一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，包括供補(bǔ)水裝置、吸肥裝置、混合裝置、灌溉與施肥裝置、控制裝置，所述供補(bǔ)水裝置和吸肥裝置分別與混合裝置連接，所述灌溉與施肥裝置與混合裝置連接，所述控制裝置分別與補(bǔ)水裝置、吸肥裝置、混合裝置、灌溉與施肥裝置連接并接收檢測信號(hào)、輸出控制信號(hào)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用方便，能夠?qū)υO(shè)備在多灌區(qū)自動(dòng)灌溉時(shí)的供水、配肥以及灌溉/施肥環(huán)節(jié)壓力調(diào)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)灌溉/施肥的輸出壓力，確保營養(yǎng)液的營養(yǎng)成份與目標(biāo)值一致，保證了配肥的準(zhǔn)確性；可應(yīng)用于現(xiàn)代化玻璃溫室、日光溫室和塑料大棚等農(nóng)業(yè)設(shè)施中的無土栽培、滴灌和微灌系統(tǒng)。
【專利說明】一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國以智能溫室、陽光溫室和塑料大棚為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，我國的設(shè)施栽培面積也隨之增大，能夠同時(shí)進(jìn)行灌溉和施肥的自動(dòng)灌溉施肥機(jī)應(yīng)用越來越多。自動(dòng)灌溉施肥機(jī)能夠依據(jù)作物的需要，將肥料和灌溉用水配兌成營養(yǎng)液輸送給作物。自動(dòng)灌溉施肥技術(shù)可以極大提高水和肥料的利用率，達(dá)到節(jié)約資源和減少環(huán)境污染的目的，同時(shí)可以提高作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約勞動(dòng)力，提高作業(yè)效率。
[0003]自動(dòng)灌溉施肥機(jī)一般由供水裝置、配肥裝置、灌溉與施肥裝置、監(jiān)測裝置和自動(dòng)控制設(shè)備和相應(yīng)的連接管路組成。無土栽培和傳統(tǒng)的土壤栽培相比，灌溉水和施肥都是到達(dá)作物根部的時(shí)間很短，一旦自動(dòng)灌溉施肥機(jī)發(fā)生故障，就會(huì)給作物生長造成影響。對(duì)于多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)而言，除了需要面對(duì)一般自動(dòng)灌溉施肥機(jī)存在的問題外，工作時(shí)，由于各灌區(qū)子栽培面積的不同，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力變化、單位時(shí)間內(nèi)的吸肥量變化、出水量都會(huì)隨著變化，系統(tǒng)控制精度受到很大影響。因此，對(duì)于多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)而言，自動(dòng)控制設(shè)備必須具備兩種功能:一是能夠?qū)ο到y(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控；二是具有能夠隨灌區(qū)面積變化自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)輸出壓力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。例如，荷蘭普瑞瓦公司的Nutriflex和NutriMix系列自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)設(shè)有營養(yǎng)液EC (電導(dǎo)率)值/pH值監(jiān)測和混和罐液位監(jiān)控裝置；北京金鵬公司的自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)也對(duì)吸肥狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，同時(shí)具有多灌區(qū)灌溉 功能。
[0004]然而，現(xiàn)有多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)在采用文丘里為配肥系統(tǒng)的核心部件時(shí)，吸肥量與出口壓力成正比，當(dāng)系統(tǒng)出口壓力變化時(shí)，吸肥率(單位時(shí)間內(nèi)文丘里的吸肥量)也隨之變化，導(dǎo)致營養(yǎng)液濃度偏離目標(biāo)值；當(dāng)多路母液當(dāng)中，其中一路母液的供液系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由于當(dāng)前營養(yǎng)液檢測的是EC值，其他路母液的過量供應(yīng)一樣可以達(dá)到設(shè)定的EC值要求，現(xiàn)有檢測系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致某一種或者幾種元素富集，可能會(huì)對(duì)作物造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，采用該裝置可以對(duì)多灌區(qū)/單灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)的供水、配肥和灌溉/施肥等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，包括供補(bǔ)水裝置、吸肥裝置、混合裝置、灌溉與施肥裝置、控制裝置，所述供補(bǔ)水裝置和吸肥裝置分別與混合裝置連接，所述灌溉與施肥裝置與混合裝置連接，所述控制裝置分別與供補(bǔ)水裝置、吸肥裝置、混合裝置、灌溉與施肥裝置連接并接收檢測信號(hào)、輸出控制信號(hào)
[0007]作為改進(jìn)，所述供補(bǔ)水裝置包括進(jìn)水管、回水池、出水管，所述進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水電磁閥，所述出水管上依次設(shè)有補(bǔ)水泵、過濾器、水動(dòng)閥，所述水動(dòng)閥上連接有浮球開關(guān)，所述浮球開關(guān)設(shè)于混合裝置內(nèi)。
[0008]作為進(jìn)一步改進(jìn)，回水池上還設(shè)有液位浮球閥。
[0009]作為另一種改進(jìn)，所述吸肥裝置包括依次連接的母液罐、過濾器、肥料電磁閥、文丘里吸肥器。
[0010]作為進(jìn)一步改進(jìn)，母液罐上還設(shè)有液位傳感器。
[0011]作為另一種改進(jìn)，所述混合裝置包括混合罐、主出水管和混肥管路，所述主出水管上設(shè)有主水泵，所述文丘里吸肥器設(shè)于混肥管路上。
[0012]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述混合罐底部設(shè)有低水位傳感器、頂部設(shè)有溢流管，所述溢流管出水口與供補(bǔ)水裝置連接；所述混肥管路上設(shè)有PH傳感器和EC值傳感器；所述主出水管上還設(shè)有壓力傳感器。
[0013]作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括出水壓力調(diào)節(jié)管道，其一端與主出水管連接，另一端與混合罐連接，所述出水壓力調(diào)節(jié) 管道上設(shè)有出水壓力調(diào)節(jié)電磁閥。
[0014]作為另一種改進(jìn)，所述灌溉與施肥裝置包括分灌區(qū)施肥管道以及設(shè)于分灌區(qū)施肥管道上的分灌區(qū)電磁閥。
[0015]作為另一種改進(jìn)，所述控制裝置采用以下控制方法控制供補(bǔ)水裝置、吸肥裝置、混合裝置、灌溉與施肥裝置運(yùn)行:
[0016](I)對(duì)供補(bǔ)水裝置的監(jiān)控:供補(bǔ)水裝置輸出水位信號(hào)至控制裝置；水位低于下限時(shí)控制裝置輸出控制信號(hào)至供補(bǔ)水裝置使供補(bǔ)水裝置自動(dòng)補(bǔ)水；達(dá)到上限時(shí)則停止；如果補(bǔ)水時(shí)間超過設(shè)定時(shí)間，則為補(bǔ)水故障并報(bào)警；
[0017](2)對(duì)吸肥裝置的監(jiān)控:吸肥裝置輸出肥料母液液位信號(hào)至控制裝置，肥料母液液位低于下限時(shí)，則需補(bǔ)充肥料母液并報(bào)警，吸肥狀態(tài)時(shí)，肥料母液液位變化過快或過慢，則為吸肥故障并報(bào)警；
[0018](3)對(duì)混合裝置的監(jiān)控:混合裝置輸出檢測信號(hào)至控制裝置內(nèi)，控制裝置比較檢測信檢測信號(hào)和設(shè)定值，并輸出控制信號(hào)至吸肥裝置內(nèi)調(diào)節(jié)吸肥速度；混合裝置輸出水位信號(hào)至控制裝置；水位低于下限時(shí)，則為供水故障并報(bào)警；
[0019](4)對(duì)灌溉與施肥裝置的監(jiān)控:控制裝置輸出控制信號(hào)至灌溉與施肥裝置。
[0020]有益效果:本發(fā)明提供的多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用方便，能夠?qū)υO(shè)備在多灌區(qū)自動(dòng)灌溉時(shí)的供水、配肥以及灌溉/施肥環(huán)節(jié)壓力調(diào)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)灌溉/施肥的輸出壓力，確保營養(yǎng)液的營養(yǎng)成份與目標(biāo)值一致，保證了配肥的準(zhǔn)確性；可應(yīng)用于現(xiàn)代化玻璃溫室、日光溫室和塑料大棚等農(nóng)業(yè)設(shè)施中的無土栽培、滴灌和微灌系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
[0023]多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，見圖1，包括供補(bǔ)水裝置1、吸肥裝置2、混合裝置3、灌溉與施肥裝置4、控制裝置5，供補(bǔ)水裝置I和吸肥裝置2分別與混合裝置3連接，灌溉與施肥裝置4與混合裝置3連接，控制裝置5分別與供補(bǔ)水裝置1、吸肥裝置2、混合裝置
3、灌溉與施肥裝置4連接并接收檢測信號(hào)、輸出控制信號(hào)
[0024]更具體地說，本發(fā)明多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備結(jié)構(gòu)如下:
[0025]供補(bǔ)水裝置I包括進(jìn)水管11、回水池12、出水管13，進(jìn)水管11上設(shè)有進(jìn)水電磁閥14，出水管13上依次設(shè)有補(bǔ)水泵15、過濾器16、水動(dòng)閥17，水動(dòng)閥17上連接有浮球開關(guān)18，浮球開關(guān)18設(shè)于混合裝置3內(nèi)；回水池12上還設(shè)有液位浮球閥19。
[0026]吸肥裝置2包括依次連接的母液罐21、過濾器22、肥料電磁閥23、文丘里吸肥器24 ;母液罐21上還設(shè)有液位傳感器25。
[0027]混合裝置3包括混合罐31、主出水管32和混肥管路33，主出水管32上設(shè)有主水泵34，文丘里吸肥器24設(shè)于混肥管路33上?；旌瞎?1底部設(shè)有低水位傳感器35、頂部設(shè)有溢流管36，溢流管36出水口與供補(bǔ)水裝置I連接；混肥管路33上設(shè)有pH傳感器37和EC值傳感器38 ;主出水管32上還設(shè)有壓力傳感器30。還包括出水壓力調(diào)節(jié)管道39，其一端與主出水管32連接，另一端與混合罐31連接，出水壓力調(diào)節(jié)管道39上設(shè)有出水壓力調(diào)節(jié)電磁閥。
[0028]灌溉與施肥裝置4包括分灌區(qū)施肥管道41以及設(shè)于分灌區(qū)施肥管道41上的分灌區(qū)電磁閥42。
[0029]液位浮球閥19、液位傳感器25、壓力傳感器30、低水位傳感器35、pH傳感器37、EC值傳感器38分別與控制裝置5連接并輸出檢測信號(hào)?？刂蒲b置5分別與進(jìn)水電磁閥14、補(bǔ)水泵15、肥料電磁閥23、分灌 區(qū)電磁閥42、出水壓力調(diào)節(jié)電磁閥連接并輸出控制信號(hào)。
[0030]控制裝置5采用以下控制方法控制供補(bǔ)水裝置1、吸肥裝置2、混合裝置3、灌溉與施肥裝置4運(yùn)行:
[0031](I)對(duì)供補(bǔ)水裝置I的監(jiān)控:供補(bǔ)水裝置I的液位浮球閥19輸出水位信號(hào)至控制裝置5 ;水位低于下限時(shí)控制裝置5輸出控制信號(hào)至供補(bǔ)水裝置I的進(jìn)水電磁閥14使供補(bǔ)水裝置I自動(dòng)補(bǔ)水；達(dá)到上限時(shí)則進(jìn)水電磁閥14停止；如果補(bǔ)水時(shí)間超過設(shè)定時(shí)間，控制裝置5報(bào)警提示補(bǔ)水故障；
[0032](2)對(duì)吸肥裝置2的監(jiān)控:吸肥裝置2的液位傳感器25輸出肥料母液液位信號(hào)至控制裝置5 ;肥料母液液位低于下限時(shí)，則報(bào)警提示需補(bǔ)充肥料母液；吸肥狀態(tài)時(shí)，肥料母液液位變化過快或過慢，則為吸肥故障并報(bào)警；
[0033](3)對(duì)混合裝置3的監(jiān)控:由肥料和水混合成的肥料母液由文丘里吸肥器24吸入混肥管路33內(nèi)，吸肥速度由文丘里吸肥器24進(jìn)出口水的壓差決定；混合裝置3的pH傳感器37和EC值傳感器38輸出檢測信號(hào)至控制裝置5內(nèi)，控制裝置5比較檢測信檢測信號(hào)和設(shè)定值，并輸出控制信號(hào)至吸肥裝置2的肥料電磁閥23，通過調(diào)節(jié)吸肥裝置2的吸肥電磁閥通/斷的占空比從而調(diào)節(jié)吸肥速度；混合裝置3的低水位傳感器35輸出水位信號(hào)至控制裝置5 ;水位低于下限時(shí)，則為供水故障并報(bào)警；
[0034](4)對(duì)灌溉與施肥裝置4的監(jiān)控:控制裝置5輸出控制信號(hào)至灌溉與施肥裝置4的分灌區(qū)電磁閥42從而控制灌溉區(qū)域及時(shí)間；
[0035](5)出水壓力的監(jiān)控:壓力傳感器30輸出壓力檢測信號(hào)至控制裝置5，當(dāng)出水壓力變化大于設(shè)定值時(shí)，則打開出水壓力調(diào)節(jié)電磁閥，調(diào)節(jié)出水壓力；如果壓力調(diào)節(jié)失敗，則報(bào)警提示出水故障或壓力傳感器故障；如果系統(tǒng)壓力高于警戒值時(shí)，則報(bào)警并停止主水泵的工作；
[0036] (6)工作過程的監(jiān)測:對(duì)設(shè)備工作過程中的EC值和PH變化趨勢、一定時(shí)間內(nèi)的累計(jì)補(bǔ)水次數(shù)等予以記錄。
【權(quán)利要求】
1.一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，包括供補(bǔ)水裝置(I)、吸肥裝置(2)、混合裝置(3)、灌溉與施肥裝置(4)、控制裝置(5)，所述供補(bǔ)水裝置(I)和吸肥裝置(2)分別與混合裝置(3 )連接，所述灌溉與施肥裝置(4 )與混合裝置(3 )連接，所述控制裝置(5 )分別與供補(bǔ)水裝置(I)、吸肥裝置(2)、混合裝置(3)、灌溉與施肥裝置(4)連接并接收檢測信號(hào)、輸出控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述供補(bǔ)水裝置(I)包括進(jìn)水管(11)、回水池(12)、出水管(13)，所述進(jìn)水管(11)上設(shè)有進(jìn)水電磁閥(14)，所述出水管(13)上依次設(shè)有補(bǔ)水泵(15)、過濾器(16)、水動(dòng)閥(17)，所述水動(dòng)閥(17)上連接有浮球開關(guān)(18)，所述浮球開關(guān)(18)設(shè)于混合裝置(3)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:回水池(12)上還設(shè)有液位浮球閥(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述吸肥裝置(2)包括依次連接的母液罐(21)、過濾器(22)、肥料電磁閥(23)、文丘里吸肥器(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:母液罐(21)上還設(shè)有液位傳感器(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述混合裝置(3 )包括混合罐(31)、主出水管(32 )和混肥管路(33 )，所述主出水管(32 )上設(shè)有主水泵(34 )，所述文丘里吸肥器(24 )設(shè)于混肥管路(33 )上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述混合罐(31)底部設(shè)有低水位傳感器(35)、頂部設(shè)有溢流管(36)，所述溢流管(36)出水口與供補(bǔ)水裝置(I)連接；所述混肥管路(33 )上設(shè)有pH傳感器(37 )和EC值傳感器(38 );所述主出水管(32)上還設(shè)有壓力傳感器(30)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:還包括出水壓力調(diào)節(jié)管道(39 )，其一端與主出水管(32 )連接，另一端與混合罐(31)連接，所述出水壓力調(diào)節(jié)管道(39)上設(shè)有出水壓力調(diào)節(jié)電磁閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述灌溉與施肥裝置(4)包括分灌區(qū)施肥管道(41)以及設(shè)于分灌區(qū)施肥管道(41)上的分灌區(qū)電磁閥(42)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多灌區(qū)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)控制設(shè)備，其特征在于:所述控制裝置(5)采用以下控制方法控制供補(bǔ)水裝置(I)、吸肥裝置(2)、混合裝置(3)、灌溉與施肥裝置(4)運(yùn)行: (I)對(duì)供補(bǔ)水裝置(I)的監(jiān)控:供補(bǔ)水裝置(I)輸出水位信號(hào)至控制裝置(5);水位低于下限時(shí)控制裝置(5)輸出控制信號(hào)至供補(bǔ)水裝置(I)使供補(bǔ)水裝置自動(dòng)補(bǔ)水；達(dá)到上限時(shí)則停止；如果補(bǔ)水時(shí)間超過設(shè)定時(shí)間，則為補(bǔ)水故障并報(bào)警； (2 )對(duì)吸肥裝置(2 )的監(jiān)控:吸肥裝置(2 )輸出肥料母液液位信號(hào)至控制裝置(5 )，肥料母液液位低于下限時(shí)，則需補(bǔ)充肥料母液并報(bào)警，吸肥狀態(tài)時(shí)，肥料母液液位變化過快或過慢，則為吸肥故障并報(bào)警； (3 )對(duì)混合裝置(3 )的監(jiān)控:混合裝置(3 )輸出檢測信號(hào)至控制裝置(5 )內(nèi)，控制裝置(5)比較檢測信檢測信號(hào)和設(shè)定值，并輸出控制信號(hào)至吸肥裝置(2)內(nèi)調(diào)節(jié)吸肥速度；混合裝置(3)輸出水位信號(hào)至控制裝置(5);水位低于下限時(shí)，則為供水故障并報(bào)警；(4)對(duì)灌溉與施肥裝置(4)的監(jiān)控:控制裝 置(5)輸出控制信號(hào)至灌溉與施肥裝置(4)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103535245SQ201310374592
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】俞衛(wèi)東, 劉永華, 孔德志 申請(qǐng)人:江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院