[發(fā)明專利]一種水肥一體化灌溉系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711013222.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107624326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李沛剛;劉慶波;劉剛;姚瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東元大信息科技有限公司
• 主分類號(hào): A01C23/04
• 分類號(hào): A01C23/04;A01C23/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于灌溉領(lǐng)域，特別涉及了一種水肥一體化灌溉系統(tǒng)及方法，適用于智慧農(nóng)業(yè)，可實(shí)現(xiàn)水肥一體化、自動(dòng)化管理。

背景技術(shù)

水是生命之源，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必要條件；肥料是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障。傳統(tǒng)的施肥方法是先肥后水，這種生產(chǎn)方式帶來(lái)了水肥資源浪費(fèi)、土壤酸化和水體環(huán)境污染等系列問(wèn)題，已經(jīng)成為制約中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。水肥一體化是當(dāng)今世界公認(rèn)的一項(xiàng)高效節(jié)水節(jié)肥農(nóng)業(yè)新技術(shù)，是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“一號(hào)技術(shù)”。更重要的是，它對(duì)轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)所起到的引領(lǐng)和推動(dòng)作用。

我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉效率普遍低下，智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。核心功能是通過(guò)監(jiān)控PH值和EC值，結(jié)合源肥濃度，調(diào)控水肥比，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的水肥配比，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。這種智能節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)，不但能夠達(dá)到節(jié)水的目的，而且提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效益，減少人工投入的成本。傳統(tǒng)的灌溉施肥方式不能滿足智能化灌溉，更無(wú)法適應(yīng)于智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供了一種水肥一體化灌溉系統(tǒng)及方法，適用于對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行自動(dòng)化、智能化、水肥一體化管理。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種水肥一體化灌溉系統(tǒng)，包括吸肥裝置、主輸水管道、分支管道和控制系統(tǒng)；在所述的主輸水管道上依次串聯(lián)有主逆止閥和水泵，位于水泵前的主輸水管道和位于水泵后的主輸水管道之間通過(guò)一個(gè)分支管道連通，形成閉環(huán)回路；且所述的分支管道內(nèi)液體的流向與主輸水管道內(nèi)的液體流向相反，在所述的分支管道上安裝有吸肥裝置，所述的吸肥裝置包括文丘里管、混合肥料罐、支逆止閥；所述的文丘里管安裝于分支管道上，與混合肥料罐相連通，用于吸收肥料罐內(nèi)的肥料到分支管道內(nèi)；所述的支逆止閥沿著液體流動(dòng)的方向安裝于分支管道的末端；且在位于文丘里管與混合肥料罐之間管道上安裝有PH傳感器、EC傳感器，所述的主逆止閥、水泵、支逆止閥、PH傳感器、EC傳感器由所述的控制系統(tǒng)控制。

進(jìn)一步的，在所述的主逆止閥前端的主輸水管道上還安裝有主電磁閥，所述的主電磁閥由控制系統(tǒng)控制。

進(jìn)一步的，沿水流動(dòng)方向，所述的主輸水管道的末端設(shè)有電磁流量計(jì)、水壓表。

進(jìn)一步的，所述的分支管道上安裝有支電磁閥，所述的支電磁閥沿著液體流動(dòng)的方向安裝于分支管道的末端，所述的支電磁閥由控制系統(tǒng)控制。

進(jìn)一步的，在所述的混合肥料罐的出口安裝有電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步的，PH傳感器、EC傳感器與電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥之間的安裝距離小于100m。

進(jìn)一步的，所述的PH傳感器、EC傳感器與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端相連，且控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端還與灌溉信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)、施肥信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)相連，所述的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、主電磁閥、支電磁閥位于控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端。

進(jìn)一步的，所述的控制系統(tǒng)為可編程邏輯控制器。

具體的控制方法如下：

當(dāng)可編程邏輯控制器收到灌溉信號(hào)后，首先打開(kāi)主輸水管道電磁閥，關(guān)閉分支管道電磁閥，然后啟動(dòng)水泵，清水從清水儲(chǔ)存罐內(nèi)依次經(jīng)過(guò)逆止閥、水泵、電磁流量計(jì)、水壓表進(jìn)入田間的灌溉系統(tǒng)；

當(dāng)可編程邏輯控制器收到施肥信號(hào)后，首先打開(kāi)主輸水管道電磁閥、分支管道電磁閥，然后啟動(dòng)水泵，清水從清水儲(chǔ)存罐內(nèi)經(jīng)過(guò)水泵，一部分水進(jìn)入分支管道，通過(guò)文丘里管吸入肥料，肥料經(jīng)過(guò)逆止閥再次進(jìn)入主輸水管道，形成一定濃度的肥料，然后進(jìn)入田間的灌溉系統(tǒng)，將PH傳感器、EC傳感器采集的信號(hào)傳送給可編程邏輯控制器，根據(jù)不同作物對(duì)肥料濃度的需求，通過(guò)電磁流量計(jì)測(cè)得的主輸水管道上的流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變文丘里管吸入肥料的量，從而使肥料的濃度控制在需求濃度附近。

該發(fā)明的有益之處是：

1.本發(fā)明的水肥一體化智能控制系統(tǒng)可根據(jù)PH傳感器、EC傳感器采集的信號(hào)，電磁流量計(jì)測(cè)得的主輸水管道上的流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變文丘里管吸入肥料的量，從而使肥料的濃度控制在需求濃度附近，并且可實(shí)現(xiàn)水肥精準(zhǔn)化、智能化、自動(dòng)化管理，大大減少了勞動(dòng)力。

2.本發(fā)明的水肥一體化灌溉系統(tǒng)中的PH傳感器、EC傳感器放在文丘里管和混合肥料罐之間，可以檢測(cè)到高濃度肥料的PH值、EC值，然后在主管道內(nèi)稀釋混合，濃度越高，越容易檢測(cè)，且高濃度下測(cè)得的PH值、EC值誤差小，從而提高了控制精度。