[發明專利]穴盤式有機稻硬地育秧的智能水肥一體化系統

有效

• 申請號: 202010874447.7
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112020972B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 劉曉宇;嚴方;崔明;陳仕雄
• 申請（專利權）人: 江蘇農林職業技術學院
• 主分類號: A01C23/04
• 分類號: A01C23/04;A01C23/00;A01G25/02;A01G25/00;A01G25/16;A01G9/24;A01G9/14;G16Y10/05;G16Y20/10;G16Y40/30;G08C17/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 冒艷

1.一種穴盤式有機稻硬地育秧的智能水肥一體化系統，包括灌溉渠和設置在棚內的秧苗盤，秧苗盤包括上層基質盤(27)和下層的盤下基質(26)，其特征在于：該系統還包括噴灌系統、地灌系統和沼液系統，均由就地控制中心(9)控制并通過電磁閥的調節實現功能轉換；噴灌系統包括順次連接的灌溉泵(18)、一級過濾裝置(20)、二級過濾裝置(16)、增壓泵(15)、噴灌管路(2)，噴灌管路(2)與秧苗盤連通；地灌系統包括順次連接的二級過濾裝置(16)、地灌管路(28)，地灌管路(28)與秧苗盤連通；沼液系統包括沼液泵(17)和地灌管路(28)；就地控制中心(9)與工業路由(8)連接，工業路由(8)連接云控制中心(1)，云控制中心(1)與移動客戶端(7)連接；秧苗盤內設置攝像頭組(5)和土壤水分傳感器(24)，獲取到的數據傳輸給無線傳輸模塊網關(10)和云控制中心(1)；

所述灌溉渠隔離出灌溉池(22)和沼液池(23)，分別安裝灌溉泵(18)和沼液泵(17)；

所述就地控制中心(9)獨立運行水肥控制指令并將控制指令傳遞給灌溉泵(18)、噴灌電磁閥(19)、地灌電磁閥(21)的總線驅動器(25)以及增壓泵(15)的變頻控制器(14)，變頻控制器(14)與壓力傳感器(13)連接，壓力傳感器(13)設置在噴灌管路(2)上；

所述灌溉泵(18)通過管道與噴灌電磁閥(19)、一級過濾裝置(20)、二級過濾裝置(16)、增壓泵(15)連接，增壓泵(15)與噴灌管路(2)連接；

所述二級過濾裝置(16)與沼液泵(17)連接，連接的管道上設置地灌電磁閥(21)，沼液泵(17)與地灌管路(28)連接，地灌管路(28)伸入盤下基質(26)內部，地灌電磁閥(21)；

所述盤下基質(26)內安裝土壤水分傳感器(24)，土壤水分傳感器(24)與就地控制中心(9)無線連接，棚內設置溫濕度光照傳感器(11)并通過環境參數無線傳輸模塊(12)將數據傳輸給就地控制中心(9)；

所述攝像頭組(5)獲取的參數數據通過第一無線傳輸模塊(3)和第二無線傳輸模塊(4)分別與云控制中心(1)和無線傳輸模塊網關(10)進行信息交互；

所述噴灌管路(2)上設置噴灌手動閥(30)，噴灌管路(2)與地灌管路(28)之間設置地灌清洗手動閥(6)，配合關閉噴灌手動閥(30)和地灌電磁閥(21)，通過增壓泵(15)對地灌回路進行沖洗，

一葉期秧苗管理：如果秧苗發生卷葉，像素面積顯著減少，S_ym(i)/S_ym＜0.5，且上次噴水間隔計時T_gj＞1h，則關閉地灌電磁閥21，打開噴灌電磁閥19，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過增壓泵15的變頻控制器14，變頻控制器14采用PID控制算法將壓力傳感器13調節至0.4MPa，進行噴灌，延時15秒，關閉增壓泵15，關閉噴灌電磁閥19，關閉灌溉泵18；

二葉期秧苗管理：如果秧苗發生卷葉，其像素面積顯著減少，S_ym(i)/S_ym＜0.7，且上次噴水間隔計時T_gj＞1h，關閉地灌電磁閥21，打開噴灌電磁閥19，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過增壓泵15的變頻控制器14，變頻控制器14采用PID控制算法將壓力傳感器13調節至0.4MPa，進行噴灌，延時15秒，關閉增壓泵15，關閉噴灌電磁閥19，關閉灌溉泵18；

三葉前期秧苗管理：如果秧苗發生卷葉，其像素面積顯著減少，S_ym(i)/S_ym＜0.7，且上次噴水間隔計時T_gj＞1h，關閉地灌電磁閥21，打開噴灌電磁閥19，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過增壓泵15的變頻控制器14，變頻控制器14采用PID控制算法將壓力傳感器13調節至0.4MPa，進行噴灌，延時10秒，關閉增壓泵15，關閉噴灌電磁閥19，關閉灌溉泵18；

三葉中期秧苗管理：如果秧苗發生卷葉，其像素面積顯著減少，S_ym(i)/S_ym＜0.9，且上次噴水間隔計時T_gj＞1h，關閉地灌電磁閥21，打開噴灌電磁閥19，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過增壓泵15的變頻控制器14，變頻控制器14采用PID控制算法將壓力傳感器13調節至0.4MPa，進行噴灌，延時8秒，關閉增壓泵15，關閉噴灌電磁閥19，關閉灌溉泵18；

三葉后期秧苗管理：

如果秧苗發生卷葉，S*/S_yp＞0.4；如果S_bg/S_gb0＞0.9或者累積生產期T_sc＜D_yn-1，且H_jz＜8％，且噴灌電磁閥19關閉，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過地灌電磁閥21，地灌回路進行地灌，地灌時間為10S；

如果秧苗發生卷葉，S*/S_yp＞0.4，如果S_bg/S_gb0＜0.9，且H_jz＜8％，且噴灌電磁閥19關閉，啟動灌溉泵18通過一級過濾裝置20、二級過濾裝置16后經過地灌電磁閥21，地灌回路進行地灌，地灌時間為30S，

其中，

Sym：每個秧苗盤中秧苗的像素面積，

Sym(i)：連續采樣中第i次秧苗的像素面積，

Syp：每個秧苗盤的面積，

T_g：上次噴水間隔計時，

T_gj：第j次上次噴水間隔計時，

S*：I*(i，j)＞50的卷葉區像素面積，其中R、G、B分別為其RGB顏色分量，I^*(i，j)為減法圖像，I^*(i，j)＝I(i，j)-I₀(i，j)，I₀(i，j)是當天上午8點所采樣的圖像顏色RGB均值，I(i，j)為當前采樣的圖像顏色RGB均值，

S_bg：完整的標準高度圖塊像素面積，

S_bg0：為標準高度圖塊像素面積初始值，

D_yn：為育秧規劃的天數，

T_sc：累積統計的實際育秧天數。