一种能实时监测水肥浓度的大棚农作物喷灌系统的制作方法

本发明涉及农业生产技术领域，具体的说，是一种能实时监测水肥浓度的大棚农作物喷灌系统。

背景技术：

大棚，随着高分子聚合物－聚氯乙烯、聚乙烯的产生，塑料薄膜广泛应用于农业。日本及欧美国家于50年代初期应用温室薄膜覆盖温床获得成功，随后又覆盖小棚及温室也获得良好效果。我国于1955年秋引进聚氯乙烯农用薄膜，首先在北京用于小棚覆盖蔬菜，获得了早熟增产的效果。大棚原是蔬菜生产的专用设备，随着生产的发展大棚的应用越加广泛。当前大棚已用于盆花及切花栽培；果树生产用于栽培葡萄、草莓、西瓜、甜瓜、桃及柑桔等；林业生产用于林木育苗、观赏树木的培养等；养殖业用于养蚕、养鸡、养牛、养猪、鱼及鱼苗等。

农业(Agriculture)是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。农业提供支撑国民经济建设与发展的基础产品。

农业，是指国民经济中一个重要产业部门，是以土地资源为生产对象的部门，它是通过培育动植物产品从而生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业。利用土地资源进行种植生产的部门是种植业，利用土地上水域空间进行水产养殖的是水产业，又叫渔业，利用土地资源培育采伐林木的部门，是林业，利用土地资源培育或者直接利用草地发展畜牧的是畜牧业。对这些产品进行小规模加工或者制作的是副业。它们都是农业的有机组成部分。对这些景观或者所在地域资源进行开发并展示的是观光农业，又称休闲农业。这是新时期随着人们的业余时间富余而产生的新型农业形式。

广义农业是指包括种植业、林业、畜牧业、渔业、副业五种产业形式，狭义农业是指种植业。包括生产粮食作物、经济作物、饲料作物和绿肥等农作物的生产活动。

农业分布范围十分辽阔。地球表面除两极和沙漠外，几乎都可用于农业生产。在近1.31亿平方公里的实际陆地面积中，约11％是可耕地和多年生作物地,24％是草原和牧场，31％是森林和林地。海洋和内陆水域则是水产业生产的场所。农业自然资源的分布很不平衡。可耕地主要集中在亚洲、欧洲和北美。北美、欧洲和大洋洲的经济发达国家为0.56公顷，而亚洲、非洲和拉丁美洲的发展中国家仅为0.22公顷，其中亚洲仅0.16公顷(1984年)。森林以欧洲和拉丁美洲的分布面积较大；草原面积则非洲居首位，亚洲其次；其中不同国家、地区之间也有很大差异。当代世界农业发展的基本趋势和特征是高度的商业化、资本化、规模化、专业化、区域化、工厂化、知识化、社会化、国际化交织在一起，极大地提高了土地产出率、农业劳动生产率、农产品商品率和国际市场竞争力。农业为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身.我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门，统称为农业。农业是支撑国民经济建设与发展的基础产品。农业是人们利用动植物体的生活机能，把自然界的物质和能转化为人类需要的产品的生产部门。现阶段的农业分为植物栽培和动物饲养两大类。土地是农业中不可替代的在基本生产资料，劳动对象主要是有生命的动植物，生产时间与劳动时间不一致，受自然条件影响大，有明显的区域性和季节性。农业是人类衣食之源、生存之本，是一切生产的首要条件。它为国民经济其他部门提供粮食、副食品、工业原料、资金和出口物资。农村又是工业品的最大市场和劳动力的来源。21世纪是农业发展的重要阶段，生命科学和其它最新科学技术相结合，将使世界农业发生根本性的变化。随着分子生物学的发展，生物基因库的建成，遗传工程的崛起，克隆技术和生物固氮技术的广泛应用，农业的面貌将为之一新。

工业化农业的发展，以投入大量物质和能量为标志，促进了生产力的大幅度提高，但也带来了能源枯竭、环境污染和生态失调等严重的社会问题。来出现的新科学技术革命中，产生了一批新的技术群，如生物工程技术、新能源技术、微电子技术、原子能技术、空间技术和海洋技术等等。这些科学技术成果正不同程度地在农业中得到应用，为解决工业化农业带来的环境、能源和生态问题，呈现了光明的前景。

在发展中国家，还有8亿以上人口未达到粮食安全线，还有1.8亿的学龄前儿童营养失调，数以亿计的人们正遭受饥饿和营养不良的折磨。在落后的农业生态区，自然资源迅速恶化、人口飞速增长、贫困加剧和食品短缺的主要原因，就是缺乏农业高科技。由于“绿色革命”的巨大成功，国际农业发展研究中心已认识到通过适当调整自然资源来促进农业可持续发展的重要性和紧迫性。在当今和未来的研究中，人们将更注重自然资源的调整、种质的保护和品质的提高。

以“全球卫星定位系统”代表的高科技设备应用于农业生产，导致了“精准农业”的产生，这将大大提高农业的生产水平。这种技术是在联合收割机、播种机和施肥机上安装全球卫星定位仪，驾驶室内的接受器可以将信息传给计算机。这样就具有精确施肥、精确估产和精确作业的特点。美国正在农业领域推广这种精确种植技术。

以因特网为代表的计算机网络技术应用于农业领域，使农业生产活动与整个社会紧密联系在一起，可以充分利用社会资源解决生产过程中的困难，农业生产的社会化将进入一个新阶段。自美国政府决定建造“信息高速公路”以来，计算机网络技术正在美国农业领域内迅速普及。通过因特网，农场主可以浏览全美乃至世界各地上网的信息，如农产品期货价格、国内市场销售量、进出口量、最新农业科技和气象资料等，还可以在网上销售农产品。

以基因工程为核心的现代生物技术应用于农业领域，导致了基因农业，其结果是将培育出更多产量更高、质量更优、适应性更强的新品种，使农业的自然生产越来越多地受到人类的直接控制。比如利用农作物中的基因嵌合技术，可以在传统育种一半的时间内，创造出更理想的全新物种。据美国经济学家分析，5年之内美国市场上采用基因工程方法改造的农产品和食品将达到200亿美元。可以说，第二次绿色革命已指日可待。

以高科技为基础的工厂化种养业正在兴起，这将从根本上改变农业的传统生产方式，使农业的生产活动可以不在大自然中进行，而像工业生产一样在厂房里进行。工厂化农业不是一般意义的温室生产，而是综合利用多种高科技成果的产物。其中既要应用生物技术培育种子，又要应用计算机技术对光照、温度、湿度、施肥、农药等进行控制，还要用新材料、新光源等高科技成果。比如许多温室可以模拟太阳的运行过程，使农作物像在自然界一样进行光合作用，这样就可以不分季节、夜以继日、连续不断地生产，从而提高生产速度，缩短生产周期，增加产量。

以确保食物的稳定生产为目标，改善农业产业结构与功能，进一步提高农业生产力水平的综合研究正引起日本政府的高度重视。其主要研究内容是：扩大经营规模，提高经营效率，降低经营成本，充分利用农田的自然循环机能，减轻环境负荷并开发适合日本的环境低负荷型农业新技术，在水田开发出“稻—麦—大豆—饲料作物”轮作体系，同时，分作物类别、学科领域类别，以及营农等各方面进行相应的研究、试验、示范大协作。

分子生物学为基础的生命科学的飞速发展，深化了人们对生物界的原有认识，而以生命科学为基础的生物产业在21世纪有可能呈现出巨大的发展。日本政府认为有必要促进这些学科领域积累的知识向农业科学领域的应用。主要课题内容有：一是高密度水稻染色体连锁基因图谱的研制。二是在动物方面，主要开展了动物基因组、发生分化、免疫及脑、神经等的研究，拟定要将取得的成果应用于对农业动物的繁殖和产肉性的改善；对天敌等有用昆虫的改良、疾病防治，以及对动物摄食与生殖行为的控制等方面的研究还可能对人体医学作出贡献；三是在生物综合防治基础的他感作用物质、性激素等生物间相互作用物质的探索方面，四是对农业水产生物的机能进行深度开发与仿生，以期创出新的产业，更好的利用生物机能修复环境的技术和生物机能模仿技术等。

以色列是世界上土地资源相对贫瘠,水资源十分缺乏的国家之一，全国有90％的土地是山区和沙漠，一半以上的地区属于典型的干旱和半干旱气候。几十年来，以色列政府根据本国的实际情况，制定和实施了明确的农业发展战略，特别是强调“以科技立国”的指导思想，在不断加大科研、教育投入的基础上，优先重点发展高效节水农业技术、优良品种选育技术、沙漠温室技术等，在保持农业生态环境的发展过程中，走上了农业的可持续发展道路。在进入21世纪的今天，以色列更加强调根据市场机会，发展高技术，加强研究与开发，定时调整产业结构，品种、品质不断创新，使农业生产及其技术全面国际化、专业化和商业化。

农业产业化(Agriculture Industrialization)是以市场为导向，以经济效益为中心，以主导产业、产品为重点，优化组合各种生产要素，实行区域化布局、专业化生产、规模化建设、系列化加工、社会化服务、企业化管理，形成种养加工、产供销、贸工农、农工商、农科教一体化经营体系，使农业走上自我发展、自我积累、自我约束、自我调节的良性发展轨道的现代化经营方式和产业组织形式。它的实质上是指对传统农业进行技术改造，推动农业科技进步的过程。这种经营模式从整体上推进传统农业向现代农业的转变，是加速农业现代化的有效途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能实时监测水肥浓度的大棚农作物喷灌系统，在进行大棚农作物水肥施加时，采用外部混肥模式进行肥料混合，而后进行水肥混合，在水肥混合时采用浓度计进行水分含肥量的监测，避免肥料多施造成烧苗的情况发生，同时利用红外感应器对经过过滤后的水肥颗粒物含量进行监测，得到过滤后的水肥是否还存在含有未溶肥料的情况，整个系统结构简单，设计科学合理。

本发明通过下述技术方案实现：一种能实时监测水肥浓度的大棚农作物喷灌系统，设置有控制器、混肥器、施肥器、主管系统及喷管系统，所述施肥器连接在主管系统上，所述混肥器的出口连接在施肥器的进口上，所述主管系统与喷管系统相连接，所述控制器分别与主管系统、混肥器和施肥器相连接，在所述主管系统上设置有水肥混合区及过滤器，所述施肥器与水肥混合区相连接，且施肥器设置在水肥混合区的上方；水肥混合区的出口通过管与过滤器的进口相连接，过滤器的出口通过主管与喷管系统相连接；在水肥混合区内设置有浓度计，在过滤器的出口端内设置有红外感应器；能够在主管系统内进行水肥混合，并将未被充分混合的肥料滞留，避免堵管或局部肥料用量过高，烧苗的情况发生，并且能够基于水路通道电动开关的方式进行水路通断。

进一步的为更好地实现本发明，能够将水源地的水体抽取并进行大棚作物的直接灌溉或水肥混合后灌溉，特别采用下述设置结构：在所述水肥混合区的进水口上还设置有抽水系统，所述抽水系统通过管和截留闸阀连接在水肥混合区的进水口上，在所述抽水系统上设置有泵及吸水管，所述吸水管的出水端与泵的进水口相连接，且吸水管的进水端设置在水源地上，泵的出水口通过管连接在截留闸阀上。

进一步的为更好地实现本发明，能够利用电力控制的方式进行主管系统到喷管系统之间的水路通断管理，特别采用下述设置结构：在所述主管上设置有与喷管系统相连接的电磁阀。

进一步的为更好地实现本发明，能够采用喷淋灌溉的方式进行大棚作物灌溉，使得灌溉水肥更加充分，避免存在未灌区的情况，影响整个农作物的生长，特别采用下述设置方式：在所述喷管系统上设置有喷淋管、压力调节器及喷头，所述喷淋管连接在电磁阀上，所述喷头设置在喷淋管上，所述压力调节器设置在喷淋管上，且压力调节器近电磁阀设置。

进一步的为更好地实现本发明，能够利用多个喷头对大棚作物进行水肥施加，并通过压力调节器进行水压调节，使得在进行喷灌时不会由于水压不稳定造成多灌或少灌的情况，影响农作物的生长期，特别采用下述设置结构：所述喷头在喷淋管上均匀设置有至少两个，且压力调节器设置在近电磁阀的第一个喷头和电磁阀之间。

进一步的为更好地实现本发明，能够有效的保障整个喷灌系统的水路通畅，不会出现水压不均的情况，同时亦达到在合理的水压情况下进行喷灌(喷淋)，特别采用下述设置方式：所述吸水管的流径大于等于主管的流径，所述喷淋管的流径小于等于主管的三分之一流径。

进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，特别采用下述设置结构：所述控制器通过第一电源信号混合总线连接在施肥器上。

进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，特别采用下述设置结构：所述控制器通过第二电源信号混合总线连接在混肥器上。

进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，特别采用下述设置结构：所述控制器通过电源总线连接在电磁阀上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明在进行大棚农作物水肥施加时，采用外部混肥模式进行肥料混合，而后进行水肥混合，在水肥混合时采用浓度计进行水分含肥量的监测，避免肥料多施造成烧苗的情况发生，同时利用红外感应器对经过过滤后的水肥颗粒物含量进行监测，得到过滤后的水肥是否还存在含有未溶肥料的情况，整个系统结构简单，设计科学合理。

本发明在大棚农作物种植时，利用现有成熟的综合管理控制技术实现喷灌系统的设施设备管理控制，通过对主管系统及施肥器进行综合管理，使得施肥器能够自动化的将肥料加载在主管系统内，而后通过喷管系统对大棚种植区内的农作物进行水肥施作处理，使得农作物能够得到所需的水肥，达到智能化的进行大棚作物种植管理。

本发明通过控制器分别对施肥器及电磁阀进行管理控制，使得施肥器能够将待加肥料加入到水肥混合区内进行水肥混合，同时亦能够控制喷管系统的水肥加载，便于及时的对农作物进行水肥加施处理。

本发明采用电源信号混合总线或电源总线的模式进行用电设备与控制器之间的连接，能够使得整个系统的控制更加精准，避免出现控制失误的情况发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1-水源地，2-吸水管，3-泵，4-截留闸阀，5-浓度计，6-水肥混合区，7-施肥器，8-电源信号混合总线，9-混肥器，10-第二电源信号混合总线，11-过滤器，12-出口端，13-红外感应器，14-主管，15-控制器，16-电源总线，17-电磁阀，18-压力调节器，19-喷头，20-喷淋管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

值得注意的是，在本发明的实际应用中，不可避免的会应用到软件程序，但申请人在此声明，该技术方案在具体实施时所应用的软件程序皆为现有技术，在本申请中，不涉及到软件程序的更改及保护，只是对为实现发明目的而设计的硬件架构的保护。

实施例1：

一种能实时监测水肥浓度的大棚农作物喷灌系统，在进行大棚农作物水肥施加时，采用外部混肥模式进行肥料混合，而后进行水肥混合，在水肥混合时采用浓度计进行水分含肥量的监测，避免肥料多施造成烧苗的情况发生，同时利用红外感应器对经过过滤后的水肥颗粒物含量进行监测，得到过滤后的水肥是否还存在含有未溶肥料的情况，整个系统结构简单，设计科学合理，如图1所示，特别采用下述设置结构：设置有控制器15、混肥器9、施肥器7、主管系统及喷管系统，所述施肥器7连接在主管系统上，所述混肥器9的出口连接在施肥器7的进口上，所述主管系统与喷管系统相连接，所述控制器15分别与主管系统、混肥器9和施肥器7相连接，在所述主管系统上设置有水肥混合区6及过滤器11，所述施肥器7与水肥混合区6相连接，且施肥器7设置在水肥混合区6的上方；水肥混合区6的出口通过管与过滤器11的进口相连接，过滤器11的出口通过主管14与喷管系统相连接；在水肥混合区6内设置有浓度计5，在过滤器11的出口端12内设置有红外感应器13；能够在主管系统内进行水肥混合，并将未被充分混合的肥料滞留，避免堵管或局部肥料用量过高，烧苗的情况发生，并且能够基于水路通道电动开关的方式进行水路通断。

在设计使用时，将混肥器9与施肥器7相连接，施肥器7与主管系统相连接，待施加的肥料加载在混肥器9内进行均匀混合后输送至施肥器7内，而后利用施肥器7将混匀后的肥料加载在主管系统内；并将控制器15分别与混肥器9、施肥器7和主管系统相连接，将主管系统与喷管系统相连接；具体设置上优选的水肥混合区6的上方设置施肥器7，以便施肥器7内的肥料能够方便快捷的加载在水肥混合区6内进行有效混合在水肥混合区6内设置有用于进行水肥浓度检测的浓度计5；优选的将水肥混合区6的出口通过管与过滤器11的进口进行连接，经过水肥混合区6后的水肥中含有的未被及时融化的肥料将通过过滤器11滤除，并进一步的实时知晓过滤后的水肥是否依然还存在肥料颗粒物，在此特别设置有用于进行固体颗粒物检测的感应器13；而后将经过过滤后的水肥通过连接在过滤器11的出口上的主管14加载在喷管系统内。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够将水源地的水体抽取并进行大棚作物的直接灌溉或水肥混合后灌溉，如图1所示，特别采用下述设置结构：在所述水肥混合区6的进水口上还设置有抽水系统，所述抽水系统通过管和截留闸阀4连接在水肥混合区6的进水口上，在所述抽水系统上设置有泵3及吸水管2，所述吸水管2的出水端与泵3的进水口相连接，且吸水管2的进水端设置在水源地1上，泵3的出水口通过管连接在截留闸阀4上。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够利用电力控制的方式进行主管系统到喷管系统之间的水路通断管理，如图1所示，特别采用下述设置结构：在所述主管14上设置有与喷管系统相连接的电磁阀17；为便于合理的进行喷淋管20的水肥加载，在主管14与喷淋管20连接处设置有用于进行水路通断的电磁阀17。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够采用喷淋灌溉的方式进行大棚作物灌溉，使得灌溉水肥更加充分，避免存在未灌区的情况，影响整个农作物的生长，如图1所示，特别采用下述设置方式：在所述喷管系统上设置有喷淋管20、压力调节器18及喷头19，所述喷淋管20连接在电磁阀17上，所述喷头19设置在喷淋管20上，所述压力调节器18设置在喷淋管20上，且压力调节器18近电磁阀17设置。

在设计使用时，在喷管系统上设置有喷淋管20，在喷淋管20上设置有压力调节器18和喷头19，压力调节器18近电磁阀17设置。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够利用多个喷头对大棚作物进行水肥施加，并通过压力调节器进行水压调节，使得在进行喷灌时不会由于水压不稳定造成多灌或少灌的情况，影响农作物的生长期，如图1所示，特别采用下述设置结构：所述喷头19在喷淋管20上均匀设置有至少两个，且压力调节器18设置在近电磁阀17的第一个喷头19和电磁阀17之间。

在设计使用时，在喷淋管20上均匀的设置多个喷头19，喷头19的设置可以根据喷淋面积进行灵活调节，而将压力调节器18设置在靠近喷淋管20的进水端处，以便能够合理的对喷淋管20内的水压进行调节。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够有效的保障整个喷灌系统的水路通畅，不会出现水压不均的情况，同时亦达到在合理的水压情况下进行喷灌(喷淋)，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述吸水管2的流径大于等于主管14的流径，所述喷淋管20的流径小于等于主管14的三分之一流径。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，如图1所示，特别采用下述设置结构：所述控制器15通过第一电源信号混合总线8连接在施肥器7上；第一电源信号混合总线能够进行信号和电源同时传输的总线，可以在精简布线数的同时达到安全稳定的供电及控制管理。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，如图1所示，特别采用下述设置结构：所述控制器15通过第二电源信号混合总线10连接在混肥器9上；第二电源信号混合总线能够进行信号和电源同时传输的总线，可以在精简布线数的同时达到安全稳定的供电及控制管理。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够使得整个系统控制更精准，避免出现控制失误，影响农业生产的情况发生，如图1所示，特别采用下述设置结构：所述控制器15通过电源总线16连接在电磁阀17上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。