CN113179816A - 管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法，上述的设施园区多种营养液协调管理系统，包括：第一回流组件、供水组件、施肥组件和至少一组营养液组件；一组营养液组件包括用于储存第一营养液的第一营养液桶和用于储存第二营养液的第二营养液桶；第一营养液桶和第二营养液桶通过第一营养液输送通道与施肥组件连通，以使第一营养液和第二营养液依序输送至施肥组件；第一回流组件的一端与第一营养液输送通道连通，第一回流组件的另一端分别与第一营养液桶和第二营养液桶连通；供水组件与施肥组件连通。该系统实现节约管道成本，增强多种营养液精准供给性、提高协调管理灵活性，提高水肥利用率、提升劳动效率的有益效果。

Description

管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法

技术领域

本发明涉及农业生产施肥技术领域，尤其涉及一种管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法。

背景技术

随着我国人口的不断增长和可耕地面积逐渐减少，开发设施农业、实现设施园区农业的可持续发展势在必行。水肥技术是设施园区农业新技术，并且水肥作为设施农业最大的物质投入因素直接影响着农作物的产量、品质和经济效益，同时直接或间接的影响着设施园区农业可持续发展。

目前，设施园区水肥管理现有技术采用单栋温室人工启动灌溉或施肥，是通过单一的肥料管道输送单一的肥料进行施肥，针对不同的作物分别布置单独的管道。

由于设施园区是一个复杂的大系统，作物种类多、种植时间不一致、土壤特性存在空间变异性等，从而导致不同温室作物水肥需求种类和浓度等均不同，采用现有的单栋温室人工启动灌溉或施肥，在针对满足不同作物、不同种植时间，不同水肥需求时，每种肥料需要布置单独的管道，导致管道布置多，成本高，不同营养液和不同水肥需求难以精准集中管理，多种营养液精准供给性以及协调管理灵活性差，极大浪费水和肥料，劳动效率低。

发明内容

本发明提供一种管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法，用以解决现有技术中不同水肥需求时，管道布置多，成本高，多种营养液精准供给性以及协调管理灵活性差，极大浪费水和肥料的技术问题。

第一方面，本发明提供一种设施园区多种营养液协调管理系统，包括：供水组件、施肥组件以及至少一组营养液组件；一组所述营养液组件包括用于储存第一营养液的第一营养液桶、用于储存第二营养液的第二营养液桶和第一回流组件；所述第一营养液桶和所述第二营养液桶通过第一营养液输送通道与所述施肥组件连通，以使所述第一营养液和所述第二营养液依序输送至所述施肥组件；所述第一回流组件的一端与所述第一营养液输送通道连通，所述第一回流组件的另一端分别与所述第一营养液桶和所述第二营养液桶连通；所述供水组件与所述施肥组件连通。

第二方面，本发明还提供一种设施园区多种营养液协调管理方法，包括：

将第一预设含量的第一营养液输送至施肥组件；

供水组件输送第二预设含量的水至施肥组件，以使得第一营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第一营养液回流至第一营养液桶；

将第三预设含量的第二营养液输送至施肥组件；

供水组件输送第四预设含量的水至施肥组件，以使得第二营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第二营养液回流至第二营养液桶。

根据本发明提供的一种设施园区多种营养液协调管理方法，还包括：判定不同所述作物的灌水优先级和施肥优先级；在所述作物需要先灌水的情况下，灌溉通道的第二输出端输出定量的水以灌溉所述作物。

第三方面，本发明提供一种管网布局方法，包括：构建施肥数据库，从所述施肥数据库中调取施肥信息；根据所述施肥信息，确认施肥部件参数；构建灌溉数据库，从所述灌溉数据库中调取灌溉信息；根据所述灌溉信息，确认灌溉部件参数；根据所述施肥部件参数和所述灌溉部件参数，确认供给管网的布设方式。

第四方面，本发明提供一种设施园区多种营养液协调管理方法，包括：对作物分类，获取不同种类作物的水肥供给优先级；基于相同类别作物所对应的水肥供给方案，对同类作物依序进行灌溉和施肥；完成同类作物的灌溉和施肥后，对营养液进行回收，以便完成对不同种类作物的水肥供给。

本发明提供的一种管网布局方法、设施园区多种营养液协调管理系统及方法，该设施园区多种营养液协调管理系统综合考虑设施园区作物类型、作物生育期、土壤供肥能力、灌溉制度等进行多种营养液综合管控，设计并布局两条母液供给管道，设置不同作物灌溉和营养液母液供给优先级，通过系统协调不同营养液母液供给和回流，实现双营养液母液供给、实现不同作物、不同生育阶段等按需灌溉和施肥，提高水肥利用率、节约管道成本，适应于不同设施园区的运行需要。

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一简单地介绍，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是本发明提供的设施园区多种营养液协调管理系统的结构示意图；

图2是本发明提供的果菜组和叶菜组协调管理方法的流程示意图；

图3是本发明提供的设施园区多种营养液协调管理方法的流程图之一；

图4是本发明提供的设施园区多种营养液协调管理方法中施肥流程示意图；

图5是本发明提供的设施园区多种营养液协调管理方法中灌溉流程示意图；

图6是本发明提供的管网布局方法的流程示意图；

图7是本发明提供的设施园区多种营养液协调管理方法的流程图之二；

附图标记：

1：水源；2：供水主管；

3：灌溉水泵；4：砂石过滤器；

5：反冲洗过滤器；6：压力表；

7：流量计；8：灌溉主控电磁阀；

9：营养液母液站；901：母液配制清水供给管；

902：母液配制清水电磁阀；903：第一营养液桶；

904：第二营养液桶；905：第三营养液桶；

906：第四营养液桶；907：第一液位传感器；

908：第一搅拌器；909：第一营养液输出管；

910：第二营养液输出管；911：第三营养液输出管；

912：第四营养液输出管；913：第一营养液输出电磁阀；

914：第二营养液输出电磁阀；915：第三营养液输出电磁阀；

916：第四营养液输出电磁阀；917：第一营养液输送通道；

918：第二营养液输送通道；919：第一回流自吸泵；

920：第一回流组件；921：第一营养液回流电磁阀；

922：第二营养液回流电磁阀；923：第二回流自吸泵；

924：第二回流组件；925：第三营养液回流电磁阀；

926：第四营养液回流电磁阀；10：供水干管；

11：灌溉通道；12：第一温室；

1201：第一吸肥电磁阀；1202：第二吸肥电磁阀；

1203：混肥桶；1204：搅拌器；

1205：施肥泵；1206：配肥清水电磁阀；

1207：施肥电磁阀；1208：配肥清水供给管；

1209：肥液供给管；1210、温室灌溉电磁阀；

1211：温室支管；1212：温室毛管；

13：第二温室；14：多个温室；

15：第一母液供给干管；16：第一母液供给支管；

17：第二母液供给干管；18：第二母液供给支管。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种设施园区多种营养液协调管理系统，包括：供水组件、施肥组件以及至少一组营养液组件。

一组营养液组件包括用于储存第一营养液的第一营养液桶903、用于储存第二营养液的第二营养液桶904和第一回流组件920。第一营养液桶903和第二营养液桶904通过第一营养液输送通道917与施肥组件连通，以使第一营养液和第二营养液依序输送至施肥组件。第一回流组件920的一端与第一营养液输送通道917连通，第一回流组件920的另一端分别与第一营养液桶903和第二营养液桶904连通。供水组件与施肥组件连通。

第一营养液和第二营养液体是指用于向设施园区内不同的作物供给两种不同类别的营养液母液，每种营养液母液可以包含钙肥、有机肥、氨基酸液肥、无机液肥、大量元素肥、微量元素肥或其他肥料中一种或多种混合，对此本发明不作具体限制。例如，在一个具体实施例中，针对果菜和叶菜两种类别作物时，第一营养液是果菜营养液母液，第二营养液是叶菜营养液母液。针对果菜作物时，第一营养液是高钙肥果菜营养液母液，第二营养液是其他肥料果菜营养液母液。对于营养液配制参考荷兰配肥等方法，对此本发明不作具体限定。

进一步地，营养液组件优选设置在设施园区的中心区域，便于营养液的输送。

第一营养液桶903和第二营养液桶904可以存储溶液的圆桶，在上下两端分别具有供液体输入的输入口和供液体输出的输出口。营养液桶可以采用重力或者增加设备泵等部件使得营养液桶中营养液的流进和流出。营养液桶的放置方式多样，可以是放在支撑单元上便于稳定放置，其中，支撑单元可以是支撑架，实验台或其他支撑单元，对此本发明不作具体限定。在一个具体的实施方式中，营养液桶容积根据设施园区不同作物种类施肥量而确定，营养液桶放置在支撑架上，通过重力进行营养液的输出，支撑架的高度根据营养液供给管道水力计算而确定。营养液桶顶上设置肥料配制台，便于母液配制。

第一营养液桶903和第二营养液桶904通过第一营养液输送通道 917与施肥组件连通，是指第一营养液桶903的输出端和第二营养液桶904的输出端通过分别第一营养液输出管909和第二营养液输出管 910连接同一个第一营养液输送通道917的输入端，让第一营养液和第二营养液可以进入同一个输送通道，营养液便可以在输送通道内流向施肥组件进行营养液的稀释和配比。

其中，第一营养液输出管909和第二营养液输出管910的管道可以是直管道、U形管道等多种类型的管路，可以进行溶液的输送即可，同时在管道上可以根据实际情况进行布置多种元器件，对此不作限定，优选地，在每个管道上布置第一营养液输出电磁阀913和第二营养液输出电磁阀914，电磁阀用于控制对应管路的开闭。

第一营养液和第二营养液依序输送至施肥组件，其中，“依次”可以理解为，第一营养液和第二营养液不是同时进行输送，是单独按照需求顺序进行输送，对于控制开关的方式，可以采用电磁阀，开关阀等，对此不作具体限制。例如，可以先输送第一营养液，输送完第一营养液后，在进行第二营养液的输送，在切换顺序过程中可以通过对应的电磁阀来进行控制不同营养液的开关和闭合。

第一回流组件920的一端与第一营养液输送通道917连通，第一回流组件920的另一端分别与第一营养液桶903和第二营养液桶904 连通。

也就是说，第一回流组件920是用于将第一营养液输送通道917 中残留的营养液回流到对应的营养液桶，由此需要第一回流组件920 一端连通第一营养液输送通道917，另一端分别连通第一营养液桶 903和第二营养液桶904的输入端。其中，第一回流组件920由于回流需要动力源，在第一回流组件920的管路上布置相关动力源，动力源可以第一回流自吸泵919。连通第一营养液桶903和第二营养液桶 904的输入端的管路上具有相应的电磁阀，第一营养液回流电磁阀 921和第二营养液回流电磁阀922，通过电磁阀来控制管路开关，起到将第一营养液输送通道917中残留的营养液种类选择对应的营养液桶完成回流过程。由于第一回流组件和多种营养液共用第一营养液输送通道917，突破了传统的一条肥液管道仅输送一种肥液的技术，实现多种母液供给和回流协调供给，减少管道布置，集中管理度高，提高协调管理灵活性，提高水肥利用率。

供水组件是用于给施肥组件提供洁净水源的，可以是通过对初始水源进行过滤装置获取，也可以是直接使用洁净的水源。需要说明的是，在供水组件的管路上还可以根据需求布置电磁阀，压力表、泵等多个元器件，供水组件可以设置一个也可以由若干个，根据设施园区面积、水源数量、水源位置、水源流量等划分。在一个具体实施方式中，如图1所示，供水组件包括水源1、供水主管2、灌溉水泵3、砂石过滤器4、反冲洗过滤器5、压力表6、流量计7、灌溉主控电磁阀8、供水管网组成，在水流方向上，水源1通过供水主管2导入，通过灌溉水泵3提供动力，将水源1抽送到砂石过滤器4进行初步过滤，接着反冲洗过滤器5进行精细过滤获取洁净的水源，随后便依次进行排布压力表6进行水压检测、流量计7进行流量检测、灌溉主控电磁阀8进行开关控制、最后通过供水管网输送。

施肥组件是用于提供肥液，可以根据温室作物需肥规律、土壤供肥能力等多方面因素确认的最优浓度的肥液，并根据每个温室施肥方案进行吸肥。同时可以在配肥组件内配置浓度(EC)监测装置、温度检测装置等多种检测装置，便于检测肥液浓度和状态。此外，施肥组件还具有施肥电磁阀1207来控制施肥的开关。

为更好理解本发明，以一组营养液组为例，并且营养液的输送顺序为先输送第一营养液，第一营养液在施肥组件中(需要第一营养液的温室的施肥组件)进行水肥混合配比，然后进行施肥，施肥完成后，第一营养液开始回流，第一营养液回流完后，开始输送第二营养液，第二营养液在施肥组件中(需要第二营养液的温室的施肥组件)进行水肥混合配比，然后进行施肥，施肥完成后，第二营养液开始回流，第二营养液回流完成。

具体过程如下：第一、第一营养液的输送过程：打开第一营养液输出电磁阀913关闭第二营养液输出电磁阀914使得第一营养液桶 903连通第一营养液输送通道917并保持第二营养液桶904闭合，根据预设的容量进行输送第一营养液，开启第一吸肥电磁阀1201并通过第一营养液输送通道917运送至施肥组件，完成第一营养液输送，第一营养液在施肥组件中进行水肥混合配比，然后进行施肥。

第二、第一营养液的回流过程：在第一营养液完成施肥后，关闭第一吸肥电磁阀1201和第一营养液输出电磁阀913，此时第一营养液输送通道917内残留有第一营养；为保证在输送第二营养液时，残留的第一营养液不会在第一营养液输送通道917管道内与第二营养液进行混合，导致输送管道内第二营养液浓度不精确，需要对第一营养液输送通道917管道内残留的第一营养液进行回流。此刻，开启第一回流自吸泵919同时打开第一营养液回流电磁阀921连通第一营养液桶903的输出端口，第一回流组件920开始回流过程，启动第一回流自吸泵919便将第一营养液输送通道917管道残留的第一营养液进行回流至第一营养液桶903，待抽空残余液体，关闭第一营养液回流电磁阀921和第一回流自吸泵919，第一回流组件920便完成第一营养液的回流过程。

由于第一营养液输送通道917管道内残余的第一营养液已经完成回流并抽空，便可使得进行第二营养液输送至第一营养液输送通道 917管道内时，保证管道内第二营养液浓度是精确的。

第三、在完成第一营养液的输送和回流过程后，接着便进行第二营养液的输送和回流过程：开启第二营养液输出电磁阀914输送第二营养液，输送完成后，开启第二营养液回流电磁阀922，通过第一回流组件920完成第二营养液的回流过程，其过程重复第一营养液的输送和回流过程，在此不做重复描述。

本发明提供的一种设施园区多种营养液协调管理系统，综合考虑设施园区作物类型、作物生育期、土壤供肥能力、灌溉制度等进行多种营养液综合管控，设计并布局两条母液供给管道，设置不同作物灌溉和营养液母液供给优先级，通过系统协调不同营养液母液供给和回流，实现双营养液母液供给、实现不同作物、不同生育阶段等按需灌溉和施肥，提高水肥利用率、节约管道成本，适应于不同设施园区的运行需要。

进一步地，为便于集中协调控制，还设置有中央控制系统，中央控制系统与供水组件、施肥组件以及至少一组营养液组件通过通讯连接，其中，中央控制系统由硬件和软件组成，硬件包括控制柜、显示屏、通讯线缆、传感器组件等，软件包括检测模块、灌溉模块、施肥模块、营养液组件模块等。在一个具体的实施方式中，传感器组件包括空气温湿度传感器、太阳辐射传感器等多种类型传感器，选取设施园区的果菜和叶菜温室分别安装一套由多种传感器组成的传感器组件，便于及时检测多种温室数据。

在一个具体的实施方式中，以首先输出第一营养液为例，首先，启动系统，根据作物的种类将设施园区的作物种类分组和同类作物施肥分组，完成需要施肥的作物分组工作。其次，根据施肥数据库和管网布局参数等信息，完成信息数据采集、输出决策等相关信息，完成参数和系统调整信息等准备工作。

调控过程具体为：a、判断是第一营养液输出时，根据第一营养液输出决策，其中决策包括肥料种类、开始输出时间h1，单次输出量m1等信息。b、判断原液液位是否大于临界值，其中，临界值代表原液溶液容量是充足的，可以满足需求，具体数值根据实际情况进行设定，在未达到临界值时，可以启动纯水电磁阀并配原液，完成原液的补充，让原液液位达到临界值。c、原液液位判断达到临界值后，打开第一营养液供给电磁阀，在设定的开始输出时间到达后，开启吸肥电磁阀进行第一营养液的输送，在输送液量达到预设的输送量m1后，关闭吸肥电磁阀和第一营养液供给电磁阀，完成第一营养液的输送过程。d、完成第一营养液配比施肥后，便开始回流过程，此时，打开第一营养液回流电磁阀，启动第一回流自吸泵对残留在输送通道内的第一营养液进行回收。此时，需要判断输送道内残留营养液是否抽空，若判断抽空，则便关闭回流阀和回流自吸泵，完成回流过程；若判断管道还有残余营养液，则第一回流自吸泵继续运行回流抽空操作，直至输送管道内残余营养液抽空。f、完成第一营养液的输出和回流后，便开始第二营养液输送、配比施肥和回流，由于第二营养液输送和回流，过程与第一营养液相同，便不再重复描述。

在一些实施例中，在营养液组件包括两组的情况下，另一组营养液组件包括用于储存第三营养液的第三营养液桶905、用于储存第四营养液的第四营养液桶906和第二回流组件924；第三营养液桶905 和第四营养液桶906通过第二营养液输送通道918与施肥组件连通，以使第三营养液和第四营养液依序输送至施肥组件；第二回流组件 924的一端与第二营养液输送通道918连通，第二回流组件924的另一端分别与第三营养液桶905和第四营养液桶906连通。

由于是在第一营养液组件的基础上，在增加另一个相同的营养液组件，如图1所示，具有第一营养液桶903、第二营养液桶904、新增加的第三营养液桶905和第四营养液桶906，第一回流组件920和新增的第二回流组件924。第三营养液和第四营养液是另外不同于第一营养液和第二营养液，对于具体成分和类别不作具体限定。在有的具体实施方式中，针对果菜和叶菜作物时，需要输入果菜肥和叶菜肥，第一营养液为包含钙肥果菜营养液，第二营养液为包含其他元素的叶菜肥，第三营养液为大量元素的叶菜肥，第四营养液为包含微量元素的果菜肥。

在一个具体实施方式中，如图1所示，第三营养液和第四营养液的输送和回流过程，也是通过对应的第三营养液输出管911上的第三营养液输出电磁阀915、第四营养液输出管912上的第四营养液输出电磁阀916、第三营养液回流电磁阀925、第四营养液回流电磁阀926 以及第二回流组件924，第二营养液输送通道918，第二回流自吸泵 923完成输送和回流过程，由于第三营养液和第四营养液的输送和回流过程与第一营养液和第二营养液输送和回流过程类似，对此不作重复描述。

对于具有两组营养组件，四个营养液桶可以两两组合，具有多种方式进行组合，组合方式可以按照不同营养液的输送顺序，不同的种植时间，不同管道情况进行合理分布。

其中，两两组合的方式，可以理解为：

一方面，启用单独的回流组件完成不同营养液的输送、回流和施肥。例如，可以按照第一营养液桶903和第二营养液桶904组合第一组，第三营养液桶905和第四营养液桶906组合为第二组，可以第一组先成营养液输送、回流和施肥，后第二组完成输出、回流和施肥，过程与第一营养液和第二营养液相似，对此不作重复描述。其中，第一组和第二组的先后顺序按照需求进行安排，对此不作具体限定。

另一方面，还可以同时启用两个回流组件成不同营养液的输送、回流和施肥。例如，将第一营养液桶903和第三营养液桶905作为一个组合，第二营养液桶904和第四营养液桶906作为另一个组合，还可以将第一营养液桶903和第四营养液桶906作为一个组合，第二营养液桶904和第三营养液桶905作为另一个组合，施肥的顺序同样可以按照实际需求进行安排，对此不作具体限定。

对于同时启用两个回流组件的方式，由于是启用两个回流组件进行单独运行，所以两个不同的营养液混合和回流过程不具备先后顺序。在将不同营养液进行输送完成预设量后，不同输出管道中的两种营养液可以是先在施肥组件中混合施肥后进行各自回流，也可以是先进行管道残余营养液各自回流，完成回流过程后，再在施肥组件中完成混合施肥。

在一个具体的实施方式中，假定作物为果菜和叶菜时，将第一营养液桶903和第三营养液桶905作为果菜组施肥，将第二营养液桶 904和第四营养液桶906作为叶菜组施肥，施肥顺序为优先果菜组施肥，后进行叶菜组施肥，并且是在不同营养液到达预设量后，先在施肥组件中完成进行不同营养液的混合施肥，后各自进行回流过程，施肥流程如图2所示。

具体过程为：A、先根据设施园区的作物进行果菜组和叶菜组分类，并根据相关信息确认施肥决策等数据，具体获取数据过程与第一营养液和第二营养液类似。B、采用单个回流自吸泵不同之处在于，采用两个回流自吸泵在不同的管道内输送，可以先混合施肥后进行回流。果菜组输完成预设含量的施肥量后，关闭果菜组营养液两个电磁阀，同时启动不同输送管道内的两个回流自吸泵，完成两个输送管道内残留营养液的回收过程，具体输出和回流过程类似第一营养液和第二营养液输出、回流过程，在此不做重复描述。D、完成果菜组随后，可以启动叶菜组进行施肥，由此可以在不同输出管道中，也可以完成一组混合营养的输出、回收和混合施肥过程。

由于可以通过一个或多个营养液组件可以满足对多种作物、不同生育阶段、不同肥液需求等按需灌溉施肥时，通过共用营养液输送管道节约管道成本，提高集中管理度，增强多种营养液精准供给性、提高协调管理灵活性，提高水肥利用率、提升劳动效率的有益效果。

在一些实施例中，在设施园区包括多个温室的情况下，每一温室设有一个施肥组件。多个室温配置对应的施肥组件，其中施肥组件用于为符合温室作物需肥规律、土壤供肥能力提供最优浓度的肥液。例如，在图1中，具有第一温室12、第二温室13和多个温室14组成。

在一些实施例中，第一营养液输送通道917和第二营养液输送通道918均与施肥组件可选择性连通。

第一营养液输送通道917和第二营养液输送通道918选择性连通施肥组件是用于在输入不同营养液组件时，不同营养液输送通道相互不会干扰，可以设置开关阀、电磁阀等多种控制连通的单元。

在一个具体实施方式中，如图1所示，可以在第一营养液输送通道917的输出端上安置第一吸肥电磁阀1201和第二营养液输送通道 918的输出端上安装第二吸肥电磁阀1202。

在一些实施例中，供水组件还与第一营养液桶903和第二营养液桶904连通；供水组件包括灌溉通道11；灌溉通道11的第一输出端与施肥组件连通，灌溉通道11的第二输出端是用于输出水以灌溉作物。

由于第一营养液桶903和第二营养液桶904内的营养液需要进行配置，需要提供部分水进行混合得到高浓度的营养液，由此需要连通。

在一个具体实施方式中，供水组件通过母液配制清水供给管901，分别连通第一营养液桶903和第二营养液桶904，并配置有对应的母液配制清水电磁阀902控制管路的开闭。由于作物在不同的时期，存在施肥和只灌溉不施肥不同的情况，由此在灌溉水路上通过不同的分支管路，一方面可以一端连接施肥组件进行稀释配比肥液，另一方面可以单独进行灌溉作用。

在一个具体实施方式中，供水组件通过供水干管10分流出母液配制清水供给管901和灌溉通道11。灌溉通道11一端通过配肥清水供给管1208连接施肥组件，另一端通过肥液供给管1209或温室支管 1211连接温室毛管1212进行灌溉，此外还有温室灌溉电磁阀1210 连接与管道上，用于控制管道的开关和闭合。配肥清水供给管1208 上设有配肥清水电磁阀1206。

在一个具体实施例中，第一营养液桶903的内部和第二营养液桶 904的内部设有第一搅拌器和/第一液位传感器。由于搅拌器可以对营养液桶内的营养液需要进行搅拌，让肥料充分均匀溶解，另一方面液位传感器可以时刻监测液位信息便于及时管控，搅拌器和液位传感器有无安装的必须性，单独安装还是同时安装是根据需求进行安装，对此本发明实施例不作具体限定。在一个具体实施方式中，如图1所示，第一营养液桶903的内部同时具有第一液位传感器907和第一搅拌器 908，类似第二营养液桶也具备。

在一些实施例中，施肥组件包括混肥桶1203和施肥泵1205；第一营养液桶903和第二营养液桶904通过第一营养液输送通道917与混肥桶1203连通。供水组件与混肥桶1203连通。施肥泵1205用于将混肥桶1203内的混合营养液对作物施肥。

可以理解的是，施肥组件，一方面，营养液在施肥组件中混合均匀后需要动力装置进行施肥，另一方面需要对进入施肥组件的高浓度营养液进行稀释配比得到适合作物施肥的浓度，需要一个承装溶液的容器。在一个具体的实施方式中，施肥组件包括混肥桶1203和施肥泵1205。第一营养液桶903和第二营养液桶904通过第一营养液输送通道917与混肥桶1203连通保证不同营养液可以输送进入混肥桶 1203，为便于混合均匀和检测浓度，混肥桶1203内部还可以具有搅拌器1204便于肥液搅拌均匀，并配置浓度(EC)检测仪。

第二方面，如图3所示，本发明还提供一种设施园区多种营养液协调管理方法，包括：

S401，将第一预设含量的第一营养液输送至施肥组件；

S402，供水组件输送第二预设含量的水至施肥组件，以使得第一营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

S403，通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第一营养液回流至第一营养液桶；

S404，将第三预设含量的第二营养液输送至施肥组件；

S405，供水组件输送第四预设含量的水至施肥组件，以使得第二营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

S406，通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第二营养液回流至第二营养液桶。

由于S401完成第一营养液的输送，S402是完成第一营养液的混合配比和施肥，S403是完成第一营养液的回收，S404是完成第二营养液的输送，S405是完成第二营养液的混合配比和施肥，S406是完成第二营养液的回收。具体细节和内容可以参考第一营养液和第二营养液的输送、回流、混合以及施肥的过程，在此不做重复描述。

其中第一预设含量、第二预设含量、第三预设含量和第四预设含量是根据不同面积、不同作物种类、土壤供肥能力下、不同生育时期作物所需的营养液种类、施肥周期和一次施肥量等参数确定适合施肥的各个预设含量。

由于本发明提供的一种设施园区多种营养液协调管理方法，该方法综合考虑设施园区作物类型、作物生育期、土壤供肥能力、灌溉制度等进行多种营养液综合管控，设计并布局两条母液供给管道，设置不同作物灌溉和营养液母液供给优先级，通过系统协调不同营养液母液供给和回流，实现双营养液母液供给、实现不同作物、不同生育阶段等按需灌溉和施肥，提高水肥利用率、节约管道成本，适应于不同设施园区的运行需要。

在一些实施方式中，该方法还包括：判定不同作物的灌水优先级和施肥优先级；在作物需要先灌水的情况下，灌溉通道的第二输出端输出定量的水以灌溉作物。

施肥时，供水组件中灌溉通道的第一输出端通过开启对应管道的电磁阀连通施肥组件，对施肥组件中的高浓度营养液进行稀释配比，是在施肥时启动，此时供水组件第二输出端通过关闭对应管道的电磁阀处于闭合状态。

灌溉时，供水组件中灌溉通道的第二输出端输出定量的水以灌溉作物，此时供水组件第一输出端通过关闭对应管道的电磁阀处于闭合状态。其中定量的水是根据不同面积、不同作物种类和不同生育时期等信息参数确认的灌溉水量，开始灌溉时间、灌溉时间长。

可以理解的是，判定作物的灌水优先级和施肥优先级，是获取种植区中的多种作物分类，根据不同作物种类，设置营养液供给种类，来判断不同作物的灌水优先级和施肥优先级。

对于施肥优先级，根据实际需求，对不同作物进行施肥的先后顺序。例如在一个具体实施方式中，施肥时，同一个温室或不同温室中具有果菜组作物和叶菜组作物，需要先对果菜组进行施肥，后对叶菜组进行施肥，如图4所示。

具体过程为：(一)获取相关信息采集和施肥决策，具体过程可以参照本发明实施例系统获取相关参数和决策的过程，在此不做重复描述，由此完成信息和调控参数的准备工作。(二)判断是果菜组施肥时，根据果菜组施肥输出决策，其中决策包括肥料种类、开始输出时间h1，单次输出量m1。(三)判断果菜原液液位是否大于临界值，临界值代表原液溶液容量是充足的，可以满足需求，具体数值根据实际情况进行设定，在未达到临界值时，可以启动纯水电磁阀并配不同的营养液原液，完成原液的补充，让原液液位达到临界值。(四)原液液位判断达到临界值后，打开第一营养液供给电磁阀，在达到设定的开始输出时间到达后，完成果菜组营养液的输送、回流和混合过程后，便进行果菜组施肥，当完成预设的施肥量后，也即，完成果菜组施肥过程，具体细节参照方法对应的过程，再次不作重复描述。(五)完成果菜组施肥后，便启动叶菜组施肥，叶菜组施肥与果菜组类似，此时便对温室里面或不同温室的叶菜组进行施肥，叶菜组施肥完成后，整个设施园区对于叶菜组和果菜组便都进行相应的施肥。

对于灌溉优先级，根据实际需求，对不同作物进行灌溉的先后顺序，例如，在一个具体实施方式中，同一个温室或不同温室中具有果菜组作物和叶菜组作物，灌溉时，需要先对果菜组进行灌溉后对叶菜组进行灌溉，如图5所示，具体过程为：(一)获取相关信息采集和灌溉决策。(二)判断是果菜组灌溉时，根据果菜组灌溉输出决策，其中灌溉决策包括灌溉时间、灌溉时长，其中对于灌溉时间和灌溉时长可以根据不同作物、不同种植时间，对水源灌溉的水量、灌溉时间等多种因素综合分析得出的参数。(三)当时间到达预设的灌溉开始时间时，启动果菜轮灌电磁阀，开始进行灌溉并记录灌溉的时间，目的是把控灌溉的水量，当实际供液时间到达时，也即，达到预设的果菜灌溉量，随后关闭灌溉电磁阀完成一组果菜组灌溉过程。(四)由于是具有不同的多个果菜组，具有多个果菜组，在进行第一个果菜组灌溉后，便可启动对第二个果菜组灌溉，依次按照预设的多种果菜组灌溉顺序进行灌溉，完成需要灌溉的所有果菜组。(五)在完成需要灌溉的果菜组后，便可对多组叶菜组进行灌溉，同理，按照相似的操作过程完成所有需要灌溉的叶菜组。

由于通过灌水优先级和施肥优先级，考虑不同作物、不同种植时间，不同种类分布情况等多种因素，可以实现在设施园区可以更灵活种植作物，不用局限于相同作物集中连片种植，同时可以扩展到多种营养液管理，按需求进行灌溉和施肥相互交替和配合，提高水肥利用率、节约管道成本，适应于不同的设施园区运行需要。

如图6所示，本发明提供了一种管网布局方法，包括：

S701：构建施肥数据库，从施肥数据库中调取施肥信息，根据施肥信息，确定施肥部件参数。S702：构建灌溉数据库，从灌溉数据库中调取灌溉信息，根据灌溉信息，确认灌溉部件参数。S703：根据施肥部件参数和灌溉部件参数，确认供给管网的布设方式。

其中，S701中施肥数据库包括不同面积、不同作物种类、土壤供肥能力下、不同生育时期作物所需的营养液种类、施肥周期和一次施肥量等多种作物信息。施肥数据库可以通过历史记录或互联网等多途径进行获取，通过这些参数整理数据构建设施园区施肥数据库。

其中，施肥信息为从设施园区施肥数据库中调取温室当前种植面积、当前作物种类，当前土壤类型的营养液种类、施肥周期和一次施肥量、温室分布情况、设施园区所需营养液种类等多个施肥相关的信息。

其中，施肥部件参数为选取设施园区中央区域为营养液母液站9，根据温室分布情况确定母液供给管道分布方向；根据设施园区所需营养液种类确定母液桶数量。

其中，灌溉数据库包括不同作物种类、不同生育时期作物所需的灌溉周期、灌水定额和一次灌水延续时间等多种作物灌溉相关信息。

其中，调取灌溉信息为从设施园区灌溉数据库中调取温室当前作物种类、当前生育期的灌水周期、灌水定额和一次灌水延续时间，根据水源灌溉水泵流量、灌水周期、灌水定额和一次灌水延续时间，确定轮灌温室面积和数量。

确认施肥部件参数和灌溉参数的过程具体为：根据设施园区不同作物控制面积、轮灌温室面积和数量，确定每个母液桶体积；根据一次灌水延续时间、一次施肥量确定吸肥器参数；根据吸肥器参数确定母液供给支管参数；并根据母液供给支管管径确定吸肥电磁阀等配件参数；通过轮灌温室面积和数量，确定母液供给干管参数，从而确定母液供给主管参数和母液供给电磁阀参数；通过水力计算，确定母液桶支撑架高度。

其中，根据施肥部件参数和灌溉部件参数确认供给管网布置方式为：根据营养液母液站位置、温室分布、母液供给管道和配件参数等布置母液供给管网。母液供给管网包括第一母液供给主管和第二母液供给主管、第一母液供给干管15和第二母液供给干管17、第一母液供给支管16和第二母液供给支管18，母液桶数量是母液供给主管数量的2倍，第一母液供给支管和第二母液供给支管均与每个温室配肥单元相连。

也就是说，根据构建管网布局参数后完成信息数据的采集和营养输出决策、施肥决策，将设施园区的作物种类分组和同类作物施肥分组等操作，从施肥数据库中进行信息数据采集，并制定第一和第二营养液输出决策，其中输出决策包含肥料种类、开始输出时间，单次输出量等调控参数。最后，设施园区多种营养液协调智慧管理系统便可以根据管网布局参数和施肥决策通过无线传输，设定控制营养组件，供水组件和施肥组件的相关参数，进而操作相关部件，实现多种营养液协调供给的智能自动控制。

由于本发明提供的一种设施园区多种营养液协调供给的管网布局方法，该方法通过构建施肥数据库和灌溉数据库，并从数据库中提取施肥参数和灌溉参数来对营养母液站位置、室温分布、母液供给管道和管道、电磁阀配件参数等布置供给管网，合理布置管道和，达到提高管理效率、完成信息数据采集和营养液的输出决策等重要内容，充分利用布置管网的性能，实现多种营养液协调供给的智能自动控制，便于对设施园区多种营养液协调管理系统中不同部件进行精确和集中的调控，进一步提高调配效率。

如图7所示，本发明提供了一种设施园区多种营养液协调管理方法，包括：

S801：对作物分类，获取不同种类作物的水肥供给优先级。

S802：基于相同类别作物所对应的水肥供给方案，对同类作物依序进行灌溉和施肥。

S803：完成同类作物的灌溉和施肥后，对营养液进行回收，以便完成对不同种类作物的水肥供给。

其中，水肥供给优先级可以理解为：可以是先施肥再灌溉，也可以是先灌溉后施肥，具体顺序是根据获取种植区中的多种作物分类，根据作物种类，设置营养液供给种类，对比作物的种植时间，施肥和灌溉的需求，作物种类等多种信息来确认施肥和灌溉的优先级。

其中，预设条件为根据当前作物的种植时间、种植面积、营养液体积等作物信息，确认需要施肥和灌溉的施肥量的合理数值。

其中，对营养液进行回收，是利用回流组件进行回流，具体过程可以参考图1，在此不做过多赘述。

水肥方案的实施过程为：首先，获取种植区中的相同种类作物轮灌分组，相同种类作物轮灌分组基于各温室种植作物定植时间。

其次，水肥供给方案基于多个作物种类的生长发育规律、各温室的定植时间、水肥决策因子等得到。水肥供给方案包括轮灌温室数量、营养液种类、灌水时间、灌水定额、施肥时间、施肥量。

最后，根据水肥供给方案对设施园区多种作物进行灌溉施肥，若灌溉量和施肥量达到水肥供给方案的预设条件，则停止灌溉和施肥。完成同类作物的灌溉和施肥后，根据不同作物水肥供给优先级，对原液进行回收，并获取原营养液桶的液位，并进行营养液母液配比、供给，以实现不同作物水肥供给。

由于本发明提供的一种设施园区多种营养液协调管理方法，该方法通过水肥优先级的水肥供给方案进行灌溉和施肥，在灌溉量和施肥量达到预设条件后，停止灌溉和施肥，完成同类作物的灌溉和施肥后，对多种营养液的回收，随后可以进行营养液配比、供给，以实现不同作物水肥供给，达到不同营养液的精准施肥，节约营养液，回收多种营养液的有益效果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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)

1.一种设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，包括：供水组件、施肥组件以及至少一组营养液组件；

一组所述营养液组件包括用于储存第一营养液的第一营养液桶、用于储存第二营养液的第二营养液桶和第一回流组件；

所述第一营养液桶和所述第二营养液桶通过第一营养液输送通道与所述施肥组件连通，以使所述第一营养液和所述第二营养液依序输送至所述施肥组件；

所述第一回流组件的一端与所述第一营养液输送通道连通，所述第一回流组件的另一端分别与所述第一营养液桶和所述第二营养液桶连通；

所述供水组件与所述施肥组件连通。

2.根据权利要求1所述的设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，在所述营养液组件包括两组的情况下，另一组所述营养液组件包括用于储存第三营养液的第三营养液桶、用于储存第四营养液的第四营养液桶和第二回流组件；

所述第三营养液桶和所述第四营养液桶通过第二营养液输送通道与所述施肥组件连通，以使所述第三营养液和所述第四营养液依序输送至所述施肥组件；

所述第二回流组件的一端与所述第二营养液输送通道连通，所述第二回流组件的另一端分别与所述第三营养液桶和所述第四营养液桶连通。

3.根据权利要求2所述的设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，在设施园区包括多个温室的情况下，每一所述温室设有一个所述施肥组件。

4.根据权利要求2所述的设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，所述第一营养液输送通道和所述第二营养液输送通道均与所述施肥组件可选择性连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，所述供水组件还与所述第一营养液桶和所述第二营养液桶连通；所述供水组件包括灌溉通道；

所述灌溉通道的第一输出端与所述施肥组件连通，所述灌溉通道的第二输出端用于输出水以灌溉作物。

6.根据权利要求1至4任一项所述的设施园区多种营养液协调管理系统，其特征在于，所述施肥组件包括混肥桶和施肥泵；

所述第一营养液桶和所述第二营养液桶通过所述第一营养液输送通道与所述混肥桶连通；

所述供水组件与所述混肥桶连通；

所述施肥泵用于将所述混肥桶内的混合营养液对作物施肥。

7.一种根据权利要求1至6任一项所述的设施园区多种营养液协调管理系统的设施园区多种营养液协调管理方法，其特征在于，包括：将第一预设含量的第一营养液输送至施肥组件；

供水组件输送第二预设含量的水至施肥组件，以使得第一营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第一营养液回流至第一营养液桶；

将第三预设含量的第二营养液输送至施肥组件；

供水组件输送第四预设含量的水至施肥组件，以使得第二营养液在施肥组件内形成定量的混合营养液，混合营养液通过施肥组件滴灌至作物；

通过第一回流组件将第一营养液输送通道内残留的第二营养液回流至第二营养液桶。

8.根据权利要求7所述的设施园区多种营养液协调管理方法，其特征在于，还包括：

判定所述作物的灌水优先级和施肥优先级；

在所述作物需要先灌水的情况下，灌溉通道的第二输出端输出定量的水以灌溉所述作物。

9.一种根据权利要求1至6任一项所述的设施园区多种营养液协调管理系统的设施园区多种营养液协调管理方法，其特征在于，包括：

对作物分类，获取不同种类作物的水肥供给优先级；

基于相同类别作物所对应的水肥供给方案，对同类作物依序进行灌溉和施肥；

完成同类作物的灌溉和施肥后，对营养液进行回收，以便完成对不同种类作物的水肥供给。

10.一种根据权利要求1至6任一项所述的设施园区多种营养液协调管理系统的管网布局方法，其特征在于，包括：

构建施肥数据库，从所述施肥数据库中调取施肥信息；

根据所述施肥信息，确认施肥部件参数；

构建灌溉数据库，从所述灌溉数据库中调取灌溉信息；

根据所述灌溉信息，确认灌溉部件参数；

根据所述施肥部件参数和所述灌溉部件参数，确认供给管网的布设方式。

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