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水肥一體化精量管控系統及控制方法.pdf

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水肥 一體化 精量管控 系統 控制 方法
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摘要
申請專利號:

CN201810528186.6

申請日:

20180529

公開號:

CN108541439A

公開日:

20180918

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01C23/04,A01G25/02,A01G25/16,G05B19/418 主分類號: A01C23/04,A01G25/02,A01G25/16,G05B19/418
申請人: 農業部南京農業機械化研究所
發明人: 金永奎,薛新宇,張玲,周立新,丁素明,張宋超,秦維彩,周良富,孔偉,孫竹,顧偉,蔡晨,崔龍飛,王寶坤,陳晨,楊風波,周晴晴,張學進,樂飛翔,孫濤,徐陽
地址: 210014 江蘇省南京市柳營100號
優先權: CN201810528186A
專利代理機構: 南京鐘山專利代理有限公司 代理人: 戴朝榮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810528186.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種水肥一體化精量管控系統及控制方法,包括首部設備和田間尾部設備,首部設備包括灌溉系統、施肥系統和首部控制系統;灌溉系統包括灌溉泵、灌溉管道、壓力傳感器、灌溉流量計、過濾系統和灌溉閥;施肥系統包括施肥泵、施肥管道、施肥流量計和施肥閥;田間尾部設備包括尾部灌溉系統和田間控制系統;尾部灌溉系統包括田間管道、電磁閥和滴灌管;田間控制系統包括田間控制箱、田間電源模塊、EC傳感器和水分傳感器;本發明根據作物根部最佳吸收水肥位置,布置水分傳感器和EC傳感器,檢測實際灌溉施肥時水肥施入量和到達位置,有效地避免了水肥浪費,使作物根部水肥含量不會過高、過低,促進了作物生長。

權利要求書

1.一種水肥一體化精量管控系統,包括首部設備和田間尾部設備,其特征在于:所述首部設備包括灌溉系統、施肥系統和首部控制系統;所述灌溉系統包括灌溉泵、灌溉管道、壓力傳感器、灌溉流量計、過濾系統和灌溉閥,所述灌溉泵的入口連接有水源且出口通過灌溉管道與過濾系統連接,所述灌溉管道上安裝有壓力傳感器、灌溉流量計和灌溉閥;所述施肥系統包括施肥泵、施肥管道、施肥流量計和施肥閥,所述施肥泵的入口連接有肥液且出口通過施肥管道與過濾系統連接,所述施肥管道上安裝有施肥流量計和施肥閥;所述灌溉泵、壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥泵、施肥流量計和施肥閥均與首部控制系統電連接;所述田間尾部設備包括尾部灌溉系統和田間控制系統;所述尾部灌溉系統包括田間管道、電磁閥和滴灌管,所述田間管道與所述過濾系統連接,所述田間管道上安裝有電磁閥,所述田間管道與若干個滴灌管連接,滴灌管安裝在田間作物根部土壤上;所述田間控制系統包括田間控制箱、田間電源模塊、EC傳感器和水分傳感器,所述EC傳感器、水分傳感器和電磁閥均與田間控制箱連接,所述田間控制箱、EC傳感器和水分傳感器均與田間電源模塊連接,所述EC傳感器和水分傳感器均用于安裝在田間作物根部土壤內;所述田間控制箱與所述首部控制系統無線通信連接。2.根據權利要求1所述的水肥一體化精量管控系統,其特征在于:所述施肥泵采用自吸離心泵。3.根據權利要求1所述的水肥一體化精量管控系統,其特征在于:所述首部控制系統包括首部控制柜、灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏、首部無線通信模塊和首部電源模塊,所述灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏和首部無線通信模塊均安裝在所述首部控制柜上,所述灌溉變頻器與所述灌溉泵連接,所述施肥變頻器與所述施肥泵連接,所述灌溉變頻器、施肥變頻器和觸摸屏均與所述首部控制柜連接,所述首部控制柜與壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥流量計和施肥閥連接,所述首部控制柜通過首部無線通信模塊與所述田間控制箱無線通信連接,所述首部控制柜、灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏、首部無線通信模塊、灌溉泵、壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥泵、施肥流量計和施肥閥均與首部電源模塊連接。4.根據權利要求1所述的水肥一體化精量管控系統,其特征在于:所述田間電源模塊包括太陽能電池板、立桿、蓄電池和充電電路,所述田間控制箱、太陽能電池板、蓄電池和充電電路均安裝在立桿上,所述太陽能電池板通過充電電路與蓄電池連接。5.根據權利要求4所述的水肥一體化精量管控系統,其特征在于:所述田間控制箱的上方安裝有田間無線通信模塊,所述田間控制箱通過田間無線通信模塊與首部無線通信模塊無線通信連接。6.根據權利要求3所述的水肥一體化精量管控系統,其特征在于:所述水分傳感器包括高位水分傳感器和低位水分傳感器,所述高位水分傳感器和低位水分傳感器均與田間控制箱連接,所述水分傳感器用于檢測田間作物根部土壤不同深度的水分含量。7.一種根據權利要求6所述的水肥一體化精量管控系統的控制方法,其特征在于:包括灌溉控制方法和施肥控制方法;所述灌溉控制方法包括以下步驟:步驟1:通過在首部控制柜內的觸摸屏預先設置灌溉設定值,所述灌溉設定值包括工作壓力值、高位水分傳感器的上限值和下限值和低位水分傳感器的上限值;步驟2:高位水分傳感器和低位水分傳感器實時檢測田間作物根部土壤不同深度的水分含量,高位水分傳感器和低位水分傳感器通過田間控制箱遠程發送信號到首部控制柜;步驟3:首部控制柜對接收到的信號進行判斷,當高位水分傳感器實時檢測的值小于高位水分傳感器的下限值時,首部控制柜控制灌溉變頻器和灌溉閥,田間控制箱控制電磁閥,灌溉變頻器根據首部控制柜內預先設置的工作壓力值控制灌溉泵啟動,灌溉閥和電磁閥打開;步驟4:壓力傳感器實時檢測灌溉管道的管道壓力值并發送信號到首部控制柜,首部控制柜通過灌溉變頻器調整灌溉泵的轉速,直到壓力傳感器實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵的轉速;步驟5:首部控制柜將高位水分傳感器和低位水分傳感器實時檢測的值分別與灌溉設定值比較,若高位水分傳感器實時檢測的值大于等于高位水分傳感器的上限值時,灌溉泵停止工作,灌溉閥和電磁閥關閉,流程結束;若高位水分傳感器實時檢測的值小于高位水分傳感器的上限值時且低位水分傳感器實時檢測的值大于等于低位水分傳感器的上限值,灌溉泵停止工作,灌溉閥和電磁閥關閉,在設定的時間后,執行步驟6;步驟6:當低位水分傳感器實時檢測的值小于低位水分傳感器的上限值時,灌溉變頻器控制灌溉泵的啟動,灌溉閥和電磁閥打開,返回執行步驟4;所述施肥控制方法包括以下步驟:步驟a:通過在首部控制柜內的觸摸屏預先設置施肥設定值,所述施肥設定值包括工作壓力值、EC傳感器的上限值、施肥比例和施肥時間;步驟b:首部控制柜控制灌溉變頻器、施肥變頻器、灌溉閥和施肥閥,灌溉變頻器控制灌溉泵啟動,施肥變頻器控制施肥泵啟動,灌溉閥和施肥閥打開,田間控制箱控制電磁閥,電磁閥打開;灌溉變頻器調整灌溉泵的轉速,直到壓力傳感器實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵的轉速,施肥變頻器根據施肥比例調整施肥泵的轉速;步驟c:EC傳感器實時采集土壤EC值,并通過田間控制箱遠程發送信號到首部控制柜;步驟d:若施肥時間達到,則灌溉變頻器控制灌溉泵關閉,施肥變頻器控制施肥泵關閉,灌溉閥和施肥閥關閉,電磁閥關閉,流程結束;若施肥時間沒有達到且EC傳感器實時采集的土壤EC值大于EC傳感器的上限值,則灌溉變頻器控制灌溉泵關閉,施肥變頻器控制施肥泵關閉,灌溉閥、施肥閥和電磁閥關閉,在設定的時間后,執行步驟e;步驟e:當EC傳感器實時采集的土壤EC值小于EC傳感器的上限值,返回執行步驟b。

說明書

技術領域

本發明涉及微水灌溉技術領域,具體涉及一種水肥一體化精量管控系統及控制方法。

背景技術

近年來,由于微灌具有節水、灌溉均勻度高、省工、節肥、增產等諸多優點,發展迅速,得到了廣泛使用,已成為農業生產中的重要技術手段,目前全國微灌應用面積已達到5000多萬畝。微灌是通過管道系統與安裝在尾部(末級管道上)的特制灌水器(滴頭、微噴頭、滲灌管和微管等),將水和養分以較小的流量輸送到作物根部,使土壤保持在最佳水、肥、氣狀態的灌水方法。由于微灌直接把水和養分直接輸送到作物根部,所以利用微灌系統施肥具有很大的優勢,因而水肥一體化得到了普遍使用。

但目前水肥一體化使用過程中,由于沒有充分了解水、肥在土壤中運移規律,因而存在水肥管理粗放的問題,造成灌水不足或過量灌溉,水肥在土壤中的位置不合適,使得水肥沒有得到充分利用,不利于作物生長。

水分是決定根系能否吸收到養分的決定性因素。沒有水的參與,根系吸收不到養分。肥料溶解后通過灌溉水施到作物的根部,促進養分吸收,大幅度提高肥料利用率。一般使根層深度保持一定的濕度即可(蔬菜淺根、果樹深根)。過量灌溉不但浪費水,還會造成滲漏嚴重。過量灌溉后土壤濕度太大,破壞了根區的水氣平衡,水分過多,氧氣不足,導致爛根爛種,更嚴重的是養分淋失到根層以下,浪費肥料,作物減產,污染地下水的后果。灌水不足又會造成水肥達不到作物主根區,作物生長得不到保證。

水肥一體化要先了解根系的分布深度,對一個固定的灌溉系統,灌溉時間是由根系深度和土壤性狀決定的,灌溉時間決定施肥時間,合理的灌溉時間能保證養分停留在根區。

綜上所述,現有水肥一體化系統實現了水肥同施,但存在施用粗放、過少或過量等問題,不能保證水分、養分停留在根區,影響了水肥利用效率和作物生長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足提供一種水肥一體化精量管控系統及控制方法,本水肥一體化精量管控系統及控制方法解決了目前水肥一體化系統實現了水肥同施,但存在施用粗放、過少或過量等問題。

為實現上述技術目的,本發明采取的技術方案為:

一種水肥一體化精量管控系統,包括首部設備和田間尾部設備, 所述首部設備包括灌溉系統、施肥系統和首部控制系統;

所述灌溉系統包括灌溉泵、灌溉管道、壓力傳感器、灌溉流量計、過濾系統和灌溉閥,所述灌溉泵的入口連接有水源且出口通過灌溉管道與過濾系統連接,所述灌溉管道上安裝有壓力傳感器、灌溉流量計和灌溉閥;

所述施肥系統包括施肥泵、施肥管道、施肥流量計和施肥閥,所述施肥泵的入口連接有肥液且出口通過施肥管道與過濾系統連接,所述施肥管道上安裝有施肥流量計和施肥閥;

所述灌溉泵、壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥泵、施肥流量計和施肥閥均與首部控制系統電連接;

所述田間尾部設備包括尾部灌溉系統和田間控制系統;

所述尾部灌溉系統包括田間管道、電磁閥和滴灌管,所述田間管道與所述過濾系統連接,所述田間管道上安裝有電磁閥,所述田間管道與若干個滴灌管連接,滴灌管安裝在田間作物根部土壤上;

所述田間控制系統包括田間控制箱、田間電源模塊、EC傳感器和水分傳感器,所述EC傳感器、水分傳感器和電磁閥均與田間控制箱連接,所述田間控制箱、EC傳感器和水分傳感器均與田間電源模塊連接,所述EC傳感器和水分傳感器均用于安裝在田間作物根部土壤內;

所述田間控制箱與所述首部控制系統無線通信連接。

作為本發明進一步改進的技術方案,所述施肥泵采用自吸離心泵。

作為本發明進一步改進的技術方案,所述首部控制系統包括首部控制柜、灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏、首部無線通信模塊和首部電源模塊,所述灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏和首部無線通信模塊均安裝在所述首部控制柜上,所述灌溉變頻器與所述灌溉泵連接,所述施肥變頻器與所述施肥泵連接,所述灌溉變頻器、施肥變頻器和觸摸屏均與所述首部控制柜連接,所述首部控制柜與壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥流量計和施肥閥連接,所述首部控制柜通過首部無線通信模塊與所述田間控制箱無線通信連接,所述首部控制柜、灌溉變頻器、施肥變頻器、觸摸屏、首部無線通信模塊、灌溉泵、壓力傳感器、灌溉流量計、灌溉閥、施肥泵、施肥流量計和施肥閥均與首部電源模塊連接。

作為本發明進一步改進的技術方案,所述田間電源模塊包括太陽能電池板、立桿、蓄電池和充電電路,所述田間控制箱、太陽能電池板、蓄電池和充電電路均安裝在立桿上,所述太陽能電池板通過充電電路與蓄電池連接。

作為本發明進一步改進的技術方案,所述田間控制箱的上方安裝有田間無線通信模塊,所述田間控制箱通過田間無線通信模塊與首部無線通信模塊無線通信連接。

作為本發明進一步改進的技術方案,所述水分傳感器包括高位水分傳感器和低位水分傳感器,所述高位水分傳感器和低位水分傳感器均與田間控制箱連接,所述水分傳感器用于檢測田間作物根部土壤不同深度的水分含量。

為實現上述技術目的,本發明采取的另一個技術方案為:

一種水肥一體化精量管控系統的控制方法,包括灌溉控制方法和施肥控制方法;

所述灌溉控制方法包括以下步驟:

步驟1:通過在首部控制柜內的觸摸屏預先設置灌溉設定值,所述灌溉設定值包括工作壓力值、高位水分傳感器的上限值和下限值和低位水分傳感器的上限值;

步驟2:高位水分傳感器和低位水分傳感器實時檢測田間作物根部土壤不同深度的水分含量,高位水分傳感器和低位水分傳感器通過田間控制箱遠程發送信號到首部控制柜;

步驟3:首部控制柜對接收到的信號進行判斷,當高位水分傳感器實時檢測的值小于高位水分傳感器的下限值時,首部控制柜控制灌溉變頻器和灌溉閥,田間控制箱控制電磁閥,灌溉變頻器根據首部控制柜內預先設置的工作壓力值控制灌溉泵啟動,灌溉閥和電磁閥打開;

步驟4:壓力傳感器實時檢測灌溉管道的管道壓力值并發送信號到首部控制柜,首部控制柜通過灌溉變頻器調整灌溉泵的轉速,直到壓力傳感器實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵的轉速;

步驟5:首部控制柜將高位水分傳感器和低位水分傳感器實時檢測的值分別與灌溉設定值比較,若高位水分傳感器實時檢測的值大于等于高位水分傳感器的上限值時,灌溉泵停止工作,灌溉閥和電磁閥關閉,流程結束;若高位水分傳感器實時檢測的值小于高位水分傳感器的上限值時且低位水分傳感器實時檢測的值大于等于低位水分傳感器的上限值,灌溉泵停止工作,灌溉閥和電磁閥關閉,在設定的時間后,執行步驟6;

步驟6:當低位水分傳感器實時檢測的值小于低位水分傳感器的上限值時,灌溉變頻器控制灌溉泵的啟動,灌溉閥和電磁閥打開,返回執行步驟4;

所述施肥控制方法包括以下步驟:

步驟a:通過在首部控制柜內的觸摸屏預先設置施肥設定值,所述施肥設定值包括工作壓力值、EC傳感器的上限值、施肥比例和施肥時間;

步驟b:首部控制柜控制灌溉變頻器、施肥變頻器、灌溉閥和施肥閥,灌溉變頻器控制灌溉泵啟動,施肥變頻器控制施肥泵啟動,灌溉閥和施肥閥打開,田間控制箱控制電磁閥,電磁閥打開;灌溉變頻器調整灌溉泵的轉速,直到壓力傳感器實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵的轉速,施肥變頻器根據施肥比例調整施肥泵的轉速;

步驟c:EC傳感器實時采集土壤EC值,并通過田間控制箱遠程發送信號到首部控制柜;

步驟d:若施肥時間達到,則灌溉變頻器控制灌溉泵關閉,施肥變頻器控制施肥泵關閉,灌溉閥和施肥閥關閉,電磁閥關閉,流程結束;若施肥時間沒有達到且EC傳感器實時采集的土壤EC值大于EC傳感器的上限值,則灌溉變頻器控制灌溉泵關閉,施肥變頻器控制施肥泵關閉,灌溉閥、施肥閥和電磁閥關閉,在設定的時間后,執行步驟e;

步驟e:當EC傳感器實時采集的土壤EC值小于EC傳感器的上限值,返回執行步驟b。

本發明的有益效果為:本發明根據作物根部最佳吸收水肥位置,布置水分傳感器和 EC傳感器,檢測實際灌溉施肥時水肥施入量和到達位置,設計新穎,控制系統可精確管控,有效地避免了水肥浪費,使作物根部水肥含量不會過高、過低,促進了作物生長,比傳統的控制方式更精準、有效,成本增加不多,效益顯著,具有較好的經濟價值和社會價值,有良好的應用前景。

附圖說明

圖1 是本發明的首部設備布置圖。

圖2 是本發明的田間尾部設備布置圖。

圖3是本發明的灌溉控制流程圖。

圖4是本發明的施肥控制流程圖。

圖中:1、水源;2、灌溉泵;3、灌溉管道;4、壓力傳感器;5、灌溉流量計;6、灌溉閥;7、過濾系統;8、首部無線通信模塊;9、觸摸屏;10、灌溉變頻器;11、施肥變頻器;12、首部控制柜;13、肥液;14、施肥泵;15、施肥流量計;16、施肥閥;17、田間管道;18、電磁閥;19、滴灌管;20、作物;21、EC傳感器;22、高位水分傳感器;23、低位水分傳感器;24、立桿;25、田間控制箱;26、田間無線通信模塊;27、太陽能電池板。

具體實施方式

下面根據圖1至圖4對本發明的具體實施方式作出進一步說明:

一種水肥一體化精量管控系統,包括首部設備和田間尾部設備。兩部分的水肥由管道和閥門輸送和分配,數據和控制信號通過無線通信模塊傳輸。

參見圖1,所述首部設備包括灌溉系統、施肥系統和首部控制系統;所述灌溉系統包括灌溉泵2、灌溉管道3、壓力傳感器4、灌溉流量計5、過濾系統7和灌溉閥6等,所述灌溉泵2的入口連接有水源1且出口通過灌溉管道3與過濾系統7連接,所述灌溉管道3上安裝有壓力傳感器4、灌溉流量計5和灌溉閥6;所述施肥系統包括施肥泵14、施肥管道、施肥流量計15和施肥閥16,所述施肥泵14的入口連接有肥液13且出口通過施肥管道與過濾系統7連接,所述施肥管道上安裝有施肥流量計15和施肥閥16;所述灌溉泵2、壓力傳感器4、灌溉流量計5、灌溉閥6、施肥泵14、施肥流量計15和施肥閥16均與首部控制系統電連接。灌溉泵2根據作物20品種、面積等因素經計算選擇合適的類型和規格,灌溉管道3根據面積、地塊大小、流量和壓力選擇合適的類型和規格。過濾系統7根據水質、灌溉類型和流量選擇合適的類型和規格。壓力傳感器4檢測管道壓力并傳送至首部控制系統。灌溉流量計5檢測管道流量并傳送至首部控制系統。灌溉閥6和施肥閥16用于調節流量、壓力大小,控制灌溉和施肥狀態。施肥閥16控制施肥管道的開、關。施肥流量計15檢測施肥流量并傳送至首部控制系統。所述施肥泵14采用自吸離心泵。流量根據灌溉泵2流量確定,按灌溉泵2流量的10%選擇合適的規格。

所述首部控制系統包括首部控制柜12、灌溉變頻器10、施肥變頻器11、觸摸屏9、首部無線通信模塊8和首部電源模塊,所述灌溉變頻器10、施肥變頻器11、觸摸屏9和首部無線通信模塊8均安裝在所述首部控制柜12上,所述灌溉變頻器10與所述灌溉泵2連接,灌溉變頻器10根據設定壓力和壓力傳感器4檢測的管道壓力控制灌溉泵2運行;所述施肥變頻器11與所述施肥泵14連接,施肥變頻器11根據設定的施肥比例、灌溉流道和施肥流量控制施肥泵14運行;所述灌溉變頻器10、施肥變頻器11和觸摸屏9均與所述首部控制柜12連接,所述首部控制柜12與壓力傳感器4、灌溉流量計5、灌溉閥6、施肥流量計15和施肥閥16連接,所述首部控制柜12通過首部無線通信模塊8與所述田間控制箱25無線通信連接,所述首部控制柜12、灌溉變頻器10、施肥變頻器11、觸摸屏9、首部無線通信模塊8、灌溉泵2、壓力傳感器4、灌溉流量計5、灌溉閥6、施肥泵14、施肥流量計15和施肥閥16均與首部電源模塊連接,首部電源模塊為各設備提供電能。觸摸屏9負責數據輸入和顯示數據、運行狀態。首部無線通信模塊8負責與田間進行數據傳輸。首部控制柜12內設置首部控制器,用于控制灌溉變頻器10、施肥變頻器11的工作。

所述田間尾部設備包括尾部灌溉系統和田間控制系統。

參見圖2,所述尾部灌溉系統包括田間管道17、電磁閥18和滴灌管19,負責把首部設備的水、肥輸送到田間作物20根部。電磁閥18控制1個區域,一個系統可由至少1個電磁閥18組成。所述田間管道17與所述過濾系統7連接,所述田間管道17上安裝有電磁閥18,所述田間管道17與若干個滴灌管19連接,滴灌管19安裝在田間作物20根部土壤上。

所述田間控制系統包括田間控制箱25、田間電源模塊、EC傳感器21、水分傳感器及連接線路,所述EC傳感器21、水分傳感器和電磁閥18均與田間控制箱25連接,所述田間控制箱25、EC傳感器21和水分傳感器均與田間電源模塊連接,所述EC傳感器21和水分傳感器均用于安裝在田間作物20根部土壤內。所述田間控制箱25與所述首部控制系統無線通信連接。所述田間電源模塊包括太陽能電池板27、立桿24、蓄電池和充電電路,負責為各設備提供電力,所述田間控制箱25、太陽能電池板27、蓄電池和充電電路均安裝在立桿24上,蓄電池和充電電路位于田間控制箱25內,所述太陽能電池板27通過充電電路與蓄電池連接。EC傳感器21位于作物20根據最適宜吸收養分的位置,如蔬菜位于地表下20cm左右處,果樹30-60cm,根據不同作物20進行相應調整,采集土壤實時EC值,供決策、控制。田間控制箱25負責電源管理、傳感器數據采集、與首部設備進行數據傳輸、控制電磁閥18開啟、關閉。田間控制箱25內設置田間控制器。

所述田間控制箱25的上方安裝有田間無線通信模塊26,所述田間控制箱25通過田間無線通信模塊26與首部無線通信模塊8無線通信連接。所述水分傳感器包括高位水分傳感器22和低位水分傳感器23,所述高位水分傳感器22和低位水分傳感器23均與田間控制箱25連接,所述水分傳感器用于檢測田間作物20根部土壤不同深度的水分含量。

本實施例的控制原理為:用戶在首部控制系統通過觸摸屏9設置工作壓力、高位水分傳感器22的上限值和下限值、低位水分傳感器23的上限值、EC傳感器21的上限值、施肥比例、施肥時間,系統運行時檢測各個傳感器的值并存儲,當高位水分傳感器22的值小于高位水分傳感器22的下限值,則灌溉變頻器10根據壓力傳感器4和壓力設定值控制灌溉泵2啟動,打開灌溉閥6(采用電磁閥),并調整灌溉泵2轉速,使得管道壓力為設定的壓力值,當高位水分傳感器22的值達到高位水分傳感器22的上限值時,停止灌溉。在灌溉過程中,若高位水分傳感器22的值未達到高位水分傳感器22的上限值,而低位水分傳感器23的值達到低位水分傳感器23的上限值達到,則停止灌溉一段時間后,低位水分傳感器23的值降低于設定值后繼續灌溉,重復上述過程,直到高位水分傳感器22的值達到高位水分傳感器22的上限值,這樣水分不會到達根系吸收不到的區域,避免了過量灌溉。施肥時,根據設定的工作壓力值、EC傳感器21的上限值、施肥比例、施肥時間,通過灌溉變頻器10、施肥變頻器11分別控制灌溉泵2和施肥泵14運行,若施肥時間到達,則停止施肥,若施肥時間未到達,而EC傳感器21采集的值大于EC傳感器21的上限值,則停止施肥一段時間后,EC傳感器21采集的值降低于設定值繼續施肥,重復上述過程,直到施肥時間達到,這樣保證了肥料分布在作物20最適宜吸收養分的位置,不會過淺或過深造成肥料的浪費,影響作物20生長。

本實施例根據上述控制原理具體提供一種水肥一體化精量管控系統的控制方法,包括灌溉控制方法和施肥控制方法。

參見圖3,所述灌溉控制方法包括以下步驟:

步驟1:參數設置:通過在首部控制柜12內的觸摸屏9預先設置灌溉設定值,所述灌溉設定值包括工作壓力值、高位水分傳感器22的上限值和下限值和低位水分傳感器23的上限值;

步驟2:檢測各傳感器值:高位水分傳感器22和低位水分傳感器23實時檢測田間作物20根部土壤不同深度的水分含量,高位水分傳感器22和低位水分傳感器23通過田間控制箱25遠程發送信號到首部控制柜12;

步驟3:與灌溉設定值比較:首部控制柜12對接收到的信號進行判斷,當高位水分傳感器22實時檢測的值小于高位水分傳感器22的下限值時,首部控制柜12控制灌溉變頻器10和灌溉閥6,田間控制箱25控制電磁閥18,灌溉變頻器10根據首部控制柜12內預先設置的工作壓力值控制灌溉泵2啟動,灌溉閥6和電磁閥18打開;

步驟4:檢測各傳感器值:壓力傳感器4實時檢測灌溉管道3的管道壓力值并發送信號到首部控制柜12,首部控制柜12通過灌溉變頻器10調整灌溉泵2的轉速,直到壓力傳感器4實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵2的轉速;

步驟5:與灌溉設定值比較:首部控制柜12將高位水分傳感器22和低位水分傳感器23實時檢測的值分別與灌溉設定值比較,若高位水分傳感器22實時檢測的值大于等于高位水分傳感器22的上限值時(達到上限值),灌溉泵2停止工作,灌溉閥6和電磁閥18關閉,流程結束;若高位水分傳感器22實時檢測的值小于高位水分傳感器22的上限值時(未達到上限值)且低位水分傳感器23實時檢測的值大于等于低位水分傳感器23的上限值(達到上限值),灌溉泵2停止工作,灌溉閥6和電磁閥18關閉,在設定的時間后,執行步驟6;

步驟6:當低位水分傳感器23實時檢測的值小于低位水分傳感器23的上限值時,灌溉變頻器10控制灌溉泵2再次啟動,灌溉閥6和電磁閥18打開,返回執行步驟4。

參見圖4,所述施肥控制方法包括以下步驟:

步驟a:參數設置:通過在首部控制柜12內的觸摸屏9預先設置施肥設定值,所述施肥設定值包括工作壓力值、EC傳感器21的上限值、施肥比例和施肥時間;

步驟b:啟動灌溉閥、施肥泵、灌溉閥和施肥閥:首部控制柜12根據施肥時間和施肥比例控制灌溉變頻器10、施肥變頻器11、灌溉閥6和施肥閥16,灌溉變頻器10控制灌溉泵2啟動,施肥變頻器11控制施肥泵14啟動,灌溉閥6和施肥閥16打開,田間控制箱25控制電磁閥18,電磁閥18打開;灌溉變頻器10調整灌溉泵2的轉速,直到壓力傳感器4實時檢測的管道壓力值等于預先設置的工作壓力值,保持灌溉泵2的轉速;施肥變頻器11根據施肥比例調整施肥泵14的轉速;

步驟c:檢測傳感器值:EC傳感器21實時采集土壤EC值,并通過田間控制箱25遠程發送信號到首部控制柜12;

步驟d:與施肥設定值比較:若施肥時間達到,則灌溉變頻器10控制灌溉泵2關閉,施肥變頻器11控制施肥泵14關閉,灌溉閥6和施肥閥16關閉,電磁閥18關閉,流程結束;若施肥時間沒有達到且EC傳感器21實時采集的土壤EC值大于EC傳感器21的上限值,則灌溉變頻器10控制灌溉泵2關閉,施肥變頻器11控制施肥泵14關閉,在設定的時間后,執行步驟e;

步驟e:當EC傳感器21實時采集的土壤EC值小于EC傳感器21的上限值,返回執行步驟b。

本發明根據作物20根部最佳吸收水肥位置,布置水分傳感器和 EC傳感器21,檢測實際灌溉施肥時水肥施入量和到達位置,設計新穎,控制系統可精確管控,有效地避免了水肥浪費,使作物20根部水肥含量不會過高、過低,促進了作物20生長,比傳統的控制方式更精準、有效,成本增加不多,效益顯著,具有較好的經濟價值和社會價值,有良好的應用前景。

本發明的保護范圍包括但不限于以上實施方式,本發明的保護范圍以權利要求書為準,任何對本技術做出的本領域的技術人員容易想到的替換、變形、改進均落入本發明的保護范圍。

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