CN214961088U - 一种新型高效施肥机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种新型高效施肥机控制系统，属于农业施肥系统技术领域。本实用新型包括肥料存储罐、混肥罐、PLC控制系统、物联网网关、移动终端、数据采集系统、供水管和灌溉管；肥料存储罐分别通过肥料输送管道与混肥罐连通，在肥料输送管道上安装有流量计和肥阀，混肥罐的出口端连接有肥料出口管道，肥料出口管道上安装有吸肥泵，肥料出口管道与供水管连通，所述供水管的一端安装有抽水泵，供水管的另一端接通有多根灌溉管；数据采集系统、流量计、肥阀、吸肥泵、抽水泵均与PLC控制系统建立连接关系，移动终端通过物联网网关与PLC控制系统建立连接关系。本实用新型能够完成对农作物的浇水灌溉、施肥喷洒，可广泛应用于农田、果园和大棚等领域。

Description

一种新型高效施肥机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种农作物施肥系统，属于农业施肥系统技术领域。

背景技术

农作物的增产增收包括施肥、灌溉、整枝和病虫害的防治等多个生产环节，其中农作物施肥是一项非常重要的步骤，目前我国农作物施肥主要采用人工施肥，机器施肥和飞机施肥三种方式，其中人工施肥存在施肥不均匀，效率低下，影响人的身体健康和污染环境等缺点；飞机施肥虽然工作效率高，但是存在费用高，地域限制等问题，不利于大面积推广；市面上的施肥机大多数是半自动的机器，缺少反馈校正环节，不能很高的跟踪农作物的施肥效果。

因此，有必要研制一种新型高效的施肥机，既能提高工作效率，又能节约成本、减少人工、保护环境、还能对农作物的施肥效果进行反馈跟踪和校正，从而满足农作物的肥料需求，达到农作物的最优化生长。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种新型高效施肥机控制系统，包括肥料存储罐、混肥罐、PLC控制系统、物联网网关、移动终端、数据采集系统、供水管和灌溉管；

肥料存储罐的数量为多个，每个肥料存储罐分别通过肥料输送管道与混肥罐连通，在肥料输送管道上安装有流量计和肥阀，混肥罐的出口端连接有肥料出口管道，肥料出口管道上安装有吸肥泵，肥料出口管道与供水管连通，所述供水管的一端安装有抽水泵，供水管的另一端接通有多根灌溉管；

所述数据采集系统、流量计、肥阀、吸肥泵、抽水泵均与PLC控制系统建立连接关系，所述移动终端通过物联网网关与PLC控制系统建立连接关系。

进一步地：所述肥料存储罐的数量至少为三个。

进一步地：所述供水管上安装有过滤器。

进一步地：所述数据采集系统包括温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、EC值传感器。

进一步地：所述PLC控制系统包括电源模块、PLC处理器、工业触摸屏、隔离变压器、交换机和变频器，隔离变压器将电网电压进行隔离变压处理，通过导线连接给电源模块供电，电源模块用于给PLC处理器、工业触摸屏和物联网网关供电，所述PLC处理器上分别连接交换机和变频器，物联网网关和工业触摸屏通过网线与交换机连接，所述数据采集系统通过交换机与PLC处理器实现数据互通。

进一步地：所述混肥罐内安装有搅拌电机，搅拌电机搅拌混肥罐内的肥料。

进一步地：所述吸肥泵和抽水泵通过变频器与PLC处理器建立连接关系。

进一步地：所述移动终端为具有智能化操作系统的智能端手机、IPAD或笔记本电脑。

本实用新型具有以下有益效果：

1本实用新型主要能够完成对农作物的浇水灌溉、施肥喷洒、数据采集、阀门控制、水泵控制和远程控制等功能，具有节水，节肥，省工等特点，可广泛应用于农田、果园和大棚等领域。

2本实用新型设备中的PLC下位机控制柜，采用模块化结构设计，方便系统的维修与维护。

3本实用新型中配有手机云平台监控系统，可以实时查看农作物的生产信息，还可以远程控制各个水肥、肥阀的动作。

4本实用新型中的水阀、肥阀采用485通讯方式控制，可以实现远程控制。

5本实用新型中的农作物温度、湿度、土壤PH值等数据采样485通讯方式采集，可以实现远程采集。

6本实用新型中的供水系统，具有过滤功能，可以将水中杂志、泥沙过滤掉后，再跟肥料混合后给农作物进行灌溉。

7本实用新型中的配肥系统，具有定时搅拌功能，可以有效防止肥料凝固。

附图说明

图1为新型高效施肥机工作原理图；

图2为PLC控制系统内部元器件连接关系图；

图3是一种新型高效施肥机控制系统控制原理图；

图4是数据采集系统示意图；

图中，1-肥料存储罐，2-混肥罐，3-PLC控制系统，4-物联网网关，5-移动终端，6-数据采集系统，7-供水管，8-灌溉管，9-肥料输送管道，10-流量计，11-肥阀，12-肥料出口管道，13-吸肥泵，14-抽水泵，15-过滤器，16-电源模块，17-PLC处理器，18-工业触摸屏，19-隔离变压器，20-交换机，21-变频器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：

参照图1和图2所示，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，包括肥料存储罐1、混肥罐2、PLC控制系统3、物联网网关4、移动终端5、数据采集系统6、供水管7和灌溉管8；

肥料存储罐的1数量为多个，每个肥料存储罐1分别通过肥料输送管道9与混肥罐2连通，在肥料输送管道9上安装有流量计10和肥阀11，混肥罐2的出口端连接有肥料出口管道12，肥料出口管道12上安装有吸肥泵13，肥料出口管道12与供水管7连通，所述供水管7的一端安装有抽水泵14，供水管7的另一端接通有多根灌溉管8；

所述数据采集系统6、流量计10、肥阀11、吸肥泵13、抽水泵14均与PLC控制系统3建立连接关系，所述移动终端5通过物联网网关4与PLC控制系统3建立连接关系。

所述移动终端5为具有智能化操作系统的智能端手机、IPAD或笔记本电脑。

本实施方式涉及一种新型高效施肥机控制系统，其目的是可以对农作物进行智能施肥的一种解决方案。在本实施方式中，包含PLC控制柜、控制系统原理框图和传感器阀门原理图。

在本实施方式中，PLC控制系统3用于实现数据处理和系统控制，其中农作物的实时生产数据和现场的施肥数据通过对应传感器或总线信号送给PLC进行数据汇总，经过PLC的内部运算处理后，输出控制信号，进而控制从而对水阀、灌溉阀、施肥阀、水泵和施肥泵等执行机构进行精确控制，具体过程如下：

1.PLC控制肥阀11开启，将肥料存储罐1内的肥料通过肥料输送管道9输送至混肥罐2，经过混肥罐2混合形成施肥肥料，混肥罐2内的施肥肥料通过肥料出口管道12与供水管7内提供的水源混合，将纯净水与混合肥混合到一起灌溉到农作物的土壤中，需要说明的是，通过控制吸肥泵13和抽水泵14，实现控制不同输出量的施肥肥料和水，达到进准施肥控制。

2.数据采集系统6将采集的肥料温度、湿度、PH值、EC值反馈给PLC，PLC控制系统还实时采集阀门状态和水泵状态等数据，将农作物的实时生产数据和现场的施肥数据通过对应传感器或总线信号送给PLC进行数据汇总，经过PLC的内部运算处理后，输出控制信号，从而对水阀、肥阀、灌溉阀、搅拌电机、水泵和施肥泵等执行机构进行精确控制，通过手机云平台端还可以进行农作物生产数据和施肥情况进行实时的数据采集和运行控制。

本实用新型是使用PLC作为下位机控制器，移动终端5做为上位机监控平台，将农作物的实时生产数据和现场的施肥数据通过对应传感器或总线信号送给PLC进行数据汇总，经过PLC的内部运算处理后，输出控制信号，从而对水阀、肥阀、灌溉阀、搅拌电机、水泵和施肥泵等执行机构进行精确控制，通过手机云平台端还可以进行农作物生产数据和施肥情况进行实时的数据采集和运行控制。本实用新型可以实现施肥和浇水同时进行，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，作物在吸收水分的同时也在吸收自身所需的养分。因其对水和肥料的利用率高，节省肥料和水资源，节省劳动力和时间，降低成本，提高产量，方便使用，很多国家将其广泛应用于农业生产中以提高经济效益。随着新技术的快速发展，包括无线通信技术、传感器技术、信息处理技术、农业自动化和信息化进程的不断深入，物联网技术将农业与计算机相融合，将智能设施、智能装备、智能系统、种植需求相结合，以期提高水肥利用率、提高农作物产量、减少环境污染、提高农业现代化设备科技含量。

具体实施方式二：

结合图1所示，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，与具体实施方式一不同的是，所述肥料存储罐1的数量至少为三个，肥料存储罐1内分别存储可溶性固体肥料或液体肥料，这些肥料用于配兑而成的肥液。

具体实施方式三：

结合图1所示，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，与具体实施方式一不同的是，所述供水管7上安装有过滤器15，通过过滤器15过滤掉水中的杂质、泥沙，将纯净水与混合肥混合到一起灌溉到农作物的土壤中。

具体实施方式四：

结合图1所示，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，在具体实施方式一的基础上，所述数据采集系统6包括温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、EC值传感器。数据采集系统6通过RS485通讯方式采集对现场的温度传感器、湿度传感器、PH值仪表、EC值仪表、灌溉阀门状态等数据进行采集和灌溉阀远程控制。采用RS485通讯，该通讯方式具有传输距离远，可靠性高等特点。

具体实施方式五：

结合图1、图2、图3和图4所示，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，在具体实施方式一的基础上，所述PLC控制系统3包括电源模块16、PLC处理器17、工业触摸屏18、隔离变压器19、交换机20和变频器21，隔离变压器19将电网电压进行隔离变压处理，通过导线连接给电源模块16供电，电源模块16用于给PLC处理器17、工业触摸屏18和物联网网关4供电，所述PLC处理器7上分别连接交换机20和变频器21，物联网网关4和工业触摸屏18通过网线与交换机20连接，所述数据采集系统6通过交换机20与PLC处理器17实现数据互通；所述吸肥泵13和抽水泵14通过变频器21与PLC处理器17建立连接关系。

本控制系统的工作原理是先通过外部电源模块16给工业触摸屏18，PLC处理器17和物联网网关4供电，工业触摸屏18主要用于工人在现场操作与控制，物联网网关4设备用于手机APP远程操作与控制，PLC处理器17实现对现场的温度传感器、湿度传感器、PH值仪表、EC值仪表，阀门状态和水泵状态等数据进行采集分析整理，根据不同农作物的生长工艺要求，调节肥料配方，控制肥阀配比，通过搅拌电机进行搅拌，防止肥料凝固，并通过变频器21控制抽水泵14从水源出抽水，并通过过滤器15过滤，将纯净水与混合肥混合到一起灌溉到农作物的土壤中。

具体实施方式六：

基于具体实施方式一的基础上，本实施方式提供一种新型高效施肥机控制系统，所述混肥罐2内安装有搅拌电机，搅拌电机的输出端安装有搅拌桨，用于搅拌混肥罐2内的肥料。当肥料存储罐1内的肥料输送到混肥罐2后，通过PLC控制搅拌电机启动，完成混肥作业，此外，通过PLC可定时控制搅拌电机搅拌，防止混肥罐2内的肥料凝固。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：包括肥料存储罐(1)、混肥罐(2)、PLC控制系统(3)、物联网网关(4)、移动终端(5)、数据采集系统(6)、供水管(7)和灌溉管(8)；

肥料存储罐的1数量为多个，每个肥料存储罐(1)分别通过肥料输送管道(9)与混肥罐(2)连通，在肥料输送管道(9)上安装有流量计(10)和肥阀(11)，混肥罐(2)的出口端连接有肥料出口管道(12)，肥料出口管道(12)上安装有吸肥泵(13)，肥料出口管道(12)与供水管(7)连通，所述供水管(7)的一端安装有抽水泵(14)，供水管(7)的另一端接通有多根灌溉管(8)；

所述数据采集系统(6)、流量计(10)、肥阀(11)、吸肥泵(13)、抽水泵(14)均与PLC控制系统(3)建立连接关系，所述移动终端(5)通过物联网网关(4)与PLC控制系统(3)建立连接关系。

2.根据权利要求1所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述肥料存储罐(1)的数量至少为三个。

3.根据权利要求1所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述供水管(7)上安装有过滤器(15)。

4.根据权利要求1所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述数据采集系统(6)包括温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、EC值传感器。

5.根据权利要求1所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统(3)包括电源模块(16)、PLC处理器(17)、工业触摸屏(18)、隔离变压器(19)、交换机(20)和变频器(21)，隔离变压器(19)将电网电压进行隔离变压处理，通过导线连接给电源模块(16)供电，电源模块(16)用于给PLC处理器(17)、工业触摸屏(18)和物联网网关(4)供电，所述PLC处理器7上分别连接交换机(20)和变频器(21)，物联网网关(4)和工业触摸屏(18)通过网线与交换机(20)连接，所述数据采集系统(6)通过交换机(20)与PLC处理器(17)实现数据互通。

6.根据权利要求1所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述混肥罐(2)内安装有搅拌电机，搅拌电机搅拌混肥罐(2)内的肥料。

7.根据权利要求5所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述吸肥泵(13)和抽水泵(14)通过变频器(21)与PLC处理器(17)建立连接关系。

8.根据权利要求5所述的一种新型高效施肥机控制系统，其特征在于：所述移动终端(5)为具有智能化操作系统的智能端手机、IPAD或笔记本电脑。

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