CN207491525U - 一种水温闭环控制式施肥供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业机械领域，尤其涉及一种水温闭环控制式施肥供水系统。该水温闭环控制式施肥供水系统包括给水管路、给肥管路、给酸管路、工作液管段、反洗管段、供热单元及控制模块，采用直注肥泵和直注酸泵，由于其体积小，可集成在一个施肥机箱体中，结构紧凑，成本较低；通过工作液管段的出口段上设置温度传感器，对工作液的温度进行实时监控，保证输送至栽培区的水的温度适宜植物的生长，同时，温度传感器与所述控制模块连接，将检测到的温度信息实时传递至控制模块，供热单元连接在给水管路上，供热单元与控制模块连接，控制模块将检测到的温度信息与植物生长所需的温度值进行比较，进而控制供热单元，调节供水温度。

Description

一种水温闭环控制式施肥供水系统

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种水温闭环控制式施肥供水系统。

背景技术

目前，灌溉施肥机是一种将灌溉和施肥融为一体的设备，通过将肥料原液与灌溉用清水混合后供应给作物，大大减少了灌溉、施肥所需的时间、劳动力以及用于灌溉、施肥的能源等资源。

现有的灌溉施肥机通常通过文丘里管来供应肥料。这样的灌溉施肥机通过向文丘里管供应灌溉用清水而在文丘里管的管口形成负压以从肥料罐供应肥料。另外，电导率(EC)传感器和酸碱度(PH) 传感器设置在检测管路中，其中所述电导率传感器用于检测混合后的肥料溶液的浓度，所述酸碱度传感器用于检测混合后的肥料溶液的酸碱度值。

然而，现有技术中的灌溉施肥机采用文丘里管供应肥料和酸存在供应量不易控制，控制精度低的问题；酸路及主管路采用的流量计由于长时间使用过程中酸的腐蚀而容易损坏；整个施肥系统自动化程度低，控制效率低；在栽培种植中，供水的温度对肥料的功效及植物的生长环境有着非常重要的影响，而现有施肥机通常没有对供水的温度进行有效控制。

因此，针对上述存在的问题，需要提供一种水温闭环控制式施肥供水系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种水温闭环控制式施肥供水系统解决现有施肥灌溉机存在的控制精度和效率低、流量计易损坏及供水水温没有有效控制的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提送了一种水温闭环控制式施肥供水系统，包括给水管路、给肥管路、给酸管路、工作液管段、反洗管段及控制模块，所述给水管路、给肥管路、给酸管路均连接至工作液管段，所述给肥管路上依次设置肥源、电控阀、流量计、直注肥泵；所述给酸管路上依次设置酸源、电控阀、流量计、直注酸泵；所述反洗管段进口端连接在给水管路上，出口端连接在给酸管路上的电控阀与流量计之间，反洗管段上设置有电控阀；所述给肥管路和给酸管路上的电控阀、流量计、直注肥泵、直注酸泵以及反洗管段上的电控阀均与所述控制模块连接。

其中，所述工作液管段的出口段设置有流量计和压力检测装置；还包括清肥管，所述清肥管的一端连接在给肥管路上，另一端连接在反洗管段上，且在清肥管上设置电控阀。

其中，所述控制模块包括人机交互单元、主控单元、配肥模块、配酸模块及输出控制单元，所述人机交互单元与所述主控单元连接，以输入配肥、配酸及灌溉指令；所述配肥模块、配酸模块与所述主控单元连接，通过主控单元接收到配肥、配酸指令后控制给肥管路和给酸管路上的直注肥泵和直注酸泵；所述输出控制单元与主控单元连接，控制给肥管路和给酸管路上的电磁阀。

其中，所述给水管路上设置主泵，所述输出控制单元通过主泵接触器与所述主泵连接。

其中，所述工作液管段的出口段上设置流量计和压力检测装置，该流量计和压力检测装置与所述主控单元连接，以向主控单元实时反馈工作液管段的工作液流量和管压。

其中，所述给肥管路和给酸管路上的流量计分别与主控单元连接，以向所述主控单元实时反馈送肥流量和送酸流量。

其中，还包括云端通讯单元，所述主控单元通过所述云端通讯单元与云平台连接，以使主控单元与云平台通讯。

其中，还包括环境采集单元，所述环境采集单元与所述主控单元连接，以将环境参数实时发送至主控单元。

其中，还包括水循环缓冲支路，所述水循环缓冲支路的一端连接在给水管路主泵的进水段，另一端连接在给水管路主泵的出水段，所述水循环缓冲支路上设置压力流量控制阀，所述压力流量控制阀与所述主控单元连接。

其中，所述人机交互单元、配肥模块、配酸模块及输出控制单元分别通过RS485总线与所述主控单元连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：由于给水管路、给肥管路、给酸管路分别将水、肥和酸输送至工作液管段，水、肥和酸在工作液管段混合形成工作液；采用直注肥泵和直注酸泵，由于其体积小，可集成在一个施肥机箱体中，结构紧凑，成本较低；设置反洗管段，需要对流量计清洗保养时，打开反洗管段上的电控阀，关闭给酸管路上的电控阀，直注酸泵的作用下，给水管路上的清水通过反洗管段进入给酸管路上，对给酸管路上的流量计和直注酸泵进行清洗；通过清肥管对给肥管路上的流量计和直注肥泵进行清洗保养，一方面可以提高流量计和直注肥泵的使用寿命，另一方面可以避免对下一次不同作物的浇灌产生污染和干扰；通过工作液管段的出口段上设置温度传感器，对工作液的温度进行实时监控，保证输送至栽培区的水的温度适宜植物的生长，同时，温度传感器与所述控制模块连接，将检测到的温度信息实时传递至控制模块，供热单元连接在给水管路上，供热单元与控制模块连接，控制模块将检测到的温度信息与植物生长所需的温度值进行比较，进而控制供热单元，调节供水温度；在反洗清洗作业时，也可输入温水，提高洗酸和洗肥的效果。

附图说明

图1为本发明水温闭环控制式施肥供水系统的结构示意图；

图2为本发明水温闭环控制式施肥供水系统的控制原理图；

图3为本发明水温闭环控制式施肥供水系统中水温控制原理图。

图中：1、给水管路；2、给肥管路；3、给酸管路；4、工作液管段；5、主泵；6：压力流量控制阀；7、肥源；8、电控阀；9、流量计；10、直注肥泵；11、酸源；13、压力检测装置；14、反洗管段； 15、直注酸泵；16：供热单元；17：温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

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。

如图1、图2和图3所示，本发明提供的水温闭环控制式施肥供水系统包括给水管路1、给肥管路2、给酸管路3、工作液管段4、反洗管段14及控制模块，所述给水管路1、给肥管路2、给酸管路3 均连接至工作液管段4，所述给肥管路2上依次设置肥源7、电控阀 8、流量计9、直注肥泵10；所述给酸管路3上依次设置酸源11、电控阀8、流量计9、直注酸泵15；所述反洗管段14进口端连接在给水管路1上，出口端连接在给酸管路3上的电控阀8与流量计9之间，反洗管段14上设置有电控阀8；所述给肥管路2和给酸管路3上的电控阀8、流量计9、直注肥泵10、直注酸泵15以及反洗管段14上的电控阀8均与所述控制模块连接；工作液管段的出口段上设置温度传感器17，所述温度传感器17与所述控制单元连接，供热单元16 连接在所述给水管路上，供热单元16与所述控制模块连接。

上述实施例中，给水管路1、给肥管路2、给酸管路3分别将水、肥和酸输送至工作液管段4，水、肥和酸在工作液管段4混合形成工作液；采用直注肥泵10和直注酸泵15，由于其体积小，可集成在一个施肥机箱体中，结构紧凑，成本较低；设置反洗管段14，需要对流量计9清洗保养时，打开反洗管段14上的电控阀8，关闭给酸管路3上的电控阀8，直注酸泵15的作用下，给水管路1上的清水通过反洗管段14进入给酸管路3上，对给酸管路3上的流量计9和直注酸泵15进行清洗；通过控制模块，可以对给肥管路2和给酸管路 3上的电控阀8、流量计9、直注酸泵15、直注肥泵10以及反洗管段 14上的电控阀8进行智能控制，提高施肥机的控制精度和控制效率。

当然，所述供热单元也可为电加热器或位于温室内的储水供应模块，所述储水供应模块包括储水罐及储水供应泵，所述储水供应泵与所述主控单元连接，储水罐内的水在温室内与环境温度热交换，可向施肥供水系统提供相应的温度的水。

通过工作液管段的出口段上设置温度传感器17，对工作液的温度进行实时监控，保证输送至栽培区的水的温度适宜植物的生长，同时，温度传感器17与所述控制模块连接，将检测到的温度信息实时传递至控制模块，供热单元16连接在给水管路上，供热单元16与控制模块连接，控制模块将检测到的温度信息与植物生长所需的温度值进行比较，进而控制供热单元16供热，调节供水温度。

其中给肥管路2具体并联的两路，分别输送A肥和B肥；直注肥泵10包括两路上的A注肥泵M1和B注肥泵M2，直注酸泵15即为注酸泵M3；给肥管路2和给酸管路3上的电控阀8可分别称为肥路电控阀8和酸路电控阀8。

当然，通过反洗管段也可对两个给肥管路2上的流量计和直注肥泵进行清洗保养。具体地，设置清肥管，所述清肥管的一端连接在给肥管路2上，另一端连接在反洗管段14上，且在清肥管上设置电控阀8；正常供肥情况下，清肥管上的电控阀8关闭；需要对给肥管路 2上的流量计和直注肥泵清洗时，清肥管上的电控阀8打开，给肥管路2上的电控阀8打开；通过对给肥管路2上的流量计和直注肥泵进行清洗保养，一方面可以提高流量计和直注肥泵的使用寿命，另一方面可以避免对下一次不同作物的浇灌产生污染和干扰。

具体地，供热单元16为太阳能热水器或锅炉系统，所述供热单元 16与所述给水管路之间设置有与所述控制模块连接的电磁阀，控制模块通过控制电磁阀，进而控制热水的供应。

优选地，直注酸泵与所述工作液管段之间设置有止回阀，所述直注肥泵与所述工作液管段之间设置有止回阀，防止酸和肥的回流。

具体地，工作液管段4的出口段设置有流量计9和压力检测装置 13，通过流量计9检测工作液管段4的工作液流量，通过压力检测装置13检测管压，结合上述的反洗管段14的设置，在对给酸管路3上流量计9清洗的同时，也可对工作液管段4的流量计9进行清洗。

进一步地，还包括清肥管，所述清肥管的一端连接在给肥管路上，另一端连接在反洗管段上，且在清肥管上设置电控阀；所述清肥管上设置有止回阀，防止肥料回流。在反洗清洗作业时，也可通过供热单元的设置和控制，输入温水，提高洗酸和洗肥的效果。

如图2所示，具体地，控制模块包括人机交互单元、主控单元、配肥模块(包括A配肥单元和B配肥单元)、配酸模块(或者配酸单元) 及输出控制单元，人机交互单元与主控单元连接，以输入配肥、配酸及灌溉指令；配肥模块、配酸模块与主控单元连接，通过主控单元接收到配肥、配酸指令后控制给肥管路2和给酸管路3上的直注肥泵10 (A注肥泵和B注肥泵)和直注酸泵15；输出控制单元与主控单元连接，控制给肥管路2和给酸管路3上的电磁阀。其中主控单元负责整个系统调度安排。

通过人机交互单元，根据肥、酸、水的配比输入配肥、配酸及灌溉指令及植物生长温度信息，主控单元对输入信息进行处理判断后向配肥模块、配酸模块发出指令，配肥模块、配酸模块控制直注肥泵10 和直注酸泵15的工作状况，负责水肥的比例控制；输出控制单元控制给肥管路2和给酸管路3上的电磁阀控制给肥管路2和给酸管路3的开合；通过控制模块实现配肥、灌溉的精确控制。其中，输出控制单元采用继电器的控制方式，输出方式也可是晶体管或MOS管输出，在控制交流信号时使用晶闸管作为输出；控制模块将检测到的温度信息与植物生长所需的温度值进行比较，进而控制供热单元。

具体地，给水管路1上设置主泵5，输出控制单元通过主泵接触器与主泵5连接。主泵接触器实质上为主泵5的控制开关。

具体地，工作液管段4的出口段上设置流量计9和压力检测装置 13，该流量计9和压力检测装置13与主控单元连接，以向主控单元实时反馈工作液管段4的工作液流量和管压；同时，工作液管段4的出口段上设置主路电控阀8。

具体地，给肥管路2和给酸管路3上的流量计9分别与主控单元连接，以向主控单元实时反馈送肥流量和送酸流量。

优选地，还包括云端通讯单元，主控单元通过云端通讯单元与云平台连接，以使主控单元与云平台通讯。

优选地，还包括环境采集单元(环境采集器)，环境采集单元与主控单元连接，以将环境参数实时发送至主控单元，主控制单元根据反馈的环境参数进而控制施肥的灌溉量。云端通讯单元的目的就是将施肥信息传送至广域网的一个单元，由于这个单元的介入，在世界上任何一个可以介入广域网的地方都可以查看和控制施肥机。

进一步地，还包括水循环缓冲支路，水循环缓冲支路的一端连接在给水管路1主泵5的进水段，另一端连接在给水管路1主泵5的出水段，水循环缓冲支路上设置压力流量控制阀6，压力流量控制阀6与主控单元连接。

具体地，人机交互单元、配肥模块、配酸模块及输出控制单元分别通过RS485总线与主控单元连接。环境采集单元通过现场总线与主控单元连接，现场总线可以RS485总线，也可是无线信号，还可以是RS232，也可以是以太网。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，包括给水管路、给肥管路、给酸管路、工作液管段、反洗管段、供热单元及控制模块，所述给水管路、给肥管路、给酸管路均连接至工作液管段，所述给肥管路上依次设置肥源、电控阀、流量计、直注肥泵；所述给酸管路上依次设置酸源、电控阀、流量计、直注酸泵；所述反洗管段进口端连接在给水管路上，出口端连接在给酸管路上的电控阀与流量计之间，反洗管段上设置有电控阀；所述给肥管路和给酸管路上的电控阀、流量计、直注肥泵、直注酸泵以及反洗管段上的电控阀均与所述控制模块连接；所述工作液管段的出口段上设置温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接，所述供热单元连接在所述给水管路上，所述供热单元与所述控制模块连接。

2.如权利要求1所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述供热单元为太阳能热水器、锅炉系统，所述供热单元与所述给水管路之间设置有与所述控制模块连接的电磁阀。

3.如权利要求2所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述直注酸泵与所述工作液管段之间设置有止回阀；所述直注肥泵与所述工作液管段之间设置有止回阀。

4.如权利要求3所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述工作液管段的出口段设置有流量计和压力检测装置；还包括清肥管，所述清肥管的一端连接在给肥管路上，另一端连接在反洗管段上，且在清肥管上设置电控阀；所述清肥管上设置有止回阀。

5.如权利要求4所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述控制模块包括人机交互单元、主控单元、配肥模块、配酸模块及输出控制单元，所述人机交互单元与所述主控单元连接，以输入配肥、配酸、灌溉指令及植物生长温度信息；所述配肥模块、配酸模块与所述主控单元连接，通过主控单元接收到配肥、配酸指令后控制给肥管路和给酸管路上的直注肥泵和直注酸泵；所述输出控制单元与主控单元连接，控制给肥管路和给酸管路上的电磁阀；所述温度传感器及供热单元与所述主控单元连接。

6.如权利要求5所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述给水管路上设置主泵，所述输出控制单元通过主泵接触器与所述主泵连接。

7.如权利要求6所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述工作液管段的出口段上设置流量计和压力检测装置，该流量计和压力检测装置与所述主控单元连接，以向主控单元实时反馈工作液管段的工作液流量和管压；所述给肥管路和给酸管路上的流量计分别与主控单元连接，以向所述主控单元实时反馈送肥流量和送酸流量。

8.如权利要求5-6任一项所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，还包括云端通讯单元，所述主控单元通过所述云端通讯单元与云平台连接，以使主控单元与云平台通讯；还包括环境采集单元，所述环境采集单元与所述主控单元连接，以将环境参数实时发送至主控单元。

9.如权利要求8所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，所述供热单元为电加热器或位于温室内的储水供应模块，所述储水供应模块包括储水罐及储水供应泵，所述储水供应泵与所述主控单元连接。

10.如权利要求7所述的水温闭环控制式施肥供水系统，其特征在于，还包括水循环缓冲支路，所述水循环缓冲支路的一端连接在给水管路主泵的进水段，另一端连接在给水管路主泵的出水段，所述水循环缓冲支路上设置压力流量控制阀，所述压力流量控制阀与所述主控单元连接。