CN113973564A - 一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统 - Google Patents

一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，通过环境信息采集系统、控制系统和水肥一体系统中的蓄水装置、蓄肥装置、水肥混合装置和浇灌装置，控制系统根据环境信息采集系统对水肥一体化系统进行控制实现对水肥资源的合理调配，避免造成资源的浪费，同时提高智能化程度，另外通过升降装置、喷头、第一电子控制阀和湿度传感器，使得喷淋方式变得灵活，可跟随作物的生长高度进行高度调节，保证喷淋效果以及达到精细化喷淋。解决了现有的水肥一体化系统水肥资源分配智能化程度低以及灌溉方式比较固化、灵活性不高的技术问题。

Description

一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统
技术领域
本申请涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统。
背景技术
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。传统的农业灌溉均是水和肥料分开施放，无法把握水肥的比例，通过合适的水肥比例促进作物的生长且灌溉过程没有考虑到局部地方的干湿度，智能化的程度较低，另外，现有的浇灌的方式也比较固化，通过固定位置的喷灌装置进行喷淋，导致喷淋不均匀，同时作物在生长过程中高度会发生变化，当生长高于喷灌装置时容易遮挡喷灌装置导致部分作物无法被喷淋到，因此，这些问题亟需得到解决。
发明内容
本申请提供了一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，用于解决现有的水肥一体化系统水肥资源分配智能化程度低以及灌溉方式比较固化、灵活性不高的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，包括水肥一体系统、环境信息采集系统和控制系统；
所述水肥一体系统包括蓄水装置、蓄肥装置、水肥混合装置和浇灌装置；
所述蓄水装置和所述蓄肥装置分别与所述水肥混合装置连通；
所述浇灌装置包括主管路，所述主管路分别连接有多个分管路，所述分管路上均匀竖向设置有多个升降装置，所述升降装置顶部设有喷头和湿度传感器，所述升降装置内竖向设有与所述分管路连通的通道，所述喷头通过所述通道与所述分管路连通，所述喷头通过第一电子控制阀与所述通道连通；
所述水肥混合装置通过第一水泵与所述主管路连通；
所述蓄水装置通过第二水泵与所述主管路连通；
所述水肥一体系统和所述环境信息采集系统分别与所述控制系统电性连接。
优选地，所述环境信息采集系统包括温度传感器、土壤墒情监测仪、PH传感器和雨量传感器。
优选地，所述蓄水装置包括蓄水池，所述蓄水池顶部设有防护盖，所述防护盖包括左防护盖和右防护盖，所述左防护盖的右端和所述右防护盖的左端分别铰接有电控滑动装置，所述左防护盖和所述右防护盖分别通过所述电控滑动装置分别与所述蓄水池顶部滑动连接，所述电控滑动装置与所述控制系统电性连接；
所述防护盖的前端两侧对称设置有支撑机构，所述支撑机构包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述防护盖的前侧铰接，另一端与所述第二支撑杆通过阻尼转轴铰接，所述第二支撑杆的另一端与所述蓄水池的前端面固定连接。
优选地，所述蓄水池的通过第一管路与所述水肥混合装置连通；
所述蓄肥装置通过第二管路与所述水肥混合装置连通；
所述第一管路和所述第二管路上分别设有第三水泵和第四水泵；
所述第一管路和所述第二管路均设有流量计；
所述流量计、所述第三水泵和所述第四水泵分别与所述控制系统电性连接。
优选地，所述防护盖顶部设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述控制系统电性连接。
优选地，还包括虫害处理系统，所述虫害处理系统包括病虫害检测仪和药物混合装置；
所述升降装置上设有摄像头和用于带动所述摄像头水平转动的转动机构，所述摄像头与所述病虫害检测仪电性连接；
所述药物混合装置通过第五水泵与所述主管路连通；
所述转动机构、所述病虫害检测仪、所述第五水泵和所述药物混合装置分别与所述控制系统电性连接。
优选地，所述转动机构包括转动环，所述转动环位于所述喷头下方，所述转动环套设在所述升降装置上且与所述升降装置转动连接；
所述摄像头与所述转动环连接；
所述转动环的外侧下端周向设有齿条；
所述升降装置上竖向设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有与所述齿条啮合的齿轮。
优选地，多个所述分管路分别通过第二电子控制阀与所述主管路连通。
优选地，所述控制系统包括控制面板和云端服务器，所述控制面板内置控制器。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本发明通过环境信息采集系统、控制系统和水肥一体系统中的蓄水装置、蓄肥装置、水肥混合装置和浇灌装置，控制系统根据环境信息采集系统对水肥一体化系统进行控制实现对水肥资源的合理调配，避免造成资源的浪费，同时提高智能化程度，另外通过升降装置、喷头、第一电子控制阀和湿度传感器，使得喷淋方式变得灵活，可跟随作物的生长高度进行高度调节，保证喷淋效果以及实现精细化喷淋。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中提供的一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统的整体示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为本申请实施例中提供的蓄水池关闭状态的结构示意图；
图4为本申请实施例中提供的蓄水池打开状态的结构示意图。
其中，附图标记为：
1、环境信息采集系统；2、控制系统；3、蓄肥装置；4、水肥混合装置；5、主管路；6、分管路；7、升降装置；8、喷头；9、第一电子控制阀；10、通道；11、第一水泵；12、第二水泵；13、蓄水装置；1301、蓄水池；1302、左防护盖；1303、右防护盖；1304、电控滑动装置；14、第一支撑杆；15、第二支撑杆；16、第一管路；17、第二管路；18、第三水泵；19、第四水泵；20、流量计；21、太阳能电池板；22、药物混合装置；23、第五水泵；24、转动环；25、齿条；26、驱动电机；27、齿轮；28、第二电子控制阀；29、摄像头。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供了一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统的实施例，包括水肥一体系统、环境信息采集系统1和控制系统2；水肥一体系统包括蓄水装置13、蓄肥装置3、水肥混合装置4和浇灌装置；蓄水装置13和蓄肥装置3分别与水肥混合装置4连通；浇灌装置包括主管路5，主管路5分别连接有多个分管路6，分管路6上均匀竖向设置有多个升降装置7，升降装置7顶部设有喷头8和湿度传感器，升降装置7内竖向设有与分管路6连通的通道10，喷头8通过通道10与分管路6连通，喷头8通过第一电子控制阀9与通道10连通；水肥混合装置4通过第一水泵11与主管路5连通；蓄水装置13通过第二水泵12与主管路5连通；水肥一体系统和环境信息采集系统1分别与控制系统2电性连接。
需要说明的是，控制系统2可实时联网，获取当地气象信息，根据当地的气象预报判断对作物灌溉的用水量，合理调配，节约资源，第一水泵和第二水泵分别与控制系统电性连接。环境信息采集系统1实施获取作物周围的环境信息，并将作物周围的环境信息反馈到控制系统2，控制系统2根据反馈的环境信息结合气象信息进行分析，判断并得出预置的水肥混合的比例，再控制第一水泵11和第二水泵12分别从蓄水装置13和蓄肥装置3中抽取预置量的水和肥料到水肥混合装置4中进行混合，再将混合后的水肥混合物通过浇灌装置的主管路5到各个分管路6进行浇灌，在作物的生长过程中高度会发生变化，因此控制系统2根据作物的生长周期调整升降装置7，使得喷头8的高度可随作物生长而变化，提高喷淋效果，另外通过湿度传感器和采集局部位置的湿度信息并反馈到控制系统2，再结合第一电子控制阀9，控制对应湿度低位置的第一电子控制阀9开启，使得喷头8只对湿度低的位置进行喷淋，以达到精细化喷淋，避免造成水资源的浪费。
本申请实施例提供的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，通过环境信息采集系统1、控制系统2和水肥一体系统中的蓄水装置13、蓄肥装置3、水肥混合装置4和浇灌装置，控制系统2根据环境信息采集系统1对水肥一体化系统进行控制实现对水肥资源的合理调配，避免造成资源的浪费，同时提高智能化程度，另外通过升降装置7、喷头8、第一电子控制阀9和湿度传感器，使得喷淋方式变得灵活，可跟随作物的生长高度进行高度调节，保证喷淋效果以及实现精细化喷淋。
实施例2
作为对实施例1的进一步改进，如图1至图4所示，信息采集系统包括温度传感器、土壤墒情监测仪、PH传感器和雨量传感器，控制系统2根据温度传感器、土壤墒情监测仪、PH传感器和雨量传感器反馈的温度信息、土壤墒情信息、PH信息和雨量信息，综合判断是否需要进行浇灌，以及具体浇灌的水肥比例信息，通过多类型的信息，提高控制系统2判断的精确性以及提高智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统的智能化程度。
进一步地，蓄水装置13包括蓄水池1301，蓄水池1301顶部设有防护盖，防护盖包括左防护盖1302和右防护盖1303，左防护盖1302的右端和右防护盖1303的左端分别铰接有电控滑动装置1304，左防护盖1302和右防护盖1303分别通过电控滑动装置1304分别与蓄水池1301顶部滑动连接，电控滑动装置1304与控制系统2电性连接；防护盖的前端两侧对称设置有支撑机构，支撑机构包括第一支撑杆14和第二支撑杆15，第一支撑杆14的一端与防护盖的前侧铰接，另一端与第二支撑杆15通过阻尼转轴铰接，第二支撑杆15的另一端与蓄水池1301的前端面固定连接。
需要说明的是，电控滑动装置1304与控制系统2电性连接。当控制系统2根据雨量传感器反馈的信息判断有雨时，控制系统2分别控制左防护盖1302和右防护盖1303上的电控滑动装置1304向蓄水池1301外侧移动，左防护盖1302和右防护盖1303在第一支撑杆14的作用下外侧向上移动，使得左防护盖1302和右防护盖1303分别向蓄水池1301的内侧倾斜，便于收集增大雨水的收集面积，利用水资源以达到节约水源的目的，另外通过阻尼转轴使得第一支撑杆14绕着第二支撑杆15平缓转动，提高支撑机构的使用寿命。
进一步地，蓄水池1301的通过第一支撑杆14与水肥混合装置4连通；蓄肥装置3通过第二管路17与水肥混合装置4连通；第一支撑杆14和第二管路17上分别设有第三水泵18和第四水泵19；第一支撑杆14和第二管路17均设有流量计20；流量计20、第三水泵18和第四水泵19分别与控制系统2电性连接。
当控制系统2得出预置的水肥比例后，控制第三水泵18和第四水泵19以控制水和肥料进入水肥混合装置4进行混合，再此过程中通过流量计20精确水肥比例。
进一步地，防护盖顶部设有太阳能电池板21，太阳能电池板21与控制系统2电性连接，通过太阳能提供一部分电能，有效节约资源。
实施例3
作为对实施例1或2的进一步改进，如图1至图4所示，还包括虫害处理系统，虫害处理系统包括病虫害检测仪和药物混合装置22；升降装置7上设有摄像头29和用于带动摄像头29水平转动的转动机构，摄像头29与病虫害检测仪电性连接；药物混合装置22通过第五水泵23与主管路5连通；转动机构、病虫害检测仪、第五水泵23和药物混合装置22分别与控制系统2电性连接。
将摄像头29安装在升降装置7上，在升降的同时通过转动机构转动，对周围的作物图形信息进行全方位采集，检测各个位置的作物信息，摄像头29获取图像信息反馈到病虫害检测仪进行判断是否有虫害，病虫害检测仪再将信息反馈到控制系统2，若有虫害，控制系统2则控制药物混合装置22进行对应的药物配制，再控制第五水泵23将药物输送到主管路5，最后控制相应位置的电子控制阀打开，使药物从喷头8喷出进行虫害处理。
进一步地，转动机构包括转动环24，转动环24位于喷头8下方，转动环24套设在升降装置7上且与升降装置7转动连接；摄像头29与转动环24连接；转动环24的外侧下端周向设有齿条25；升降装置7上竖向设有驱动电机26，驱动电机26的输出轴上设有与齿条25啮合的齿轮27。
需要说明的是，驱动电机26与控制系统2电性连接。通过控制系统2启动驱动电机26从而带动齿轮27转动，再通过齿条25带动转动环24转动。
进一步地，多个分管路6分别通过第二电子控制阀28与主管路5连通。通过第二电子控制阀28，当只需要对局部位置进行喷淋时，可避免药物或水流入其他分管路6，合理利用资源，提高精细化管理程度。
进一步地，控制系统2包括控制面板和云端服务器，控制面板内置控制器。可能过控制面板对智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统进行操作以及输入预置的参数信息，另外通过云端服务器可利用计算机、手机等进行远程在线查看信息以及操作，实现数据共享，提高智能化程度。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，包括水肥一体系统、环境信息采集系统和控制系统；
所述水肥一体系统包括蓄水装置、蓄肥装置、水肥混合装置和浇灌装置；
所述蓄水装置和所述蓄肥装置分别与所述水肥混合装置连通；
所述浇灌装置包括主管路，所述主管路分别连接有多个分管路，所述分管路上均匀竖向设置有多个升降装置，所述升降装置顶部设有喷头和湿度传感器，所述升降装置内竖向设有与所述分管路连通的通道，所述喷头通过所述通道与所述分管路连通，所述喷头通过第一电子控制阀与所述通道连通；
所述水肥混合装置通过第一水泵与所述主管路连通；
所述蓄水装置通过第二水泵与所述主管路连通；
所述水肥一体系统和所述环境信息采集系统分别与所述控制系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述环境信息采集系统包括温度传感器、土壤墒情监测仪、PH传感器和雨量传感器。
3.根据权利要求2所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述蓄水装置包括蓄水池，所述蓄水池顶部设有防护盖，所述防护盖包括左防护盖和右防护盖，所述左防护盖的右端和所述右防护盖的左端分别铰接有电控滑动装置，所述左防护盖和所述右防护盖分别通过所述电控滑动装置分别与所述蓄水池顶部滑动连接，所述电控滑动装置与所述控制系统电性连接；
所述防护盖的前端两侧对称设置有支撑机构，所述支撑机构包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述防护盖的前侧铰接，另一端与所述第二支撑杆通过阻尼转轴铰接，所述第二支撑杆的另一端与所述蓄水池的前端面固定连接。
4.根据权利要求3所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述蓄水池的通过第一管路与所述水肥混合装置连通；
所述蓄肥装置通过第二管路与所述水肥混合装置连通；
所述第一管路和所述第二管路上分别设有第三水泵和第四水泵；
所述第一管路和所述第二管路均设有流量计；
所述流量计、所述第三水泵和所述第四水泵分别与所述控制系统电性连接。
5.根据权利要求4所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述防护盖顶部设有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述控制系统电性连接。
6.根据权利要求1所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，还包括虫害处理系统，所述虫害处理系统包括病虫害检测仪和药物混合装置；
所述升降装置上设有摄像头和用于带动所述摄像头水平转动的转动机构，所述摄像头与所述病虫害检测仪电性连接；
所述药物混合装置通过第五水泵与所述主管路连通；
所述转动机构、所述病虫害检测仪、所述第五水泵和所述药物混合装置分别与所述控制系统电性连接。
7.根据权利要求6所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述转动机构包括转动环，所述转动环位于所述喷头下方，所述转动环套设在所述升降装置上且与所述升降装置转动连接；
所述摄像头与所述转动环连接；
所述转动环的外侧下端周向设有齿条；
所述升降装置上竖向设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有与所述齿条啮合的齿轮。
8.根据权利要求7所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，多个所述分管路分别通过第二电子控制阀与所述主管路连通。
9.根据权利要求1所述的智慧农业数据控制物联网水肥一体化系统，其特征在于，所述控制系统包括控制面板和云端服务器，所述控制面板内置控制器。
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