一种远程监控水肥药一体化系统

本技术属于农业设备，尤其涉及一种远程监控水肥药一体化系统。

背景技术：

1、在农业生产中，经常需要对农作物施加肥料、药液以及水分灌溉，其中水肥的比例对于施肥效果也具有重要影响，但是目前我国农业生产问题仍存在灌溉效率低、自动化水平低、成本高、管理粗放等问题。在现使用的水肥一体化系统中存在以下缺陷：1）在肥料和药液加水堆成肥料或药液原液时，缺乏对原液进行搅拌的搅拌机构，使得肥液或者药液并未充分进行溶解，也存在浓度不均匀的情况；2）在施肥、施药和灌溉过程中缺乏过滤装置，使得水体和原液中的砂石等杂质并未得到充分过滤，容易造成田间管道的堵塞；3）在施肥、施药和灌溉作业时，每次作业均需要作业人员到现场进行操作，需要耗费大量的人力资源，增加维护成本；4）施肥、施药和灌溉作业的自动化程度低，作业人员对田间的管理过程繁琐；5）肥料、药液和灌溉用水的用量难以控制，很难实现精准的施肥、用药和灌溉。

2、综上所述，在现有水肥药一体化技术中对于水肥药的精准灌溉和远程自动化控制等的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种远程监控水肥药一体化系统。

2、为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种云控制水肥药械一体化智能系统，包括施肥施药设备、灌溉设备、过滤设备、监测设备和远程监控设备。监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其信号输出端与远程监控设备连接；远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程监控；过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，负责过滤水体中的杂质，避免堵塞管道。本实用新型将物联网及信息化技术应用到水肥药一体化系统中，实现了水肥药一体化系统的远程操作和智能监控。

3、所述的灌溉设备包括灌溉主管、加压泵以及各田间主管道，每组田间管道上均连接有阀门和阀门远程控制设备。

4、所述的施肥施药设备包括混肥罐和若干个储肥罐和储药罐，以及能够对混肥罐中物料进行搅拌的搅拌电机，所述的混肥罐对肥料和药液进行搅拌混合，所述的储肥罐和储药罐对混合的肥料和药液进行储存。

5、所述的监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其信号输出端与远程监控设备连接。

6、所述的远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程监控。

7、所述的过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，用于过滤水体中的杂质，避免堵塞管道。

8、作为本申请优选的技术方案，所述的灌溉设备中灌溉主管出水口与加压泵进水口连接；所述的加压泵的出水口与各田间主管道连接，避免田间管道内压力低。

9、作为本申请优选的技术方案，施肥施药设备、灌溉设备和过滤设备与进水主管道连接，进水主管道首端连接潜水泵，由潜水泵将地下水注入进水主管道；所述的进水主管道上设有进水总阀；所述的进水主管道出水口连接过滤设备中砂石过滤器的进水口，砂石过滤器的出水口连接网式过滤器的进水口，网式过滤器的出水口并联连接混肥罐加水管和灌溉设备，过滤设备可过滤掉水体和肥药原液中的残渣和杂质，避免管道堵塞；所述的混肥罐加水管与混肥罐进水口相连接；上述所有连接处均连接有电动阀门。

10、作为本申请优选的技术方案，过滤设备中的砂石过滤器和网式过滤器均设有排污口，所述的排污口处连接有电动阀门，所述的电动阀门由远程监控设备控制，可定时将过滤器中过滤出的残渣和杂质及时冲洗掉，也避免过滤器的堵塞。

11、作为本申请优选的技术方案，所述的混肥罐出水口连接循环泵，由循环泵将混肥罐中的肥液或者药液通过管道注入到储肥罐或储药罐中；所述的储肥罐和储药罐出水口通过支管道连接柱塞泵，通过柱塞泵将肥液或药液注入进水主管道中；所述的储肥罐和储药罐的进水口、出水口均连接有电动阀门。

12、作为本申请优选的技术方案，所述的监控设备包括压力传感器、流量传感器和液位传感器；所述的压力传感器包括安装在进水主管道上的第一压力传感器和安装在灌溉主管的出水口上的第二压力传感器，压力传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备；所述的流量传感器包括安装在灌溉主管的出水口的第一流量传感器和安装在柱塞泵出水管路上的第二流量传感器，流量传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备；所述的液位传感器包括安装在混肥罐中的第一液位传感器、安装在储肥罐中的第二液位传感器和安装在储药罐中的第三液位传感器，液位传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备；压力传感器的部署可实时观测到管道内压力情况，避免压力过大导致损坏管道或压力过小导致管内水流过小；流量传感器和液位传感器的部署，可实现精准的管控灌溉、施肥和施药的用量，还可结合远程监控设备实现作业的自动化。

13、作为本申请优选的技术方案，远程监控设备中包括具有控制器和4g网关的配电柜，所述的控制器的输入端与流量传感器、液位传感器和压力传感器的输出端分别通过rs485通信总线相连，控制器的输出端与设备中电动阀门、潜水泵、循环泵、柱塞泵、加压泵和搅拌电机的使能端分别电连接，控制器可根据传感器的信号去控制设备的启停；所述的4g网关通过modbus协议与控制器连接，4g网关通过4g信号与服务器进行通信，实现系统的远程监控。

14、作为本申请优选的技术方案，所述的田间阀门远程控制设备，由太阳能板进行供电，通过lora信号与远程监控设备中的控制器进行通信，避免田间线路的繁杂，降低维护成本。

15、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

16、（1）本实用新型可通过远程监控设备（比如pc端和移动端等）进行远程监控，对施肥量、施药量、灌溉量、作业时间、作业地块等进行实时调控，也实现了施肥施药作业过程的自动化，操作便捷。

17、（2）本实用新型将水肥药一体化技术相整合，实现了相对完善的施肥、施药和灌溉体系，可根据作物需求进行精准的施肥、施药和灌溉。

18、（3）本实用新型在水肥药一体化设备中加入过滤设备，其中包括砂石过滤器和网式过滤器，可对水体和肥药原液进行二级过滤，避免其中的杂质和残渣堵塞管道。

19、（4）本实用新型在运行作业阶段可节约多名作业人员，有效减少了人力资源的浪费，降低了人为操作的误差，并对运行作业阶段的各种数据实现了清晰化、数字化管理。

20、（5）本实用新型在田间地块的管道阀门采用由太阳能电板供电和lora通信控制的远程控制阀门，避免的田间线路的繁琐，降低了后期的维护成本。

21、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，包括施肥施药设备、灌溉设备、过滤设备、监测设备和远程监控设备；所述的灌溉设备包括灌溉主管、加压泵以及各田间主管道，每组田间管道上均连接有阀门和阀门远程控制设备；所述的施肥施药设备包括混肥罐和若干个储肥罐和储药罐，以及能够对混肥罐中物料进行搅拌的搅拌电机，所述的混肥罐对肥料和药液进行搅拌混合，所述的储肥罐和储药罐对混合的肥料和药液进行储存；所述的监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其信号输出端与远程监控设备连接；所述的远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程控制；所述的过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，用于过滤水体中的杂质，避免堵塞管道。

2.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，灌溉设备中灌溉主管出水口与加压泵连接；所述的加压泵与各田间主管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，施肥施药设备、灌溉设备和过滤设备与进水主管道连接，进水主管道首端连接潜水泵，由潜水泵将地下水注入进水主管道；所述的进水主管道上设有进水总阀；所述的进水主管道出水口连接过滤设备中砂石过滤器的进水口，砂石过滤器的出水口连接网式过滤器的进水口，网式过滤器的出水口并联连接混肥罐加水管和灌溉设备；所述的混肥罐加水管与混肥罐进水口相连接；上述所有连接处均连接有电动阀门。

4.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，过滤设备中的砂石过滤器和网式过滤器均设有排污口，所述的排污口处连接有电动阀门。

5.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，所述的混肥罐出水口连接循环泵，由循环泵将混肥罐中的肥液或者药液通过管道注入到储肥罐或储药罐中；所述的储肥罐和储药罐出水口通过支管道连接柱塞泵，通过柱塞泵将肥液或药液注入进水主管道中；所述的储肥罐和储药罐的进水口、出水口均连接有电动阀门。

6.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，所述的监控设备包括压力传感器、流量传感器和液位传感器；所述的压力传感器包括安装在进水主管道上的第一压力传感器和安装在灌溉主管的出水口上的第二压力传感器，压力传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备；所述的流量传感器包括安装在灌溉主管的出水口的第一流量传感器和安装在柱塞泵出水管路上的第二流量传感器，流量传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备；所述的液位传感器包括安装在混肥罐中的第一液位传感器、安装在储肥罐中的第二液位传感器和安装在储药罐中的第三液位传感器，液位传感器信号输出端通过rs485通信总线连接至远程监控设备。

7.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，远程监控设备中包括具有控制器和4g网关的配电柜，所述的控制器的输入端与流量传感器、液位传感器和压力传感器的输出端分别通过rs485通信总线相连，控制器的输出端与设备中电动阀门、潜水泵、循环泵、柱塞泵、加压泵和搅拌电机的使能端分别电连接，控制器可根据传感器的信号去控制设备的启停；所述的4g网关通过modbus协议与控制器连接，4g网关通过4g信号与服务器进行通信。

8.根据权利要求1所述的一种远程监控水肥药一体化系统，其特征在于，所述的田间阀门远程控制设备，由太阳能板进行供电，通过lora信号与远程监控设备中的控制器进行通信。

技术总结
本技术涉及一种远程监控水肥药一体化系统，包括施肥施药设备、灌溉设备、过滤设备、监测设备和远程监控设备。所述的监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其RS485信号输出端与远程监控设备中控制器的RS485信号输入端通过RS485通信总线连接；所述的远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程监控；所述的过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，负责过滤水体中的杂质，避免堵塞管道。本技术将物联网及信息化技术应用到水肥药一体化系统中，实现了水肥药一体化系统的远程操作和智能监控。

技术研发人员：林秀君,孙涛,邹亮,张晓乾,刘小涵,高文静,韩雨生,程雪,任振辉
受保护的技术使用者：河北农业大学
技术研发日：20221001
技术公布日：2024/1/13