一种智能化水肥灌溉系统及方法

1.本发明属于水肥灌溉技术领域，更具体地说，是涉及一种智能化水肥灌溉系统及方法。


背景技术：

2.在农业生产中，水肥灌溉正越来越普及。目前的水肥灌溉管理粗放，具体灌溉方法为将搅拌罐搬运至需要灌溉的地块边，从搅拌罐顶端的进料口向搅拌罐内加入水和水溶肥，通过搅拌罐上搅拌机构的搅拌，使得水溶肥溶于水从而制作成水肥溶液，搅拌罐的底部设有竖直设置的出料管，出料管上设有阀门，当水溶肥制作完成后，打开阀门对需要灌溉的地块进行灌溉，当一个地块灌溉完成后，将搅拌罐搬运至下一个需要灌溉的地块边制作水肥。由于搅拌罐较重，所以这种水肥灌溉方法不仅施工性差、安全性低，而且较为不便。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能化水肥灌溉系统及方法，旨在解决在对各个地块进行水肥灌溉时，将搅拌罐搬运至各个地块边不仅施工性差、安全性低，而且较为不便的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供一种智能化水肥灌溉系统，包括搅拌罐以及设于所述搅拌罐上的搅拌机构，所述搅拌罐的底部设有竖直设置的出料管，所述出料管上设有第一阀门，所述智能化水肥灌溉系统还包括多根灌溉管、连接管路、抽取泵和驱动组件。多根灌溉管与各个地块一一对应，均与所述出料管相对固定设置，所述灌溉管的第一端位于对应的地块上，所述灌溉管的第二端水平设置且朝向所述出料管，所有的所述第二端绕所述出料管均布。连接管路具有可转动套设于所述出料管上的竖直段以及水平设置的出水端，所述竖直段与所述出料管密封贴合，所述竖直段的转动能够使所述出水端先后与各个所述第二端密封对接。抽取泵设于所述连接管路上。驱动组件与所述竖直段连接，用于驱动所述竖直段转动。
5.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，搅拌罐内加入水和水溶肥，经搅拌机构搅拌后形成水肥，当某个地块需要灌溉时，驱动组件驱动竖直段转动，使得出水端与需要灌溉的地块对应的灌溉管的第二端密封对接，然后第一阀门打开且抽取泵开始工作，搅拌罐内的水肥从出料管流入竖直段，从出水端流入与出水端密封对接的第二端所在的灌溉管内，并从该灌溉管的第一端流到需要灌溉的地块内，如此便不用搬运搅拌罐，从而能够避免在对各个地块进行水肥灌溉时，将搅拌罐搬运至各个地块边不仅施工性差、安全性低，而且较为不便的问题。
6.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述灌溉管上设有第二阀门，所述第一端内固设有第一过滤网，所述智能化水肥灌溉系统还包括收集罐和滑块。收集罐位于所述出料管的下方且与出料管同轴设置，所述收集罐套设于所述连接管路外且与所述出料管相对固定设置，所述收集罐的内壁设有与所述出料管同轴的环形滑道，所述第二端与所述收
集罐的外壁固定连接且与所述环形滑道连通。滑块滑动设于所述环形滑道内且与所述环形滑道密封贴合，所述滑块与所述出水端的端面贴合固定，所述滑块设有与所述出水端同轴且密封对接的出水孔，当所述滑块随所述出水端转动时，所述出水孔能够先后与各个所述第二端密封对接。
7.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述搅拌罐内固设有第二过滤网，所述第二过滤网位于所述搅拌机构的下方且隔断所述搅拌罐。
8.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述搅拌罐分体设置，包括下罐体以及位于所述下罐体上方的上罐体，所述第二过滤网以及所述出料管设于所述下罐体上,所述搅拌机构设于所述上罐体上，所述下罐体与所述收集罐固定连接，所述上罐体与所述下罐体沿竖直方向滑动连接，所述上罐体的滑动能够使所述上罐体与所述下罐体滑动脱离或密封对接。所述智能化水肥灌溉系统还包括伸缩组件。伸缩组件与所述收集罐固定连接，所述伸缩组件具有能够沿竖直方向伸缩的伸缩端，所述伸缩组件的伸缩端与所述上罐体固定连接。
9.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述下罐体的侧壁延伸至所述收集罐的顶壁内且与所述收集罐的顶壁固定连接。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接管路还包括固设于所述竖直段底端且中部与所述竖直段连通的水平段，所述出水端为所述水平段的一端，所述抽取泵位于所述水平段上且位于所述水平段与所述竖直段连通处以及所述出水端之间，所述水平段相对于所述出水端的另一端设有第三阀门，所述智能化水肥灌溉系统还包括收集容器。收集容器的上端开口，滑动套设于所述下罐体外且与所述上罐体以及所述伸缩组件的伸缩端固定连接，当所述上罐体滑动脱离所述下罐体至预设位置时，所述收集容器内的底面与所述下罐体的顶面平齐。
11.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述上罐体的底面设有与所述上罐体同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的底壁固设有密封圈，所述环形凹槽滑动套设于所述下罐体上且所述密封圈与所述下罐体抵接。
12.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，智能化水肥灌溉系统还包括固定柱和滑动管。固定柱竖直设置且固定于所述收集容器上。滑动管滑动套设于所述固定柱上且与所述收集罐固定连接。
13.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一阀门为电磁阀，所述智能化水肥灌溉系统还包括控制系统、数据采集模块、湿度传感器、ph值传感器和流量计。控制系统与所述驱动组件、所述抽取泵以及所述第一阀门电连接。数据采集模块与所述控制系统电连接。湿度传感器与所述数据采集模块电连接，每个地块均设有一个所述湿度传感器，所述湿度传感器的感应端穿入所在的地块内。ph值传感器与所述数据采集模块电连接，每个地块均设有一个所述ph值传感器，所述ph值传感器的感应端穿入所在的地块内。流量计与所述数据采集模块电连接，每根所述灌溉管上均固设有一个所述流量计，所述流量计的感应端密封插入所述灌溉管内。
14.第二方面，本发明实施例提供一种智能化水肥灌溉方法，使用上述的智能化水肥灌溉系统，包括以下步骤：
15.a，向所述搅拌罐内加入水和水溶肥，经所述搅拌机构搅拌后形成水肥；
16.b,判断需要灌溉水肥的地块，驱动组件驱动竖直段转动，直至所述出水端与需要灌溉水肥的地块所对应的所述灌溉管的第二端密封对接；
17.c，打开所述第一阀门，所述抽取泵开始工作；
18.d，当需要灌溉水肥的地块完成灌溉后，所述第一阀门以及所述抽取泵关闭。
19.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，由于使用上述的智能化水肥灌溉系统，所以能够避免在对各个地块进行水肥灌溉时，将搅拌罐搬运至各个地块边不仅施工性差、安全性低，而且较为不便的问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
21.图1为本发明实施例提供的一种智能化水肥灌溉系统的轴测结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的一种智能化水肥灌溉系统的轴测剖视结构示意图；
23.图3为图2中的局部a的放大结构示意图；
24.图4为图2中的局部b的放大结构示意图；
25.图5为图2中的局部c的放大结构示意图；
26.图6为图2中的局部d的放大结构示意图。
27.图中：1、搅拌罐；11、下罐体；12、上罐体；101、出料管；1011、第一阀门；102、第二过滤网；2、搅拌机构；3、灌溉管；31、第一端；311、第一过滤网；32、第二端；4、连接管路；41、竖直段；42、水平段；421、出水端；422、第三阀门；5、抽取泵；6、驱动组件；61、驱动电机；62、齿轮；7、第二阀门；8、收集罐；81、环形滑道；9、滑块；91、出水孔；10、伸缩组件；110、收集容器；120、密封圈；130、固定柱；140、滑动管；150、出水管；160、回收泵。
具体实施方式
28.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.请一并参阅图1、图2、图4和图6，现对本发明提供的一种智能化水肥灌溉系统进行说明。所述一种智能化水肥灌溉系统，包括搅拌罐1以及设于搅拌罐1上的搅拌机构2，搅拌罐1的底部设有竖直设置的出料管101，出料管101上设有第一阀门1011，智能化水肥灌溉系统还包括多根灌溉管3、连接管路4和驱动组件6。多根灌溉管3与各个地块一一对应，均与出料管101相对固定设置，灌溉管3的第一端31位于对应的地块上，灌溉管3的第二端32水平设置且朝向出料管101，所有的第二端32绕出料管101均布。连接管路4具有可转动套设于出料管101上的竖直段41以及水平设置的出水端421，竖直段41与出料管101密封贴合，竖直段41的转动能够使出水端421先后与各个第二端32密封对接。抽取泵5设于连接管路4上。驱动组件6与竖直段41连接，用于驱动竖直段41转动。
30.本发明提供的一种智能化水肥灌溉系统，与现有技术相比，搅拌罐1内加入水和水
溶肥，经搅拌机构2搅拌后形成水肥，当某个地块需要灌溉时，驱动组件6驱动竖直段41转动，使得出水端421与需要灌溉的地块对应的灌溉管3的第二端32密封对接，然后第一阀门1011打开且抽取泵5开始工作，搅拌罐1内的水肥从出料管101流入竖直段41，从出水端421流入与出水端421密封对接的第二端32所在的灌溉管3内，并从该灌溉管3的第一端31流到需要灌溉的地块内，如此便不用搬运搅拌罐1，从而能够避免在对各个地块进行水肥灌溉时，将搅拌罐1搬运至各个地块边不仅施工性差、安全性低，而且较为不便的问题。
31.在一些实施例中，参见图1、图2、图5和图6，灌溉管3上设有第二阀门7，第一端31内固设有第一过滤网311，智能化水肥灌溉系统还包括收集罐8和滑块9。收集罐8位于出料管101的下方且与出料管101同轴设置，收集罐8套设于连接管路4外且与出料管101相对固定设置，收集罐8的内壁设有与出料管101同轴的环形滑道81，第二端32与收集罐8的外壁固定连接且与环形滑道81连通。滑块9滑动设于环形滑道81内且与环形滑道81密封贴合，滑块9与出水端421的端面贴合固定，滑块9设有与出水端421同轴且密封对接的出水孔91，当滑块9随出水端421转动时，出水孔91能够先后与各个第二端32密封对接。通过滑块9可以限制连接管路4沿竖直方向的移动，从而实现将竖直段41可转动套设于出料管101上。当竖直段41转动，也就是连接管路4转动时，滑块9在环形滑道81内转动，出水孔91能够先后与各个第二端32密封对接，也就是出水端421先后与第二端32密封对接。由于第二端32与收集罐8的外壁固定连接，收集罐8与出料管101相对固定设置，这样便实现了灌溉管3与出料管101的相对固定设置。由于滑块9与环形滑道81密封贴合，所以当出水孔91与环形滑道81上用于与第二端32连通的孔对正时，便实现了与对应的第二端32的密封对接
32.当遇到暴雨天气时，驱动组件6驱动竖直段41转动，使得滑块9避让开所有的第二端32，各个第二阀门7打开，这样各个地块内的水可以流入各自对应的灌溉管3内，经对应的第一过滤网311过滤后流入收集罐8内，这样既可以对雨水进行回收利用，又能避免各个地块遭遇水淹。
33.在本实施例中，出水端421的内径、第二端32的内径以及出水孔91的直径相匹配。灌溉管3可以整体水平设置。收集罐8上还固设有出水管150，出水管150与收集罐8内的底部连通，出水管150上设有回收泵160，回收泵160用于将收集罐8内收集的雨水抽出进行回收利用。
34.在一些实施例中，参见图2，搅拌罐1内固设有第二过滤网102，第二过滤网102位于搅拌机构2的下方且隔断搅拌罐1。这样在制作水肥时，未溶解的固态物质会留在第二过滤网102上，避免这些未溶解的固态物质流入连接管路4和灌溉管3内造成堵塞。
35.在一些实施例中，参见图2和图3，搅拌罐1分体设置，包括下罐体11以及位于下罐体11上方的上罐体12，第二过滤网102以及出料管101设于下罐体11上,搅拌机构2设于上罐体12上，下罐体11与收集罐8固定连接，从而实现了收集罐8与出料管101的相对固定设置。上罐体12与下罐体11沿竖直方向滑动连接，上罐体12的滑动能够使上罐体12与下罐体11滑动脱离或密封对接。智能化水肥灌溉系统还包括伸缩组件10。伸缩组件10与收集罐8固定连接，伸缩组件10具有能够沿竖直方向伸缩的伸缩端，伸缩组件10的伸缩端与上罐体12固定连接。伸缩组件10伸缩端的伸缩可以实现上罐体12的滑动。在制作水肥时，上罐体12与下罐体11处于密封对接的状态，当搅拌罐1的液体都流出后，上罐体12滑动脱离下罐体11，从而露出第二过滤网102，这样方便将第二过滤网102上未溶解的固态物质取下。
36.在本实施例中，伸缩组件10可以用液压缸、气缸或者是电子推杆中的一种。伸缩组件10可以采用两个，两个伸缩组件10对称设于搅拌罐1的两侧。
37.在一些实施例中，参见图2和图6，下罐体11的侧壁延伸至收集罐8的顶壁内且与收集罐8的顶壁固定连接。这样便实现了下罐体11与收集罐8的固定连接。
38.在本实施例中，参见图4，驱动组件6位于下罐体11向下延伸的侧壁内。驱动组件6包括驱动电机61和两个相啮合的齿轮62，第一驱动电机61固定于下罐体11上，两个相啮合的齿轮62分别套设固定于竖直段41和第一驱动电机61输出轴上。
39.在一些实施例中，参见图2和图6，连接管路4还包括固设于竖直段41底端且中部与竖直段41连通的水平段42，出水端421为水平段42的一端，抽取泵5位于水平段42上且位于水平段42与竖直段41连通处以及出水端421之间，水平段42相对于出水端421的另一端设有第三阀门422，智能化水肥灌溉系统还包括收集容器110。收集容器110的上端开口，滑动套设于下罐体11外且与上罐体12以及伸缩组件10的伸缩端固定连接，这样便实现了上罐体12与下罐体11的滑动连接以及上罐体12与伸缩组件10的伸缩端的固定连接。当上罐体12滑动脱离下罐体11至预设位置时，收集容器110内的底面与下罐体11的顶面平齐。遇到下雨天时，驱动组件6驱动竖直段41转动，使得滑块9避让开所有的第二端32，打开第一阀门1011和第三阀门422，伸缩组件10的伸缩端驱动收集容器110以及上罐体12滑动，当上罐体12滑动脱离下罐体11至预设位置时，收集容器110内的底面与下罐体11的顶面平齐，这样流入收集容器110内的雨水便会流入下罐体11内，经第二过滤网102过滤后，顺着出料管101、连接管路4以及第三阀门422流入收集罐8内。
40.在本实施例中，第二阀门7是否开闭根据雨量决定。收集容器110内设有连接柱，连接柱的两端分别与收集容器110和上罐体12固定连接，这样便实现了收集容器110和上罐体12的固定连接。
41.在一些实施例中，参见图2和图3，上罐体12的底面设有与上罐体12同轴的环形凹槽，环形凹槽的底壁固设有密封圈120，环形凹槽滑动套设于下罐体11上且密封圈120与下罐体11抵接。这样便能够保证上罐体12与下罐体11的密封对接。
42.在一些实施例中，参见图1，智能化水肥灌溉系统还包括固定柱130和滑动管140。固定柱130竖直设置且固定于收集容器110上。滑动管140滑动套设于固定柱130上且与收集罐8固定连接。固定柱130和滑动管140的配合能够限制收集容器110、上罐体12和下罐体11产生相对转动。
43.在本实施例中，滑动管140和固定柱130可以设置多组。
44.在一些实施例中，第一阀门1011为电磁阀，智能化水肥灌溉系统还包括控制系统、数据采集模块、湿度传感器、ph值传感器和流量计。控制系统与驱动组件6、抽取泵5以及第一阀门1011电连接。数据采集模块与控制系统电连接。湿度传感器与数据采集模块电连接，每个地块均设有一个湿度传感器，湿度传感器的感应端穿入所在的地块内。ph值传感器与数据采集模块电连接，每个地块均设有一个ph值传感器，ph值传感器的感应端穿入所在的地块内。流量计与数据采集模块电连接，每根灌溉管3上均固设有一个流量计，流量计的感应端密封插入灌溉管3内。ph值传感器获取地块内的ph值，湿度传感器获取地块内的湿度，数据采集模块收集各个ph值传感器、湿度传感器获取的数据并传递给控制系统，控制系统根据数据判断出需要灌溉的地块以及所需水肥的量，控制系统控制驱动组件6开启，以使竖
直段41转动，当出水端421与需要施加水肥的地块所对应的灌溉管3的第二端32密封对接后，控制系统控制驱动组件6关闭，控制系统控制第一阀门1011以及抽取泵5打开，数据采集模块收集各个流量计所获取的对应的灌溉管3内的流量信息并将收集到的信息传递给控制系统，以使控制系统能够判断搅拌罐1内流出的水肥的总量，当搅拌罐1内流出的水肥的总量到达控制系统计算出的所需的水肥的量时，控制系统控制第一阀门1011以及抽取泵5关闭。这样便能提高本智能化水肥灌溉系统的智能化程度。
45.在本实施例中，还可以采用无线传感和云端技术，综合土壤作物的作物长势、水肥需求规律、土壤水肥供应等多因子信息，采用手机远程、计算机远程、传感器远程等方式，通过人机对话、报警、水肥管理提醒等工作手段，实现人机协同水肥智能决策，实现小麦、玉米精准水肥调控，提高水肥利用率，大幅度提高粮田产能。还可以采用光伏供电、无线网络和云端技术监测采集降水、风速、风力、辐射、紫外线、空气温湿度、土壤ec、作物冠层图像、冠层温度等关键参数，创建作物水肥智能调控app，提高灌溉施肥的决策精度。
46.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种智能化水肥灌溉方法，使用上述的智能化水肥灌溉系统，包括以下步骤：
47.a，向搅拌罐1内加入水和水溶肥，经搅拌机构2搅拌后形成水肥；
48.b,判断需要灌溉水肥的地块，驱动组件6驱动竖直段41转动，直至出水端421与需要灌溉水肥的地块所对应的灌溉管3的第二端32密封对接；
49.c，打开第一阀门1011，抽取泵5开始工作；
50.d，当需要灌溉水肥的地块完成灌溉后，第一阀门1011以及抽取泵5关闭。
51.由于使用上述的智能化水肥灌溉系统，所以能够避免在对各个地块进行水肥灌溉时，将搅拌罐1搬运至各个地块边不仅施工性差、安全性低，而且较为不便的问题。
52.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。