CN206100930U - 水肥一体化施肥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水肥一体化施肥机，包括：复数个肥液罐、混肥器、蓄水池以及集中控制装置；混肥器内设置有与集中控制器相连的EC/PH 检测监控装置；蓄水池通过水源增压泵连接至肥液罐以及混肥器；肥液罐经肥料母液泵连接至混肥罐；混肥罐经肥料泵连接至灌溉主管道；水源增压泵、肥料母液泵以及肥料泵对应经驱动电路连接至集中控制装置。本实用新型所提出的一种水肥一体化施肥机，实现了精确化的施肥过程，能够防止肥液施用不足或过量现象产生。

Description

水肥一体化施肥机

技术领域

本实用新型涉及一种水肥一体化施肥机。

背景技术

水肥一体化精准灌溉施肥技术是将灌溉与施肥融为一体进行精准灌溉施肥的农业新技术。该技术借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤，并可按照作物生长需求，进行全生育期水分和养分定量、定时，按比例供应。实现水肥一体化精准灌溉施肥技术需要相应的供水、供肥、自动精准灌溉施肥、灌溉管网等设施。而现有的灌溉技术中并没有能够较好地实现上述功能的装置或设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种水肥一体化施肥机，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种水肥一体化施肥机，包括：复数个用于提供高浓度肥料母液的肥液罐、用于混合肥液的混肥器、提供灌溉与配液用水的蓄水池以及集中控制装置；所述蓄水池的出水口经水源增压泵以及供水管道分别连接至所述肥液罐的供水入液口以及所述混肥器的供水入液口；所述肥液罐的肥液输出口经出液管连接至肥料母液泵的输入端；所述肥料母液泵的输出端经软管连接至所述混肥器的肥液入液口；所述混肥器的出液口连接至一肥料泵输入端；所述肥料泵的输出端连接至灌溉主管道输入端；所述灌溉主管道分别经复数个灌溉支路管道对应连接至设置于灌溉区的滴头或滴箭；所述混肥器内还设置有一与所述集中控制器相连的EC/PH 检测监控装置；所述水源增压泵、所述肥料母液泵以及所述肥料泵对应经增压泵驱动电路、母液泵驱动电路以及肥料泵驱动电路连接至所述集中控制装置。

在本实用新型一实施例中，所述供水管道经第一电磁阀连接至所述肥液罐，经第二电磁阀连接至所述混肥器；所述灌溉主管道经第三电磁阀连接至所述灌溉支路管道；所述第一电磁阀、所述第二电磁阀以及所述第三电磁阀对应经第一电磁阀驱动电路、第二电磁阀驱动电路以及第三电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器。

在本实用新型一实施例中，所述肥料泵的输出端经一支流回流管连接至所述混肥器的回流入液口；所述支流回流管上还设置有经第四电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器的第四电磁阀。

在本实用新型一实施例中，还包括一回收池；所述回收池的入液口通过回收管道分别与所述灌溉区相连；所述回收池的第一出液口经一回流泵、第五电磁阀以及回流管道连接至所述灌溉主管道；所述第五电磁阀经第五电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器；所述回流泵经回流泵驱动电路连接至所述集中控制装置；所述回收池的第二出液口经第六电磁阀连接至一排液管道；所述第六电磁阀经第六电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器。

在本实用新型一实施例中，所述水源增压泵经另一供水管道连接至所述灌溉主管道。

在本实用新型一实施例中，所述肥液罐的肥液输出口处设置有用于过滤高浓度肥液中固体颗粒的第一过滤装置；所述混肥器的出液口处设置有用于过滤经所述混肥器混合后的肥液中固体颗粒的第二过滤装置。

在本实用新型一实施例中，所述第一过滤装置以及所述第二过滤装置为碟片机构式或网式结构的过滤器。

在本实用新型一实施例中，还包括设置与灌溉区且与所述集中控制器相连的远程传感检测设备，包括：土壤湿度检测传感器、蒸发量检测传感器、降雨量检测传感器以及光照强度检测传感器。

在本实用新型一实施例中，所述集中控制器包括：输入显示装置、微控处理器、通信装置以及电源系统；所述输入显示装置、所述通信装置均与所述微控处理器相连；所述电源系统分别与所述微控处理器以及所述通信装置相连。

在本实用新型一实施例中，所述供水管道、所述肥液罐的出液管、所述灌溉主管道以及所述灌溉支路管道设置有用检测管道压力的压力计以及用于降低管道压力的泄压阀。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

（1）结合温室基质无土栽培现状和智能化的先进技术设计了一套通过管路连接到灌溉系统的施肥机，通过控制肥水的EC、PH和进入灌溉管道的肥水量来实现自动施肥，能够执行精确的施肥过程，预防肥液施用不足或过量现象产生。在施肥过程中，可对灌溉施肥程序进行选择设定，并根据设定好的程序对灌区作物进行自动定时定量的灌溉和施肥，通过EC/PH 监测系统对灌区情况实时监测，并进行精确和比例均衡的施肥，实现真正的精确施肥。

（2）施肥和灌溉一体化进行。施肥机通过管路将肥液按设定比例与水混合成适宜浓度，借助灌溉管道和滴头、滴箭等设备施给植物，能够执行比较精确的施肥过程。施肥机按照用户设置的施肥程序和适合作物生长的营养配比，通过机器上的一套肥料泵准确适时地把水分和肥料一起适量地施给作物，使施肥和灌溉一体化进行，大大提高了水肥利用效率。

（3）施肥系统结构合理，运行稳定，适应大田种植、温室大棚种植等各种环境，通过结合智能控制系统和友好的人机交互界面，能够很好的控制施肥量，提高肥料利用率。

附图说明

图1为本实用新型中水肥一体化施肥机与灌溉区域连接示意图。

图2为本实用新型一实施例中水肥一体化施肥机电路原理图。

图3为本实用新型一实施例中集中控制器的电路图。

【标号说明】：1-肥液罐；2-混肥器；3-蓄水池；4-水源增压泵；5-肥料母液泵；6-肥料泵；7-灌溉主管道；8-灌溉支路管道；9-第一电磁阀；10-第二电磁阀；11-第三电磁阀；12-支流回流管；13-第四电磁阀；14-回收池；15-回收管道；16-回流泵1；17-第五电磁阀；18-回流管道；19-第六电磁阀；20-另一供水管道。

具体实施方式

下面结合附图以及现有软件或控制方法，对本实用新型的技术方案进行具体说明。在该说明过程中涉及的软件或控制方法均不是本实用新型所保护的客体，本实用新型仅保护盖装置的结构及连接关系。

本实用新型提供一种水肥一体化施肥机，如图1~3所示，包括：复数个用于提供高浓度肥料母液的肥液罐1、用于混合肥液的混肥器2、提供灌溉与配液用水的蓄水池3以及集中控制装置；蓄水池的出水口经水源增压泵4以及供水管道分别连接至肥液罐的供水入液口以及混肥器的供水入液口；肥液罐的肥液输出口经出液管连接至肥料母液泵5的输入端；肥料母液泵的输出端经软管连接至混肥器的肥液入液口；混肥器的出液口连接至一肥料泵6输入端；肥料泵的输出端连接至灌溉主管道7输入端；灌溉主管道分别经复数个灌溉支路管道8对应连接至设置于灌溉区的滴头或滴箭；混肥器内还设置有一与集中控制器相连的EC/PH 检测监控装置；水源增压泵、肥料母液泵以及肥料泵对应经增压泵驱动电路、母液泵驱动电路以及肥料泵驱动电路连接至集中控制装置。

如图1所示，蓄水池经水源增压泵MO连接至肥液罐A、B、C、H以及混匀器。肥液罐A、B、C、H分别经肥料母液泵ＭA、ＭB、ＭC以及ＭH连接至混匀器。混匀器经肥料泵M1连接至灌溉主管道。在本实施例中，肥料母液泵ＭA、ＭB、ＭC以及ＭH均采用线性可调速蠕动泵。

肥液在灌溉主管道中与水混合不均匀检测系统的准确性，此施肥机设置的混肥器为混合桶，利用液体流动产生漩涡，起到一定的混合作用，安装在检测装置前，使肥液通过漩涡能够得到充分的混合。

进一步的，在本实施例中，供水管道经第一电磁阀9连接至肥液罐，经第二电磁阀10连接至混肥器；灌溉主管道经第三电磁阀11连接至灌溉支路管道。通过对应连接在肥液罐A、B、C以及H供水管道上的第一电磁阀，可独立控制每个肥液罐的供水。通过对应连接在灌溉主管道与灌溉支路管道上的第三电磁阀，可独立控制对每个灌溉区域的肥料供应。第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀对应经第一电磁阀驱动电路、第二电磁阀驱动电路以及第三电磁阀驱动电路连接至集中控制器。

进一步的，在本实施例中，肥料泵的输出端经一支流回流管12连接至混肥器的回流入液口；支流回流管上还设置有经第四电磁阀驱动电路连接至集中控制器的第四电磁阀13。

进一步的，在本实施例中，还包括一回收池14；回收池的入液口通过回收管道15分别与灌溉区相连；回收池的第一出液口经一回流泵16、第五电磁阀17以及回流管道18连接至灌溉主管道；第五电磁阀经第五电磁阀驱动电路连接至集中控制器；回流泵经回流泵驱动电路连接至集中控制装置；回收池的第二出液口经第六电磁阀19连接至一排液管道；第六电磁阀经第六电磁阀驱动电路连接至集中控制器。

进一步的，在本实施例中，水源增压泵经另一供水管道20连接至灌溉主管道。通过该供水管道20可直接为灌溉区域灌溉清水。

进一步的，在本实施例中，肥液罐的肥液输出口处设置有用于过滤高浓度肥液中固体颗粒的第一过滤装置；混肥器的出液口处设置有用于过滤经混肥器混合后的肥液中固体颗粒的第二过滤装置。肥料溶解性不好，因而肥液含有一些固体颗粒的杂质，需过滤出来。系统采用两级过滤装置，为碟片式结构或网式结构。肥液罐中未溶解的颗粒会沉积在罐体底部，在肥液入口处选用粗过滤器，进行第一次过滤；在灌溉主水管道中，固体颗粒会影响整个灌溉系统的工作，在肥液进入主水管道前，再进行一次过滤。

进一步的，在本实施例中，还包括设置与灌溉区且与集中控制器相连的远程传感检测设备，包括：土壤湿度检测传感器、蒸发量检测传感器、降雨量检测传感器以及光照强度检测传感器。通过该远程传感检测设备，可以为肥液配置提供相关的参考信息，使得肥液配比更为准确。

进一步的，在本实施例中，集中控制器包括：输入显示装置、微控处理器、通信装置以及电源系统；输入显示装置、通信装置均与微控处理器相连；电源系统分别与微控处理器以及通信装置相连。通信装置提供与远程服务器或其他远程设备通信的功能，包括远程控制以及数据远程传递。

进一步的，在各个输液管道上设置有压力计以及泄压阀，通过压力计实时监测管道压力，如果压力高于管道承受压力，开启泄压阀以降低管道压力。

进一步的，为了让本领域技术人员了解本实用新型所提出的一种水肥一体化施肥机，下面结合该水肥一体化施肥机的控制方法进行具体说明，按照如下步骤实现：

步骤S1：通过集中控制器设置灌溉区域肥料母液的比例、EC值、PH值、施肥时间以及时长；

步骤S2：完成设置后，集中控制器通过母液泵驱动电路，驱动肥料母液泵将对应的肥液罐里的高浓度肥料母液注入到混肥器中；在本实施例中，采用可调速步进电机控制蠕动泵的方式，可较准确地控制施肥量和各通道的肥液配比；

步骤S3：集中控制通过增压泵驱动电路，驱动水源增压泵将蓄水池内的水注入混肥器；在本实施例中，系统对灌水总量采用定时控制，由于主管道内灌溉水恒压流动，灌水总量与灌溉时间成正比，控制系统通过控制阀门开关时长控制灌水总量；

步骤S4：集中控制器通过EC/PH 检测监控装置检测混肥器内肥液的EC值以及PH值，与预设的EC值以及PH值进行比较，并通过执行步骤S3以及步骤S4，调整混肥器内肥液当前的EC值以及PH值，直至与预设的EC值以及PH值相同；

步骤S5：集中控制器通过肥料泵驱动电路，驱动肥料泵将混肥器中的肥液注入灌溉主管道；

步骤S6：灌溉主管道通过灌溉支路管道以及滴头或滴箭，将肥液注入对应的灌溉区。

进一步的，在实施例中，微控处理器上搭载有一提供人机交互界面的控制系统；控制系统包括：用于设置自动灌溉信息的灌溉设置单元、用于设置手动灌溉信息的手动控制单元、提供系统运行状态的系统状态显示单元、事件记录单元、记录运行状态故障信息的报警信息单元以及系统维护单元。通过灌溉设置单元或手动控制单元，完成灌溉区域肥料母液的比例、EC值、PH值、施肥时间以及时长的设置。

进一步的，在本实施例中，自动灌溉信息包括：灌溉区域选择信息、每个灌溉区域肥料母液比例、每个灌溉区域水肥EC值、每个灌溉区域水肥PH值以及每个灌溉区域灌溉时间；每个灌溉区域灌溉时间包括：灌溉开始时间、施肥灌溉/清水灌溉选择信息以及灌溉时长。通过对上述信息的选择或录入，完成自动灌溉的参数设置。

手动灌溉信息包括：灌溉区域选择信息、蓄水池进水启闭信息、蓄水池液位信息、回收池进水启闭信息、回收池液位信息、肥料母液比例选择信息、混肥器进水启闭信息、混肥器回流启闭信息、混肥器出肥启闭信息、混肥器进水量信息、混肥器液位信息、混肥器内肥液EC值以及混肥器内肥液PH值。通过对上述信息的选择或录入，完成手动灌溉的参数设置。

系统运行状态包括电磁阀启闭状态、管道输液状态、混肥器内液位、混肥器内肥液EC值以及混肥器内肥液PH值。通过系统状态显示单元提供的系统运行状态，并通过不同颜色区分运行与非运行，可以实时查看当前的系统运行状态。

事件记录单元用于记录自动灌溉信息、手动灌溉信息、用户操作信息、每个灌溉区灌溉启闭状态以及启闭时间。

系统维护单元提供参数设置、时间设置、密码修改、肥泵测试、设备复位、关闭警报、调试模式选择以及系统重启功能。

进一步的，在本实施例中，通过工业人机交互界面从可编程控制器以及配置的数据采集卡等设备中实时采集数据，发出控制命令并监控设备的运行状态，实现各种系统控制功能。

1、显示功能：测量值、设备运行状态，画面调用等功能；

2、参数设置：灌溉时间，灌溉量，水肥比例参数等的设置；

3、手动控制：手动对阀门、水泵等输出设备进行控制操作；

3、数据存储：在系统运行时自动按设定频率记录数据，实现现场数据的存储；

4、实时曲线：对EC值、PH值、液位值用曲线实时表示出来；

5、事件记录：对用户登陆退出、控制输入输出、数据上下限报警事件记录存储；

6、远程控制：通过互联网进行数据传输、实现远程监测、控制。

进一步的，由于混肥器中的肥液混合具有在线性，因此肥液混合系统也具有实时、延迟和不确定等特性，系统的滞后和惯性较大，采用传递函数的原理很难确定，所以肥液混合系统采用模糊控制法。系统采用负反馈闭环控制原理来实现模糊控制。首先，将输入量、控制规则、决策以及判决等模块均模糊化，输入量模糊化后即对应于一定等级的隶属度，然后，制定输入变量、输出控制变量及其论域对应不同等级模糊集中的各个语言变量的隶属度。根据实际经验总结得出，模糊控制规则是用语言变量形式表示的模糊条件语句，而起控制作用的模糊集则是以模糊规则为基础的模糊决策。最后，用模糊判决方法得到输出控制变量论域中的等级数，再经过输出精确化，输出控制指令。在实施例中，输入量为自动灌溉信息，输出量为水源增压泵、肥料母液泵的驱动控制信号。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水肥一体化施肥机，其特征在于，包括：复数个用于提供高浓度肥料母液的肥液罐、用于混合肥液的混肥器、提供灌溉与配液用水的蓄水池以及集中控制装置；所述蓄水池的出水口经水源增压泵以及供水管道分别连接至所述肥液罐的供水入液口以及所述混肥器的供水入液口；所述肥液罐的肥液输出口经出液管连接至肥料母液泵的输入端；所述肥料母液泵的输出端经软管连接至所述混肥器的肥液入液口；所述混肥器的出液口连接至一肥料泵输入端；所述肥料泵的输出端连接至灌溉主管道输入端；所述灌溉主管道分别经复数个灌溉支路管道对应连接至设置于灌溉区的滴头或滴箭；所述混肥器内还设置有一与所述集中控制器相连的EC/PH 检测监控装置；所述水源增压泵、所述肥料母液泵以及所述肥料泵对应经增压泵驱动电路、母液泵驱动电路以及肥料泵驱动电路连接至所述集中控制装置。

2.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述供水管道经第一电磁阀连接至所述肥液罐，经第二电磁阀连接至所述混肥器；所述灌溉主管道经第三电磁阀连接至所述灌溉支路管道；所述第一电磁阀、所述第二电磁阀以及所述第三电磁阀对应经第一电磁阀驱动电路、第二电磁阀驱动电路以及第三电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器。

3.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述肥料泵的输出端经一支流回流管连接至所述混肥器的回流入液口；所述支流回流管上还设置有经第四电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器的第四电磁阀。

4.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，还包括一回收池；所述回收池的入液口通过回收管道分别与所述灌溉区相连；所述回收池的第一出液口经一回流泵、第五电磁阀以及回流管道连接至所述灌溉主管道；所述第五电磁阀经第五电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器；所述回流泵经回流泵驱动电路连接至所述集中控制装置；所述回收池的第二出液口经第六电磁阀连接至一排液管道；所述第六电磁阀经第六电磁阀驱动电路连接至所述集中控制器。

5.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述水源增压泵经另一供水管道连接至所述灌溉主管道。

6.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述肥液罐的肥液输出口处设置有用于过滤高浓度肥液中固体颗粒的第一过滤装置；所述混肥器的出液口处设置有用于过滤经所述混肥器混合后的肥液中固体颗粒的第二过滤装置。

7.根据权利要求6所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述第一过滤装置以及所述第二过滤装置为碟片机构式或网式结构的过滤器。

8.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，还包括设置与灌溉区且与所述集中控制器相连的远程传感检测设备，包括：土壤湿度检测传感器、蒸发量检测传感器、降雨量检测传感器以及光照强度检测传感器。

9.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述集中控制器包括：输入显示装置、微控处理器、通信装置以及电源系统；所述输入显示装置、所述通信装置均与所述微控处理器相连；所述电源系统分别与所述微控处理器以及所述通信装置相连。

10.根据权利要求1所述的水肥一体化施肥机，其特征在于，所述供水管道、所述肥液罐的出液管、所述灌溉主管道以及所述灌溉支路管道设置有用检测管道压力的压力计以及用于降低管道压力的泄压阀。