CN113016445A - 供水管网、原液供给管网布局方法和水肥管控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种供水管网、原液供给管网布局方法和水肥管控系统及方法，上述的水肥管控系统，包括：中央控制单元、供水单元、原液单元和配肥单元；中央控制单元用于基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；供水单元基于灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉；供水单元与原液单元连通，供水单元和原液单元均与配肥单元连通，配肥单元基于施肥计划进行配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。本发明的水肥管控系统，解决了大型园区种植多作物、多栽培模式的水肥管理难度大、劳动力成本高的难题，省时省力，提高了温室群灌溉施肥效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产自动化技术领域，尤其涉及一种供水管网、原液供给管网布局方法和水肥管控系统及方法。
背景技术
近年来，随着规模化农业生产的推进，越来越多温室以集群方式出现形成温室群。温室群打破了传统单个温室的种植模式，便于实现智能化种植、收获和包装。其中，灌溉和施肥是温室栽培中的关键技术环节，在提升土壤肥力和促进果蔬等作物生长方面起着重要的作用。而温室群中的灌溉和施肥是关系到提高温室作物产量、减少劳动力成本的关键技术，代表了温室生产的核心竞争力。
目前，大规模复杂温室群在进行灌溉施肥时，需要根据每个温室内栽培模式、种植作物等进行单独配肥，然后再对每个温室进行单独灌溉施肥操作，这就造成复杂温室群灌溉施肥工作量大、效率低，不利于实现智能化管理。
发明内容
本发明提供一种供水管网、原液供给管网布局方法和水肥管控系统及方法，用以解决现有技术中复杂温室群灌溉施肥效率低下的缺陷，实现复杂温室群灌溉施肥的自动化。
本发明提供一种水肥管控系统，包括：中央控制单元、供水单元、原液单元和配肥单元；
所述中央控制单元用于基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；
所述供水单元基于所述灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉；
所述供水单元与所述原液单元连通，所述供水单元和所述原液单元均与所述配肥单元连通，所述配肥单元基于所述施肥计划进行配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。
根据本发明提供的一种水肥管控系统，所述中央控制单元包括参数输入模块、灌溉决策模块和施肥决策模块；
所述参数输入模块用于接收通过人机交互装置设定的所述分区参数；
所述灌溉决策模块用于基于所述分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于所述作物生育时期和和温室群灌溉决策模型确定各分区对应的灌溉计划；
所述施肥决策模块用于基于所述分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于所述作物生育时期和和温室群施肥决策模型确定各分区对应的施肥计划。
根据本发明提供的一种水肥管控系统，所述水肥管控系统还包括信息采集单元，所述信息采集单元用于采集温室群各分区内环境因子数据并发送至所述中央控制单元。
根据本发明提供的一种水肥管控系统，所述原液单元包括至少一个原液桶，所述原液桶具有清水进口和原液出口，每一所述原液桶的内部设有第一搅拌器，所述原液桶位于各分区的中心位置处。
根据本发明提供的一种水肥管控系统，所述配肥单元包括混肥罐，每一所述温室对应设有一个所述混肥罐；
所述混肥罐具有清水进口、肥液出口以及至少一个肥液进口，所述肥液进口的数量与所述原液桶的数量对应，所述原液出口通过吸肥器与所述肥液进口连通。
根据本发明提供的一种水肥管控系统，所述供水单元包括水源，每一所述分区对应设有一个所述水源，所述水源分别与所述原液桶的清水进口和所述混肥罐的清水进口连通，所述水源还将水送至对应的温室内进行灌溉。
本发明提供一种水肥管控方法，包括：
构建包括多种设施作物生长发育模型的数据库，输入温室群各个温室的设施结构、种植面积、作物种类、栽培方式、种植时间中的一种或者多种，并分析采集的实时环境信息，从数据库中调取温室作物的生育时期；
从温室群灌溉决策数据库和施肥决策数据库调取当前温室的灌溉和施肥决策方案；
对信息采集单元、供水单元、原液单元和配肥单元分别进行控制和集中管理，实现智能灌溉和施肥决策。
本发明提供一种供水管网布局方法，包括：
根据温室群区域水源位置、数量以及出流量中的一种或者多种划分若干个灌溉分区，每个灌溉分区根据地块形状和地形条件的分析结果确定管网形式，并按照管道总长度最短原则，确定供水管网中各级管道的走向和长度；
构建温室群灌溉决策数据库，从灌溉决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类，当前栽培类型的灌水器流量、灌水器间距、灌水器数量、灌水周期和一次灌水延续时间；
根据灌溉分区面积、系统流量以及不同温室所调取灌水器参数、灌水周期和一次灌水延续时间确定轮灌温室的个数；
通过管网水力计算，确定毛管、进棚支管、温室外供水支管、干管和主管的管道水力参数，根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件参数；
根据供水管网各级管道走向、长度、管道水力参数和配套管件参数布置供水管网。
根据本发明提供的一种供水管网布局方法，灌溉决策数据库包括不同设施面积、作物种类、不同栽培类型下灌水器流量、灌水器间距和灌水器数量，以及不同作物、不同栽培类型、不同生育阶段下灌水周期和一次灌水延续时间。
本发明提供一种原液供给管网布局方法，包括：
构建温室群施肥决策数据库，从温室群施肥决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类以及当前栽培类型的肥料种类、施肥周期和一次施肥肥料用量；
选取温室群中央区域为配肥站，根据温室分区情况确定原液供给管道分布方向；
根据温室群所需肥料种类确定原液桶数量；
根据温室群控制面积、施肥周期和一次施肥肥料用量确定每个原液桶体积；其中，基于最不利条件原则，确定原液桶支撑架高度，以距离最远原液桶最远的温室需肥进行水力计算，确定原液桶到最远温室的水头损失H，从而设置原液桶支撑架高度为H；
根据吸肥器吸肥速率和最大吸肥器工作数量确定原液供给管道参数，并根据原液供给管径确定配件参数；
根据温室群配肥站位置、温室分布、原液供给管道和配件参数布置原液供给管网；其中，原液供给干管数量与原液桶数量相同，原液供给管道与每个温室配肥单元连通。
本发明提供的供水管网、原液供给管网布局方法和水肥管控系统及方法，中央控制单元基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；各分区对应的供水单元基于灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉，以及各分区对应的配肥单元基于施肥计划控制供水单元与原液单元的动作，以完成配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。本发明实施例的面向复杂温室群的水肥管控系统，解决了大型园区种植多作物、多栽培模式的水肥管理难度大、劳动力成本高的难题，省时省力，提高了温室群灌溉施肥效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的水肥管控系统的框图；
图2是本发明提供的水肥管控系统的示意图；
图3是本发明提供的原液站的结构示意图；
图4是本发明提供的温室首部灌溉施肥部分的结构示意图；
图5是本发明提供的水肥管控方法的流程图；
图6是本发明提供的供水管网布局方法的流程图；
图7是本发明提供的原液供给管网布局方法的流程图；
附图标记：
1：第一水源； 2：第二水源； 3：第三水源；
4：第N水源； 5：原液站清水供给管道； 6：原液站；
601：清水管； 602：清水电磁阀； 603：软水设备；
604：纯水管； 605：纯水电磁阀； 606：第一原液桶；
607：第二原液桶； 608：第三原液桶； 609：第四原液桶；
610：第五原液桶； 611：第一搅拌器； 612：第一原液供给干管；
613：第二原液供给干管； 614：第三原液供给干管； 615：第四原液供给干管；
616：第五原液供给干管； 617：第一原液手动阀； 618：第二原液手动阀；
619：第三原液手动阀； 620：第四原液手动阀； 621：第五原液手动阀；
7：原液供给管道束； 8：温室； 801：第一原液供给支管；
802：第二原液供给支管； 803：第三原液供给支管； 804：第四原液供给支管；
805：第五原液供给支管； 806：文丘里吸肥器； 807：第一原液吸肥电磁阀；
808：第二原液吸肥电磁阀；809：第三原液吸肥电磁阀；810：第四原液吸肥电磁阀；
811：第五原液吸肥电磁阀；812：混肥罐； 813：第二搅拌器；
814：进清水管； 815：加清水电磁阀； 816：肥液供给管；
817：施肥电磁阀； 818：温室灌水支管； 819：温室灌水电磁阀；
9：供水主管； 10：供水干管； 11：供水支管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。
下面结合图1至图4描述本发明的面向复杂温室群的水肥管控系统。
如图1所示，本发明的面向复杂温室群的水肥管控系统，包括：中央控制单元、供水单元、原液单元和配肥单元；
中央控制单元用于基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；
灌溉计划包括灌溉时间和灌溉水量，施肥计划包括肥料配比、施肥时间和施肥量。
中央控制单元基于各分区的分区参数，可以同时输出各分区的灌溉计划和施肥计划，系统工作效率高。
具体地，在放置中央控制单元时，可以将中央控制单元放在温室群的中心区域，便于中央集群控制单元与系统中的供水单元、原液单元和配肥单元进行无线通讯。另外，可以建设专用的中央控制单元设备房，用于布置中央控制单元。例如，中央控制单元可以放在在办公楼或者园区办公区。
供水单元基于灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉；供水单元与原液单元连通，供水单元和原液单元均与配肥单元连通，配肥单元基于施肥计划进行配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。
各分区对应的供水单元根据各自接收到的灌溉计划对各分区进行灌溉，各分区对应的配肥单元根据各自接收到的施肥计划进行配肥，并将配好的肥液输送至各分区的温室内进行施肥。
在本发明实施例中，中央控制单元基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；各分区对应的供水单元基于灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉，以及各分区对应的配肥单元基于施肥计划控制供水单元与原液单元的动作，以完成配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。本发明实施例的面向复杂温室群的水肥管控系统，解决了大型园区种植多作物、多栽培模式的水肥管理难度大、劳动力成本高的难题，省时省力，提高了温室群灌溉施肥效率。
在上述实施例的基础上，中央控制单元包括参数输入模块、灌溉决策模块和施肥决策模块；
参数输入模块用于接收通过人机交互装置设定的分区参数；
分区参数可通过温室群各分区的作物种植的实际情况获得，在系统开机后即可在中央控制单元中对温室群中各分区的分区参数进行设定。人机交互装置用于人机交互和显示，通过人机交互装置可以输入各分区的分区参数并查看系统运行状态。人机交互装置包括：鼠标、键盘和液晶显示器等，在此不作具体限定。
灌溉决策模块用于基于分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于所述作物生育时期和和温室群灌溉决策模型确定各分区对应的灌溉计划；
根据生长发育模型构建包括多种设施作物的生长发育模型数据库。例如，番茄的生育时期包括：发芽期、幼苗期、开花期以及结果期等。作物在不同生育时期对应的水肥需求不尽相同，作物生育时期是确定灌溉计划和施肥计划的重要指标之一。
施肥决策模块用于基于分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于作物生育时期和和温室群施肥决策模型确定各分区对应的施肥计划。
具体地，根据土壤养分需求原理设定常见作物的温室群施肥决策模型，并将温室群施肥决策模型存储在施肥决策模块中，施肥决策模块只需要获取所述作物生育时期以及土壤养分含量等数据，即可输出各分区对应的施肥计划。例如，可以根据作物养分需求规律确定番茄追肥氮素的时间点和数量。首先根据不同茬口番茄的目标产量确定氮素需求总量，以氮素供应目标值表示番茄的氮素需求总量。总的追肥数量一般采用如下计算公式：追肥氮素数量二氮素供应目标值土壤氮素矿化量有机肥提供的氮素灌溉水中的有效氮素。由于氮素在整个作物生育期内对作物生长发育都十分关键，因此番茄追肥氮素的时间点按番茄不同生育期需求进行分配。
在上述实施例的基础上，分区参数包括：分区位置、分区内作物种类以及分区内作物种植参数中的一个或者多个。
分区参数包括：分区位置、分区内作物种类以及分区内作物种植参数。种植参数包括作物种植时间、种植行数和种植株距等。温室群一般包括处于同一片区的多个温室，为了便于管理，会将水肥特性相近的作物种在相邻的温室内，这些温室就构成所述温室群的一个分区。每个分区的位置、分区内种植的作物种类以及分区内作物种植参数在施肥灌溉前都是己知的。例如，番茄和黄瓜的水肥特性相近，我们将它们种植在第一分区内，在对第一分区中番茄和黄瓜进行灌溉时，在中央控制器中设定分区为第一分区，设定第一分区内作物种类为番茄和黄瓜，设定第一分区内番茄和黄瓜的种植参数。
在上述实施例的基础上，面向复杂温室群的水肥管控系统还包括信息采集单元，信息采集单元用于采集温室群各分区内环境因子数据并发送至中央控制单元。
需要说明的是，信息采集单元包括空气温湿度传感器、太阳辐射传感器和土壤水分传感器中的一个或者多个。
在本发明实施例中，在温室群相同设施结构中选择典型温室进行信息采集，及时提供基础有效数据，为温室群的智能水肥管理决策提供数据支撑。例如：如果温室有连栋温室、日光温室和冷棚，则每种设施结构分别在有代表性的位置设置一套信息采集单元。例如，灌溉决策模块只需要获取作物生育时期、空气温湿度、太阳辐射以及土壤湿度等数据，即可输出各分区对应的灌溉计划。
如图2、图3以及图4所示，面向复杂温室群的水肥管控系统的原液单元包括至少一个原液桶，原液单元用于存储高浓度灌溉母液，可以使用复合肥，也可使用A液、B液和C液，还可使用A液、B液、C液、D液和E液。
以下以原液单元包括储存A液的第一原液桶606、储存B液的第二原液桶607、储存C液的第三原液桶608、储存D液的第四原液桶609、储存E液的第五原液桶610，上述的五个原液桶放置在原液站6内，原液站6位于各分区的中心位置处。
面向复杂温室群的水肥管控系统包括多个水源，在第一分区内设有第一水源1，在第二分区内设有第二水源2，在第三分区内设有第三水源3，在第N分区内设有第N水源4。
以下以第一分区内设有的第一水源1为例进行说明。
第一水源1通过原液站清水供给管道5与原液站6连通，第一水源1还通过供水主管9、供水干管10以及供水支管11与第一分区内的多个混肥罐812连通。原液站6通过原液供给管道束7与多个分区内的多个混肥罐812连通。
具体地，第一水源1通过清水管601与软水设备603连通，清水管601上设有清水电磁阀602，软水设备603与第一原液桶606、第二原液桶607、第三原液桶608、第四原液桶609以及第五原液桶610并联连通，用于连通软水设备603与第一原液桶606的纯水管604上设有第一个纯水电磁阀605，用于连通软水设备603与第二原液桶607的纯水管604上设有第二个纯水电磁阀605，用于连通软水设备603与第三原液桶608的纯水管604上设有第三个纯水电磁阀605，用于连通软水设备603与第四原液桶609的纯水管604上设有第四个纯水电磁阀605，用于连通软水设备603与第五原液桶610的纯水管604上设有第五个纯水电磁阀605。其中，每一个原液桶内设有一个第一搅拌器611。
面向复杂温室群的水肥管控系统的配肥单元包括混肥罐812，每一温室对应设有一个混肥罐812。也就是说，多个分区共用一个原液站6，每一个分区内设有多个温室8，每一个分区设有一个水源，每一个温室8设有一个混肥罐812。
第一原液桶606通过连通的第一原液供给干管612和第一原液供给支管801与混肥罐812连通。每一个混肥罐812的内部对应设有一个第二搅拌器813。
第一原液供给干管612上设有第一原液手动阀617，第一原液供给支管801上沿原液流动方向依次设有第一个文丘里吸肥器806和第一原液吸肥电磁阀807。
第二原液供给干管613上设有第二原液手动阀618，第二原液供给支管802上沿原液流动方向依次设有第二个文丘里吸肥器806和第二原液吸肥电磁阀808。
第三原液供给干管614上设有第三原液手动阀619，第三原液供给支管803上沿原液流动方向依次设有第三个文丘里吸肥器806和第三原液吸肥电磁阀809。
第四原液供给干管615上设有第四原液手动阀620，第四原液供给支管804上沿原液流动方向依次设有第四个文丘里吸肥器806和第四原液吸肥电磁阀810。
第五原液供给干管616上设有第五原液手动阀621，第五原液供给支管805上沿原液流动方向依次设有第五个文丘里吸肥器806和第五原液吸肥电磁阀811。
第一水源1通过一根温室灌水支管818对一个温室8进行灌溉，温室灌水支管818通过进清水管814与混肥罐812连通，进清水管814上设有加清水电磁阀815，混肥罐812通过肥液供给管816与温室灌水支管818连通，肥液供给管816上设有施肥电磁阀817，温室灌水支管818上出清水端和出肥液端之间设有温室灌水电磁阀819。
如图6所示，面向复杂温室群的水肥管控系统的供水管网布局流程具体为：
S600，根据温室群区域水源位置、数量以及出流量中的一种或者多种划分若干个灌溉分区，每个灌溉分区根据地块形状和地形条件的分析结果确定管网形式，并按照管道总长度最短原则，确定供水管网中各级管道的走向和长度；
S601，构建温室群灌溉决策数据库，从灌溉决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类，当前栽培类型的灌水器流量、灌水器间距、灌水器数量、灌水周期和一次灌水延续时间；
S602，根据灌溉分区面积、系统流量以及不同温室所调取灌水器参数、灌水周期和一次灌水延续时间确定轮灌温室的个数；
S603，通过管网水力计算，确定毛管、进棚支管、温室外供水支管、干管和主管的管道水力参数，根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件参数；
S604，根据供水管网各级管道走向、长度、管道水力参数和配套管件参数布置供水管网。
需要说明的是，灌溉决策数据库包括不同设施面积、作物种类、不同栽培类型下灌水器流量、灌水器间距和灌水器数量，以及不同作物、不同栽培类型、不同生育阶段下灌水周期和一次灌水延续时间。
在本发明实施例中，根据温室群区域水源位置、数量、出流量等划分若干个灌溉分区，每个灌溉分区根据地块形状、地形条件分析确定管网形式，按照管道总长度最短原则，确定供水管网中各级管道的走向和长度。
构建温室群灌溉决策数据库，其中灌溉决策数据库包括不同设施面积、作物种类、不同栽培类型(土壤栽培或无土栽培)下灌水器(滴头或滴箭)流量、灌水器间距和灌水器数量，灌溉决策数据库还包括不同作物、不同栽培类型、不同生育阶段下灌水周期和一次灌水延续时间。
从灌溉决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类，当前栽培类型的灌水器流量、灌水器间距、灌水器数量、灌水周期和一次灌水延续时间，根据灌溉分区面积、系统流量、不同温室所调取灌水器参数、灌水周期和一次灌水延续时间等确定轮灌温室的个数；
通过管网水力计算，确定毛管、进棚支管、温室外供水支管、干管和主管等管道水力参数，根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件参数。根据供水管网各级管道走向、长度、管道水力参数和配套管件参数等布置供水管网。
如图7所示，面向复杂温室群的水肥管控系统的原液供给管网布局流程为：
S700，构建温室群施肥决策数据库，从温室群施肥决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类以及当前栽培类型的肥料种类、施肥周期和一次施肥肥料用量；
S701，选取温室群中央区域为配肥站，根据温室分区情况确定原液供给管道分布方向；
S702，根据温室群所需肥料种类确定原液桶数量；
S703，根据温室群控制面积、施肥周期和一次施肥肥料用量确定每个原液桶体积；其中，基于最不利条件原则，确定原液桶支撑架高度，以距离最远原液桶最远的温室需肥进行水力计算，确定原液桶到最远温室的水头损失H，从而设置原液桶支撑架高度为H；
S704，根据吸肥器吸肥速率和最大吸肥器工作数量确定原液供给管道参数，并根据原液供给管径确定配件参数；
S705，根据温室群配肥站位置、温室分布、原液供给管道和配件参数布置原液供给管网；其中，原液供给干管数量与原液桶数量相同，原液供给管道与每个温室配肥单元连通。
需要说明的是，构建温室群施肥决策数据库，其中施肥决策数据库包括不同设施面积、不同作物种类、不同栽培类型下、不同生育阶段灌溉所需的肥料种类、施肥周期和一次施肥肥料用量；
从温室群施肥决策数据库中调取所述温室当前种植面积、当前作物种类，当前栽培类型的肥料种类、施肥周期和一次施肥肥料用量；
选取温室群中央区域为配肥站，根据温室分区情况确定原液供给管道分布方向；根据温室群所需肥料种类确定原液桶数量；根据温室群控制面积、施肥周期和一次施肥肥料用量等确定每个原液桶体积；考虑最不利条件原则，确定原液桶支撑架高度，以距离最远原液桶最远的温室需肥进行水力计算，确定原液桶到最远温室的水头损失H，从而设置原液桶支撑架高度为H；
根据吸肥器吸肥速率和最大吸肥器工作数量确定原液供给管道参数；并根据原液供给管径确定吸肥电磁阀等配件参数。
根据温室群配肥站位置、温室分布、原液供给管道和配件参数等布置原液供给管网。原液供给干管数量与原液桶数量相同，原液供给管道与每个温室配肥单元相连。
如图5所示，水肥管控系统的水肥管控方法，包括：
S500，构建包括多种设施作物生长发育模型的数据库，输入温室群各个温室的设施结构、种植面积、作物种类、栽培方式、种植时间中的一种或者多种，并分析采集的实时环境信息，从数据库中调取温室作物的生育时期；
S501，从温室群灌溉决策数据库和施肥决策数据库调取当前温室的灌溉和施肥决策方案；
S502，对信息采集单元、供水单元、原液单元和配肥单元分别进行控制和集中管理，实现智能灌溉和施肥决策。
需要说明的是，构建多种设施作物(番茄、黄瓜、生菜、辣椒等)生长发育模型数据库，其中生长发育模型数据库包括设施作物在输入种植时间(播种时间或定植时间)作物生育时期对应的环境信息累计值；并在不同设施结构温室分别安装一套环境信息采集系统。
输入温室群各个温室的设施结构、种植面积、作物种类、栽培方式、种植时间等，实时环境信息采集分析，从多种设施作物生长发育模型数据库种调取温室作物的生育时期；
从温室群灌溉决策数据库和施肥决策数据库调取当前温室的灌溉和施肥决策方案；
中央控制系统对信息采集单元、供水单元、原液单元和配肥单元等进行分别控制和集中管理，实现智能灌溉和施肥决策。
采用温室群中央管控的思想，按照不同作物、不同栽培类型、不同生育期水肥需求情况，通过原液集中配比并输送到每个温室，每个温室利用吸肥器根据作物和生育期可选择和定制肥液种类和浓度。该温室群水肥集中管控布局改变了传统温室受栽培类型和作物种类局限的问题，适用于多种作物、多种栽培方式和不同的生育期。该控制系统实时采集并分析不同设施结构的环境信息，结合作物生长发育模型、灌溉决策模型和施肥模型，保证作物根据需求获得最优水肥供给，提高了水肥利用效率。
本发明实施例的面向复杂温室群的水肥管控系统的水肥管控方法，可以为每个温室提供多种类型肥料原液，每个温室根据需求实现智能水肥管理。节省了田间人工管理作业的时间，彻底改变了传统温室群配肥费时费力、操作繁琐的模式。多个原液供给管道和供水管道并联在一起，结合中央控制系统的控制，实现了供水、多种肥料原液和吸肥的集成控制，不同温室种植可以不受作物类型和栽培方式的限制，可以更灵活的根据栽培方式、种植作物进行精准水肥管理。无需专业技术人员，只需普通栽培人员输入种植作物、种植时间、栽培方式、温室尺寸，即可获得灌水器数量、灌水器间距、灌水器流量、肥料类型等数据，根据实时信息采集数据，可实现智能灌溉施肥决策，实现温室群水肥管网系统高效、经济、准确合理运行。综合考虑设施作物栽培类型、环境信息、作物生长发育和水肥需求规律等，使不同作物、不同栽培方式、不同生育阶段获得最佳的水肥需求量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种水肥管控系统，其特征在于，包括：中央控制单元、供水单元、原液单元和配肥单元；
所述中央控制单元用于基于人机交互设定的分区参数，以输出各分区对应的灌溉计划和施肥计划；
所述供水单元基于所述灌溉计划进行配水，并将水送至对应分区的温室内进行灌溉；
所述供水单元与所述原液单元连通，所述供水单元和所述原液单元均与所述配肥单元连通，所述配肥单元基于所述施肥计划进行配肥，并将配好的肥液送至对应分区的温室内进行施肥。
2.根据权利要求1所述的水肥管控系统，其特征在于，所述中央控制单元包括参数输入模块、灌溉决策模块和施肥决策模块；
所述参数输入模块用于接收通过人机交互装置设定的所述分区参数；
所述灌溉决策模块用于基于所述分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于所述作物生育时期和和温室群灌溉决策模型确定各分区对应的灌溉计划；
所述施肥决策模块用于基于所述分区参数和生长发育模型，得出各分区内作物生育时期，并基于所述作物生育时期和和温室群施肥决策模型确定各分区对应的施肥计划。
3.根据权利要求2所述的水肥管控系统，其特征在于，所述水肥管控系统还包括信息采集单元，所述信息采集单元用于采集温室群各分区内环境因子数据并发送至所述中央控制单元。
4.根据权利要求1至3任一项所述的水肥管控系统，其特征在于，所述原液单元包括至少一个原液桶，所述原液桶具有清水进口和原液出口，每一所述原液桶的内部设有第一搅拌器，所述原液桶位于各分区的中心位置处。
5.根据权利要求4所述的水肥管控系统，其特征在于，所述配肥单元包括混肥罐，每一所述温室对应设有一个所述混肥罐；
所述混肥罐具有清水进口、肥液出口以及至少一个肥液进口，所述肥液进口的数量与所述原液桶的数量对应，所述原液出口通过吸肥器与所述肥液进口连通。
6.根据权利要求5所述的水肥管控系统，其特征在于，所述供水单元包括水源，每一所述分区对应设有一个所述水源，所述水源分别与所述原液桶的清水进口和所述混肥罐的清水进口连通，所述水源还将水送至对应的温室内进行灌溉。
7.一种根据权利要求1至6任一项所述的水肥管控系统的水肥管控方法，其特征在于，包括：
构建包括多种设施作物生长发育模型的数据库，输入温室群各个温室的设施结构、种植面积、作物种类、栽培方式、种植时间中的一种或者多种，并分析采集的实时环境信息，从数据库中调取温室作物的生育时期；
从温室群灌溉决策数据库和施肥决策数据库调取当前温室的灌溉和施肥决策方案；
对信息采集单元、供水单元、原液单元和配肥单元分别进行控制和集中管理，实现智能灌溉和施肥决策。
8.一种根据权利要求1至6任一项所述的水肥管控系统的供水管网布局方法，其特征在于，包括：
根据温室群区域水源位置、数量以及出流量中的一种或者多种划分若干个灌溉分区，每个灌溉分区根据地块形状和地形条件的分析结果确定管网形式，并按照管道总长度最短原则，确定供水管网中各级管道的走向和长度；
构建温室群灌溉决策数据库，从灌溉决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类，当前栽培类型的灌水器流量、灌水器间距、灌水器数量、灌水周期和一次灌水延续时间；
根据灌溉分区面积、系统流量以及不同温室所调取灌水器参数、灌水周期和一次灌水延续时间确定轮灌温室的个数；
通过管网水力计算，确定毛管、进棚支管、温室外供水支管、干管和主管的管道水力参数，根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件参数；
根据供水管网各级管道走向、长度、管道水力参数和配套管件参数布置供水管网。
9.根据权利要求8所述的供水管网布局方法，其特征在于，灌溉决策数据库包括不同设施面积、作物种类、不同栽培类型下灌水器流量、灌水器间距和灌水器数量，以及不同作物、不同栽培类型、不同生育阶段下灌水周期和一次灌水延续时间。
10.一种根据权利要求1至6任一项所述的水肥管控系统的原液供给管网布局方法，其特征在于，包括：
构建温室群施肥决策数据库，从温室群施肥决策数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类以及当前栽培类型的肥料种类、施肥周期和一次施肥肥料用量；
选取温室群中央区域为配肥站，根据温室分区情况确定原液供给管道分布方向；
根据温室群所需肥料种类确定原液桶数量；
根据温室群控制面积、施肥周期和一次施肥肥料用量确定每个原液桶体积；其中，基于最不利条件原则，确定原液桶支撑架高度，以距离最远原液桶最远的温室需肥进行水力计算，确定原液桶到最远温室的水头损失H，从而设置原液桶支撑架高度为H；
根据吸肥器吸肥速率和最大吸肥器工作数量确定原液供给管道参数，并根据原液供给管径确定配件参数；
根据温室群配肥站位置、温室分布、原液供给管道和配件参数布置原液供给管网；其中，原液供给干管数量与原液桶数量相同，原液供给管道与每个温室配肥单元连通。
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