一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统及方法

本发明涉及水利工程，具体是涉及一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统及方法。

背景技术：

技术实现思路

1、随着人们对生活水平的日益提高，人们对农产品的产量和品质需求日益提高，我国种植业呈现了迅猛增长的趋势，大批的种植户开始实现种植区大规模化种植，为了保证植物的茁壮成长，灌溉和施肥必不可少，传统农业或者自动化程度不高的现代农场基本都是将肥料及水通过人工经验操作简单的排水排肥设备单独完成，这种方式不仅各个环节都需要人工操作，工作效率低下，而且还存在以下弊端：首先，种植区的不同片区土壤品质不一，其排水性能也不相同；其次，不同片区种植的作物不同，对水肥的需求量不同，最后，同一作物在不同时期对水肥的需求也不同，因此，传统的灌溉方式往往造成某一区域的水肥太少，影响作物正常生长，而另一个片区的水肥太多，造成水肥浪费严重，进而无法满足种植区精准、智能灌溉的要求。

2、
技术实现要素：

3、本发明为了解决现有技术问题，提供一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统及方法。

4、为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，用于对多个种植区域进行水肥灌溉，包括中央控制器，水肥供应单元以及布设在各个种植区区域的数据采集单元和灌溉组件，所述水肥供应单元设置在各个种植区外，通过管道向各个灌溉组件供应水肥，所述数据采集单元和灌溉组件分别与中央控制器通信连接，数据采集单元将将采集到的相应采集区土壤信息通过无线传输网络传递给中央控制器，中央控制器根据接收到的信息控制相应灌溉组件对相应种植区进行水肥施灌。

5、优选的，所述水肥供应单元包括储水池、向储水池提供水源的水井、向储水池内添加肥液的配肥罐以及向配肥罐加肥的固体肥料罐，所述水井搭载有水泵，且水井通过排水管ⅰ向储水池输送灌溉水。

6、优选的，所述储水池的内腔通过隔板ⅰ分隔为集水室和配肥室，所述集水室和配肥室之间设置有排水管ⅱ，所述排水管ⅱ上设有电磁阀ⅰ、增压水泵和流量计，所述电磁阀ⅰ、增压水泵和流量计分别与中央控制器电连接，所述集水室的顶部设置为敞口结构，且集水室内从上至下设置有多级过滤网，所述排水管ⅰ的末端悬空设置最上层过滤网的上方，所述集水室的内侧壁上设有上液位传感器和下液位传感器，所述配肥室的顶部设置有盖板，所述配肥室的内底部设置有搅拌机构，所述配肥室的内侧壁上设有浓度传感器和液位传感器，所述配肥室的底部设有排液管，所述排液管上设有与各个种植区灌溉组件对应的排液口，每个所述排液口出均安装有电磁阀ⅲ，所述上液位传感器、下液位传感器、电磁阀ⅲ、浓度传感器和液位传感器分别与中央控制器无线通信连接。

7、优选的，所述储水池设置在地面之下，所述储水池的上表面与地面平齐。

8、优选的，所述固体肥料罐设置为圆柱体结构，所述固体肥料罐内设有隔板ⅱ，并通过隔板ⅱ将固体肥料罐的内腔分隔为用于存放不同品类固体肥料的腔室，每个腔室的内底部设置有压力传感器，每个腔室内壁的中下部设有料位计和报警器，每个腔室的底部设有排料管，所述排料管上安装有电磁阀ⅱ，所述电磁阀ⅱ、料位计和报警器分别与控制器通信连接。

9、优选的，所述腔室和排料管均呈扇形结构设置，且排料管设置在腔室扇形结构的尖角处，所述排料管的尺寸相同，并拼接成圆柱体结构，所述圆柱体结构外套设有避免肥料飞溅的导向管。

10、优选的，所述配肥罐的顶部设有固体肥料加入口，所述导向管通过固定肥料接入口伸入到配肥罐内，所述配肥罐的底部设有肥液出口管，所述肥液出口管的末端穿过盖板伸入到配肥罐内，所述配肥罐和集水室之间设有用回水管，所述回水管上设有增压泵和电磁阀ⅳ。

11、优选的，所述灌溉组件包括多条设置在植物根系附近的毛管，所述毛管上设有多个滴灌孔。

12、优选的，所述数据采集单元包括用于采集土壤水分、温度电导率和ph值的5te传感器以及检测土壤中氮磷钾含量的氮磷钾速测传感器，所述5te传感器和氮磷钾速测传感器分别与中央控制器电连接。

13、一种利用多区域远程水肥灌溉系统的控制方法，包括以下步骤：

14、步骤一、根据待灌溉种植区的面积将种植区面积以及种植种类的不同划分多个种植区区域，然后再种植区域内布设灌溉组件和数据采集单元；

15、步骤二、在计算机内以养分平衡法创建施肥模型，所述施肥模型包括输入量和输出量，根据作物特性和土壤特性所述输入量包括施肥总量计算模块和施肥制度制定模块，所述输出量包括作物在不同时期的施肥量和灌水量；将制定的模型数据通过无线传输模块传递给中央控制器，其中，所述施肥总量计算模块包括作物实际需肥量、土壤已含肥量、肥料养分含量和肥料利用率；所示施肥制定模块包括不同周期内作物的需肥规律和灌溉特点，制定施水肥次数、水肥液浓度以及施水肥时间；

16、步骤三、数据采集单元将检测到的土壤信息传递给中央控制器，中央控制器控制相应的电磁阀开启，相应灌溉组件进行灌溉。

17、本发明的有益效果：首先，本发明通过将区域内检测到的信息与中央控制器的预设信息进行对比，确定不同区域的水肥需求，进行精准化灌溉，既避免灌溉不足或者大面积烂灌造成水肥浪费，节约人工，仅需要较少的人工即可对不同区域的农作物进行操作灌溉。其次，本发明水肥一体化智能灌溉，实现肥随水走，以水促肥，实现水分和养分的同步供应，水肥的同步供应，可以实现水肥利用效率，提高作物的产量和品质，降低劳动成本，还可以减轻农作物的病虫害，改良土壤环境，保护环境，实现经济效益和环境保护的有机统一，根据作物实际生长情况自动进行水肥灌溉，又可以根据作物不同阶段的蓄水情况调整相应灌溉方案，将水肥液通过管道均匀的运输作物根部，满足作物的生长需求，通过本发明的设置，能够有效提高水肥的灌溉利用率，有效节约水资源，提高作物品质，改善生态环境，

技术特征：

1.一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，用于对多个种植区域进行水肥灌溉，其特征在于：包括中央控制器，水肥供应单元以及布设在各个种植区区域的数据采集单元和灌溉组件，所述水肥供应单元设置在各个种植区外，通过管道向各个灌溉组件供应水肥，所述数据采集单元和灌溉组件分别与中央控制器通信连接，数据采集单元将将采集到的相应采集区土壤信息通过无线传输网络传递给中央控制器，中央控制器根据接收到的信息控制相应灌溉组件对相应种植区进行水肥施灌。

2.根据权利要求1所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述水肥供应单元包括储水池（1）、向储水池（1）提供水源的水井（2）、向储水池（1）内添加肥液的配肥罐（3）以及向配肥罐（3）加肥的固体肥料罐（4），所述水井（2）搭载有水泵，且水井（2）通过排水管ⅰ（5）向储水池（1）输送灌溉水。

3.根据权利要求2所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述储水池（1）的内腔通过隔板ⅰ（6）分隔为集水室（7）和配肥室（8），所述集水室（7）和配肥室（8）之间设置有排水管ⅱ（9），所述排水管ⅱ（9）上设有电磁阀ⅰ（10）、增压水泵和流量计，所述电磁阀ⅰ（10）、增压水泵和流量计分别与中央控制器电连接，所述集水室（7）的顶部设置为敞口结构，且集水室（7）内从上至下设置有多级过滤网，所述排水管ⅰ（5）的末端悬空设置最上层过滤网的上方，所述集水室（7）的内侧壁上设有上液位传感器和下液位传感器，所述配肥室（8）的顶部设置有盖板（11），所述配肥室（8）的内底部设置有搅拌机构（12），所述配肥室（8）的内侧壁上设有浓度传感器（29）和液位传感器（13），所述配肥室（8）的底部设有排液管（14），所述排液管（14）上设有与各个种植区灌溉组件对应的排液口，每个所述排液口出均安装有电磁阀ⅲ（15），所述上液位传感器、下液位传感器、电磁阀ⅲ（15）、浓度传感器（29）和液位传感器（13）分别与中央控制器无线通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述储水池（1）设置在地面之下，所述储水池（1）的上表面与地面平齐。

5.根据权利要求2所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述固体肥料罐（4）设置为圆柱体结构，所述固体肥料罐（4）内设有隔板ⅱ（16），并通过隔板ⅱ（16）将固体肥料罐（4）的内腔分隔为用于存放不同品类固体肥料的腔室（17），每个腔室（17）的内底部设置有压力传感器（18），每个腔室内壁的中下部设有料位计（19）和报警器（20），每个腔室（17）的底部设有排料管（21），所述排料管（21）上安装有电磁阀ⅱ（22），所述电磁阀ⅱ（22）、料位计（19）和报警器（20）分别与中央控制器通信连接。

6.根据权利要求5所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述腔室（17）和排料管（21）均呈扇形结构设置，且排料管（21）设置在腔室（17）扇形结构的尖角处，所述排料管（21）的尺寸相同，并拼接成圆柱体结构，所述圆柱体结构外套设有避免肥料飞溅的导向管（23）。

7.根据权利要求6所述的一种多区域远程水肥智能控制浇灌系统，其特征在于：所述配肥罐（3）的顶部设有固体肥料加入口，所述导向管（23）通过固定肥料接入口伸入到配肥罐（3）内，所述配肥罐（3）的底部设有肥液出口管（24），所述肥液出口管（24）的末端穿过盖板（11）伸入到配肥罐（3）内，所述配肥罐（3）和集水室（7）之间设有用回水管（25），所述回水管（25）上设有增压泵和电磁阀ⅳ（26）。

8.根据权利要求1所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述灌溉组件包括多条设置在植物根系附近的毛管（27），所述毛管（27）上设有多个滴灌孔（28）。

9.根据权利要求1所述的一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，其特征在于：所述数据采集单元包括用于采集土壤水分、温度电导率和ph值的5te传感器以及检测土壤中氮磷钾含量的氮磷钾速测传感器，所述5te传感器和氮磷钾速测传感器分别与中央控制器电连接。

10.一种利用如权利要求1~9所述多区域远程水肥灌溉系统的控制方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种多区域远程水肥智能控制灌溉系统，用于对多个种植区域进行水肥灌溉，包括中央控制器，水肥供应单元以及布设在各个种植区区域的数据采集单元和灌溉组件，所述水肥供应单元设置在各个种植区外，通过管道向各个灌溉组件供应水肥，所述数据采集单元和灌溉组件分别与中央控制器通信连接，数据采集单元将将采集到的相应采集区土壤信息通过无线传输网络传递给中央控制器，中央控制器根据接收到的信息控制相应灌溉组件对相应种植区进行水肥施灌；本发明采用智能灌溉，通过将区域内检测到的信息与控制器的预设信息进行对比，确定不同区域的水肥需求，进行精准化灌溉。

技术研发人员：张军锋,张凌杰,李阁,麻悦,魏素盼,刘敬坡,王嘉浩
受保护的技术使用者：河南水利与环境职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13