CN210491686U - 一种水肥一体化控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水肥一体化控制装置，水肥一体化控制包括原液桶，原液桶设置有第一回流搅拌管道和第一进水管道，与原液桶相连通的混肥桶，混肥桶设置有第二回流搅拌管道和第二进水管道，进水管道和回流搅拌管道上设置有流量控制设备，第二回流搅拌管道上设置有水肥数据检测装置，流量控制设备和水肥数据检测装置与控制器电连接。控制器原液桶和混肥桶均设置有回流搅拌通道，实现了水肥不同阶段的搅拌。通过流量控制设备控制进入到原液桶与混肥桶中的水量，进而可以对施肥量进行控制。水肥数据检测装置将可以确定混肥桶中肥料的浓度，通过控制器和流量控制设备控制第二进水管道的进水量可以实现调配适合不同作物的水肥浓度。

Description

一种水肥一体化控制装置

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉施肥技术领域，具体涉及一种水肥一体化控制装置。

背景技术

在作物种植过程中，灌溉施肥是一个十分重要的环节。其中，水肥一体化控制系统灌溉施肥的肥效快，养分利用率提高。避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢，最终肥效发挥慢的问题。尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题，既节约氮肥又有利于环境保护，所以水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高，大大降低了因过量施肥而造成的水体污染问题，在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标。

但现有的水肥一体化控制系统存在以下问题：大部分水肥一体化控制系统采用文丘里施肥器，文丘里施肥器具有造价低廉，使用方便，施肥浓度稳定，无须外加动力等特点，但是工作时压力损失较大，一般适于灌区面积不大的场合。而且现有的水肥一体化控制系统需要人工操作调节水肥的浓度，这种方式费时费力。有些作物生长期间会需要可溶性固体肥料，灌溉施肥前需要将它与水充分混合溶解，传统较好的混合方式是采用搅拌桨或其搅拌溶解，这种搅拌方式虽然能得到不错的搅拌效果，但它需要添加额外的电机驱动搅拌桨，增加了设备成本和系统复杂度，造成电机动力过剩。

因次急需一种能够自动调配适合不同作物的水肥浓度，定量施肥，水肥混合效果好，适用于大面积施肥的水肥一体化控制系统。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种水肥一体化控制装置，包括原液桶，所述原液桶设置有第一回流搅拌管道和第一进水管道，与所述原液桶相连通的混肥桶，所述混肥桶设置有第二回流搅拌管道和第二进水管道，所述第二回流搅拌管道上设置有水肥数据检测装置，所述水肥数据检测装置与控制器电连接。

采用上述实现方式，原液桶和混肥桶均设置有回流搅拌通道，实现了水肥不同阶段的搅拌。通过第一进水管道和第二进水管道控制进入到原液桶与混肥桶中的水量，进而可以对施肥量进行控制。水肥数据检测装置将可以确定混肥桶中肥料的浓度，通过控制器控制第二进水管道的进水量可以实现调配适合不同作物的水肥浓度。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述原液桶与所述混肥桶之间设置有磁力泵，所述磁力泵分别与所述原液桶的出肥管道、所述第一回流搅拌管道的一端和连通管道的一端相连通，所述第一回流搅拌管道的另一端与所述原液桶相连通，所述连通管道的另一端与所述混肥桶相连通。磁力泵为原液桶的回流搅拌和向混肥桶输送水肥提供了动力，而且磁力泵配合第一回流搅拌管道摒弃了传统的搅拌桨混肥。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，还包括一喷射泵，所述喷射泵分别与所述混肥桶的出肥管道、所述第二回流搅拌管道的一端和施肥管道的一端相连通，所述第二回流搅拌管道的另一端与所述混肥桶相连通，所述施肥管道的另一端用于灌溉施肥。喷射泵为混肥桶的回流搅拌和后期的施肥提供了动力，喷射泵配合第二回流搅拌管道摒弃了传统的搅拌桨混肥，而且由于喷射泵具有较强的喷射动力，适用于大面积施肥。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述水肥数据检测装置包括PH传感器和EH传感器，所述PH传感器和EH传感器固定设置在所述第二回流搅拌管道上，且所述PH传感器和EH传感器的检测端设置在所述第二回流搅拌管道内，所述PH传感器和EH传感器均与所述控制器电连接。PH传感器和EH传感器可以实时检测通过第二流搅拌管道中施肥的PH值和水肥浓度，进而可以实现对混肥桶中水肥PH和浓度的精确调配。

结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述流量控制设备包括第一回流搅拌电磁阀、第二回流搅拌电磁阀、第一出肥电磁阀、第二出肥电磁阀、第一进水电磁阀和第二进水电磁阀，所述第一回流搅拌电磁阀设置在所述第一回流搅拌管道上，所述第二回流搅拌电磁阀设置在所述第二回流搅拌管道上，所述第一出肥电磁阀设置在所述原液桶的出肥管道上，所述第二出肥电磁阀设置在混肥桶的出肥管道上，所述第一进水电磁阀设置在所述第一进水管道上，所述第二进水电磁阀设置在所述第二进水管道上。进行回流搅拌时，通过控制器将出肥电磁阀关闭，防止回流搅拌时水肥从出肥管道流出。无需回流搅拌时，通过控制器控制回流搅拌电磁阀可以将回流搅拌通道关闭，防止在进行水肥输出时进入到回流搅拌通道中。通过控制器控制进水电磁阀可以控制进入到原液桶和混肥桶中的水量。

结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述混肥桶设置有多个，多个所述混肥桶均与所述原液桶相连通。多个混肥桶的设置以满足多种作物在不同时期所需要的不同肥料的要求。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述第一进水管道、所述第二进水管道、所述连通管道和所述施肥管道上均设置有流量计，所述流量计与所述控制器电连接。流量计的设置，可以实时监控进水管道的进水量、原液桶向混肥桶的输出量以及混肥桶的施肥量。

结合第一方面或第一方面第一至六种任一可能的实现方式，所述控制器包括控制显示屏、PH值显示屏、EH值显示屏、处理器、电源指示灯和电源开关，所述控制显示屏、所述PH值显示屏、所述EH值显示屏、所述电源指示灯和所述电源开关嵌设在所述控制器面板上，所述处理器设置在所述控制器的主板上。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种水肥一体化控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种水肥一体化控制系统的框架示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种水肥一体化控制系统硬件结构示意图；

图1-4中，符号表示为：

1-原液桶，2-第一回流搅拌管道，3-第一进水管道，4-混肥桶，5-第二回流搅拌管道，6-第二进水管道，7-磁力泵，8-连通管道，9-喷射泵，10-施肥管道，11-PH传感器，12-EH传感器，13-第一回流搅拌电磁阀，14-第二回流搅拌电磁阀，15-第一出肥电磁阀，16-第二出肥电磁阀，17-第一进水电磁阀，18-第二进水电磁阀，19-控制显示屏，20-PH值显示屏，21-EH值显示屏，22-处理器，23-电源指示灯，24-电源开关。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本实用新型实施例提供的一种水肥一体化控制装置，参见图1，本实施例提供的水肥一体化控制装置包括原液桶1，所述原液桶1设置有第一回流搅拌管道2和第一进水管道3，与所述原液桶1相连通的混肥桶4，所述混肥桶4设置有第二回流搅拌管道5和第二进水管道6，进水管道和回流搅拌管道上设置有流量控制设备，所述第二回流搅拌管道5上设置有水肥数据检测装置，所述流量控制设备和所述水肥数据检测装置均与控制器电连接，本实施例中的控制器采用控制芯片为STM32F103VET6。

所述原液桶1与所述混肥桶4之间设置有磁力泵7，所述磁力泵7分别与所述原液桶1的出肥管道、所述第一回流搅拌管道2的一端和连通管道8的一端相连通，所述第一回流搅拌管道2的另一端与所述原液桶1相连通，所述连通管道8的另一端与所述混肥桶4相连通。还包括一喷射泵9，所述喷射泵9分别与所述混肥桶4的出肥管道、所述第二回流搅拌管道6的一端和施肥管道10的一端相连通，所述第二回流搅拌管道5的另一端与所述混肥桶4相连通，所述施肥管道10的另一端用于灌溉施肥。磁力泵7为原液桶1的回流搅拌和向混肥桶4输送水肥提供了动力，而且磁力泵7配合第一回流搅拌管道2摒弃了传统的搅拌桨混肥。喷射泵9为混肥桶4的回流搅拌和后期的施肥提供了动力，喷射泵9配合第二回流搅拌管道5摒弃了传统的搅拌桨混肥，而且由于喷射泵9具有较强的喷射动力，适用于大面积施肥。

本实施例中，所述水肥数据检测装置包括PH传感器11和EH传感器12，所述PH传感器11和EH传感器12固定设置在所述第二回流搅拌管道5上，且所述PH传感器11和EH传感器12的检测端设置在所述第二回流搅拌管道5内，所述PH传感器11和EH传感器12均与所述控制器电连接。本实施例中所述，所述PH传感器11为PH-501型在线PH计，所述EC传感器12为CM-230N型工业电导率仪。PH传感器11和EH传感器12可以实时检测通过第二流搅拌管道中施肥的PH值和水肥浓度，PH传感器11和EH传感器12将监测的水肥信息发送给控制器，控制器通过控制进入混肥桶4的进水量进而可以实现对混肥桶中水肥PH和浓度的精确调配。

进一步地，本实施例中为了实现原液桶1和混肥桶4的进水量、出肥量以及水肥的回流搅拌，所述流量控制设备具体包括第一回流搅拌电磁阀13、第二回流搅拌电磁阀14、第一出肥电磁阀15、第二出肥电磁阀16、第一进水电磁阀17和第二进水电磁阀18，所述第一回流搅拌电磁阀13设置在所述第一回流搅拌管道2上，所述第二回流搅拌电磁阀14设置在所述第二回流搅拌管道5上，所述第一出肥电磁阀15设置在所述原液桶1的出肥管道上，所述第二出肥电磁阀16设置在混肥桶4的出肥管道上，所述第一进水电磁阀17设置在所述第一进水管道3上，所述第二进水电磁阀18设置在所述第二进水管道6上。

进行回流搅拌时，通过控制器将出肥电磁阀关闭，防止回流搅拌时水肥从出肥管道流出。无需回流搅拌时，通过控制器控制回流搅拌电磁阀可以将回流搅拌通道关闭，防止在进行水肥输出时进入到回流搅拌通道中。通过控制器控制进水电磁阀可以控制进入到原液桶和混肥桶中的水量。

为了实现实时监控进水管道的进水量、原液桶向混肥桶的输出量以及混肥桶的施肥量，所述第一进水管道3、所述第二进水管道6、所述连通管道8和所述施肥管道10上均设置有流量计，所述流量计与所述控制器电连接。流量计会实时将所述第一进水管道3和所述第二进水管道6的进水量、所述连通管道8和所述施肥管道10的水肥流量发送给控制器进行显示，本实施例中流量计为涡轮流量计MJ-HZ43WB。

多种作物在不同时期所需要的肥料的要求不同，因此本实施例中所述混肥桶4设置有多个，多个所述混肥桶4均与所述原液桶1相连通。通过控制不同混肥桶4的进水量可以获得多种不同浓度的水肥。

参见图2，本实施例中所述控制器包括控制显示屏19、PH值显示屏20、EH值显示屏21、处理器22、电源指示灯23和电源开关24，所述控制显示屏19、所述PH值显示屏20、所述EH值显示屏21、所述电源指示灯23和所述电源开关24嵌设在所述控制器面板上，所述处理器22设置在所述控制器的主板上。

其中，控制显示屏19采用昆仑通态的TPC7062TX，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心(主频600MHz)的高性能嵌入式一体化控制显示屏。通过控制显示屏19可以预设进入到原液桶1和混肥桶4中的进水量、出肥量以及回流搅拌时间等。PH值显示屏20和EH值显示屏21显示混肥桶4中水肥的PH信息和肥料浓度信息，电源指示灯23指示控制器的工作状态，电源开关24用于开启或关闭控制器。

如图3为本实用新型实施例提供的一种水肥一体化控制系统的框架示意图，控制显示单元可以输出预定的参数信息，处理器通过预定的参数信息可以控制水肥工作单元进行工作。同时水肥数据采集单元采集的数据信息也会发送给处理器和控制显示单元，处理器也会根据获取到的水肥数据信息简单处理户在控制显示单元显示。

具体的参见图4，水肥数据采集单元包括PH传感器、EH传感器和流量计，水肥工作单元包括电磁阀、磁力泵和喷射泵。根据施肥的需要首先通过控制显示屏设置施肥的参数包括：施肥量、施肥浓度等，然后控制器根据设置的施肥参数控制电磁阀、磁力泵和喷射泵工作，在工作过程中，PH传感器、EH传感器和流量计会向控制器发送水肥数据信息，并显示在控制显示屏上。用户根据控制显示屏显示的信息实现精准施肥。

本实施例中如果回流搅拌为定时回流搅拌，则启动控制显示屏内部的一个定时器，当定时器时间达到设定的回流搅拌时间后，回流搅拌阀关闭，该定时器停止计时并复位，等待下一次回流搅拌。

假设，一种温室作物需要浓度为2ms/cm的水肥，通过控制显示屏设定浓度参数后，控制器控制第一进水电磁阀17打开向原液桶1注水，同时控制磁力泵7不断搅拌回流，30s后，控制第一出肥电磁阀15打开，通过磁力泵7将原液送到混肥桶4中进一步进水稀释，当EC传感器12检测到浓度达标后，系统停止进水，回流搅拌后将进行灌溉施肥。

如果对于一定面积中某种特定的温室作物，在控制显示屏上设定定时定量施肥模式。假如该作物需要每天10点开始施肥，灌溉量为10L，浓度为4ms/cm，在控制显示屏设置以上参数后，系统将在每天10点根据上述情况操作自动调出浓度为4ms/cm的水肥，按照上述操作自动灌溉10L水肥。通过控制显示屏可以切换为手动模式，可手动控制电磁阀、磁力泵、喷射泵工作。

采用本实施例中的水肥一体化控制装置在对温室作物施肥灌溉过程中，具体包括：在设定的灌溉时间或手工打开原液桶1的第一进水电磁阀17，流量计将进水流量参数反馈至控制显示屏，当反馈的进水流量达到系统设置的进水流量时，控制器关闭第一进水电磁阀17，打开第一回流搅拌电磁阀13和磁力泵7对原液桶1中的水肥进行回流搅拌，一段时间后，控制器关闭第一回流搅拌电磁阀13，打开第一出肥电磁阀15，水肥流至混肥桶4等待进一步稀释搅拌。同上面进水流量控制所述，当原液桶1出肥流量达到系统设置的出肥流量后，控制器关闭磁力泵7和第一出肥电磁阀15。系统打开混肥桶4的第二进水电磁阀18，打开第二回流搅拌电磁阀14和喷射泵9对混肥桶4中的水肥进行回流搅拌，当EC传感器反馈的EC值和PH传感器反馈的PH值达到系统设置的施肥浓度后，控制器关闭第二进水电磁阀18，打开混肥桶的第二出肥电磁阀16和喷射泵9，将水肥运输到滴管头进行施肥灌溉作业。当流量计反馈的施肥流量到系统设置的施肥量时，控制器关闭第二出肥电磁阀16和喷射泵9，完成整个灌溉施肥作业。

上述对于流量控制、混肥桶中水的的PH值和EH值的控制，具体包括：设定一个原液桶的进水流量作为期待输出值，进水过程中第一进水管道3中流量计把实时进水流量反馈给控制显示屏，控制显示屏将期待输出值与实时反馈值进行比较，处理得到的校正信号控制第一进水电磁阀17继续开启或关闭，待设定流量值与实时进水流量的误差为零时，点击控制显示屏，通过控制器关闭第一进水电磁阀17，完成原液桶进水过程。

设定混肥桶的EC浓度值和PH值在一个范围区间内作为期待输出值，混肥桶4中的水肥在进行回流搅拌过程中，EC传感器和PH传感器将混肥桶里水肥的EC值和PH值实时反馈给控制显示屏，实时EC值和PH值与期望值的上下限进行比较，待混肥桶中水肥的EC值和PH值达到预定范围内时，系统开始施肥灌溉作业。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种水肥一体化控制装置，原液桶1和混肥桶4均设置有回流搅拌通道，配合磁力泵7和喷射泵9实现了水肥不同阶段的搅拌。通过第一进水管道3和第二进水管道6控制进入到原液桶与混肥桶中的水量，进而可以对施肥量进行控制。水肥数据检测装置将可以确定混肥桶中肥料的浓度，通过控制器控制第二进水管道6的进水量可以实现调配适合不同作物的水肥浓度。该设施水肥一体化控制装置在无人为干预的条件下，根据预先设置的可以定时定量灌溉施肥，使作物种植中灌溉施肥更加方便、可靠。解决了机械化施肥应用中费人工、效率低等问题，具有精准监控、可靠控制、自动校正、状态反馈与人工操控相结合的操作方式。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种水肥一体化控制装置，其特征在于，包括原液桶(1)，所述原液桶(1)设置有第一回流搅拌管道(2)和第一进水管道(3)，与所述原液桶(1)相连通的混肥桶(4)，所述混肥桶(4)设置有第二回流搅拌管道(5)和第二进水管道(6)，进水管道和回流搅拌管道上设置有流量控制设备，所述第二回流搅拌管道(5)上设置有水肥数据检测装置，所述流量控制设备和所述水肥数据检测装置均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述原液桶(1)与所述混肥桶(4)之间设置有磁力泵(7)，所述磁力泵(7)分别与所述原液桶(1)的出肥管道、所述第一回流搅拌管道(2)的一端和连通管道(8)的一端相连通，所述第一回流搅拌管道(2)的另一端与所述原液桶(1)相连通，所述连通管道(8)的另一端与所述混肥桶(4)相连通。

3.根据权利要求2所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，还包括一喷射泵(9)，所述喷射泵(9)分别与所述混肥桶(4)的出肥管道、所述第二回流搅拌管道(5)的一端和施肥管道(10)的一端相连通，所述第二回流搅拌管道(5)的另一端与所述混肥桶(4)相连通，所述施肥管道(10)的另一端用于灌溉施肥。

4.根据权利要求1所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述水肥数据检测装置包括PH传感器(11)和EH传感器(12)，所述PH传感器(11)和EH传感器(12)固定设置在所述第二回流搅拌管道(5)上，且所述PH传感器(11)和EH传感器(12)的检测端设置在所述第二回流搅拌管道(5)内，所述PH传感器(11)和EH传感器(12)均与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述流量控制设备包括第一回流搅拌电磁阀(13)、第二回流搅拌电磁阀(14)、第一出肥电磁阀(15)、第二出肥电磁阀(16)、第一进水电磁阀(17)和第二进水电磁阀(18)，所述第一回流搅拌电磁阀(13)设置在所述第一回流搅拌管道(2)上，所述第二回流搅拌电磁阀(14)设置在所述第二回流搅拌管道(5)上，所述第一出肥电磁阀(15)设置在所述原液桶(1)的出肥管道上，所述第二出肥电磁阀(16)设置在混肥桶(4)的出肥管道上，所述第一进水电磁阀(17)设置在所述第一进水管道(3)上，所述第二进水电磁阀(18)设置在所述第二进水管道(6)上。

6.根据权利要求1所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述混肥桶(4)设置有多个，多个所述混肥桶(4)均与所述原液桶(1)相连通。

7.根据权利要求3所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述第一进水管道(3)、所述第二进水管道(6)、所述连通管道(8)和所述施肥管道(10)上均设置有流量计，所述流量计与所述控制器电连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水肥一体化控制装置，其特征在于，所述控制器包括控制显示屏(19)、PH值显示屏(20)、EH值显示屏(21)、处理器(22)、电源指示灯(23)和电源开关(24)，所述控制显示屏(19)、所述PH值显示屏(20)、所述EH值显示屏(21)、所述电源指示灯(23)和所述电源开关(24)嵌设在所述控制器面板上，所述处理器(22)设置在所述控制器的主板上。

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