CN113796194B - 一种基于物联网的智能变量施肥装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于物联网的智能变量施肥装置，包括集水部与插入土壤中的水肥传感器组件，集水部的上侧通过支架安装混合箱，集水部内有水泵，水泵通过管道与混合箱连通，混合箱的上部外侧有环形肥料箱，环形肥料箱与混合箱的连接处开设进料孔相互连通，进料孔的外端有变量施肥控制装置，集水部内有降雨量监测装置，混合箱的顶部连接有抽液喷洒装置。本装置可用于植株日常的智能化自动浇水施肥使用，实现科学种植增加产量的同时减少水资源与肥料的浪费，当土壤环境在大雨天气缺肥时，变量施肥控制装置控制环形肥料箱中的肥料少量或者不进入混合箱，防止肥料在施放过程中被雨水冲走造成浪费。
Description
技术领域
本发明属于变量施肥装置领域，具体地说是一种基于物联网的智能变量施肥装置。
背景技术
以前的施肥工作主要由人工完成，而通过人工判断缺肥与否较为困难，很容易发生误判的情况，导致部分植株生长的土壤环境缺肥或者过量施肥，缺肥会影响植株的生长而过量施肥则会破坏环境，因此智能化的浇水施肥装置应运而生，但是目前的智能施肥设备普遍存在缺陷，即只要土壤缺肥，则施肥装置自动工作开始施肥，不能根据天气的变化来控制是否施肥，例如在雨天施肥时，雨水会将所施的肥料全部冲走，第一会造成肥料的浪费导致直接的经济损失，第二肥料会随着雨水污染水体环境；因此特针对上述缺陷设计一种智能变量施肥装置。
发明内容
本发明提供一种基于物联网的智能变量施肥装置，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于物联网的智能变量施肥装置，包括集水部与插入土壤中的水肥传感器组件，集水部的上侧通过支架安装有混合箱，集水部内安装有水泵，水泵通过管道与混合箱连通，混合箱的上部外侧安装环形肥料箱，环形肥料箱与混合箱的连接处开设进料孔相互连通，进料孔的外端设有变量施肥控制装置，集水部内设有降雨量监测装置，降雨量监测装置与变量施肥控制装置相连，变量施肥控制装置能够根据降雨量的多少来控制环形肥料箱单位时间内进入混合箱的肥料量，混合箱的顶部连接并连通有抽液喷洒装置。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的变量施肥控制装置包括导向组件，所述混合箱的内底部安装有导向组件，导向组件的活动部上安装锥形浮块，锥形浮块的上端通过第一连杆连接有第一挡板，第一挡板与混合箱的内壁接触配合并能够将进料孔密封，所述的进料孔朝向混合箱的内底部向下倾斜，混合箱的下部外侧安装有环形蓄水箱，环形蓄水箱与混合箱的连通处开设第一通孔，第一通孔位于锥形浮块的下侧，第一通孔靠近环形蓄水箱的一端配合安装闸板，闸板能够将第一通孔封闭，闸板朝向混合箱的一侧通过第二连杆固定连接有第二挡板，第二挡板的顶面与第一挡板的底面接触配合，第二挡板的侧面与混合箱的内侧壁接触配合并能够将进料孔密封，闸板的下端固定连接有第三连杆；所述的降雨量监测装置包括浮板，第三连杆向下穿过环形蓄水箱后固定连接有浮板，第三连杆与环形蓄水箱的接触处为密封接触配合，第三连杆能够相对于环形蓄水箱上下移动，浮板位于集水部内，环形蓄水箱内设有雨水净化组件。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的抽液喷洒装置包括转轴，混合箱的内底部转动连接有转轴，转轴的下部外侧固定连接有若干搅拌叶片，转轴的中上部外侧套设有套筒，套筒与混合箱的内壁固定连接，套筒的下部开设第二通孔且第二通孔外端连接有进液管，进液管的下端管口位于锥形浮块的下侧，转轴位于套筒内的部分外侧套装绞龙叶片，转轴的上端固定连接有竖管，竖管与驱动装置相连，驱动装置能够驱动竖管转动，竖管的下端伸入套筒且其侧壁开设进液孔，竖管的上端向上伸出混合箱后其外侧套装喷洒头，喷洒头的侧壁环形均匀开设有若干喷淋孔，位于喷洒头内侧的竖管的侧壁开设出液孔。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的集水部为集水池，集水池的顶部与地面平齐，集水池的侧壁开设有若干反滤孔且反滤孔内均设有反滤层，集水池的顶部开设有排水槽。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的水泵的进水口安装有过滤组件；所述的集水部内安装有水位传感器，集水部内设有供水装置水位传感器与供水装置相连。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的驱动装置包括电机，混合箱的内壁安装有电机，电机的输出轴通过皮带轮组件与竖管相连。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的水泵与混合箱的连通处安装单向阀，闸板上开设第四通孔且第四通孔内安装单向阀。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的雨水净化组件为雨水中和剂盛装部。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的水肥传感器组件包括湿度传感器与肥料传感器。
如上所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，所述的肥料传感器为氮含量传感器。
本发明的优点是：本发明在使用时，通过集水部进行储水，在雨天时集水部还能够对雨水进行收集，当插入土壤中的水肥传感器组件检测到集水部周围的土壤环境缺水时，水肥传感器组件发送信号给控制器，控制器控制水泵启动，水泵将集水部内的水泵送至混合箱中，抽液喷洒装置将混合箱内的水向四周喷洒；当水肥传感器组件检测到周围的土壤环境缺肥时分为多种处理情况：其一，如果此时降雨量监测装置监测到当前没有降雨量或降雨量较小，变量施肥控制装置控制单位时间内从环形肥料箱进入混合箱内的肥料量为正常状态，肥料进入混合箱中与水混合后从抽液喷洒装置中喷出实现自动施肥的操作，减小了人工施肥的人力以及时间损耗；其二，若此时降雨量监测装置监测到当前降雨量较大，变量施肥控制装置控制单位时间内从环形肥料箱内进入混合箱内的肥料量较小或者为零，防止本装置在降雨量较大时施肥，导致雨水将肥料冲刷带走，导致肥料的浪费以及大量肥料污染水源；本装置可用于植株日常的智能化自动浇水施肥使用，实现科学种植增加产量的同时减少水资源与肥料的浪费，在只需要浇水时，环形肥料箱内的肥料不会进入混合箱中混合，只进行浇水操作；当土壤环境在无雨或者小雨天气缺肥时，肥料与水混合，本装置对周围土壤环境正常施肥；当土壤环境在大雨天气缺肥时，变量施肥控制装置控制环形肥料箱中的肥料少量或者不进入混合箱，防止肥料在施放过程中被雨水冲走造成浪费，直至降雨量监测装置监测到天气为停雨或者小雨时，本装置继续进行施肥操作给植株补充养分。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的Ⅰ的放大图；图3是图2的Ⅱ的放大图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
一种基于物联网的智能变量施肥装置，如图所示，包括集水部1与插入土壤中的水肥传感器组件6，集水部1的上侧通过支架安装有混合箱2，集水部1内安装有水泵3，水泵3通过管道与混合箱2连通，混合箱2的上部外侧安装环形肥料箱4，环形肥料箱4与混合箱2的连接处开设进料孔5相互连通，进料孔5的外端设有变量施肥控制装置，集水部1内设有降雨量监测装置，降雨量监测装置与变量施肥控制装置相连，变量施肥控制装置能够根据降雨量的多少来控制环形肥料箱4单位时间内进入混合箱2的肥料量，混合箱2的顶部连接并连通有抽液喷洒装置。本发明在使用时，通过集水部进行储水，在雨天时集水部还能够对雨水进行收集，当插入土壤中的水肥传感器组件6检测到集水部周围的土壤环境缺水时，水肥传感器组件发送信号给控制器，控制器控制水泵3启动，水泵3将集水部内的水泵送至混合箱中，抽液喷洒装置将混合箱内的水向四周喷洒；当水肥传感器组件6检测到周围的土壤环境缺肥时分为多种处理情况：其一，如果此时降雨量监测装置监测到当前没有降雨量或降雨量较小，变量施肥控制装置控制单位时间内从环形肥料箱4进入混合箱2内的肥料量为正常状态，肥料进入混合箱中与水混合后从抽液喷洒装置中喷出实现自动施肥的操作，减小了人工施肥的人力以及时间损耗；其二，若此时降雨量监测装置监测到当前降雨量较大，变量施肥控制装置控制单位时间内从环形肥料箱内进入混合箱内的肥料量较小或者为零，防止本装置在降雨量较大时施肥，导致雨水将肥料冲刷带走，导致肥料的浪费以及大量肥料污染水源；本装置可用于植株日常的智能化自动浇水施肥使用，实现科学种植增加产量的同时减少水资源与肥料的浪费，在只需要浇水时，环形肥料箱内的肥料不会进入混合箱中混合，只进行浇水操作；当土壤环境在无雨或者小雨天气缺肥时，肥料与水混合，本装置对周围土壤环境正常施肥；当土壤环境在大雨天气缺肥时，变量施肥控制装置控制环形肥料箱4中的肥料少量或者不进入混合箱，防止肥料在施放过程中被雨水冲走造成浪费，直至降雨量监测装置监测到天气为停雨或者小雨时，本装置继续进行施肥操作给植株补充养分。
具体而言，如图所示，本实施例所述的变量施肥控制装置包括导向组件7，所述混合箱2的内底部安装有导向组件7，导向组件7的活动部上安装锥形浮块8，锥形浮块8的上端通过第一连杆连接有第一挡板9，第一挡板9与混合箱2的内壁接触配合并能够将进料孔5密封，所述的进料孔5朝向混合箱2的内底部向下倾斜，混合箱2的下部外侧安装有环形蓄水箱30，环形蓄水箱30与混合箱2的连通处开设第一通孔10，第一通孔10位于锥形浮块8的下侧，第一通孔10靠近环形蓄水箱30的一端配合安装闸板11，闸板11能够将第一通孔10封闭，闸板11朝向混合箱2的一侧通过第二连杆固定连接有第二挡板12，第二挡板12的顶面与第一挡板9的底面接触配合，第二挡板12的侧面与混合箱2的内侧壁接触配合并能够将进料孔5密封，闸板11的下端固定连接有第三连杆13；所述的降雨量监测装置包括浮板14，第三连杆13向下穿过环形蓄水箱30后固定连接有浮板14，第三连杆13与环形蓄水箱30的接触处为密封接触配合，第三连杆13能够相对于环形蓄水箱30上下移动，浮板14位于集水部1内，环形蓄水箱30内设有雨水净化组件15。当水肥传感器组件监测到土壤环境缺水时，水肥传感器发送信号给控制器，控制器控制水泵向混合箱内泵水，具体工作情况为水泵泵水一段时间后停止，使得混合箱内的水位始终低于锥形浮块，不会使得肥料进入混合箱，接着抽液喷洒装置将混合箱内的水抽取并喷洒至周围的土壤环境中；当水肥传感器组件监测到土壤环境缺肥时，控制水泵持续泵水进入混合箱，此时分为三种施肥情况；其一，若集水部1内的浮板14没有上升或者上升幅度较小，则表示此时无雨或者为细雨，则闸板保持将第一通孔10关闭的状态，随着混合箱2内的水位不断上升，锥形浮块带动第一挡板向上移动从而将进料孔完全打开，环形肥料箱内的肥料沿着进料孔进入混合箱中与水混合，肥料进入混合箱时从锥形浮块的上表面滑落，肥料与水混合后被抽液喷洒装置抽取并向外喷出；其二，若集水部1内的浮板14上升了一定距离，此时天气为小雨，则浮板14带动闸板上升将第一通孔打开使得环形蓄水箱与混合箱连通，此时蓄水箱可进行暂时性的蓄水使用，同时，闸板带动第二挡板向上移动推动第一挡板，第一挡板与第二挡板共同将进料孔封闭，其中第二挡板封闭一部分进料孔，且降雨量越大则第二挡板封闭进料孔的程度越大，混合箱2内的水位上涨推动锥形浮块远离进料孔，此时由于第二挡板封闭了几部分进料孔，因此进料孔被不完全打开，此时从环形肥料箱单位时间内进入混合箱的肥料量较少，只为暂时性的缓解一下周围土壤环境缺肥的情况；其三，集水部1内的浮板14上升带动闸板与第二挡板将进料孔完全关闭，则表示此时降雨量较大，此时进行施肥则肥料会被雨水冲刷带走，因此肥料不进入混合箱中；且在降雨量较大时，闸板将第一通孔打开，环形蓄水箱不仅起到临时的蓄水作用，同时雨水会先进入环形蓄水箱中被雨水净化组件净化去除酸性，然后纯净或者带有一定碱性的水从抽液喷洒装置中喷出从而对淋在土壤中的酸性雨水起到中和稀释的效果，防止酸性雨水损伤植株，且能够保证雨后所施肥料不会受到酸性雨水的影响；当集水部与混合箱内的水位恢复正常时，闸板与锥形浮块均可在自身的重力作用下下降复位。
具体的，如图所示，本实施例所述的抽液喷洒装置包括转轴16，混合箱2的内底部转动连接有转轴16，转轴16的下部外侧固定连接有若干搅拌叶片17，转轴16的中上部外侧套设有套筒18，套筒18与混合箱2的内壁固定连接，套筒18的下部开设第二通孔且第二通孔外端连接有进液管22，进液管22的下端管口位于锥形浮块8的下侧，转轴16位于套筒18内的部分外侧套装绞龙叶片19，转轴16的上端固定连接有竖管20，竖管20与驱动装置相连，驱动装置能够驱动竖管20转动，竖管20的下端伸入套筒18且其侧壁开设进液孔，竖管20的上端向上伸出混合箱2后其外侧套装喷洒头21，喷洒头21的侧壁环形均匀开设有若干喷淋孔，位于喷洒头21内侧的竖管20的侧壁开设出液孔。当需要对本装置的周围土壤进行浇水时，启动驱动装置带动竖管与转轴转动，转轴带动绞龙叶片旋转从而将混合箱内的水泵送至竖管内，竖管内的水进入到喷洒头最后从喷洒头中喷出，且竖管在转动时会带动喷洒头转动，从而使得喷洒头对周围的植株进行环形均匀喷洒，防止不均匀受水的情况发生；由于进液管22的下端管口位于锥形浮块的下侧，且水泵每启动一定时间后停止，由进液管将混合箱内的水抽走防止混合箱内的水位继续上升推动锥形浮块；当需要进行施肥操作时，环形肥料箱内的肥料不断进入混合箱中，此时搅拌叶片旋转从而使得肥料与水快速混合，紧接着绞龙叶片旋转泵送肥料与水的混合物时将其再次混合，使肥料可以充分的溶于水，有利于植株对其进行良好的吸收；且在降雨量较大时，搅拌叶片的旋转可加速环形蓄水箱与混合箱内的液体交换，使得更多的雨水能够进入环形蓄水箱中被雨水净化组件净化。
进一步的，如图所示，本实施例所述的集水部1为集水池，集水池的顶部与地面平齐，集水池的侧壁开设有若干反滤孔且反滤孔内均设有反滤层23，集水池的顶部开设有排水槽24。如上所述的集水池可以在地面上开设若干个，每一个集水池的周围种植植株，当雨天来临时，周围土壤中的雨水可渗透至集水池内，防止植株涝死，同时降雨量较大时，集水池内的水位不断上升，最后雨水可从排水槽24中排出。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的水泵3的进水口安装有过滤组件25；所述的集水部1内安装有水位传感器28，集水部1内设有供水装置水位传感器28与供水装置相连。过滤组件25使得水泵3在抽水时不会将泥土抽入；当集水部内的水位低于预设值时，水位传感器发送信号给控制器，控制器控制供水装置启动给集水部供水。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的驱动装置包括电机26，混合箱2的内壁安装有电机26，电机26的输出轴通过皮带轮组件27与竖管20相连。启动电机26带动输出轴转动即可通过皮带轮组件带动竖管20与转轴转动工作。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的水泵3与混合箱2的连通处安装单向阀，闸板11上开设第四通孔且第四通孔内安装单向阀。混合箱与水泵3连通处的单向阀使得混合箱内的水不能回流，闸板上的单向阀使得环形蓄水箱内的水能够一直流入混合箱中。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的雨水净化组件15为雨水中和剂盛装部。雨水进入环形蓄水箱后能够与雨水中和剂发生中和反应去除酸性。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的水肥传感器组件6包括湿度传感器与肥料传感器。通过在土壤内插入湿度传感器检测土壤是否缺水，通过肥料传感器监测土壤是否缺肥。
更进一步的，如图所示，本实施例所述的肥料传感器为氮含量传感器。通过土壤氮含量来检测土壤是否缺肥。
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 (9)
1.一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：包括集水部（1）与插入土壤中的水肥传感器组件（6），集水部（1）的上侧通过支架安装有混合箱（2），集水部（1）内安装有水泵（3），水泵（3）通过管道与混合箱（2）连通，混合箱（2）的上部外侧安装环形肥料箱（4），环形肥料箱（4）与混合箱（2）的连接处开设进料孔（5）相互连通，进料孔（5）的外端设有变量施肥控制装置，集水部（1）内设有降雨量监测装置，降雨量监测装置与变量施肥控制装置相连，变量施肥控制装置能够根据降雨量的多少来控制环形肥料箱（4）单位时间内进入混合箱（2）的肥料量，混合箱（2）的顶部连接并连通有抽液喷洒装置；
所述的变量施肥控制装置包括导向组件（7），所述混合箱（2）的内底部安装有导向组件（7），导向组件（7）的活动部上安装锥形浮块（8），锥形浮块（8）的上端通过第一连杆连接有第一挡板（9），第一挡板（9）与混合箱（2）的内壁接触配合并能够将进料孔（5）密封，所述的进料孔（5）朝向混合箱（2）的内底部向下倾斜，混合箱（2）的下部外侧安装有环形蓄水箱（30），环形蓄水箱（30）与混合箱（2）的连通处开设第一通孔（10），第一通孔（10）位于锥形浮块（8）的下侧，第一通孔（10）靠近环形蓄水箱（30）的一端配合安装闸板（11），闸板（11）能够将第一通孔（10）封闭，闸板（11）朝向混合箱（2）的一侧通过第二连杆固定连接有第二挡板（12），第二挡板（12）的顶面与第一挡板（9）的底面接触配合，第二挡板（12）的侧面与混合箱（2）的内侧壁接触配合并能够将进料孔（5）密封，闸板（11）的下端固定连接有第三连杆（13）；所述的降雨量监测装置包括浮板（14），第三连杆（13）向下穿过环形蓄水箱（30）后固定连接有浮板（14），第三连杆（13）与环形蓄水箱（30）的接触处为密封接触配合，第三连杆（13）能够相对于环形蓄水箱（30）上下移动，浮板（14）位于集水部（1）内，环形蓄水箱（30）内设有雨水净化组件（15）。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的抽液喷洒装置包括转轴（16），混合箱（2）的内底部转动连接有转轴（16），转轴（16）的下部外侧固定连接有若干搅拌叶片（17），转轴（16）的中上部外侧套设有套筒（18），套筒（18）与混合箱（2）的内壁固定连接，套筒（18）的下部开设第二通孔且第二通孔外端连接有进液管（22），进液管（22）的下端管口位于锥形浮块（8）的下侧，转轴（16）位于套筒（18）内的部分外侧套装绞龙叶片（19），转轴（16）的上端固定连接有竖管（20），竖管（20）与驱动装置相连，驱动装置能够驱动竖管（20）转动，竖管（20）的下端伸入套筒（18）且其侧壁开设进液孔，竖管（20）的上端向上伸出混合箱（2）后其外侧套装喷洒头（21），喷洒头（21）的侧壁环形均匀开设有若干喷淋孔，位于喷洒头（21）内侧的竖管（20）的侧壁开设出液孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的集水部（1）为集水池，集水池的顶部与地面平齐，集水池的侧壁开设有若干反滤孔且反滤孔内均设有反滤层（23），集水池的顶部开设有排水槽（24）。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的水泵（3）的进水口安装有过滤组件（25）；所述的集水部（1）内安装有水位传感器（28），集水部（1）内设有供水装置水位传感器（28）与供水装置相连。
5.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的驱动装置包括电机（26），混合箱（2）的内壁安装有电机（26），电机（26）的输出轴通过皮带轮组件（27）与竖管（20）相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的水泵（3）与混合箱（2）的连通处安装单向阀，闸板（11）上开设第四通孔且第四通孔内安装单向阀。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的雨水净化组件（15）为雨水中和剂盛装部。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的水肥传感器组件（6）包括湿度传感器与肥料传感器。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的智能变量施肥装置，其特征在于：所述的肥料传感器为氮含量传感器。
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