CN213603574U - 一种大田水肥一体化滴灌系统 - Google Patents

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柴涛修
汤亮
杨开永
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Abstract

本发明提供了一种大田水肥一体化滴灌系统，包括灌溉系统、施肥系统、环境监控系统和控制前述系统的终端控制设备；所述灌溉系统包括灌溉装置和控制所述灌溉装置的灌溉控制器；所述施肥系统包括施肥装置和控制所述施肥装置的施肥控制器；所述环境监控系统包括气象站和控制所述气象站的环境控制器；所述灌溉装置中的主水管和所述施肥装置中的主供肥管相连从而使肥料经所述主水管随水灌溉。本发明中能够对作物的生长区域进行空气温湿度、光照、CO2浓度、土壤温湿度、pH等气象数据等进行实时监测，对农作物种植、田间管理提供科学的环境数据，有利于精准种植。对视频图像进行实时的数据采集，为消费者提供可直播的现场环境。

Description

一种大田水肥一体化滴灌系统
技术领域
本发明属于智慧农业技术领域，具体涉及一种大田水肥一体化滴灌系统。
背景技术
智慧农业是集新兴的大数据、互联网、云计算、人工智能和物联网等技术为一体，依托各种传感节点(环境、动植物长势等)和无线网络实现农业生产环境的智能感知、预警、决策、控制，为农业生产提供精准化种养、智能化决策。智慧农业可以提高生产效率、节约能源资源、保护生态环境及节约劳动力资源等，利用智能化的监测、控制、溯源等现代化手段，推动整个农业产业链的升级改造，实现农业精细化、高效化、绿色化，具有显著经济效益、生态效益和社会效益。
目前的农业种植设施中的施肥和灌溉均相互独立进行，究其原因是缺少对生长区域的环境参数的有效监控，从而无法将两个过程统筹处理，从而造成作业生长缓慢，产量不高的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种大田水肥一体化滴灌系统，能够及时获得作物生长环境里的各项重要数据，从而为施肥和灌溉提供依据，有助于提高产量，缩短生长周期。
本发明是这样实现的：一种大田水肥一体化滴灌系统，包括灌溉系统、施肥系统、环境监控系统和控制前述系统的终端控制设备；所述灌溉系统包括灌溉装置和控制所述灌溉装置的灌溉控制器；所述施肥系统包括施肥装置和控制所述施肥装置的施肥控制器；所述环境监控系统包括气象站和控制所述气象站的环境控制器；
所述灌溉装置中的主水管和所述施肥装置中的主供肥管相连从而使肥料经所述主水管随水灌溉。
进一步地，所述灌溉装置包括主水管和连接所述主水管的若干滴灌管，所述主水管上设置有主阀，所述滴灌管上设置有第一子阀和若干滴灌孔。
进一步地，所述主水管上还设置有水表和压力计，所述主阀、压力计和水表沿供水方向依次设置。
进一步地，所述滴灌管上还连接有喷灌管，所述喷灌管上设置有第二子阀和喷头。
进一步地，所述施肥装置包括主供肥管、混肥罐、肥料罐、进水管、出水管和加肥管；所述主供肥管上设置有水泵，其进水侧连接所述进、出水管，所述进、出水管连接所述混肥罐，所述混肥罐和肥料罐之间连接所述加肥管，所述进水管上设置有进水阀，所述出水管上设置有出水阀，所述加肥管上设置有计量泵。
进一步地，所述主供肥管上位于所述水泵的出水侧设置有止回阀。
进一步地，所述水泵的进、出水口均通过软接头与接入所述主供肥管上。
进一步地，所述气象站包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤酸碱度传感器、光照强度传感器、负氧离子传感器、风速传感器、风向传感器、降雨量传感器、摄像头和光伏发电装置。
本发明带来的有益效果是：
1、本发明中能够对作物的生长区域进行空气温湿度、光照、CO2浓度、土壤温湿度、pH等气象数据等进行实时监测，对农作物种植、田间管理提供科学的环境数据，有利于精准种植。对视频图像进行实时的数据采集，为消费者提供可直播的现场环境。
2、本发明中能够根据环境参数及轮灌制度对作物进行合理化灌溉，最大程度减少水资源浪费。
3、本发明中能够根据不同作物的不同生长期下的最优水肥规律，对水泵、肥泵定时、定量、定次数的控制，通过肥水混合使农作物于不同的生长阶段获取较佳的给水量和施肥量，使水分和肥料能够被输送至农作物的根系下，实现了根水肥空间同位、时间强度的同步。
附图说明
图1为本发明的系统组成框图；
图2为本发明中灌溉装置的结构示意图；
图3为本发明中施肥装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至3所示，一种大田水肥一体化滴灌系统，包括灌溉系统、施肥系统、环境监控系统和控制前述系统的终端控制设备；灌溉系统包括灌溉装置和控制灌溉装置的灌溉控制器；施肥系统包括施肥装置和控制施肥装置的施肥控制器；环境监控系统包括气象站和控制气象站的环境控制器。灌溉装置中的主水管1和施肥装置中的主供肥管11 相连从而使肥料经主水管随水灌溉。
作为优选例，灌溉装置包括主水管1和连接主水管1的若干滴灌管5，主水管1上设置有主阀4，滴灌管5上设置有第一子阀6和若干滴灌孔。滴灌管5铺设在农田10 中，滴灌管5需要根据地形、田块、单元、土壤质地、作物种植方式、水源特点等基本情况，设计其埋设深度、长度、灌区面积等。第一子阀6为脉冲电磁阀，阀门控制器为无线控制的阀门控制器，终端控制设备发出开关阀指令，该地址的阀控器接到指令后，将相应脉冲电磁阀开启灌水或关闭停止灌水，同时脉冲电磁阀接有流量传感器，阀门控制器获取流量传感器测量值，根据流量传感器测量值判断阀门实际开关状态，将第一子阀6实际开关状态反馈给终端控制设备，终端控制设备根据第一子阀6实际状态可以判断阀门控制器是否执行了其指令，这样可以防止爆管和需要关闭阀门而没有关闭导致水的浪费。阀门控制器通过光伏发电装置供电，光伏发电装置安装保证最大限度地接收日光照射，白天利用太阳能发电，将电能储存在锂电池内，全天给现有负载供电。光伏发电装置保证在连续30天无阳光的情况系统能够正常工作，经过3天的正常阳光照射可以达到锂电池的满充状态。
更进一步地，主水管1上还设置有水表2和压力计3，主阀4、压力计3和水表2 沿供水方向依次设置。更进一步地，滴灌管5上还连接有喷灌管8，喷灌管8上设置有第二子阀9和喷头7。通过这种方式可以切换灌溉方式——当第一子阀6打开而第二子阀9时，灌溉方式为滴灌、渗灌，反之则为喷灌。
作为优选例，施肥装置包括主供肥管11、混肥罐19、肥料罐23、进水管18、出水管17和加肥管21；主供肥管11上设置有水泵13，其进水侧连接进、出水管18、17，进、出水管18、17连接混肥罐19，混肥罐19和肥料罐23之间连接加肥管21，进水管 18上设置有进水阀16，出水管17上设置有出水阀15，加肥管21上设置有计量泵22。混肥罐19内设置有混肥搅拌器，混肥搅拌器由混肥电机20驱动进行肥水混合。主供肥管11内的水通过进水管18进入混肥罐19中，计量泵22启动将肥料罐23内的肥料输入混肥罐19中进行混合，然后再通过出水管17排入主供肥管11中，然后随水灌溉到农田里。当进、出水阀16、15均关闭时，主供肥管11直接供水进入灌溉装置进行灌溉。
更进一步地，主供肥管11上位于水泵13的出水侧设置有止回阀14。更进一步地，水泵13的进、出水口均通过软接头12与接入主供肥管11上。
作为优选例，气象站包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤酸碱度传感器、光照强度传感器、负氧离子传感器、风速传感器、风向传感器、降雨量传感器、摄像头和光伏发电装置。通过气象站能够对作物生长的区域进行空气温湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温湿度、pH等气象数据等进行实时监测，对农作物种植、田间管理提供科学的环境数据，有利于精准种植。对视频图像进行实时的数据采集，为消费者提供可直播的现场环境。
作为优选例，终端控制设备包括平板电脑、手机、笔记本、监控计算机，前述设备通过4G移动网络、ZigBee等通讯网关接入通信网络中接受外来请求和命令，并发送至相应模块执行，定时向指挥中心服务器或云平台发送传感器数据。
本发明中采集的环境数据还能够用于建立农业环境指标数据库，实现对农业气象灾害的预警和预报，视频监控实现农业安全生产作业监控、同时降低农业生产风险，为溯源提供真实有效数据，为消费者提供放心的农产品。
以上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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，包括灌溉系统、施肥系统、环境监控系统和控制前述系统的终端控制设备；所述灌溉系统包括灌溉装置和控制所述灌溉装置的灌溉控制器；所述施肥系统包括施肥装置和控制所述施肥装置的施肥控制器；所述环境监控系统包括气象站和控制所述气象站的环境控制器；
所述灌溉装置中的主水管(1)和所述施肥装置中的主供肥管(11)相连从而使肥料经所述主水管随水灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述灌溉装置包括主水管(1)和连接所述主水管(1)的若干滴灌管(5)，所述主水管(1)上设置有主阀(4)，所述滴灌管(5)上设置有第一子阀(6)和若干滴灌孔。
3.根据权利要求2所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述主水管(1)上还设置有水表(2)和压力计(3)，所述主阀(4)、压力计(3)和水表(2)沿供水方向依次设置。
4.根据权利要求2所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述滴灌管(5)上还连接有喷灌管(8)，所述喷灌管(8)上设置有第二子阀(9)和喷头(7)。
5.根据权利要求1所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述施肥装置包括主供肥管(11)、混肥罐(19)、肥料罐(23)、进水管(18)、出水管(17)和加肥管(21)；所述主供肥管(11)上设置有水泵(13)，其进水侧连接所述进、出水管(18、17)，所述进、出水管(18、17)连接所述混肥罐(19)，所述混肥罐(19)和肥料罐(23)之间连接所述加肥管(21)，所述进水管(18)上设置有进水阀(16)，所述出水管(17)上设置有出水阀(15)，所述加肥管(21)上设置有计量泵(22)。
6.根据权利要求5所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述主供肥管(11)上位于所述水泵(13)的出水侧设置有止回阀(14)。
7.根据权利要求5所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述水泵(13)的进、出水口均通过软接头(12)与接入所述主供肥管(11)上。
8.根据权利要求1所述的一种大田水肥一体化滴灌系统，其特征在于，所述气象站包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤酸碱度传感器、光照强度传感器、负氧离子传感器、风速传感器、风向传感器、降雨量传感器、摄像头和光伏发电装置。
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