CN116210429A - 一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，属于农业技术领域，包括喷灌机构、配比机构和机构的控制系统；喷灌机构用于依据农作物生长土壤中的养分和水分的情况，自动调整喷灌流量的大小；配比机构用于根据不同农作物和不同阶段农作物需水肥的不同，自动实现精准的水肥配比；机构的控制系统包括检测的运行数据信号和发送的执行指令，实现喷灌机构和配比机构自动运行；本发明中利用配比机构，通过土壤中的湿度传感器和养分传感器检测到的数据，能自动完成对农作物水肥的精准配比和喷施，本发明还通过互联网接收本地的气象信息，在实施水肥喷施的过程中，还要参考本地气象的数据，使水肥喷施更加智能化、数字化、自动化和实时化。
Description
技术领域
本发明是一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，具体涉及一种受网络控制，具有数字化、智能化、网络化和实时化的现代水肥一体化喷施系统，属于农业技术领域。
背景技术
水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，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，配兑好肥液与灌溉水，使水肥相融后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，现有的水肥喷施一体化设备，体积较小，而且还需要过多的人为的干预，操作经常以滴灌的方式，常针对单一种类和小面积的农作物，进行水肥精准配比和喷施，而要面对大面积种植的农作物或者不同种类的农作物进行精准水肥喷施，还要根据天气、土壤中的湿度和土壤中的养分进行有选择性的水肥配比和分阶段的喷施，现有的水肥喷施设备就显得力不从心，为了让水肥一体化喷施更加数字化、智能化、网络化和实时化，为此本领域技术人员提出了一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统来解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，本发明通过互联网和局域网为控制载体，依据不同农作物和不同阶段的农作物的需水量和需肥量的要求，精准的进行水肥配比和喷施，同时还依据实时的天气情况，智能性的选择合适的喷施时间和喷施水量，使土壤中的水分和养分更加适宜农作物的生长，使水肥喷施更加数字化、智能化、网络化和实时化。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，包括喷灌机构、配比机构和机构的控制系统；
所述喷灌机构，用于依据农作物生长土壤中的养分和水分的情况，自动调整喷灌流量的大小；
所述配比机构，用于根据不同农作物和不同阶段农作物需水肥的不同，自动实现精准的水肥配比；
所述机构的控制系统，包括检测的运行数据信号和发送的执行指令，实现喷灌机构和配比机构自动运行；
所述喷灌机构包括主管道、田块和智能控制室，田块内埋藏有湿度传感器、养分传感器和喷灌管道，湿度传感器和养分传感器有若干个，且均匀分布在田块中，湿度传感器用于检测田块中农作物生长土壤的湿度数据，养分传感器用于检测田块中农作物生长土壤的养分数据。
进一步，所述喷灌管道连接有主管道，两者之间设有喷灌组件，喷灌组件包括喷灌阀、压力传感器、无线模块和流量传感器，喷灌阀为比例阀，压力传感器用于检测喷灌管道内水肥混合液的压力数据，流量传感器用于检测喷灌管道内水肥混合液的流量，无线模块电性连接喷灌阀、压力传感器和流量传感器，无线模块通过无线网络连接有中央控制器；
当田块中需要喷施水肥时，喷灌阀打开，机构的控制系统根据无线模块传来流量传感器的数据，实时调整喷灌阀的开度，使各田块中的喷施流量一致，当湿度传感器或养分传感器检测到湿度或养分达到设定值之后，喷灌阀关闭。
进一步，所述配比机构包括配比罐，配比罐上部通过配比管道连通有自来水管道，配比管道还连接有肥料管道，自来水管道上设有自来水阀和1#流量计，自来水阀用于关断和连通向配比罐内配送自来水，1#流量计用于实时检测自来水的流量，肥料管道上设有肥料阀和2#流量计，肥料阀用于关断和连通向配比罐内配送肥料，2#流量计用于实时检测肥料的流量，自来水阀和肥料阀都是比例阀。
进一步，所述配比罐的底部还设有液位传感器，液位传感器用于检测配比罐内液位，配比罐的顶端上方还设有搅拌电机，搅拌电机的末端连接有搅拌杆，搅拌杆位于配比罐内部，搅拌电机通过搅拌杆使配比罐内水肥均匀混合，配比罐的下部通过管道连接有喷灌电机的进口，喷灌电机的出口连接有主管道；
当需要向田块中喷施水肥时，自来水阀和肥料阀打开，机构的控制系统根据水肥的设定比例，通过1#流量计和2#流量计检测到的数据，控制自来水阀和肥料阀的开度，使水肥的流量在设定比例值上，配比罐中的液位达到喷灌设定值后，搅拌电机启动，喷灌电机启动，喷灌阀打开，向农作物喷施水肥。
进一步，所述机构的控制系统包括中央控制器，中央控制器通过电性连接有配比机构输入部分和配比机构输出部分，中央控制器还通过无线通迅连接有无线模块，中央控制器还通过网线连接有显示屏，中央控制器还通过互联网接收本地的气象信息和远程操作端，中央控制器还通过电性连接有员工巡检设备。
进一步，所述配比结构输入部分用于检测配比机构的运行数据，中央控制器通过接收配比机构输入部分检测的运行数据，向配比机构输出部分发送运行指令，来实现配比机构自动运行，中央控制器还会统计配比机构中自来水的累积流量，用于作为水肥喷施的收费依据。
进一步，所述无线模块既是接收模块也是发射模块，无线模块用于将湿度传感器和养分传感器检测到农作物生长的土壤状况，通过无线局域网向中央控制器发送检测的数据，中央控制器通过接收到的土壤数据，还要依据接收到本地气象的降水概率，智能性的决定是否向田块内喷施水肥。
进一步，所述员工巡检设备用于监督巡检员定期做本系统内设备的保养和维护，中央控制器还会通过互联网向远程操作端的巡检员发送巡检维护指令，防止由于本系统内设备保养不当而耽误对农作物的水肥喷施。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
1、本发明在农作物生长的田块中埋藏有养分传感器、湿度传感器和喷灌管道，可以根据养分传感器、湿度传感器检测农作物生长土壤中的养分和水分数据，控制系统可以通过阀门的大小比例控制，对水肥进行精准比例的配比，经喷灌管道实时对农作物的进行水肥喷施，提高了水肥喷施的效果，有利于农作物的生长。
2、本发明中的控制系统以互联网和局域网为控制载体，本发明中的中央控制器通过互联网连接本地的天气情况，当有降雨的情境下，本发明可以有选择性的控制水肥的比例，中央控制器通过局域网控制本发明的执行结构，选择少喷或者不喷施水肥，提高了水肥喷施系统的数字化、智能化和网络化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例与方位绘制。
图1为本发明的结构连接示意图；
图2为本发明机构的控制系统电气网络连接原理图；
图3为本发明实现方法的流程图。
具体实施方式
一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，包括喷灌机构、配比机构和机构的控制系统；
所述喷灌机构，用于依据农作物生长土壤中的养分和水分的情况，自动调整喷灌流量的大小；
所述配比机构，用于根据不同农作物和不同阶段农作物需水肥的不同，自动实现精准的水肥配比；
所述机构的控制系统，包括检测的运行数据信号和发送的执行指令，实现喷灌机构和配比机构自动运行；
如图1所示，所述喷灌机构包括主管道6、田块2和智能控制室1，由于田块2有若干个，田块2和主管道6之间的构造相同，下面仅以一块田块2举例说明，田块2内埋藏有湿度传感器4、养分传感器3和喷灌管道5，湿度传感器4和养分传感器3有若干个，且均匀分布在田块2中，湿度传感器4用于检测田块2中农作物生长土壤的湿度数据，养分传感器3用于检测田块2中农作物生长土壤的养分数据。
所述喷灌管道5连接有主管道6，两者之间设有喷灌组件，喷灌组件包括喷灌阀9、压力传感器8、无线模块7和流量传感器10，喷灌阀9为比例阀，压力传感器8用于检测喷灌管道5内水肥混合液的压力数据，流量传感器10用于检测喷灌管道5内水肥混合液的流量，无线模块7电性连接喷灌阀9、压力传感器8和流量传感器10，无线模块7通过无线网络连接有中央控制器，中央控制器位于智能控制室1内。
当田块2中需要喷施水肥时，喷灌阀9打开，机构的控制系统根据无线模块传来流量传感器10的数据，实时调整喷灌阀9的开度，使各田块2中的喷施流量一致，当湿度传感器4或养分传感器3检测到湿度或养分达到设定值之后，喷灌阀9关闭。
所述配比机构包括配比罐11，配比罐11上部通过配比管道15连通有自来水管道，配比管道15还连接有肥料管道，自来水管道上设有自来水阀16和1#流量计17，自来水阀16用于关断和连通向配比罐11内配送自来水，1#流量计17用于实时检测自来水的流量，肥料管道上设有肥料阀18和2#流量计19，肥料阀18用于关断和连通向配比罐11内配送肥料，2#流量计19用于实时检测肥料的流量，自来水阀16和肥料阀18都是比例阀，机构的控制系统通过1#流量计17检测到的自来水的流量和2#流量计19检测到肥料的流量，控制自来水阀16和肥料阀18的开通比例，实现水肥的精准比例配比。
所述配比罐11的底部还设有液位传感器14，液位传感器14用于检测配比罐11内液位，配比罐11的顶端上方还设有搅拌电机12，搅拌电机12的末端连接有搅拌杆13，搅拌杆13位于配比罐11内部，搅拌电机12通过搅拌杆13使配比罐11内水肥均匀混合，配比罐11的下部通过管道连接有喷灌电机20的进口，喷灌电机20的出口连接有主管道6，喷灌电机20用于抽取配比罐11内的水肥混合液体，通过主管道6向田块2内喷施水肥。
当需要向田块2中喷施水肥时，自来水阀16和肥料阀18打开，机构的控制系统根据水肥的设定比例，通过1#流量计17和2#流量计19检测到的数据，控制自来水阀16和肥料阀18的开度，使水肥的流量在设定比例值上，配比罐11中的液位达到喷灌设定值后，搅拌电机12启动，喷灌电机20启动，喷灌阀9打开，向农作物喷施水肥。
如图2所示，所述机构的控制系统包括中央控制器，中央控制器通过电性连接有配比机构输入部分和配比机构输出部分，中央控制器用于接收配比机构输入部分检测的数据，并且向配比机构输出部分发送运行的指令，中央控制器还通过无线通迅连接有无线模块，中央控制器还通过网线连接有显示屏，显示屏用于显示本系统的运行状态，中央控制器还通过互联网接收本地的气象信息和远程操作端，中央控制器还通过电性连接有员工巡检设备。
所述配比结构输入部分包括1#流量计、2#流量计和液位传感器，配比结构的输出部分包括搅拌电机、喷灌电机、自来水阀和肥料阀，配比机构输入部分用于检测配比机构内的运行数据，中央控制器通过接收配比机构输入部分检测的运行数据，向配比机构输出部分发送运行指令，来实现配比机构自动运行，中央控制器还统计配比机构中自来水的累积流量，用于作为水肥喷施的收费依据。
所述无线模块既是接收模块也是发射模块，无线模块双向电性连接湿度传感器、养分传感器和喷灌阀，无线模块用于将湿度传感器和养分传感器检测到农作物生长的土壤状况，通过无线局域网向中央控制器发送检测的数据，中央控制器通过接收到的土壤数据，还要依据接收到本地气象的降水概率，智能性的决定是否向田块内喷施水肥。
所述员工巡检设备用于监督巡检员定期做本系统内设备的保养和维护，机构的控制系统会设置一个定期巡检的周期，当达到巡检时间时，中央控制器还会通过互联网向远程操作端发送巡检维护指令，当巡检员到达现场做完设备的巡检维护后，才可对巡检维护指令进行现场确认和取消，防止由于本系统内的设备保养不当而耽误对农作物的水肥喷施。
一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统的实现方法，现将实现方法的流程步骤做如下说明。
如图3所示，流程起始于步骤S100,流程开始，执行步骤S101；
步骤S101，机构的控制系统根据湿度传感器或养分传感器的检测数据，决定是否向田块内喷施水肥；若是执行步骤S102；若不是返回程序起始处；
步骤S102，机构的控制系统由接收到的当地气象信息降水概率决定是否向田块内喷施水肥；若是执行步骤S103；若不是返回程序起始处；
步骤S103，自来水阀开启，肥料阀开启；完成后执行步骤S104；
步骤S104，机构的控制系统根据1#流量计和2#流量计的数值，来调整自来水阀和肥料阀的开度；完成后执行步骤S105；
步骤S105，机构的控制系统判断配比罐内的液位是否达到喷灌设定值；若是执行步骤S106；若不是执行步骤S103；
步骤S106，搅拌电机开启，喷灌电机开启，喷灌阀开启；完成后执行步骤S107；
步骤S107，机构的控制系统调整喷灌阀的开度，使田块中的喷施流量一致；完成后执行步骤S108；
步骤S108，机构的控制系统根据湿度传感器或养分传感器的检测数据，决定是否继续向田块内喷施水肥；若是执行步骤S106；若不是执行步骤S109；
步骤S109，搅拌电机关闭，喷灌电机关闭，喷灌阀关闭；完成后执行步骤S110；
步骤S110，自来水阀关闭，肥料阀关闭；完成后执行步骤S101。
本发明的描述是为了示例与描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改与变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择与描述实施例是为了更好的说明本发明的原理与实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (8)
1.一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：包括喷灌机构、配比机构和机构的控制系统；
所述喷灌机构，用于依据农作物生长土壤中的养分和水分的情况，自动调整喷灌流量的大小；
所述配比机构，用于根据不同农作物和不同阶段农作物需水肥的不同，自动实现精准的水肥配比；
所述机构的控制系统，包括检测的运行数据信号和发送的执行指令，实现喷灌机构和配比机构自动运行；
所述喷灌机构包括主管道（6）、田块（2）和智能控制室（1），田块（2）内埋藏有湿度传感器（4）、养分传感器（3）和喷灌管道（5），湿度传感器（4）和养分传感器（3）有若干个，且均匀分布在田块（2）中，湿度传感器（4）用于检测田块（2）中农作物生长土壤的湿度数据，养分传感器（3）用于检测田块（2）中农作物生长土壤的养分数据。
2.如权利要求1所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述喷灌管道（5）连接有主管道（6），两者之间设有喷灌组件，喷灌组件包括喷灌阀（9）、压力传感器（8）、无线模块（7）和流量传感器（10），喷灌阀（9）为比例阀，压力传感器（8）用于检测喷灌管道（5）内水肥混合液的压力数据，流量传感器（10）用于检测喷灌管道（5）内水肥混合液的流量，无线模块（7）电性连接喷灌阀（9）、压力传感器（8）和流量传感器（10），无线模块（7）通过无线网络连接有中央控制器；
当田块（2）中需要喷施水肥时，喷灌阀（9）打开，机构的控制系统根据无线模块（7）传来流量传感器（10）的数据，实时调整喷灌阀（9）的开度，使各田块（2）中的喷施流量一致，当湿度传感器（4）或养分传感器（3）检测到湿度或养分达到设定值之后，喷灌阀（9）关闭。
3.如权利要求1所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述配比机构包括配比罐（11），配比罐（11）上部通过配比管道（15）连通有自来水管道，配比管道（15）还连接有肥料管道，自来水管道上设有自来水阀（16）和1#流量计（17），自来水阀（16）用于关断和连通向配比罐（11）内配送自来水，1#流量计（17）用于实时检测自来水的流量，肥料管道上设有肥料阀（18）和2#流量计（19），肥料阀（18）用于关断和连通向配比罐（11）内配送肥料，2#流量计（19）用于实时检测肥料的流量，自来水阀（16）和肥料阀（18）都是比例阀。
4.如权利要求3所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述配比罐（11）的底部还设有液位传感器14，液位传感器14用于检测配比罐（11）内液位，配比罐（11）的顶端上方还设有搅拌电机（12），搅拌电机（12）的末端连接有搅拌杆（13），搅拌杆（13）位于配比罐（11）内部，搅拌电机（12）通过搅拌杆（13）使配比罐（11）内水肥均匀混合，配比罐（11）的下部通过管道连接有喷灌电机（20）的进口，喷灌电机（20）的出口连接有主管道（6）；
当需要向田块（2）中喷施水肥时，自来水阀（16）和肥料阀（18）打开，机构的控制系统根据水肥的设定比例，通过1#流量计（17）和2#流量计（19）检测到的数据，控制自来水阀（16）和肥料阀（18）的开度，使水肥的流量在设定比例值上，配比罐（11）中的液位达到喷灌设定值后，搅拌电机（12）启动，喷灌电机（20）启动，向农作物喷施水肥。
5.如权利要求1所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述机构的控制系统包括中央控制器，中央控制器通过电性连接有配比机构输入部分和配比机构输出部分，中央控制器还通过无线通迅连接有无线模块，中央控制器还通过网线连接有显示屏，中央控制器还通过互联网接收本地的气象信息和远程操作端，中央控制器还通过电性连接有员工巡检设备。
6.如权利要求5所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述配比机构输入部分用于检测配比机构的运行数据，中央控制器通过接收配比机构输入部分检测的运行数据，向配比机构输出部分发送运行指令，来实现配比机构自动运行，中央控制器还会统计配比机构中自来水的累积流量，用于作为水肥喷施的收费依据。
7.如权利要求5所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述无线模块既是接收模块也是发射模块，无线模块用于将湿度传感器和养分传感器检测到农作物生长的土壤状况，通过无线局域网向中央控制器发送检测的数据，中央控制器通过接收到的土壤数据，还要依据接收到本地气象的降水概率，智能性的决定是否向田块内喷施水肥。
8.如权利要求5所述的一种智能数字化水肥喷施一体化控制系统，其特征在于：所述员工巡检设备用于监督巡检员定期做本系统内设备的保养和维护，中央控制器还会通过互联网向远程操作端发送巡检维护指令，防止由于本系统设备保养不当而耽误对农作物的水肥喷施。
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2023
- 2023-04-28 CN CN202310473589.6A patent/CN116210429A/zh active Pending
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