平均流量发送至水肥管控平台（31）内，水肥管控平台（31）根据该浇水平均流量计算出以该浇水平均流量进行浇灌中期剩余浇水量的剩余浇水总时间；

S5、施肥电磁流量计（22）用于检测第一次施肥周期内水肥管（23）内流通水肥的施肥平均流量，该施肥平均流量通过主控制器（32）发送至水肥管控平台（31）内，水肥管控平台（31）根据该施肥平均流量可计算出以该施肥平均流量进行浇灌剩余施肥量的剩余施肥总时间；

S6、水肥管控平台（31）根据剩余施肥总时间的大小控制主控制器（32）发出相对应占空比的调速PWM波，并通过PWM控制模块（4）调整施肥泵（25）的电机转速，实现调节下一施肥周期的施肥平均流量，使剩余施肥总时间与剩余浇水总时间相互匹配；

S7、依次重复进行步骤S3-步骤S6，直至施肥量达到本次施肥量后，进行后期冲管浇水步骤。

6.根据权利要求5所述的一种水肥精准均匀施肥控制方法，其特征在于：后期冲管浇水步骤包括：

S8、水肥管控平台（31）通过主控制器（32）控制施肥电磁阀（24）和施肥泵（25）关闭，使浇水总管（1）只输出灌溉水用于浇灌田地，浇水总管（1）内流通的灌溉水用于冲洗浇水总管（1）内残留的水肥；

S9、浇水电磁流量计（12）进行时刻计量灌溉水量，并发送至水肥管控平台（31），浇水电磁流量计（12）计量得到的灌溉水量等于本次浇水量后，水肥管控平台（31）控制浇水电磁阀（13）关闭完成一次施肥。

7.根据权利要求6所述的一种水肥精准均匀施肥控制方法，其特征在于：步骤S4中，中期剩余浇水量的计算公式为：中期剩余浇水量=本次浇水量-后期冲管浇水量-已施完水量；

剩余浇水总时间的公式为：剩余浇水总时间=中期剩余浇水量/浇水平均流量。

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