CN112742623B - 一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动配比控制方法、配比设备及其存储介质，其中自动配比控制方法包括以下步骤：包括以下步骤：步骤S1、结合总目标比例与母液配置比例，确定水肥输出目标比例；步骤S2、配比设备的控制单元获取主水管的实时液体流量，结合所述水肥输出目标比例，自动运算肥管支路目标流量大小；步骤S3、所述控制单元实时采集肥管支路的实时液体流量，通过预设算法计算得到目标信号并传送至执行单元；步骤S4、压力泵按照执行单元给定的输入，执行自调整运行，控制经压力泵输出的液体流量，从而实现实时的自动调节肥管支路流量的输出控制。本发明恒比例输出稳定、速率快且目标比例可调，操作方便，可有效解决目前施肥技术中的问题。

Description

一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质

技术领域

本发明涉及智能农业灌溉技术领域，尤其涉及一种自动配比的设备方法、配比设备及存储介质。

背景技术

随着为了实现农业生产的现代化，农田里建设了大量的灌溉设施，一种更加经济、节约水资源的技术：喷灌技术被广泛引入到包括农业生产、园林建设中。施肥技术中对可溶性的肥料，通过将其加入到用于喷灌的水中，通过喷灌系统实现喷水的同时将肥料喷淋到植物中。如何控制水和肥料的混合比例是喷灌系统急需解决的一个问题。

传统的喷灌系统的施肥技术一般采用以下两种方式：

一为通过比例施肥泵半自动施肥方式，比例施肥泵半自动施肥方式虽然水肥比例可调且较稳定，但是比例施肥泵的施肥流量小，也无法满足短时内的大面积施肥，同时对比例泵的质量要求较高，后期维护不便。

二为采用文丘里式施肥机自动施肥方式，虽然结构简单、成本较低，但是其施肥量受压力波动影响较大，不便于恒比例调节。另外文丘里喉管易堵塞，故障率较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种自动配比控制方法，恒比例输出稳定、速率快且目标比例可调，操作方便，可有效解决目前施肥技术中的问题。

本发明的目的之二在于提供一种配比设备，可以应用于现有的灌溉系统中，可调节施肥恒比例输出稳定、速率快且目标比例可调，操作方便，可有效解决目前施肥技术中的问题。

本发明的目的之三在于提供一种存储介质，执行时上述的一种自动配比控制方法，恒比例输出稳定、速率快且目标比例可调，操作方便，可有效解决目前施肥技术中的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种自动配比控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、结合总目标比例与母液配置比例，确定水肥输出目标比例；

步骤S2、配比设备的控制单元获取主水管的实时液体流量，结合所述水肥输出目标比例，自动运算肥管支路目标流量大小；

步骤S3、所述控制单元实时采集肥管支路的实时液体流量，通过预设算法计算得到目标信号并传送至执行单元；

步骤S4、压力泵按照执行单元给定的输入，执行自调整运行，控制经压力泵输出的液体流量，从而实现实时的自动调节肥管支路流量的输出控制。

进一步地，所述控制单元通过设置于主水管的第一流量计获取主水管的实时液体流量，通过设置于肥管支路的第二流量计获取所述肥管支路的实时液体流量的大小。

进一步地，所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S11、获取所述配比设备的模式，若所述配比设备的模式为自动调节模式，则执行步骤S2；若所述配比设备的模式为手动调节模式，则获取所述主水管及肥管支路的实时液体流量后，预设所述压力泵的工作频率，控制经压力泵输出的液体流量。

进一步地，步骤S2还包括以下步骤：

步骤S21、控制单元判断所述主水管的实时液体流量是否小于预设范围，若所述实时液体流量小于预设范围，则关闭所述压力泵；若所述实时液体流量不小于预设范围，则执行步骤S22；

步骤S22、控制单元判断所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量或者增大量是否大于预设阈值，若所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量大于预设阈值，则关闭所述压力泵；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量大于预设阈值，则打开所述压力泵，执行步骤S3；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量或减小量小于预设阈值，则执行步骤S3。

进一步地，所述步骤S1中，所述水肥输出目标比例＝母液配置比例×水肥输出目标比例；所述水肥输出目标比例根据不同区域的总目标比例实时修改。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种配比设备，包括控制单元、执行单元、压力泵及若干管路；所述人机交互单元通过电连接将目标比例信号及操作指令信号传输至控制单元，控制单元再通过电连接将目标信号传送至执行单元，执行单元给定输出至压力泵；所述压力泵的进口端通过肥管支路连接至液体供应设备，所述压力泵的出口端通过出料管连接至主水管；使用如上任一所述的一种自动配比控制方法，通过控制单元调控执行单元的目标信号，从而控制流经所述压力泵的液体流量，实时自动配比。

进一步地，所述压力泵的数量不止一个，且每个压力泵的进口端均通过肥管支路连接至液体供应设备。

进一步地，所述人机交互单元用于总目标比例设定、注水、启停操控的操作，以及显示实时主水管的液体流量、肥管支路流量及水肥输出目标比例。

进一步地，所述压力泵的出料管靠近出口的位置设置有止回阀，且压力泵的进料口与出料口均设置有常开的物理阀门；还设置有与所述控制单元连接的急停开关，在紧急状态下控制所述压力泵停止工作。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上任一所述的一种自动配比控制方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种自动配比控制方法、配比设备及存储介质，根据总目标比例及母液配置比例，确定水肥输出目标比例，在实时获取主水管实时液体流量后结合水肥输出目标比例计算得到肥管支路的目标流量大小，计算并调整压力泵的工作频率，直至肥管支路内的农药或肥料与主水管内液体的比例满足水肥输出目标比例。实现调整肥料或农药与主水管的自动配比，精准比例输出稳定，操作方便，有效解决目前常用施肥方式中存在的施肥流量小、施肥比例不可调或调节不稳定以及操作控制复杂的痛点。

附图说明

图1为本发明所提供实施例中一种自动配比控制方法的流程示意图；

图2为本发明所提供实施例中一种配比设备的结构示意图；

图3为本发明所提供实施例中一种配比设备的俯视图；

图中：1、人机交互单元；2、控制单元；3、流量显示单元；4、执行单元；5、肥管支路；6、压力泵；7、第二流量计；8、止回阀；9、模式选择开关。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1～3所示，本发明提供了一种自动配比控制方法，通过配比设备实现，只需按一定比例配置母液后，设定好水肥输出目标比例，即可完成自动配比的操作。

下面结合配比设备对自动配比控制方法进行解释说明：

如图2、3所示，配比设备包括控制单元2、执行单元4、压力泵6及若干管路，控制单元2连接执行单元4，所述执行单元4连接所述压力泵6，所述压力泵6的进口端通过肥管支路5连接至液体供应设备，所述压力泵6的出口端通过出料管连接至主水管；执行自动配比方法，通过控制单元2调控执行单元4的目标信号，从而控制流经所述压力泵6的液体流量，实时自动配比。

为更好的了解肥管支路5农药或者肥料的实时液体流量大小，在本配比设备中还设置有通信模块、设置于肥管支路5的第二流量计7，所述第一流量计与第二流量计7均通过通信模块连接控制模块，将采集到液体流量通过通信模块传输至控制模块。通信模块可以为有线的或者无线的，在本实施例中不作具体限定。控制模块通过第二流量计7得到肥管支路5的流量大小，根据PID算法得到目标信号至执行单元4，再由执行单元4给定输入至压力泵6调整压力泵6的工作频率，以控制压力泵6输出的肥料或农药的流量大小，实现自动调节肥管支路5流量的输出控制，自动配比。

本方法具体包括以下步骤：

步骤S1、结合总目标比例与母液配置比例，确定水肥输出目标比例；

步骤S2、配比设备的控制单元2获取主水管的实时液体流量，结合所述水肥输出目标比例，自动运算肥管支路5目标流量大小；

步骤S3、所述控制单元2实时采集肥管支路5的实时液体流量，通过预设算法，计算得到目标信号并传送至执行单元4；

步骤S4、压力泵6按照执行单元4给定的输入，执行自调整运行，控制经压力泵6输出的液体流量，从而实现实时的自动调节肥管支路5流量的输出控制。

在配比设备中，用户可预先确定水肥的总目标比例、母液配置比例，通过水肥输出目标比例＝母液配置比例×水肥输出目标比例，计算得到所述水肥输出目标比例。在通过第一流量计获得主水管的实时液体流量后，结合水肥输出目标比例计算出肥管支路5目标流量大小。在生产工作中，在不同区域需要不同的配比，总比例目标、水肥输出目标比例可以实时进行修改，以满足不同区域对不同配比的需求。控制单元2通过第二流量计7实时采集到肥管支路5的实时液体流量后，可通过PID算法自动计算出目标信号，控制单元2输出目标信号至执行单元4，压力泵6按照执行单元4给定的输入，执行自调整运行，从而实现实时的自动调节肥管支路5流量的输出控制。所述执行单元4为变频器。

更多的，为便于适应生产作业中的不同情景，本配比设备的控制单元2还设置有模式选择开关9，用于选择自动调节模式与手动调节模式等。其具体的工作模式通过步骤S11实现：

步骤S11、获取所述配比设备的模式，若所述配比设备的模式为自动调节模式手动调节模式，则执行步骤S2，进行自动配比；若所述配比设备的模式为手动调节模式，则获取所述主水管及肥管支路5的实时液体流量后，预设所述压力泵6的工作频率，调控经压力泵6输出的液体流量。

所述自动调节模式通过第一流量计与第二流量计7所采集的实时液体流量动态调节压力泵6的工作频率，从而保证所述主水管的水与肥料或者农药保持在预设的比例。而手动调节模式是控制压力泵6以一恒定工作频率工作。在获取到第一流量计、第二流量计7中的实时液体流量后，设置一个合适的工作频率，从而控制压力泵6以一较为固定工作频率，也就是将一较为固定量的肥料或农药混入水中。这是当主水管中的液体流量无法保持在相对稳定的情况下，将导致控制主机频繁控制压力泵6改变工作频率，会影响压力泵6的工作稳定性及工作寿命。因此需要根据经验或者预先配置一恒定的配比，虽然无法获得与自动调节模式下的稳定配比，但可以在满足生产作业要求的前提下稳定压力泵6的工作，延长其工作寿命，降低生产成本。

在配比设备的工作中，所述主水管一端连接压力泵6，另一端连接所述喷淋设备。一定比例的肥料或农药经肥管支路5经压力泵6进入主水管内，与主水管内的水混合后经喷淋设备对田地内的植物喷淋。因此，当喷淋设备开始喷淋或停止喷淋时，主水管内的液体流量会随之急剧增大或者减小。在单位时间内，液体流量的变化是在一定范围内。因此，通过采集主水管的液体流量变化，即可了解喷淋设备的工作状态，联动控制所述压力泵6的开启与关闭，调整配比设备的工作。因此步骤S2中还包括以下步骤：

步骤S21、控制单元2判断所述主水管的实时液体流量是否小于预设范围，若所述实时液体流量小于预设范围，则关闭所述压力泵6；当主水管的实时液体流量小于预设范围时，代表所述主水管可能水源出现堵塞或者喷淋设备出现故障，无法进行喷淋，因此关闭压力泵6，控制所述配比设备停止工作。

若所述实时液体流量不小于预设范围，则执行步骤S22；

步骤S22、控制单元2判断所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量或者增大量是否大于预设阈值，若所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量大于预设阈值，则关闭所述压力泵6；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量大于预设阈值，则打开所述压力泵6；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量或减小量小于预设阈值，则执行步骤S3。

当所述控制单元2判断到所述主水管在单位时间内的实时液体流量的减少量大于预设阈值时，代表所述喷淋设备停止喷淋，关闭压力泵6，控制所述配比设备停止工作。当所述控制主机接收到所述第一流量计所采集到的实时液体流量大于预设范围或者流量的增加量大于预设阈值时，代表所述喷淋设备开始工作，则打开压力泵6，按照预设的比例控制所述配比设备开始工作。这样使得配比设备配合喷淋设备的工作状态，与所述喷淋设备联动控制，无需人工专门控制，增强配比设备的智能性，提高生产作业的效率。

为了便于用户获取、设置配比设备的工作信息，还设置有通过控制单元2连接的人机交互单元1。人机交互单元1可为一触控屏，用户可直接通过触控屏进行总目标比例与母液配置比例的设定、注水、启停操控的操作，查看主水管的实时液体流量、肥管支路5流量及水肥输出目标比例。在本实施例中，在配比设备中还单独设置有流量显示单元3，显示所述主水管与肥管支路5的流量，便于用户直观了解主水管与肥管支路5的工作情况。更多的，人机交互单元1可以是设置在配比设备本体，也可以设置远程终端，用户可以通过远程终端控制所述配比设备的工作状态。这可便于用户及时了解配比设备的工作状态，及时调整。

更多的，本配比设备可设置压力泵6的数量为多个。每一个压力泵6的进口端均通过肥管支路5连接液体供应装置，即农药或肥料桶。用户可配置每一个不同的液体供应装置内的配比比例，并通过控制每一个压力泵6的工作频率，控制其供应到主水管中的肥料或农药比例，进而可同时配比多种不同的配料。

更进一步的，所述压力泵6的出料管靠近出口位置还设置有止回阀8，以防主水管的水流倒流进压力泵6中。同时在进料管与出料管均设置有常开的物理阀门，在需要对设备进行检修、替换的情况下，通过物理阀门关闭管路，防止液体流出。为应对突发情况，在控制单元2还设置有急停开关与报警器，用于在紧急情况下控制本配比设备停止工作，通过报警器提醒用户设备异常。

本发明可适用于水溶肥、复合肥、配方肥、有机肥等精确比例施肥需求，还使用于精准比例配置药水的需求。通过设置不同模式，可切换手动调节模式与制动调节模式，适配不同情况下的生产作业，方便用于根据实际情况进行调整延长配比设备的工作寿命。另外，本配比设备还可以通过人机交互单元1实时获取主水管与肥管支路5的实时液体流量，结合输出水肥输出目标进行调整，实现精确比例稳定输出控制，操作简单，通俗易懂，从开启到目标比例稳定输出控制在15s左右。

另外，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述一种自动配比控制方法的步骤。

其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可议介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本实施例中的存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种自动配比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、结合总目标比例与母液配置比例，确定水肥输出目标比例；

步骤S2、配比设备的控制单元获取主水管的实时液体流量，结合所述水肥输出目标比例，自动运算肥管支路目标流量大小；

步骤S3、所述控制单元实时采集肥管支路的实时液体流量，通过预设算法计算得到目标信号并传送至执行单元；

步骤S4、压力泵按照执行单元给定的输入，执行自调整运行，控制经压力泵输出的液体流量，从而实现实时的自动调节肥管支路流量的输出控制；

步骤S21、控制单元判断所述主水管的实时液体流量是否小于预设范围，若所述实时液体流量小于预设范围，则关闭所述压力泵；若所述实时液体流量不小于预设范围，则执行步骤S22；

步骤S22、控制单元判断所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量或者增大量是否大于预设阈值，若所述主水管在单位时间内实时液体流量的减少量大于预设阈值，则关闭所述压力泵；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量大于预设阈值，则打开所述压力泵，执行步骤S3；若所述主水管在单位时间内实时液体流量的增大量或减小量小于预设阈值，则执行步骤S3。

2.如权利要求1所述的一种自动配比控制方法，其特征在于，所述控制单元通过设置于主水管的第一流量计获取主水管的实时液体流量，通过设置于肥管支路的第二流量计获取所述肥管支路的实时液体流量的大小。

3.如权利要求2所述的一种自动配比控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S11、获取所述配比设备的模式，若所述配比设备的模式为自动调节模式，则执行步骤S2；若所述配比设备的模式为手动调节模式，则获取所述主水管及肥管支路的实时液体流量后，预设所述压力泵的工作频率，控制经压力泵输出的液体流量。

4.如权利要求3所述的一种自动配比控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述水肥输出目标比例＝母液配置比例×水肥输出目标比例；所述水肥输出目标比例根据不同区域的总目标比例实时修改。

5.一种配比设备，其特征在于，包括人机交互单元、控制单元、执行单元、压力泵及若干管路；所述人机交互单元通过电连接将目标比例信号及操作指令信号传输至控制单元，控制单元通过电连接将目标信号传送至执行单元，执行单元给定输出至压力泵；所述压力泵的进口端通过肥管支路连接至液体供应设备，所述压力泵的出口端通过出料管连接至主水管；使用如权利要求1～4任一所述的一种自动配比控制方法，通过控制单元调控执行单元的目标信号，从而控制流经所述压力泵的液体流量，实时自动配比。

6.如权利要求5所述的一种配比设备，其特征在于，所述压力泵的数量不止一个，且每个压力泵的进口端均通过肥管支路连接至液体供应设备。

7.如权利要求6所述的一种配比设备，其特征在于，所述人机交互单元用于总目标比例设定、注水、启停操控的操作，以及显示实时主水管的液体流量、肥管支路流量及水肥输出目标比例。

8.如权利要求7所述的一种配比设备，其特征在于，所述压力泵的出料管靠近出口的位置设置有止回阀，且压力泵的进料口与出料口均设置有常开的物理阀门；还设置有与所述控制单元连接的急停开关，在紧急状态下控制所述压力泵停止工作。

9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～4任一所述的一种自动配比控制方法。