一种水肥一体化智能补给灌溉系统及方法
技术领域
本发明涉及智能灌溉领域,具体涉及一种水肥一体化智能补给灌溉系统及方法。
背景技术
智能灌溉系统是实现节约用水而提出的一整套解决方案。简单的说就是农业灌溉不需要人的控制,系统能自动感测到什么时候需要灌溉,灌溉多长时间;智能农业灌溉系统可以自动开启灌溉,也可以自动关闭灌溉;可以实现土壤太干时增大喷灌量,太湿时减少喷灌量。水肥一体化技术,指灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统或地形自然落差,将可溶性固体或液体肥料,按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点,配兑成的肥液与灌溉水一起,通过可控管道系统供水、供肥,使水肥相融后,通过管道和滴头形成滴灌,均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域,使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量;同时根据不同的作物的需肥特点,土壤环境和养分含量状况,作物不同生长期需水,需肥规律情况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定时定量,按比例直接提供给作物。
传统的水肥一体化系统常与智能灌溉系统配套使用,在使用的过程中,传统的水肥一体化智能灌溉系统存在一定的缺陷,这些缺陷集中体现在:首先,传统的水肥一体化系统通常是在运行初期将水与固体肥料或者液体肥料实施溶解,然后通过输出管道输送至灌溉终端实施灌溉,但是灌溉的过程中,会出现一次大剂量溶液配制好后,由于灌溉时间的要求和限制,当灌溉时间过长,灌溉液体较多时,很容易使剩余的水肥混合液体出现沉淀,这就导致液体浓度的降低,极大可能的导致输出的液体浓度存在差异,导致灌溉过程中水肥一体化的液体成分不能均匀分布到农作物灌溉终端,会影响水肥一体化灌溉的效果,最容易出现的现象就是肥料成分混合后出现下部沉淀,水在上部,其原因有的是混合不均匀导致,有的是浓度不同所导致,那么比重大的液体就先进入到纯输出管道实施输出作业,导致固定时间内农作物接收到的肥料液体含量较高,到后期会出现肥料液体含量较低现象的发生,对于需要严格控制实时匀速匀水肥料给料的农作物灌溉作业来说,这种传统的水肥一体化灌溉方式就缺乏了精确的控制体系;其次,传统的水肥一体化在给料的过程中,参与在混料筒内的部分液体的浓度可能影响下一次混合时的效果,甚至残留在筒内的液体残留物的浓度与原先设定的比重并不配套,如果按照传统的配比方式实施就会导致最终配置的水肥液体的浓度与预设的数值不符,这也是根据混合桶一此单次的最大承载量决定的,混合桶中容量是有限的,在灌溉过程中往往需要多次实施配比液体,如果由于液体混合不均匀或者沉淀导致剩余液体残留的浓度发生变化,那么势必后会造成后续混合液体浓度不能按照精确配比实施;另外,传统的水肥一体化智能灌溉时,由于压力的设置控制较为不精确,在匀速给料作业中存在一定的缺陷,并且在精确下料给料上也存在一定的缺陷;上述问题严重制约水肥一体化智能灌溉的发展。
因此,生产一种结构简单,操作方便,运行稳定,控制精确,智能化程度高,补给合理高效,补给作业控制精确,给料输出均匀合理,方法简单易操作的水肥一体化智能补给灌溉系统及方法,具有广泛的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种结构简单,操作方便,运行稳定,控制精确,智能化程度高,补给合理高效,补给作业控制精确,给料输出均匀合理,方法简单易操作的水肥一体化智能补给灌溉系统及方法,用于克服现有技术中的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的:一种水肥一体化智能补给灌溉系统,包括主控水箱,与主控水箱顶部相连通的给料补给箱,与主控水箱底部相连通的出料接头,所述的主控水箱底部设置有控制器,控制器通过导线与和主控水箱顶部相连通的给水管上设置的主控水泵电性连接,主控水箱内侧中下部设置有混料搅拌器和浓度水位监测器,混料搅拌器的底部与混料搅拌电机电性连接,浓度水位监测器和混料搅拌电机与控制器电性连接,主控水箱的一侧通过单向排水电磁阀与独立给压控制箱相连通,独立给压控制箱的上部设置有带有给压电机的压力控制装置,给压电机与控制器电性连接,独立给压控制箱的底部通过独立给压电磁控制阀与出料接头相连通,在给料补给箱内部以及底部设置有与控制器相配合的智能配料装置。
所述的智能配料装置包括安装在给料补给箱内的固体给料筒和液体给料筒,在固体给料筒内安装有下料搅拌轴,下料搅拌轴与主动旋转轴电机的输出端相连接,在固体给料筒下部设置有对准出料口,对准出料口的下方承接设置有顶部与对准出料口对应的接料精确控制斗,接料精确控制斗的一侧设置有挡料块,挡料块内设置有输出端与接料精确控制斗固定连接的控制斗旋转电机,挡料块的外侧与电动推杆的输出端相连接,接料精确控制斗下方一侧的主控水箱顶部开设有与接料精确控制斗相配合的对齐精准下料口,液体给料筒的底部通过安装有流量电磁控制阀的管道与主控水箱相连通,主动旋转轴电机、控制斗旋转电机、电动推杆以及流量电磁控制阀与控制器电性连接。
所述的主控水箱为长方体空腔结构,主控水箱的底部设置有升高支架,主控水箱的上部设置有连接支架,给料补给箱通过连接支架与主控水箱固定连接,给料补给箱的一侧通过给压电机支架与给压电机相连接,压力控制装置包括滑动限位仓,给压电机的输出端与安装在滑动限位仓内的滑动螺杆固定连接,套装在滑动螺杆上的滑动螺母,与滑动螺母相连接的限位推杆,限位推杆的输出端与安装在独立给压控制箱内的活塞推头相连接,活塞推头的初始位置位于在单向排水电磁阀出水口的上方的独立给压控制箱内。
所述的混料搅拌器是由混料搅拌轴和安装在混料搅拌轴上的混料搅拌叶片组成的,在主控水箱底部中心位置设置有孔,该孔内套装有防漏垫圈,混料搅拌轴套装在防漏垫圈内,混料搅拌电机与减速机相连接,减速机的输出端与混料搅拌轴的底部固定连接,给料补给箱为长方体空腔结构,给料补给箱的长度不大于主控水箱的长度,给料补给箱的宽度不大于主控水箱的宽度,独立给压控制箱为长方体空腔结构,在独立给压控制箱的下方设置有独立给压控制箱抬高支腿,独立给压控制箱的顶部位于主控水箱底部所处平面的上方,单向排水电磁阀设置在独立给压控制箱中部靠上位置。
所述的固体给料筒为正方体空腔结构,液体给料筒为圆柱形桶状结构,在固体给料筒的顶部设置有加料口,在给料补给箱上设置有与该加料口相配合的加料开合盖体,在液体给料筒的顶部设置有带有盖体的液体加注口,固体给料筒的底部与方斗的顶部相连通,对准出料口设置在方斗的底部,在方斗下部外侧套装有方斗限位架,方斗限位架的底部固定安装在主控水箱的顶部,方斗限位架以及方斗的下部位于主控水箱和给料补给箱之间。
所述的下料搅拌轴上固定安装有下料搅拌杆,下料搅拌杆的长度不大于固体给料筒的边长,在固体给料筒外侧固定安装有与下料搅拌杆相连接的从动旋转盘,从动旋转盘通过皮带轮与主动旋转盘,主动旋转轴与主动旋转轴电机的输出端相连接,对准出料口为正方形通孔结构,接料精确控制斗为顶部带有开口的正方体空腔结构,在接料精确控制斗的顶部设置有与对准出料口相配合的接料精确控制斗接料口,接料精确控制斗接料口为长方形通孔结构,接料精确控制斗接料口的边长与对准出料口的边长相等,接料精确控制斗的顶面与对准出料口的地面在同一平面上。
所述挡料块是截面为正方形的长方体块状结构,挡料块的厚度与接料精确控制斗的高度相等,挡料块的宽度与接料精确控制斗的宽度相等,挡料块的长度不小于接料精确控制斗的长度,挡料块的内侧边缘位置设置有无间隙挡料环,无间隙挡料环的一侧与挡料块固定练级为一体结构,无间隙挡料环的形状与挡料块的侧边形状相配合,控制斗旋转电机的输出端设置在无间隙挡料环内侧中心位置,无间隙挡料环的一侧与接料精确控制斗的一侧相接触,对齐精准下料口为正方形通孔结构,对齐精准下料口的边长不小于接料精确控制斗的边长,电动推杆的行程不小于接料精确控制斗的宽度。
一种如上所述的水肥一体化智能补给灌溉系统的水肥一体化智能补给灌溉方法,其方法如下:所述的控制器通过有线或者无线连接的方式与设置在灌溉终端区域的监测控制器电性连接,当监测控制器反馈需要补水或者补肥料信息时,由控制器发出控制指令,当需要实施补肥作业时,控制器首先向主控水泵发出开启指令,主控水泵将外部的洁净水源引入至主控水箱内,期间对引入主控水箱内的洁净水源实施流量控制,当控制器控制主控水泵停机作业时,在主控水箱内得到质量为A的洁净水源,然后根据实际肥料选择固体肥料或者液体肥料实施添加作业,当需要添加固体肥料时,接料精确控制斗的初始位置位于对准出料口正下方,将固体肥料添加至固体给料筒中,此时固体肥料在固体给料筒中自重落入至接料精确控制斗内,当接料精确控制斗装盛满料时,固体肥料停止装载,在接料精确控制斗内得到重量为B的固体肥料颗粒,此时开启电动推杆,接料精确控制斗以及挡料块实现平移,平移的过程中接料精确控制斗逐步朝向对齐精准下料口位置移动,挡料块逐步移动至对准出料口下方,直至接料精确控制斗移动至对齐精准下料口的正上方,并且挡料块将对准出料口全部堵上为止,此时控制器开启控制斗旋转电机,接料精确控制斗实现180度翻转作业,将装盛在接料精确控制斗内的固体肥料颗粒全部倾倒至对齐精准下料口内,固体肥料进一步落料至主控水箱内,按照此方法,直至达到配比要求,实现质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料的混合,质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料混合后,开启混料搅拌电机,混料搅拌电机带动混料搅拌器将质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料混合均匀,然后控制器控制单向排水电磁阀开启,根据所灌溉量实施单向排水电磁阀的排水作业,混合液体从主控水箱流入至独立给压控制箱内,当独立给压控制箱的的混合液体达到所需灌溉量时,控制器控制独立给压电磁控制阀开启,混合液体在给压电机和压力控制装置的控制下实施稳步压力供水作业;当需要实施液体肥料的添加时,控制器开启流量电磁控制阀,在液体给料筒内的液体肥料通过流量电磁控制阀进入至主控水箱内,通过流量电磁控制阀得到重量为C的液体肥料液体,并将质量为A的洁净水源与重量为C的液体肥料在主控水箱内混合,开启混料搅拌电机,混料搅拌电机带动混料搅拌器将质量为A的洁净水源与重量为C的液体肥料混合均匀,然后控制器控制单向排水电磁阀开启,根据所灌溉量实施单向排水电磁阀的排水作业,混合液体从主控水箱流入至独立给压控制箱内,当独立给压控制箱的的混合液体达到所需灌溉量时,控制器控制独立给压电磁控制阀开启,混合液体在给压电机和压力控制装置的控制下实施稳步压力供水作业;在上述混合液体通过单向排水电磁阀排出作业时,混料搅拌电机一直处于运行状态,保证混合液的均匀度保持不变,根据监测控制器的反馈信息,当灌溉作业达到所需量时,如果主控水箱内仍然留有混合液体,此时剩余的混合液体不需排污,只要在下次试试灌溉作业时,让然按照灌溉比例实施混合即可,当需要对此部分剩余混合液体实施排空清污作业时,在出料接头端部设置清污收集管道回收处理。
本发明具有如下的积极效果:本产品提供了一种水肥一体化智能补给灌溉系统及方法,首先,本产品克服传统的水肥一体化系统水肥混合液体出现沉淀的缺陷,产品提供一种混合液体均匀的系统,保证在灌溉作业中混合液体能够均匀的给料至终端灌溉系统,保证液体浓度不会降低,减少输出液体浓度存在差异现象的发生,有利于灌溉过程中水肥一体化的液体成分均匀分布到农作物灌溉终端,有利于提高水肥一体化灌溉的效果,避免肥料成分混合后出现下部沉淀的发生,水在上部,其原因有的是混合不均匀导致,水肥混合液浓度始终保持不变,输出是均匀度高;其次,克服了传统的水肥一体化在给料的过程中混料筒内的部分液体的浓度可能影响下一次混合效果的缺陷,首先保证滞留在混料桶中的残留液体浓度均匀不变,同时可以精确控制下一次配比时的浓度精确度,有效的避免了因混合桶容量或者灌溉所需量导致的留存问题不能很好解决的缺陷,解决了灌溉过程中往往需要多次实施配比液体造成的配比液体浓度不均匀现象的发生;另外,本专利提供了更为精确和稳定的压力控制装置,能够根据监控端的需求实施稳定的压力输出作业,有利于水肥一体化智能灌溉的发展。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明内部结构示意图。
图3为本发明的运行方式结构示意图。
图4为本发明的局部俯视结构示意图。
图5为本发明的局部结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示,一种水肥一体化智能补给灌溉系统,包括主控水箱2,与主控水箱2顶部相连通的给料补给箱13,与主控水箱2底部相连通的出料接头24,所述的主控水箱2底部设置有控制器3,控制器3通过导线与和主控水箱2顶部相连通的给水管7上设置的主控水泵6电性连接,主控水箱2内侧中下部设置有混料搅拌器和浓度水位监测器48,混料搅拌器的底部与混料搅拌电机4电性连接,浓度水位监测器48和混料搅拌电机4与控制器3电性连接,主控水箱2的一侧通过单向排水电磁阀20与独立给压控制箱21相连通,独立给压控制箱21的上部设置有带有给压电机17的压力控制装置,给压电机17与控制器3电性连接,独立给压控制箱21的底部通过独立给压电磁控制阀23与出料接头24相连通,在给料补给箱13内部以及底部设置有与控制器3相配合的智能配料装置。所述的智能配料装置包括安装在给料补给箱13内的固体给料筒26和液体给料筒33,在固体给料筒26内安装有下料搅拌轴27,下料搅拌轴27与主动旋转轴电机31的输出端相连接,在固体给料筒26下部设置有对准出料口39,对准出料口39的下方承接设置有顶部与对准出料口39对应的接料精确控制斗37,接料精确控制斗37的一侧设置有挡料块34,挡料块34内设置有输出端与接料精确控制斗37固定连接的控制斗旋转电机35,挡料块34的外侧与电动推杆11的输出端相连接,接料精确控制斗37下方一侧的主控水箱2顶部开设有与接料精确控制斗37相配合的对齐精准下料口40,液体给料筒33的底部通过安装有流量电磁控制阀12的管道与主控水箱2相连通,主动旋转轴电机31、控制斗旋转电机35、电动推杆11以及流量电磁控制阀12与控制器3电性连接。
所述的主控水箱2为长方体空腔结构,主控水箱2的底部设置有升高支架1,主控水箱2的上部设置有连接支架8,给料补给箱13通过连接支架8与主控水箱2固定连接,给料补给箱13的一侧通过给压电机支架16与给压电机17相连接,压力控制装置包括滑动限位仓18,给压电机17的输出端与安装在滑动限位仓18内的滑动螺杆44固定连接,套装在滑动螺杆44上的滑动螺母45,与滑动螺母45相连接的限位推杆46,限位推杆46的输出端与安装在独立给压控制箱21内的活塞推头47相连接,活塞推头47的初始位置位于在单向排水电磁阀20出水口的上方的独立给压控制箱21内。所述的混料搅拌器是由混料搅拌轴41和安装在混料搅拌轴41上的混料搅拌叶片42组成的,在主控水箱2底部中心位置设置有孔,该孔内套装有防漏垫圈43,混料搅拌轴41套装在防漏垫圈43内,混料搅拌电机4与减速机5相连接,减速机5的输出端与混料搅拌轴41的底部固定连接,给料补给箱13为长方体空腔结构,给料补给箱13的长度不大于主控水箱2的长度,给料补给箱13的宽度不大于主控水箱2的宽度,独立给压控制箱21为长方体空腔结构,在独立给压控制箱21的下方设置有独立给压控制箱抬高支腿22,独立给压控制箱21的顶部位于主控水箱2底部所处平面的上方,单向排水电磁阀20设置在独立给压控制箱21中部靠上位置。
所述的固体给料筒26为正方体空腔结构,液体给料筒33为圆柱形桶状结构,在固体给料筒26的顶部设置有加料口,在给料补给箱13上设置有与该加料口相配合的加料开合盖体14,在液体给料筒33的顶部设置有带有盖体的液体加注口15,固体给料筒26的底部与方斗10的顶部相连通,对准出料口39设置在方斗10的底部,在方斗10下部外侧套装有方斗限位架9,方斗限位架9的底部固定安装在主控水箱2的顶部,方斗限位架9以及方斗10的下部位于主控水箱2和给料补给箱13之间。所述的下料搅拌轴27上固定安装有下料搅拌杆28,下料搅拌杆28的长度不大于固体给料筒26的边长,在固体给料筒26外侧固定安装有与下料搅拌杆28相连接的从动旋转盘29,从动旋转盘29通过皮带轮30与主动旋转盘32,主动旋转轴32与主动旋转轴电机31的输出端相连接,对准出料口39为正方形通孔结构,接料精确控制斗37为顶部带有开口的正方体空腔结构,在接料精确控制斗37的顶部设置有与对准出料口39相配合的接料精确控制斗接料口38,接料精确控制斗接料口38为长方形通孔结构,接料精确控制斗接料口38的边长与对准出料口39的边长相等,接料精确控制斗37的顶面与对准出料口39的地面在同一平面上。所述挡料块34是截面为正方形的长方体块状结构,挡料块34的厚度与接料精确控制斗37的高度相等,挡料块34的宽度与接料精确控制斗37的宽度相等,挡料块34的长度不小于接料精确控制斗37的长度,挡料块34的内侧边缘位置设置有无间隙挡料环36,无间隙挡料环36的一侧与挡料块34固定练级为一体结构,无间隙挡料环36的形状与挡料块34的侧边形状相配合,控制斗旋转电机35的输出端设置在无间隙挡料环36内侧中心位置,无间隙挡料环36的一侧与接料精确控制斗37的一侧相接触,对齐精准下料口40为正方形通孔结构,对齐精准下料口40的边长不小于接料精确控制斗37的边长,电动推杆11的行程不小于接料精确控制斗37的宽度。
一种如上所述的水肥一体化智能补给灌溉系统的水肥一体化智能补给灌溉方法,其方法如下:所述的控制器3通过有线或者无线连接的方式与设置在灌溉终端区域的监测控制器25电性连接,当监测控制器25反馈需要补水或者补肥料信息时,由控制器3发出控制指令,当需要实施补肥作业时,控制器3首先向主控水泵6发出开启指令,主控水泵6将外部的洁净水源引入至主控水箱2内,期间对引入主控水箱2内的洁净水源实施流量控制,当控制器3控制主控水泵6停机作业时,在主控水箱2内得到质量为A的洁净水源,然后根据实际肥料选择固体肥料或者液体肥料实施添加作业,当需要添加固体肥料时,接料精确控制斗37的初始位置位于对准出料口39正下方,将固体肥料添加至固体给料筒26中,此时固体肥料在固体给料筒26中自重落入至接料精确控制斗37内,当接料精确控制斗37装盛满料时,固体肥料停止装载,在接料精确控制斗37内得到重量为B的固体肥料颗粒,此时开启电动推杆11,接料精确控制斗37以及挡料块34实现平移,平移的过程中接料精确控制斗37逐步朝向对齐精准下料口40位置移动,挡料块34逐步移动至对准出料口39下方,直至接料精确控制斗37移动至对齐精准下料口40的正上方,并且挡料块34将对准出料口39全部堵上为止,此时控制器开启控制斗旋转电机35,接料精确控制斗37实现180度翻转作业,将装盛在接料精确控制斗37内的固体肥料颗粒全部倾倒至对齐精准下料口40内,固体肥料进一步落料至主控水箱2内,按照此方法,直至达到配比要求,实现质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料的混合,质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料混合后,开启混料搅拌电机4,混料搅拌电机4带动混料搅拌器将质量为A的洁净水源与至少一个重量为B的固体肥料混合均匀,然后控制器控制单向排水电磁阀20开启,根据所灌溉量实施单向排水电磁阀20的排水作业,混合液体从主控水箱2流入至独立给压控制箱21内,当独立给压控制箱21的的混合液体达到所需灌溉量时,控制器控制独立给压电磁控制阀23开启,混合液体在给压电机17和压力控制装置的控制下实施稳步压力供水作业;当需要实施液体肥料的添加时,控制器开启流量电磁控制阀12,在液体给料筒33内的液体肥料通过流量电磁控制阀12进入至主控水箱2内,通过流量电磁控制阀12得到重量为C的液体肥料液体,并将质量为A的洁净水源与重量为C的液体肥料在主控水箱2内混合,开启混料搅拌电机4,混料搅拌电机4带动混料搅拌器将质量为A的洁净水源与重量为C的液体肥料混合均匀,然后控制器控制单向排水电磁阀20开启,根据所灌溉量实施单向排水电磁阀20的排水作业,混合液体从主控水箱2流入至独立给压控制箱21内,当独立给压控制箱21的的混合液体达到所需灌溉量时,控制器控制独立给压电磁控制阀23开启,混合液体在给压电机17和压力控制装置的控制下实施稳步压力供水作业;在上述混合液体通过单向排水电磁阀20排出作业时,混料搅拌电机4一直处于运行状态,保证混合液的均匀度保持不变,根据监测控制器25的反馈信息,当灌溉作业达到所需量时,如果主控水箱2内仍然留有混合液体,此时剩余的混合液体不需排污,只要在下次试试灌溉作业时,让然按照灌溉比例实施混合即可,当需要对此部分剩余混合液体实施排空清污作业时,在出料接头24端部设置清污收集管道回收处理。
本产品在具体运行时,当当独立给压控制箱21的的混合液体达到所需灌溉量时,控制器控制独立给压电磁控制阀23开启,给压电机17同时开启,给压电机17带动安装在滑动限位仓18内的滑动螺杆44旋转,滑动螺杆44旋转的过程中,滑动螺母45实现位移,滑动螺母45带动限位推杆46位移,限位推杆46带动安装在独立给压控制箱21内的活塞推头47位移,活塞推头47将独立给压控制箱21内的液体通过独立给压电磁控制阀23稳压输出至出料接头24,实施稳步压力供水作业。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。