CN206042807U - 面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，包括供水首部(1)、水肥一体化设备(5)，所述供水首部(1)包含主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)，主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)依次串联于水管路中，供水首部(1)之后设有水肥一体化设备(5)，水肥一体化设备(5)后设有至少两组灌溉控制阀(61)，与现有技术相比，本实用新型能够根据农田同种作物、以及多种作物生长需要，根据土壤墒情实施灌水，在进行灌溉的同时自动实施施肥作业，自动化程度高，特别是灌溉和施肥同步进行，水肥配合更加精准，能够大大降低人工控制的随意性和盲目性，提高作物对水肥的利用效率。

Description

面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置

技术领域

本实用新型属于农业灌溉技术领域，具体地是一种面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉设备。

背景技术

目前设施农业生产中，作物的灌水和施肥通常是单独进行的，随着国家大力提倡节水灌溉，大田实际应用灌溉的方式越来越多，尤其是滴管和喷灌技术，但施肥较为随意性和盲目性，多数是根据管理人员的种植经验判断来确定是否需要施肥和施肥量的，常常造成浪费或施肥不足的情况。

近年来，随着计算机技术、电子技术、传感器技术、自动控制技术和通讯技术的迅猛发展，日光温室、自动化温室、塑料大棚等温、湿度环境自动控制发展较为迅速农业自动化控制在农业生产中越来越重要，特别是灌溉和施肥的控制，是一项复杂而臣不易掌握的工作，因此灌溉和施肥自动化的实现十分迫切。

本实用新型的目的是提供一种能在农业生产中，对农田灌溉系统实现自动灌溉和施肥作业的自动水肥一体化精准灌溉设施，与现有技术相比，本实用新型能够根据农田同种作物、以及多种作物生长需要，根据土壤墒情实施灌水，在进行灌溉的同时自动实施施肥作业，自动化程度高，特别是灌溉和施肥同步进行，水肥配合更加精准，能够大大降低人工控制的随意性和盲目性，提高作物对水肥的利用效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能在农业生产中，对农田灌溉系统实现自动灌溉和施肥作业的自动水肥一体化精准灌溉设施，特别是一种面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置。

本实用新型包括供水首部(1)、水肥一体化设备(5)，其特征在于：所述供水首部(1)包含主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)，主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)依次串联于水管路中，供水首部(1)之后设有水肥一体化设备(5)，水肥一体化设备(5)后设有至少两组灌溉控制阀(61)，所述水肥一体化设备(5)包含主供水管道、分水泵(51)、供水阀(56)、文丘里管(52)、施肥阀(57)和减压腔(55)，所述分水泵(51)进水口与主供水管道相连，出水口分出至少两条副供水管道(58)，副供水管道(58)上连接有供水阀(56)，供水阀(56)之后的副供水管道(58)上连接有施肥管(50)、文丘里管(52)和减压腔(55)，施肥阀(57)设于施肥管(50)管路中，减压腔(55)设置于文丘里管(52)之后，施肥管(50)连接于文丘里管(52)的喉部或减压腔(55)，优选连接于文丘里管(52)的喉部。

进一步地，上述的水肥一体化设备(5)设有自动控制装置，该自动控制装置包含中央控制器PLC，中央控制器PLC设有信息输入端和信息输出端，信息输入端至少设有一组以上的土壤信息采集器Q，所述供水阀(56)和施肥阀(57)均为能够控制开合度的电动阀，所述中央控制器PLC的信息输出端连接并分别控制供水阀(56)和施肥阀(57)的开合度，以达到精确控制水肥的目的。

再进一步地，上述的自动控制装置最好设有远程监测控制装置或人机交互输入输出设备HMI中的至少一种，人机交互输入输出设备HMI最好为触摸屏，所述的远程监测控制装置通过无线通讯模块W与远端的监控中心连接。

再进一步地，上述的自动控制装置还可设有控制主供水泵(2)和/或分水泵(51)的信息输出端。

上述的自动控制装置最好设有人机交互输入输出总线，人机交互式输入输出设备HM通过I人机交互输入输出总线连与自动控制装置连接。

与现有技术相比，本实用新型能够根据农田同种作物、以及多种作物生长需要，根据土壤墒情实施灌水，在进行灌溉的同时自动实施施肥作业，自动化程度高，特别是灌溉和施肥同步进行，水肥配合更加精准，能够大大降低人工控制的随意性和盲目性，提高作物对水肥的利用效率。

附图说明

图1是本实用设施连接结构示意图。

图2是本实用实施例3结构示意图。

图3是本实用新型水肥一体化设备主视结构示意图。

图4是本实用新型水肥一体化设备俯视结构示意图。

图5是本实用新型水肥一体化设备左视结构示意图。

图6是A局部放大结构示意图。

图7是本实用新型实施例5的结构示意图。

图中所示：1是供水首部，2是主供水泵，3是单向阀，4是过滤器，5是水肥一体化设备，50是施肥管，51是分水泵，52是文丘里管，53是止回阀，54是施肥箱，55是减压腔，56是供水阀，57是施肥阀，58是副供水管道，6是大棚，61是灌溉控制阀。

具体实施方式

实施例1：参照图1，为本实用新型实施例1的结构示意图，包括供水首部1、水肥一体化设备5，其特征在于：所述供水首部1包含主供水泵2、单向阀3和过滤器4，主供水泵2、单向阀3和过滤器4依次串设于水管路中，供水首部1上连有水肥一体化设备5，水肥一体化设备5后设有若干灌溉控制阀61,灌溉控制阀61后设有大棚；供水首部1中的供水源为蓄水池或自来水泵房中的一种，供水源设于供水首部1最前端，后设有过滤器4。

实际使用时：本实用新型构成的灌溉设施，包括不同直径的PVC供水管道、弯头、三通、大小头、活接等，一个标有刻度的水池、一个自来水泵房、主供水泵2和分水泵51、若干施肥罐54、中央控制器PLC、一组土壤信息采集器Q、供水管道上设有4个电动球阀，控制文丘里施肥器吸肥的2个电动球阀、2个文丘里施肥器、2个过滤器、一个紧凑的铝合金架结构上长90cm，90cm，高110cm、一个包括终端连接端子的电动控制配电柜。

主体设备首部枢纽是两种不同方式的灌溉模式；分别是水池模式灌溉和自来水模式灌溉，各个地区可以根据当地供水情况进行两种模式的灌溉的选择。

主体部分，一套由2个文丘里注肥器组成的A和B施肥系统。每一个注肥器的流量最高可达300-400升/小时，可实现定量施肥，更加科学合理。

不同型号的PVC管道、弯头、三通、大小头、活接等用PVC胶水紧密粘结，耐压抗腐蚀，保证了灌溉的稳定进行，标有刻度的水池保证了主供水泵正常运行以及让操作者大概了解水池水的容量，一个型号CHL4-30LSWSC不锈钢防腐施肥专用电动泵0.55KW，用以运行文丘里注肥器以及将营养液均匀注入灌水管道。

主供水泵51设计排出口径2寸、流量15m³/h与管道压力保持一致，稳定水源，提供充足的水流压力，保证灌溉流畅。

型号为二通BV2011-DN25的供水阀56有驱动器和阀体两部分组成，驱动器采用同步电机，动作恒定，内置限位接触器，能使阀门全开或全关时断电，开关动作时间只需要15秒。

控制供水管道的电动阀和文丘里施肥器吸肥的施肥阀57，电压回路中设有控制开关，中央控制器PLC通过控制供水管道上的供水阀56和文丘里管52施肥器吸肥的施肥阀57，电压回路中的控制开关的断开或闭合，进而控制电动球阀的开关。

各个电动球阀通过三相闭合回路线与PLC配电柜的接线端子输出端相连接。所有线路均放在25mm穿线管内，防止外部空气潮湿对线路产生破坏。

在蓄水池的出水口处安装一个单向阀3，防止在球阀没有关闭的情况下主供水泵2反转向蓄水池灌水。

不同型号的PVC活接安装在过滤器的上部以及大棚灌水通道处，方便出现紧急问题时自由拆卸。增加了设备的灵活性。

在灌溉施肥设备水源入口过滤器4设计为碟片式过滤器，当叠片式过滤器正常工作时，水流流经叠片，利用片壁和凹槽来聚集及截取杂物。灌溉施肥设备出口设计过滤单元120目网片式过滤器，双重深度过滤，保证系统运行稳定。

实施例2：与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述水肥一体化设备5包含分水泵51、供水阀56、文丘里管52、施肥阀57和减压腔55，所述分水泵51进水口与主供水管道相连，出水口分出若干副供水管道58，副供水管道58上连接有供水阀56和文丘里管52，文丘里管52两端口一端与副供水管道58相连，一端连有减压腔55，文丘里管52的喉部设有施肥管50，施肥管50上设有施肥阀57，减压腔55一端与文丘里管52相连，另一端连接输送管。

实际使用时：施肥器采用2寸外丝吸肥器，喉部由弹簧含镍、聚四氟密封球、氟橡胶垫片、加药加气口组成，保证了吸肥的密封性和均匀性。具体来讲，管道中的水经过一个动力后流过一个口径由大突然逐渐渐小然后由小又逐渐大的管道时即通过文丘里管52喉部，当管道中的水流经比较狭窄部分时流速突然会加大，反之喉部的压力下降，这样就会使管道中前后形成一定的压力差不同的水流和不同喉径大小的文丘里管52，所产生的压力大小是不同的，当喉部有一更小管径的入口时，就会产生一个负压，所形成的负压将肥料溶液从敞口肥料罐通过细管吸取上来，水肥融合后进入减压腔55，压力突然减小使得水肥更充分融合。

与文丘里管52喉部相连的出液管路中选用了美标UPVC直通式止回阀53，适用于各种液体环境，耐酸耐碱，摒弃传统止回阀阀的弹簧或重锤设计，密封性更强，安装时对封水的最小水压无要求，且水流阻力更低和耐压高。

实施例3：参考图2与实施例1或实施例2相比，本实用新型的不同之处在于：设有远程监测控制装置，所述远程监测控制装置与若干供水阀56、施肥阀53和灌溉控制阀61连接，所述远程监测控制装置为中央控制器PLC，远程监测控制装置7上设有人机交互输入输出设备，且设备为触摸屏。

实际使用时：所述中央控制器PLC设有至少两路信号输出端、至少一路信号输入端和人机交互输入输出总线，人机交互输入输出总线连接有人机交互式输入输出设备HMI，该人机交互式输入输出设备为显示器与输入键盘或触摸屏中的—种，优选为触摸屏。

土壤信息接收探测器收集到的土壤信息并经过PLC分析转换，通过输入输出总线或者无线传输机构输送到中央控制器PLC的信号输入端，最后再经过输入端口在触摸屏上显示实时动态数据。

中央控制器PLC的信号输出端控制供水管道上的供水阀56、设备中的施肥阀57和设立在进入大棚6管道上的灌溉控制阀61。

实施例4：与实施例1、2或实施例3的不同之处在于：分水阀56和施肥阀57为电动阀，且阀体上连有远程控制装置所述远程监测控制装置。

实际使用时：阀体为电动阀，且连有远程控制装置，中央控制器PLC设有至少两路信号输出端、至少一路信号输入端和人机交互输入输出总线，人机交互输入输出总线连接有人机交互式输入输出设备HMI，该人机交互式输入输出设备为显示器与输入键盘或触摸屏中的—种，优选为触摸屏。

土壤信息接收探测器收集到的土壤信息并经过PLC分析转换，通过输入输出总线或者无线传输机构输送到中央控制器PLC的信号输入端，最后再经过输入端口在触摸屏上显示实时动态数据。

中央控制器PLC的信号输出端控制副供水管道58上的分水阀56、设备中的施肥阀57。

实施例5：与实施例1、2、3或实施例4相比，本实施例的不同之处在于：设施中设有多种肥料施肥箱54，多种施肥箱54连有不同作物大棚6。

实际使用时：可根据不同大棚6中的远程监测装置反馈土壤、水分等环境因素数据，和作物生长时期需求，控制不同施肥箱54对不同大棚6进行施肥。

以上仅是本实用新型的最佳实施方式，应当指出的是，上述实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，本实用新型包括供水首部(1)、水肥一体化设备(5)，其特征在于：所述供水首部(1)包含主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)，主供水泵(2)、单向阀(3)和过滤器(4)依次串联于水管路中，供水首部(1)之后设有水肥一体化设备(5)，水肥一体化设备(5)后设有至少两组灌溉控制阀(61)，所述水肥一体化设备(5)包含主供水管道、分水泵(51)、供水阀(56)、文丘里管(52)、施肥阀(57)和减压腔(55)，所述分水泵(51)进水口与主供水管道相连，出水口分出至少两条副供水管道(58)，副供水管道(58)上连接有供水阀(56)，供水阀(56)之后的副供水管道(58)上连接有施肥管(50)、文丘里管(52)和减压腔(55)，施肥阀(57)设于施肥管(50)管路中，减压腔(55)设置于文丘里管(52)之后，施肥管(50)连接于文丘里管(52)的喉部或减压腔(55)，优选连接于文丘里管(52)的喉部。

2.根据权利要求1所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的水肥一体化设备(5)设有自动控制装置，该自动控制装置包含中央控制器PLC，中央控制器PLC设有信息输入端和信息输出端，信息输入端至少设有一组以上的土壤信息采集器Q，

所述供水阀(56)和施肥阀(57)均为能够控制开合度的电动阀，所述中央控制器PLC的信息输出端连接并分别控制供水阀(56)和施肥阀(57)的开合度，以达到精确控制水肥的目的。

3.根据权利要求2所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的自动控制装置设有远程监测控制装置或人机交互输入输出设备HMI中的至少一种，所述的远程监测控制装置通过无线通讯模块W与远端的监控中心连接。

4.根据权利要求3所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的人机交互输入输出设备HMI为触摸屏。

5.根据权利要求2所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的自动控制装置设有控制主供水泵(2)和/或分水泵(51)的信息输出端。

6.根据权利要求3或4所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的自动控制装置设有控制主供水泵(2)和/或分水泵(51)的信息输出端。

7.根据权利要求3或4所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的自动控制装置设有人机交互输入输出总线，人机交互式输入输出设备HM通过I人机交互输入输出总线连与自动控制装置连接。

8.根据权利要求6所述的面向多作物的全自动水肥一体化精准灌溉装置，其特征在于：所述的自动控制装置设有人机交互输入输出总线，人机交互式输入输出设备HM通过I人机交互输入输出总线连与自动控制装置连接。