CN113950926A - 一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法，其系统包括控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统、供电系统和移动终端；本发明通过信息采集系统采集土壤含水量、土壤酸碱度、日平均降雨量、空气温湿度、光照强度和风力风向数据，同时通过360°高清摄像头获取农作物种类、生长情况和病虫害情况的图像信息，再利用中央处理器对采集数据进行计算处理并结合图像信息及环境信息进行人工智能与大数据分析，制定出对应的灌溉方案，再依据方案控制供料系统进行智能化自动供料和智能化的灌溉方式选择，以便于农业灌溉时选择最佳的水肥药混合配比和最佳的喷淋方案，不仅实现了智能化灌溉，还提高了灌溉的自动化性能。

Description

一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法

技术领域

本发明涉及灌溉系统技术领域，尤其涉及一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法。

背景技术

我国作为一个农业大国，向来是以农为本，农业种植过程中需要进行灌溉，农业灌溉主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业，农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌，传统地面灌溉包括畦灌、沟灌、淹灌和漫灌，现代农业微灌溉技术包括微喷灌、滴灌、渗灌等，现有的这些农业灌溉技术普遍存在需要大量人工，大大增加了农业管理费用，而且灌溉效率较低，无法合理分配水、肥和药的灌溉次数和时间，不能实现水、肥和药集约化统一灌溉管理，而随着科技的发展，水肥一体化技术逐渐得到应用；

现有的水肥一体化灌溉系统大都结构单一，只具备对水肥药混合并灌溉的功能，而不能对灌溉区进行土壤数据的气象数据的检测，从而不能智能的选择最佳的灌溉方案，且现有的水肥一体化灌溉系统大都需要人工对水肥药进行混合配比，混合比例不好掌控，不仅费时费力，还影响灌溉效果，因此，本发明提出一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种智能水肥药一体化灌溉系统及其灌溉方法，该系统利用中央处理器对采集数据进行计算处理并制定出对应的灌溉方案，再依据方案控制供料系统进行智能化自动供料和智能化的灌溉方式选择，以便于农业灌溉时选择最佳的水肥药混合配比和最佳的喷淋方案，不仅实现了智能化灌溉，还提高了灌溉的自动化性能。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种智能水肥药一体化灌溉系统，包括控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统、供电系统和移动终端，所述控制主机包括用于输入参数的控制面板、显示数据的显示屏和用于控制信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统以及供电系统的中央处理器；

所述信息采集系统包括用于采集土壤数据的土壤信息采集单元、用于采集气象数据的气象信息采集单元和用于获取农作物图像信息的图像信息采集单元；

所述报警系统包括发出警示的警示单元和发送警示信息的信息发送单元；

所述供料系统包括蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐；

所述混合系统包括混料罐，所述蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐分别通过不同的管路与混料罐连通且管路上设有流量控制阀；

所述灌溉系统包括喷灌单元、滴灌单元和微喷单元，所述喷灌单元、滴灌单元和微喷单元分别通过不同的管路与混合系统连通且管路上设有电子控制阀。

进一步改进在于：所述供电系统为控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统和灌溉系统供电，所述供电系统包括蓄电池单元、太阳能发电单元和风力发电单元。

进一步改进在于：所述土壤信息采集单元采集的土壤数据包括土壤含水量、土壤营养量和土壤酸碱度，所述气象信息采集单元采集的气象数据包括农业种植区域的日平均降雨量、空气温湿度、光照强度和风力风向，所述图像信息采集单元为用于获取农作物种类、生长情况和病虫害情况的图像信息的360°高清摄像头。

进一步改进在于：所述警示单元包括警示灯和警报器并在信息采集系统采集的信息数据不在阀值范围内时发出警示，所述信息发送单元在警示单元发出警示时将警示信息发送至主机界面和移动终端。

进一步改进在于：所述蓄水罐内存储有灌溉水，所述蓄肥罐内存储有肥液，所述蓄药罐内存储有药液，所述蓄酸罐内存储有酸液，所述蓄碱罐内存储有碱液。

进一步改进在于：所述喷灌单元用于对农作物进行水肥药喷灌，所述滴灌单元用于对农作物进行水肥药滴灌，所述微喷单元用于对农作物进行水肥药微喷，所述喷灌单元和微喷单元上均设有增压水泵。

一种智能水肥药一体化灌溉系统的灌溉方法，包括以下步骤：

步骤一：

先通过信息采集系统对待灌溉区域的土壤数据和气象数据进行检测采集，再将采集的信息发送至控制主机，接着中央处理器对信息进行计算处理并结合图像信息及环境信息，进行人工智能与大数据分析，制定出对应的灌溉方案；

步骤二：

根据步骤一，中央处理器制定出灌溉方案后先控制供料系统对混合系统供料，并根据灌溉方案利用流量控制阀控制不同料的出料量，再控制混合系统对供料系统提供的原料进行混合，制得水肥药一体化混合物，最后根据灌溉方案选择灌溉系统中喷灌单元、滴灌单元和微喷单元中的一种对农作物进行水肥药灌溉。

本发明的有益效果为：本发明通过信息采集系统采集土壤含水量、土壤酸碱度、日平均降雨量、空气温湿度、光照强度和风力风向数据，同时通过360°高清摄像头获取农作物种类、生长情况和病虫害情况的图像信息，再利用中央处理器对采集数据进行计算处理并结合图像信息及环境信息进行人工智能与大数据分析，制定出对应的灌溉方案，再依据方案控制供料系统进行智能化自动供料和智能化的灌溉方式选择，以便于农业灌溉时选择最佳的水肥药混合配比和最佳的喷淋方案，不仅实现了智能化灌溉，还提高了灌溉的自动化性能，节省了人力，提升了灌溉效果，有利于农作物的健康生长，值得广泛推广应用。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明实施例二的系统结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

实施例一

参见图1，本实施例提供了一种智能水肥药一体化灌溉系统，包括控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统、供电系统和移动终端，所述控制主机包括用于输入参数的控制面板、显示数据的显示屏和用于控制信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统以及供电系统的中央处理器；

所述信息采集系统包括用于采集土壤数据的土壤信息采集单元、用于采集气象数据的气象信息采集单元和用于获取农作物图像信息的图像信息采集单元，所述土壤信息采集单元采集的土壤数据包括土壤含水量、土壤营养量和土壤酸碱度，所述气象信息采集单元采集的气象数据包括农业种植区域的日平均降雨量、空气温湿度、光照强度和风力风向，所述图像信息采集单元为用于获取农作物种类、生长情况和病虫害情况的图像信息的360°高清摄像头；

所述报警系统包括发出警示的警示单元和发送警示信息的信息发送单元，所述警示单元包括警示灯和警报器并在信息采集系统采集的信息数据不在阀值范围内时发出警示，所述信息发送单元在警示单元发出警示时将警示信息发送至主机界面和移动终端，以便于用户及时发现灌溉区的异常；

所述供料系统包括蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐，所述蓄水罐内存储有灌溉水，所述蓄肥罐内存储有肥液，所述蓄药罐内存储有药液，所述蓄酸罐内存储有酸液，所述蓄碱罐内存储有碱液，通过蓄水罐、蓄肥罐和蓄药罐内存储的灌溉水、肥液和药液实现水肥药的一体化灌溉，通过蓄酸罐和蓄碱罐内存储的酸液和碱液实现对灌溉区土壤的酸碱度改良；

所述混合系统包括混料罐，所述蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐分别通过不同的管路与混料罐连通且管路上设有流量控制阀，中央处理器根据信息采集系统采集到的信息数据计算分析出灌溉用混合料的不同原料配比，并利用流量控制阀放出不同量的料；

所述灌溉系统包括喷灌单元、滴灌单元和微喷单元，所述喷灌单元、滴灌单元和微喷单元分别通过不同的管路与混合系统连通且管路上设有电子控制阀，所述喷灌单元用于对农作物进行水肥药喷灌，所述滴灌单元用于对农作物进行水肥药滴灌，所述微喷单元用于对农作物进行水肥药微喷，中央处理器根据信息采集系统采集到的信息数据计算分析出对应的灌溉方式(中央处理器具备对应的计算处理程序，根据土壤含水量数据选择对应的灌溉水用量，例如含水量高则灌溉水用量则少，含水量低则灌溉用水量低，根据日平均降雨量、空气温湿度和光照强度选择喷灌或滴灌或微喷，根据土壤营养量选择对应的肥液用量，根据土壤酸碱值选择加入酸液或碱液，根据风力风向选择喷灌或微喷的强度)并打开对应灌溉方式上的电子控制阀，所述喷灌单元和微喷单元上均设有增压水泵，在检测到风力较大时利用增压水泵调节喷灌和微喷的强度，使灌溉范围始终处于最佳值；

所述供电系统为控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统和灌溉系统供电，所述供电系统包括蓄电池单元、太阳能发电单元和风力发电单元，为系统用电提供多种选择，环保节能。

本实施例还提供了一种智能水肥药一体化灌溉系统的灌溉方法，包括以下步骤：

步骤一：

先通过信息采集系统对待灌溉区域的土壤数据和气象数据进行检测采集，再将采集的信息发送至控制主机，接着通过中央处理器对信息进行计算处理并结合图像信息及环境信息，进行人工智能与大数据分析，制定出对应的灌溉方案；

步骤二：

根据步骤一，中央处理器制定出灌溉方案后先控制供料系统对混合系统供料，并根据灌溉方案利用流量控制阀控制不同料的出料量，再控制混合系统对供料系统提供的原料进行混合，制得水肥药一体化混合物，最后根据灌溉方案选择灌溉系统中喷灌单元、滴灌单元和微喷单元中的一种对农作物进行水肥药灌溉。

实施例二

参见图2，本实施例提供了一种智能水肥药一体化灌溉系统，还包括故障检测系统和液位检测系统，所述故障检测系统包括电路检测单元和管路检测单元并分别与控制主机连接，所述液位检测系统包括分别设于蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐内的五组液位传感器，五组液位传感器均与信息采集系统连接，用于检测检测蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐的剩余料量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能水肥药一体化灌溉系统，包括控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统、供电系统和移动终端，其特征在于：

所述控制主机包括用于输入参数的控制面板、显示数据的显示屏和用于控制信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统、灌溉系统以及供电系统的中央处理器；

所述信息采集系统包括用于采集土壤数据的土壤信息采集单元、用于采集气象数据的气象信息采集单元和用于获取农作物图像信息的图像信息采集单元；

所述报警系统包括发出警示的警示单元和发送警示信息的信息发送单元；

所述供料系统包括蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐；

所述混合系统包括混料罐，所述蓄水罐、蓄肥罐、蓄药罐、蓄酸罐和蓄碱罐分别通过不同的管路与混料罐连通且管路上设有流量控制阀；

所述灌溉系统包括喷灌单元、滴灌单元和微喷单元，所述喷灌单元、滴灌单元和微喷单元分别通过不同的管路与混合系统连通且管路上设有电子控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种智能水肥药一体化灌溉系统，其特征在于：所述供电系统为控制主机、信息采集系统、报警系统、供料系统、混合系统和灌溉系统供电，所述供电系统包括蓄电池单元、太阳能发电单元和风力发电单元。

3.根据权利要求1所述的一种智能水肥药一体化灌溉系统，其特征在于：所述土壤信息采集单元采集的土壤数据包括土壤含水量、土壤营养量和土壤酸碱度，所述气象信息采集单元采集的气象数据包括农业种植区域的日平均降雨量、空气温湿度、光照强度和风力风向，所述图像信息采集单元为用于获取农作物种类、生长情况和病虫害情况的图像信息的360°高清摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种智能水肥药一体化灌溉系统，其特征在于：所述警示单元包括警示灯和警报器并在信息采集系统采集的信息数据不在阀值范围内时发出警示，所述信息发送单元在警示单元发出警示时将警示信息发送至主机界面和移动终端。

5.根据权利要求1所述的一种智能水肥药一体化灌溉系统，其特征在于：所述蓄水罐内存储有灌溉水，所述蓄肥罐内存储有肥液，所述蓄药罐内存储有药液，所述蓄酸罐内存储有酸液，所述蓄碱罐内存储有碱液。

6.根据权利要求1所述的一种智能水肥药一体化灌溉系统，其特征在于：所述喷灌单元用于对农作物进行水肥药喷灌，所述滴灌单元用于对农作物进行水肥药滴灌，所述微喷单元用于对农作物进行水肥药微喷，所述喷灌单元和微喷单元上均设有增压水泵。

7.一种智能水肥药一体化灌溉系统的灌溉方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：

先通过信息采集系统对待灌溉区域的土壤数据和气象数据进行检测采集，再将采集的信息发送至控制主机，接着通过中央处理器对信息进行计算处理并结合图像信息及环境信息，进行人工智能与大数据分析，制定出对应的灌溉方案；

步骤二：

根据步骤一，中央处理器制定出灌溉方案后先控制供料系统对混合系统供料，并根据灌溉方案利用流量控制阀控制不同料的出料量，再控制混合系统对供料系统提供的原料进行混合，制得水肥药一体化混合物，最后根据灌溉方案选择灌溉系统中喷灌单元、滴灌单元和微喷单元中的一种对农作物进行水肥药灌溉。

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