CN211671341U

CN211671341U - 一种旁路式灌溉施肥一体机

Info

Publication number: CN211671341U
Application number: CN201922403656.9U
Authority: CN
Inventors: 高先圣; 何俊明; 伍传顺; 谈继芹
Original assignee: Wuxi Kaiyi Internet Of Things Technology Development Co ltd
Current assignee: Wuxi Kaiyi Internet Of Things Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型公开了一种旁路式灌溉施肥一体机，包括人机交互端、控制器、变频器、增压泵、进水系统、配肥系统、施肥系统和采集系统；所述进水系统的进水管路和配肥系统中的过滤器相连；所述配肥系统的过滤器出肥口和增压泵的进水口相连；所述施肥系统中的施肥管路和增压泵的出水口相连；所述采集系统的信号输出端和控制器的信号输入端相连；所述控制器的信号输出端分别和变频器、人机交互端的信号输入端相连。本实用新型利用电磁阀微时段开启次数调配肥液配比，实现肥液的均匀配比，避免间断比例失衡。节能环保，精确控制肥料的投入量，提高水资源的利用率，降低农业生产对环境的破坏，减少肥量投入的30%‑50%。

Description

一种旁路式灌溉施肥一体机

技术领域

本实用新型涉及一种农业用施肥机，具体涉及一种旁路式灌溉施肥一体机。

背景技术

现代农业的发展大大提高了我国农产品的产量，解决了人民吃饱饭的问题。但同时也带来了很多其他问题。例如：化肥过度使用导致土壤贫瘠和环境污染日益严重，灌溉技术落后，农业用水浪费较多，大大降低了水肥资源的利用率。据报道我国农业浇灌用水利用系数平均约为0.43，而先进国家约0.70~0.80。

水肥一体化技术就是让灌溉和施肥一起作业，同时供给植物水分和营养。也就是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术。

水肥一体化提高了水资源与肥料的利用率，水的利用率提高了40%～60%，而且相对于传统的漫灌既省时又省力同时节约了人工成本，非常有利于大规模种植。利用水肥一体化技术能够有效的控制湿度，可以降低病虫害对种植户造成的损失，另外这些可以大大提高农产品的质量，起到了增收的作用，减少农药用量与人工打药的成本。

中国专利CN201821965981.3 公开了一种施肥机，包括：用于输送肥料的输肥管路部分(1)，用于进水且与所述施肥管路部分(1)相连通的进水管路部分(2)，用于出水的出水管路部分(3)，增压泵(4)和电控部分(5)；所述进水管路部分(2)与所述增压泵(4)的进水口相连接，所述出水管路部分(3)与所述增压泵(4)的出水口相连接；所述输肥管路部分(1)包括第一流量调节阀(11)，所示第一流量调节阀(11)为手动流量调节阀。本实用新型的施肥机能够有效控制施肥浓度和施肥量，降低工作能耗。

现有施肥机普遍存在以下缺点：

（1）采用肥液配比施肥配比不均匀，浓度波动频繁，管道内不同位置肥液的配比比例相差较大且配肥不易稳定，耗时长。

（2）采用增设混肥罐，需要先配比溶液再施肥，效率低，不易实现自动化施肥。

（3）肥液浓度精度低：采用肥液自身比例或混肥罐测量浓度作为依据，这与肥液和水混合后的真实浓度之间存在差异。

（4）采用流量调节阀调节溶液配比，流量调节阀成本高。需要建设灌溉和施肥两套设施。

（5）管路残留溶液容易沉淀、堵塞和微生物滋生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旁路式灌溉施肥一体机，采用高频隔膜阀，利用电磁阀微时段开启次数调配肥液配比，实现肥液的均匀配比，避免间断比例失衡。

本实用新型的另一目的在于提供一种旁路式灌溉施肥一体机，利用进水阀、肥液阀、施肥阀和控制器实现灌溉、施肥共用一套管路，更容易自动化控制。

本实用新型的另一目的在于提供一种旁路式灌溉施肥一体机，主管路输出端安装EC计、pH计，管道内的肥液是真实施用到作物上的，且施肥管路的过滤器造成扰流促进溶液的混合，测量的精度更符合实际。

本实用新型的另一目的在于提供一种旁路式灌溉施肥一体机，设备不需要高昂的调节阀或流量计计算肥液配比，同时灌溉和施肥采用一套设备，大大降低成本。

本实用新型的另一目的在于提供一种旁路式灌溉施肥一体机，施肥结束后，系统自动关闭肥液阀，打开进水阀，利用主管路的清洁水源冲洗管路。

具体的，本实用新型所述旁路式灌溉施肥一体机主要包括：人机交互端、控制器、变频器、增压泵、进水系统、配肥系统、施肥系统和采集系统。

所述人机交互端负责本地数据的显示和控制指令和任务的下发，用于显示当前的肥液余量，肥液EC和pH浓度，以及执行的历史记录和下发灌溉施肥任务。

所述控制器将采集的EC、pH值和液位模拟量，经放大滤波电路和A/D转化电路，转为数字信号显示，依据数据下发任务目标，控制变频器调节增压泵、肥液阀、施肥阀完成工作。

所述变频器通过PWM电路控制泵体转子的频率调节增压泵的转速。

所述增压泵的泵体利用不同的转速，调整管道的负压大小，从而控制肥液的输出量，用于调节肥液的浓度。

所述进水系统由主管路和进水管路组成，所述进水管路上分别设有进水阀、水活结和闸阀；进水系统提供灌溉水源和肥液混合。进水系统还可利用压力差抽取主管路的清洁水源冲洗管道。

所述配肥系统由过滤器、肥液管路、肥液罐和补水管路组成，所述肥液管路上设有肥液阀、水活结和闸阀；利用肥液阀单位时间的启动时间比例实现不同肥液的配比。

所述施肥系统包括施肥管路和出水阀，所述施肥管路和主管路相连，所述出水阀设在主管路输出端上，所述施肥管路上设有施肥阀、单向阀和水活结；所述配肥系统的肥液罐和施肥管路之间连接补水管路，所述补水管路上设有闸阀。将配制好的肥液利用增压泵泵入主管路中。

所述采集系统包括流量计、pH计、EC计和液位计，所述流量计、pH计和EC计分别设在主管路输出端上，所述液位计设在肥液罐内；所述采集系统主要采集主管路中肥液的EC值、pH浓度、肥液罐肥液量以及施肥或灌溉的完成量。

所述进水系统的进水管路和配肥系统中的过滤器相连；所述配肥系统的过滤器出肥口和增压泵的进水口相连；所述施肥系统中的施肥管路和增压泵的出水口相连；所述采集系统的信号输出端和控制器的信号输入端相连；所述控制器的信号输出端分别和变频器、人机交互端的信号输入端相连。

进一步地，所述肥液阀采用高频隔膜阀。

本实用新型的有益效果：

（1）社会效益：节能环保，精确控制肥料的投入量，提高水资源的利用率，降低农业生产对环境的破坏，减少肥量投入的30%-50%。

（2）经济效益：降低成本，提高水肥的利用率和劳动力投入，大大降低了生产成本，同时提高产品的品质和质量，增加销售收入。

（3）技术效果：经检测，平均稳态时间：额定功率0.8KW，单个通道最大吸肥量1800L/H，灌区流量范围5-200m³/h，EC/pH稳定时间1-36s。

附图说明

图1为本实用新型的一体机的连接示意图。

图中：1-进水系统，2-增压泵，3-配肥系统，4-施肥系统，5-采集系统，6-控制器，7-变频器，8-人机交互端；

11-主管路，12-进水管路，13-进水阀；

31-过滤器，32-肥液阀，33-肥液管路，34-肥液罐，35-补水管路；

41-单向阀，42-施肥阀，43-施肥管路，44-出水阀；

51-EC计，52-pH计，53-流量计，54-液位计。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例

一种旁路式灌溉施肥一体机，主要包括：人机交互端8、控制器6、变频器7、增压泵2、进水系统1、配肥系统3、施肥系统4和采集系统5。

所述人机交互端8负责本地数据的显示和控制指令和任务的下发，用于显示当前的肥液余量，肥液EC和pH浓度，以及执行的历史记录和下发灌溉施肥任务。

所述控制器6将采集的EC、pH值和液位模拟量，经放大滤波电路和A/D转化电路，转为数字信号显示，依据数据下发任务目标，控制变频器7调节增压泵2、肥液阀32、施肥阀42完成工作。

所述变频器7通过PWM电路控制泵体转子的频率调节增压泵2的转速。

所述增压泵2的泵体利用不同的转速，调整管道的负压大小，从而控制肥液的输出量，用于调节肥液的浓度。

所述进水系统1由主管路11和进水管路12组成，所述进水管路上分别设有进水阀13、水活结和闸阀；进水系统1提供灌溉水源和肥液混合。进水系统还可利用压力差抽取主管路11的清洁水源冲洗管道。

所述配肥系统3由过滤器31、肥液管路33、肥液罐34和补水管路35组成，所述肥液管路33上设有肥液阀32、水活结和闸阀；利用肥液阀32单位时间的启动时间比例实现不同肥液的配比。

所述施肥系统4包括施肥管路43和出水阀44，所述施肥管路43和主管路11相连，所述出水阀44设在主管路输出端上，所述施肥管路43上设有施肥阀42、单向阀41和水活结；所述配肥系统的肥液罐34和施肥管路之间连接补水管路35，所述补水管路35上设有闸阀。将配制好的肥液利用增压泵2泵入主管路中。

所述采集系统5包括流量计53、pH计52、EC计51和液位计54，所述流量计53、pH计52和EC计51分别设在主管路输出端上，所述液位计54设在肥液罐34内；所述采集系统5主要采集主管路11中肥液的EC值、pH浓度、肥液罐肥液量以及施肥或灌溉的完成量。

所述进水系统1的进水管路12和配肥系统3中的过滤器31相连；所述配肥系统3的过滤器出肥口和增压泵2的进水口相连；所述施肥系统中的施肥管路43和增压泵2的出水口相连；所述采集系统5的信号输出端和控制器6的信号输入端相连；所述控制器6的信号输出端分别和变频器7、人机交互端8的信号输入端相连。

本实用新型所述旁路式灌溉施肥一体机的工作过程如下：

（1）进水阀13打开，主管路11中的水流进入进水管路12；

（2）变频器7输出控制信号，确定增压泵2的工作频率；

（3）增压泵2接受控制信号，启动工作；

（4）增加泵2打开一段时间（预灌溉时间）使肥液管路33中充满水后，再启动出水阀44，避免空气进入管道使管道水压不均造成震荡；

（5）按需要打开多路肥液阀32，肥液阀32采用高频隔膜阀，按施肥比例调整单位时间各个隔膜阀的开启次数，并根据液位计54和流量计53，调整每个肥液阀32的开启次数，各种肥液经过滤器31过滤后进入施肥管路43；

（6）打开施肥阀42，混合好的肥液经过施肥阀42和出水阀44输出给作物；

（7）pH计52、EC计51、液位计54和流量计53将测量的数据反馈回控制器6；

（8）施肥完成后，施肥阀42关闭，增加泵2继续抽取主管路11的水量冲洗施肥管路43残液，保证施肥管路43畅通；

（9）清洁完成后，增压泵2先关闭，避免管道压力增加；

（10）关闭进水阀13和出水阀44。

Claims

1.一种旁路式灌溉施肥一体机，其特征在于，包括人机交互端、控制器、变频器、增压泵、进水系统、配肥系统、施肥系统和采集系统；

所述人机交互端负责本地数据的显示和控制指令和任务的下发，用于显示当前的肥液余量，肥液EC和pH浓度，以及执行的历史记录和下发灌溉施肥任务；

所述控制器将采集的EC、pH值和液位模拟量，经放大滤波电路和A/D转化电路，转为数字信号显示，依据数据下发任务目标，控制变频器调节增压泵、肥液阀、施肥阀完成工作；

所述变频器通过PWM电路控制泵体转子的频率调节增压泵的转速；

所述增压泵的泵体利用不同的转速，调整管道的负压大小，从而控制肥液的输出量，用于调节肥液的浓度；

所述进水系统由主管路和进水管路组成，所述进水管路上分别设有进水阀；所述进水系统提供灌溉水源和肥液混合，并利用压力差抽取主管路的清洁水源冲洗管道；

所述配肥系统由过滤器、肥液管路、肥液罐和补水管路组成，所述肥液管路上设有肥液阀；利用肥液阀单位时间的启动时间比例实现不同肥液的配比；

所述施肥系统包括施肥管路和出水阀，所述施肥管路和主管路相连，所述出水阀设在主管路输出端上，所述施肥管路上设有施肥阀和单向阀；所述配肥系统的肥液罐和施肥管路之间连接补水管路，将配制好的肥液利用增压泵泵入主管路中；

所述采集系统包括流量计、pH计、EC计和液位计，所述流量计、pH计和EC计分别设在主管路输出端上，所述液位计设在肥液罐内；所述采集系统主要采集主管路中肥液的EC值、pH浓度、肥液罐肥液量以及施肥或灌溉的完成量；

2.根据权利要求1所述的旁路式灌溉施肥一体机，其特征在于：所述肥液阀采用高频隔膜阀。

3.根据权利要求1所述的旁路式灌溉施肥一体机，其特征在于：所述进水管路和肥液管路上分别设有水活结和闸阀；所述施肥管路上设有水活结；所述补水管路上设有闸阀。