一种水肥一体化系统的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种水肥一体化系统。

背景技术：

20世纪30年代法国开始灌溉施肥自动化控制技术的探索；50年代以来，美国、日本等发达国家将电子技术、传感器技术、计算机科学技术等应用于农业灌排网络，并得到了广泛的发展和运用，控制方式由现场控制慢慢发展为无线控制，控制模式由分散控制发展到集中控制。我国许多项目引进了一些国外的自动控制系统，但这些系统都是为国外的生产实际而设计的，没有考虑我国的气候条件、土壤条件和作物类型等，因而不适于我国的生产实际。国外的限制和国内的需求迫使我国必须自主研制国产化的自动控制系统。20世纪70年代，我国开始引进灌溉施肥技术并开展相关实验，80 年代至90年代开始研制自主知识产权的设备，90年代后期，开始大力开展灌溉施肥技术的研究和培训及其技术推广应用，各类高校与科研机构做了许多相关实验研究。但大多数研究偏重于学术和技术引进，考虑作物的水肥需求特征不够充分，系统构建成本昂贵，且实用性不强，施肥精度不高，因而有必要研制一种经济实用的水肥一体化精准施肥控制系统，满足社会需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种水肥一体化系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种水肥一体化系统，包括采集前端、远程终端、无线通信电路、施肥机构和装有肥料的盛液桶，所述采集前端设置在灌溉区的土壤内，并检测灌溉区土壤内的灌溉参数信息，所述施肥机构上包括入水口、入肥口、施肥口和施肥器，所述入水口与外部水源连通，所述入肥口与盛液桶之间通过肥料管道连通，所述肥料管道上设有配肥阀，所述施肥口与所述施肥器连通；所述远程终端与所述无线通信电路电连接，所述无线通信的线路与所述施肥机构无线连接，所述施肥机构与所述采集前端电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的水肥一体化系统，远程终端通过无线通信电路控制施肥机构对灌溉区域进行自动施水或施肥，通过调节肥料管道上的配肥阀，可以调节施肥的浓度，并且通过采集前端实时采集灌溉区域内的灌溉参数信息，并反馈远程控终端，以便远程终端根据灌溉参数信息对所述施肥机构进行反馈控制，从而实现高精度施水或施肥。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述施肥机构还包括机构本体、总水阀、混合管道、水泵和主控制器，所述总水阀、混合管道、水泵和主控制器均设置在所述本体内，所述施肥器设置在所述本体的后侧表面；所述入水口与外部水源连通，所述入水口通过所述总水阀与所述混合管道的一端连通，所述混合管道的另一端通过所述入肥口与所述肥料管道的一端连通，所述肥料管道的另一端与所述盛液桶连通，所述混合管道的中部通过所述水泵与所述施肥口连通，所述施肥口通过输出管道与喷头连通；所述主控制器分别与所述水泵和采集前端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述施肥机构可以将从所述入水口进入的水和从所述入肥口进入的肥料在混合管道内充分混合，并通过所述水泵将所述混合均匀后的水肥输送至施肥器，并由喷头对灌溉区进行施水或施肥，从而实现自动施水或施肥。

进一步：所述施肥机构还包括过滤器，所述过滤器设置在所述总水阀与所述混合管道之间，并对从所述入水口进入的水进行过滤。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述过滤器可以对从所述入水口进入的水进行过滤，除掉水中的杂质，避免在与肥料进行混合后进入施肥器堵塞所述喷头，保证所述施肥器能正常稳定的工作，降低维护成本，延长使用寿命。

进一步：所述施肥机构还包括施肥监测组件，所述施肥监测组件设置在所述水泵与所述施肥口之间的管道内，且所述施肥监测组件分别与所述主控制器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述施肥监测组件可以实时监测所述施肥机构内的施肥参数信息，从而对施肥器的施肥进行精准控制，同时可以对管网进行监测，保证所述施肥机构安全稳定的运行。

进一步：所述施肥监测组件包括流量传感器和/后压力传感器，所述流量传感器和/后压力传感器分别与所述主控制器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述流量传感器可以检测所述施肥机构中管道内的流量，从而可以精确的控制施水或施肥的量，通过所述压力传感器可以检测所述施肥机构中管道内的液压，保证管道内的液压在正常的范围内，避免液压过高造成爆管。

进一步：所述施肥机构还包括排气管，所述排气管的一端与所述混合管道连通，所述另一端设有排气阀，且所述排气阀的高度高于所述施肥口的高度。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述排气管可以将所述混合管道内的水与肥料混合时产生的气体及时排除，避免气体进入所述施肥器，造成所述施肥器不能平稳的施水或施肥，同时通过所述排气阀可以调整气体的排出速度，以便气体能顺利及时地排出。

进一步：所述配肥阀和总水阀均采用电磁阀，且二者均与所述主控制器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过电磁阀可以使得所述主控制器能对所述配肥阀和总水阀分别进行自动控制，从而实现进水量和进肥量的控制，以便针对不同作物施加不同浓度的肥料，以及控制施水或施肥的速度。

进一步：所述肥料管道和盛液桶的数量均为多个，且二者的数量相同并一一对应连通。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用多个肥料管道和盛液桶，可以实现将多种肥料与水混合后进行灌溉，提高施肥效率，增强整个系统的通用性。

进一步：所述采集前端包括湿度传感器、温度传感器和光照传感器，所述湿度传感器和温度传感器埋设在灌溉区的土壤内,所述光照传感器设置在灌溉区,所述湿度传感器、温度传感器和光照传感器分别与所述施肥机构电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述湿度传感器、温度传感器和光照传感器可以分别检测灌溉区域的温度、湿度和光照强度，以便所述远程终端根据灌溉区域的温度、湿度和光照强度以及预设设定的不同条件下的灌溉参数控制所述施肥机构进行施水或施肥。

进一步：所述无线通信电路采用GPRS模块。

附图说明

图1为本实用新型的水肥一体化系统结构示意图；

图2为本实用新型的施肥机构主视图；

图3为本实用新型的施肥机构的后视图；

图4为本实用新型的施肥机构的侧视图；

图5为本实用新型的施肥机构的前视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、入水口，2、喷头，3、施肥口，4、施肥器，5、肥料管道，6、配肥阀，7、机构本体，8、总水阀，9、混合管道，10、水泵，11、过滤器，12、排气管，13、排气阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图5所示，一种水肥一体化系统，包括采集前端、远程终端、无线通信电路、施肥机构和装有肥料的盛液桶，所述采集前端设置在灌溉区的土壤内，并检测灌溉区土壤内的灌溉参数信息，所述施肥机构上包括入水口1、入肥口(图中未示出)、施肥口3和施肥器4，所述入水口1与外部水源连通，所述入肥口与盛液桶之间通过肥料管道5连通，所述肥料管道5 上设有配肥阀6，所述施肥口3与所述施肥器4连通；所述远程终端与所述无线通信电路电连接，所述无线通信的线路与所述施肥机构无线连接，所述施肥机构与所述采集前端电连接。

本实用新型的水肥一体化系统，远程终端通过无线通信电路控制施肥机构对灌溉区域进行自动施水或施肥，通过调节肥料管道5上的配肥阀6，可以调节施肥的浓度，并且通过采集前端实时采集灌溉区域内的灌溉参数信息，并反馈远程控终端，以便远程终端根据灌溉参数信息对所述施肥机构进行反馈控制，从而实现高精度施水或施肥。

本实用新型中，所述远程终端可以采用PC机或服务器等。

在上述实施例中，所述施肥机构还包括机构本体7、总水阀8、混合管道9、水泵10和主控制器，所述总水阀8、混合管道9、水泵10和主控制器均设置在所述本体7内，所述入水口1、入肥口2和施肥口3分别设置在所述机构本体7的侧壁上，所述施肥器4设置在所述本体7的后侧表面；所述入水口1与外部水源连通，所述入水口1通过所述总水阀8与所述混合管道 9的一端连通，所述混合管道9的另一端通过所述入肥口与所述肥料管道5 的一端连通，所述肥料管道5的另一端与所述盛液桶连通，所述混合管道9 的中部通过所述水泵10与所述施肥口3连通，所述施肥口3通过输出管道与喷头2连通；所述主控制器分别与所述水泵10和采集前端电连接。通过所述施肥机构可以将从所述入水口1进入的水和从所述入肥口进入的肥料在混合管道9内充分混合，并通过所述水泵10将所述混合均匀后的水肥输送至施肥器4，并由喷头2对灌溉区进行施水或施肥，从而实现自动施水或施肥。

优选地，在上述实施例中，所述施肥机构还包括过滤器11，所述过滤器 11设置在所述总水阀8与所述混合管道9之间，并对从所述入水口1进入的水进行过滤。通过设置所述过滤器11可以对从所述入水口1进入的水进行过滤，除掉水中的杂质，避免在与肥料进行混合后进入施肥器4堵塞所述喷头2，保证所述施肥器4能正常稳定的工作，降低维护成本，延长使用寿命。

更优选地，在上述实施例中，所述施肥机构还包括施肥监测组件，所述施肥监测组件设置在所述水泵与所述施肥口之间的管道内，且所述施肥监测组件分别与所述主控制器电连接。通过所述施肥监测组件可以实时监测所述施肥机构内的施肥参数信息，从而对施肥器4的施肥进行精准控制，同时可以对管网进行监测，保证所述施肥机构安全稳定的运行。

可选地，所述施肥监测组件包括流量传感器和/后压力传感器，所述流量传感器和/后压力传感器分别与所述主控制器电连接。在上述实施例中，通过所述流量传感器可以检测所述施肥机构中管道内的流量，从而可以精确的控制施水或施肥的量，通过所述压力传感器可以检测所述施肥机构中管道内的液压，保证管道内的液压在正常的范围内，避免液压过高造成爆管。

优选地，在上述实施例中，所述施肥机构还包括排气管12，所述排气管 12的一端与所述混合管道9连通，所述另一端设有排气阀13，且所述排气阀13的高度高于所述施肥口3的高度。通过所述排气管12可以将所述混合管道9内的水与肥料混合时产生的气体及时排除，避免气体进入所述施肥器 4，造成所述施肥器4不能平稳的施水或施肥，同时通过所述排气阀13可以调整气体的排出速度，以便气体能顺利及时地排出。

优选地，所述配肥阀6和总水阀8均采用电磁阀，且二者均与所述主控制器电连接。在上述实施例中，通过电磁阀可以使得所述主控制器能对所述配肥阀6和总水阀8分别进行自动控制，从而实现进水量和进肥量的控制，以便针对不同作物施加不同浓度的肥料，以及控制施水或施肥的速度。

可选地，所述肥料管道5和盛液桶的数量均为多个，且二者的数量相同并一一对应连通。在上述实施例中，通过采用多个肥料管道5和盛液桶，可以实现将多种肥料与水混合后进行灌溉，提高施肥效率，增强整个系统的通用性。

本实用新型的实施例中，所述采集前端包括湿度传感器、温度传感器和光照传感器，所述湿度传感器和温度传感器埋设在灌溉区的土壤内,所述光照传感器设置在灌溉区,所述湿度传感器、温度传感器和光照传感器分别与所述施肥机构电连接。通过所述湿度传感器、温度传感器和光照传感器可以分别检测灌溉区域的温度、湿度和光照强度，以便所述远程终端根据灌溉区域的温度、湿度和光照强度以及预设设定的不同条件下的灌溉参数控制所述施肥机构进行施水或施肥。

本实用新型的实施例中，所述无线通信电路采用GPRS模块。

可选地，所述GPRS模块优选为RS-485通讯转换模块或RS-232通讯转换模块。

具体地，所述远程终端通过所述施肥机构接收所述采集前端采集的灌溉参数信息，并根据预先设定的不同条件(温度、湿度和光照等)下的灌溉参数(灌溉量和灌溉速度等)控制所述施肥机构进行施水或施肥，所述施肥机构根据所述远程终端的控制命令驱动所述配肥阀6和总水阀8打到合适的开度，以便所述混合管道9内的适量的水和适量的肥料混合，得到所需浓度的肥水，并通过所述水泵10将混合后的肥水输送至所述施肥器4，所述施肥器4经由所述喷头2进行施肥，同时，所述施肥监测组件实时监测所述施肥机构中管网内的液体流量和液压，并根据管网内的液体流量和液压控制水泵的功率，使得管网内的液体流量和液压在设定的范围内，保证整个施肥机构正常稳定的运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。