智能灌溉施肥控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能灌溉施肥控制系统，包括控制器，以及与控制器均连接的土壤水盐传感器和灌溉施肥装置；控制器中设置有网络通信接口，通过网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据；该农事数据包括作物所需水肥数据以及下列至少一项：气象预测数据、墒情预测数据或者农事专业指导数据；土壤水盐传感器获取土壤数据，并将土壤数据发送给控制器；该土壤数据包括土壤含水量和电导率；控制器通过农事数据和土壤数据控制灌溉施肥装置进行灌溉施肥。本实用新型实施例公开了的智能灌溉施肥控制系统提高了智能灌溉施肥的效率。
【专利说明】
智能灌溉施肥控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及自动化控制技术领域，具体而言，涉及一种智能灌溉施肥控制系统。
【背景技术】
[0002]目前的智能灌溉施肥机，其智能控制是根据人为经验参数和土壤情况设置具体执行的灌溉施肥参数，按照该参数进行自动灌溉施肥。
[0003]上述灌溉施肥方式主要包括:预先输入作物各时期需要的水肥数据、利用传感器实时检测灌溉区域的土壤含水量和肥料含量、利用控制装置设置土壤含水量及肥料的最高和最低阈值；当土壤含水量、肥料含量低于设定的最低阈值时，控制装置自动开启灌溉，当土壤含水量、肥料含量高于设定的最低阈值时，控制装置自动关闭灌溉。然而上述灌溉施肥方式仅涉及了作物所需水肥和土壤情况对作物的影响，控制灌溉施肥的条件单一，灌溉施肥效率低。
[0004]针对上述控制灌溉施肥的条件单一，灌溉施肥效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种智能灌溉施肥控制系统，提高智能灌溉施肥的效率。
[0006]第一方面，本实用新型实施例提供了一种智能灌溉施肥控制系统，包括控制器，以及与控制器均连接的土壤水盐传感器和灌溉施肥装置;控制器中设置有网络通信接口，通过网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据;该农事数据包括作物所需水肥数据以及下列至少一项:气象预测数据、墒情预测数据或者农事专业指导数据;土壤水盐传感器获取土壤数据，并将土壤数据发送给控制器;该土壤数据包括土壤含水量和电导率;控制器通过农事数据和土壤数据控制灌溉施肥装置进行灌溉施肥。
[0007]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，灌溉施肥装置包括用于混合肥料的混肥装置和用于灌溉的灌溉装置，混肥装置内设置有pH传感器和可溶性盐浓度传感器。
[0008]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，控制器中设置有GPS模块，控制器将地理位置信息上传至墒情监测平台。
[0009]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，控制器内设置有定时器，定时器按照设定的周期触发控制器获取作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数;控制器还设置有参考数据反馈模块，用于将当前周期获取的作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数作为参考数据上传至墒情监测平台，参考数据还携带有作物的地理位置信息。
[0010]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，控制器还包括:实时监测模块，用于在灌溉施肥过程中，通过土壤水盐传感器实时获取当前的土壤数据，根据当前的土壤数据调整灌溉施肥装置的参数;实时控制模块，用于控制灌溉施肥装置按照调整后的参数进行后续灌溉施肥；比较器，用于比较当前的土壤数据指示是否满足作物所需水肥数据，当前的土壤数据指示满足作物所需水肥数据时，触发灌溉施肥装置停止灌溉施肥。
[0011]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，混肥装置设置有进水栗，灌溉装置设置有排水栗。
[0012]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，混肥装置具有多个原料管路。
[0013]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，混肥装置采用文丘里式施肥器。
[0014]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，混肥装置设置有循环栗。
[0015]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，灌溉施肥装置包括多个流量计。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0017]本实用新型提供了一种智能灌溉施肥控制系统，其中控制器设置有网络通信接口，控制器可以通过该网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据，结合该农事数据和土壤数据共同确定灌溉施肥参数，从而避免了仅依赖于作物所需水肥和土壤情况的灌溉施肥参数控制方式效率低的问题，能过得到更适合作物当前情况的灌溉施肥参数，提高了智能灌溉施肥的效率、精度、接受生产指导的时效性，达到降低成本提高产量的目的。
[0018]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1示出了本实用新型实施例所提供的一种智能灌溉施肥控制系统的结构框图；[0021 ]图2示出了本实用新型实施例所提供的灌溉施肥装置的结构示意图。
[0022]图示说明:
[0023]A，B，C-原液肥桶;D-混合液肥桶；
[0024]41,42,43,44-过滤器；21，22，23，24，25-不锈钢电磁阀；
[0025]31，32，33，34，35，36-流量计;
[0026]61-pH传感器;62-可溶性盐浓度传感器；
[0027]11，12，13-文丘里式施肥器；
[0028]51-进水栗；52-排水栗。
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]考虑到相关技术中的智能灌溉施肥控制系统仅依赖于作物所需水肥和土壤情况的灌溉施肥参数控制方式效率低的问题，本实用新型实施例提供了一种智能灌溉施肥控制系统，下面通过实施例进行描述。
[0031]实施例1
[0032]本实用新型实施例提供一种智能灌溉施肥控制系统，如图1所示，包括控制器，以及与控制器均连接的土壤水盐传感器和灌溉施肥装置。
[0033]其中，控制器内还设置有网络通信接口，控制器通过该网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据。
[0034]具体地，在该墒情监测平台上公布有各种农事数据，该农事数据主要包括:各种作物不同时期所需的水肥数据、气象预测数据、墒情预测数据或者农事专业指导数据。
[0035]土壤水盐传感器获取土壤数据，并将土壤数据发送给控制器;该土壤数据包括土壤含水量和电导率。本实用新型中使用的土壤水盐传感器采用双模式频域反射原理，根据电磁波在土壤中传播频率来测定土壤的介电常数，从而得到土壤体积含水量和土壤盐分含量。土壤含水量、含盐量不同，频率不同。
[0036]控制器通过农事数据和土壤数据控制灌溉施肥装置进行灌溉施肥。具体地，控制器控制灌溉施肥装置进行灌溉施肥时，同时考虑土壤数据和农事数据，即不是单一通过实时获得的土壤情况来确定灌溉和施肥，还结合了气象预测数据、墒情预测数据和农事专业指导，从而提高了灌溉施肥的效率。
[0037]如图2所示，灌溉施肥装置包括用于混合肥料的混肥装置和用于灌溉的灌溉装置，混肥装置内设置有PH传感器61和可溶性盐浓度传感器62。
[0038]控制器中还可以设置有GPS模块，控制器将获取的地理位置信息上传至墒情监测
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[0039]控制器内还可以设置有定时器，定时器按照设定的周期触发控制器获取作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数;控制器还设置有参考数据反馈模块，用于将当前周期获取的作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数作为参考数据上传至墒情监测平台，参考数据还携带有作物的地理位置信息。将上述数据信息上传至互联网平台，进行本区域的数据积累和经验积累，有利于本地数据作用于本地作物，更加具有指导意义，同时将各地区的典型种植模式、典型作物与该地区的土壤、气候、种植方式等进行优化调整，得出符合各地区自身种植土壤、气候和农事操作习惯的作物种植管理制度，形成最符合经济利益最大化的作物种植管理数据。
[0040]控制器还包括:实时监测模块，用于在灌溉施肥过程中，通过土壤水盐传感器实时获取当前的土壤数据，根据当前的土壤数据调整灌溉施肥装置的参数;实时控制模块，用于控制灌溉施肥装置按照调整后的参数进行后续灌溉施肥；比较器，用于比较当前的土壤数据指示是否满足作物所需水肥数据，当前的土壤数据指示满足作物所需水肥数据时，触发灌溉施肥装置停止灌溉施肥。
[0041 ] 混肥装置设置有进水栗51，灌溉装置设置有排水栗52，既可以主动从水池吸水，也可以利用水源已有的供水栗。根据需要，混肥装置可以具有多个原料管路，如图2所示具有3个原料管路及3个原液肥桶A、B、C(即肥液罐)。混肥装置采用文丘里式施肥器，如图2所示具有3个文丘里式施肥器11、12、13。在对比了目前主要的两种灌溉施肥方式，压力罐和文丘里式施肥器的优缺点后，本实用新型选用施肥均匀的文丘里式施肥器，结合水驱动混合注入式，肥料混合均匀后注入田间，保证了混肥过程的高效与均匀。
[0042]混肥装置还设置有循环栗，能够将混合肥液调和均匀。灌溉施肥装置包括多个流量计，用于测量各管路的流量。
[0043]第一实施例提供的智能灌溉施肥控制系统，控制器设置有网络通信接口，通过与互联网上的墒情监测平台进行数据交互，获得该平台上的农事数据，结合农事数据和土壤水盐传感器的土壤数据共同确定合适的灌溉施肥的参数，提高了施肥灌溉的效率、精度、接受生产指导的时效性，达到降低成本提高产量的目的。
[0044]实施例2
[0045]本实用新型实施例提供一种智能灌溉施肥控制系统，图2示出了灌溉施肥装置的结构示意图，其中以3种原液流道为例，也可以按实际需要的单质原液设置更多或者更少的原液流道。灌溉施肥装置包括:3个原液肥桶A、B、C(即肥液罐)；1个混合液肥桶D(即施肥罐)；4个过滤器41、42、43、44;5个不锈钢电磁阀21、22、23、24、25;6个流量计31、32、33、34、35,36； pH传感器61;可溶性盐浓度传感器62; 3个文丘里式施肥器11、12、13。
[0046]混合液肥桶D自带循环栗负责混合肥液调和，原液供肥由耐酸碱的不锈钢电磁阀控制。混肥装置设置有进水栗51，灌溉装置设置有排水栗52，既可以主动从水池吸水，也可以利用水源已有的供水栗。
[0047]原液肥桶A、B、C中的肥液通过对应的文丘里式施肥器11、12、13进入混合液肥桶D，在各个流道上均设置有不锈钢电磁阀和流量计，在混合液肥桶D混合均匀后通过管道输送到田间。上述电磁阀、传感器、水栗、循环栗、流量计均与控制器连接。
[0048]具体地，控制器内还设置有网络通信接口，控制器通过该网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据。在该墒情监测平台上公布有各种农事数据，该农事数据主要包括:各种作物不同时期所需的水肥数据、气象预测数据、墒情预测数据或者农事专业指导数据。该气象预测数据包括未来数日的日照时数、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、2m处风速、有效积温、参考作物腾发量;该墒情预测数据包括未来土壤墒情变化情况;该农事专业指导数据包括专家根据各地区实际情况对农事的专业建议。
[0049]控制器通过农事数据和土壤数据控制灌溉施肥装置进行灌溉施肥。具体地，控制器先确定灌溉施肥参数，其同时考虑土壤数据和农事数据，即不是单一通过实时获得的土壤情况来确定灌溉和施肥，还结合了气象预测数据、墒情预测数据和农事专业指导，从而提高了灌溉施肥的效率。例如:当控制器从墒情监测平台获得的气象预测数据显示未来两天内本区域降水量较大，同时土壤数据显示含水量低于作物所需水量，此时可以少量灌溉或者不灌溉，从而避免灌溉与自然降水重合，提高了灌溉效率节省成本;当控制器获得的墒情预测数据显示本区域墒情会趋向干旱，同时气象预测数据显示无降水、温度高、参考作物腾发量大，此时可以设定高于作物需要的灌溉参数，从而有效补充作物蒸腾损失的水分;当控制器获得的专业指导显示在该作物的果实膨大期增加钾元素可以有效提高产量，此时可以设定高于该作物正常所需的肥料含量的施肥参数。该农事专业指导是由专家根据科研成果和实践提供的，且可以随时更新，不同于现有技术中预先输入控制器的经验数据。
[0050]网络通信接口与墒情监测平台可以通过GPRS，CDMA，3G，4G，5G，W1-Fi等公共无线通信网络实现数据连接。
[0051]土壤水盐传感器获取土壤数据，具体地，该土壤数据包括土壤含水量和电导率。
[0052]通过上述土壤数据和农事数据结合确定灌溉施肥参数的方式，大大提高了施肥灌溉的效率和接受生产指导的时效性，达到降低成本提高产量的目的。
[0053]在混合液肥桶D内设置有pH传感器61和可溶性盐浓度传感器62。通过上述pH传感器61和可溶性盐浓度传感器62检测混合液肥桶D内混合液的pH值和EC值。当混合液肥桶D中混合液离子浓度EC值或pH值过高，传感器得到数值高于作物生长适合浓度数值，控制相应原液肥桶的电磁阀关闭，混合液肥桶D内肥料溶液被主管道内的灌溉水稀释，避免浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当混合液中EC值与PH值过低，混合液传感器得到数值低于内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，控制进水管电磁阀关闭，施肥罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。
[0054]控制器内还可以设置有定时器，定时器按照设定的周期触发控制器获取作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数;控制器还设置有参考数据反馈模块，用于将当前周期获取的作物的生长数据和对应的灌溉施肥装置的参数作为参考数据上传至墒情监测平台，参考数据还携带有作物的地理位置信息。将上述数据信息上传至互联网平台，进行本区域的数据积累和经验积累，有利于本地数据作用于本地作物，更加具有指导意义，同时将各地区的典型种植模式、典型作物与该地区的土壤、气候、种植方式等进行优化调整，得出符合各地区自身种植土壤、气候和农事操作习惯的作物种植管理制度，形成最符合经济利益最大化的作物种植管理数据。
[0055]控制器还包括:实时监测模块，用于在灌溉施肥过程中，通过土壤水盐传感器实时获取当前的土壤数据，根据当前的土壤数据调整灌溉施肥装置的参数;实时控制模块，用于控制灌溉施肥装置按照调整后的参数进行后续灌溉施肥；比较器，用于比较当前的土壤数据指示是否满足作物所需水肥数据，当前的土壤数据指示满足作物所需水肥数据时，触发灌溉施肥装置停止灌溉施肥。在灌溉施肥过程中，控制器通过土壤水盐传感器实时获取当前的土壤数据，根据当前的土壤数据调整灌溉施肥参数，以使灌溉施肥装置按照调整后的灌溉施肥参数进行后续灌溉施肥，直至该当前的土壤数据指示满足作物所需水肥数据。控制器通过实时土壤数据来调整灌溉施肥参数，提高了灌溉施肥的精度。
[0056]第二实施例提供的智能灌溉施肥控制系统，控制器设置有网络通信接口，通过与互联网上的墒情监测平台进行数据交互，获得该平台上的农事数据，结合农事数据和土壤水盐传感器的土壤数据共同确定合适的灌溉参数与施肥参数，提高了施肥灌溉的效率、精度、接受生产指导的时效性，达到降低成本提高产量的目的。
[0057]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0058]最后应说明的是:以上所述实施例，仅为本实用新型的【具体实施方式】，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种智能灌溉施肥控制系统，其特征在于，所述系统包括控制器，以及与所述控制器均连接的土壤水盐传感器和灌溉施肥装置； 所述控制器中设置有网络通信接口，通过所述网络通信接口获取墒情监测平台内的农事数据;其中，所述农事数据包括作物所需水肥数据以及下列至少一项:气象预测数据、墒情预测数据或者农事专业指导数据； 所述土壤水盐传感器获取土壤数据，并将所述土壤数据发送给所述控制器;其中，所述土壤数据包括土壤含水量和电导率； 所述控制器通过所述农事数据和所述土壤数据控制所述灌溉施肥装置进行灌溉施肥。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述灌溉施肥装置包括用于混合肥料的混肥装置和用于灌溉的灌溉装置，所述混肥装置内设置有PH传感器和可溶性盐浓度传感器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器中设置有GPS模块，所述控制器将地理位置信息上传至所述墒情监测平台。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器内设置有定时器，所述定时器按照设定的周期触发所述控制器获取所述作物的生长数据和对应的所述灌溉施肥装置的参数； 所述控制器还设置有参考数据反馈模块，用于将当前周期获取的所述作物的生长数据和对应的所述灌溉施肥装置的参数作为参考数据上传至所述墒情监测平台，其中，所述参考数据还携带有所述作物的地理位置信息。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述控制器还包括: 实时监测模块，用于在灌溉施肥过程中，通过所述土壤水盐传感器实时获取当前的土壤数据，根据所述当前的土壤数据调整所述灌溉施肥装置的参数； 实时控制模块，用于控制所述灌溉施肥装置按照调整后的所述参数进行后续灌溉施肥； 比较器，用于比较所述当前的土壤数据指示是否满足所述作物所需水肥数据，当所述当前的土壤数据指示满足所述作物所需水肥数据时，触发所述灌溉施肥装置停止灌溉施肥。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混肥装置设置有进水栗，所述灌溉装置设置有排水栗。7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混肥装置具有多个原料管路。8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混肥装置采用文丘里式施肥器。9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混肥装置设置有循环栗。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述灌溉施肥装置包括多个流量计。
【文档编号】A01C23/04GK205727442SQ201620642900
【公开日】2016年11月30日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】郑育锁, 郭云峰, 刘志杰, 王振营, 陈子学, 郭佳, 张滈, 任世杰, 董远, 文晓明, 肖波
【申请人】天津市土壤肥料工作站, 沈阳巍图农业科技有限公司