[發明專利]一種農作物精良灌溉的水肥氣熱集成控制系統

有效

• 申請號: 201611261835.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106612864A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張萬軍
• 申請（專利權）人: 張萬軍
• 主分類號: A01C23/04
• 分類號: A01C23/04;G05B19/042;H04L29/08
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技術領域

本發明涉及計算機技術、傳感技術、網絡信息化技術、計算機智能化的管理技術，具體涉及農作物水肥氣熱精量灌溉的控制系統，更具體的說，涉及一種農作物精良灌溉的水肥氣熱集成控制系統。

背景技術

水肥氣熱集成灌溉是肥料隨同灌溉水一同進入田間的一種灌溉方式，是施肥技術(Fertilization)和灌溉技術(Irrigation)相結合的一項新技術，是精準施肥與精確灌溉相結合的產物。即灌溉、地下灌溉等在灌水的同時，按照作物生長各個階段對養分的需求和氣候條件等準確講肥料補加和均勻施在根系附近，被根系直接吸收利用。采用水肥氣熱融合灌溉技術可以很方便地調節灌溉水中營養物質的濃度和數量，大幅度提高花費利用率；如甘蔗水肥氣熱滴灌施肥氮的利用率達75%～80%，常規施肥只有40%(Ng Kee and Deville)；提高作物的產量和質量，提高養分的有效性，減輕施肥對環境的污染；同時還可以大幅度節省時間、運輸、勞動力及燃料等費用，實施精確施肥。水肥氣熱混合自動控制技術的發展有力地促進了現代農業的發展。無論是應用于設施栽培中還是應用在大田作物中的自動灌溉控制技術更是影響現代農業發展的熱點。施肥與灌溉同時進行水肥耦合、氣熱耦合，不僅具有節水、節肥、節能、節省人力等優點，而且還可以大大提高作物產量和質量，同時減輕了施肥對環境的污染。與世界其他國家如美國、以色列和加拿大等國家相比，我國水肥耦合灌溉系統的自動程度較低，自動施肥灌溉的控制技術還處于研究階段，基于此，本課題研究水肥氣熱裝置，基于傳統的農業灌溉技術，融合計算機技術、數字化技術、網絡技術、智能技術和可視化技術等與云計算、物聯網，提高灌溉水的利用率，使節水灌溉的效益最大化是我國發展現代節水農業的根本需求。隨著對農業節水理論的研究不斷深入和相關技術水平的逐漸提高，利用高新技術與傳統技術相結合的方式已成為農業節水技術發展的必然趨勢，農業節水技術正日益走向精準化和可控化，以滿足現代農業發展對灌溉系統應具有靈活、準確、快捷等特點的要求。精量控制灌溉是現代節水灌溉發展的前沿技術，對該技術的研究與應用不僅可有效提高灌溉水利用效率和作物產量及品質，還可大幅度提高化肥和農藥的有效利用率，減少對農田生態環境帶來的污染。對精量控制灌溉技術體系的研究正成為國內外灌溉理論和技術研究有望取得突破的熱點。

同時國內灌溉控制僅考慮了作物需水量的供給，而水、肥同時考慮的不多，沒有成熟的水肥精量控制設備被推廣應用，國內外現有的水肥控制是根據肥料比例、施肥時間、施肥總量來控制，還有對灌溉水的整體電導率EC的宏觀控制，無法單獨測量單種養分濃度，且現有的養分測量儀器無法實現在線實時的測量，還沒有針對灌溉肥液氮、磷、鉀微量元素濃度進行單獨和集成控制的相關設備面世，而且在灌溉系統智能發展到一定，國內外還沒有有針對性系統研究管網智能鋪設，以最優方式控制水肥流量，節約經濟成本，來應對數字化灌溉時代的到來。

灌溉是彌補自然降水在數量上的不足與時空上的不均、保證適時適量地滿足草坪生長所需水分的重要措施。以往的草坪綠化工程，很多沒有配套完整的灌溉系統，灌水時只能采用大水漫灌或人工灑水。不但造成水的浪費，而且往往由于不能及時灌水、過量灌水或灌水不足，難以控制灌水均勻度，對草坪的正常生長產生不良影響。隨著城鎮建設的不斷發展，城市人口大量集中，工業和生活用水迅速增加，旅游、休閑、運動場及居民小區等各種綠地面積越來越大，城市供水的緊張狀況日益突出。傳統的地面大水漫灌已不能滿足現代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式勢在必行。

據研究資料表明：每種植物都有適合其生長的濕度，濕度過大，植物的根系就會在土壤中腐爛，濕度過小，就不足以滿足植物生長所需要的水分。灌溉就是最大限度地滿足土壤的濕度在適宜植物生長的濕度范圍之內。經資料查證最適宜草坪生長的濕度是50%—60%RH。