智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统及应用的制作方法

智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统及应用
【技术领域】
1.本发明属于一种农业灌溉技术领域，具体涉及一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统及应用。


背景技术：

2.沃柑属于晚熟型的杂柑品种，此品种具有长势旺盛，冬季果实落地少，瓜果能力强，挂果采收期长的特点，果实饱满，果肉多汁，口感柔和、低算爽口，营养成分很高，含有大量的维生素。但是我过得沃柑种植也中，仍存在病虫害防治不及时、不合理使用农药、水资源浪费严重等现象。
3.沃柑对病虫害非常敏感，当前黄龙病、溃疡病、红蜘蛛当病虫害得防治方法仍是农药防空为主，而大部分得种植户在病虫害发病初期并没有察觉和采用有限措施，等到病虫害大量爆发时才加大农药使用量、提高农药浓度，滥用农药的现象十分普遍，农药污染施肥严峻；在我干种植中，传统的大水漫灌的方式不仅会把营养及大、中、微肥淋溶至地下，造成肥料浪费、污染地下水资源、土壤板结、影响植物的新陈代谢，肥料中的氨态氮蒸发，还会污染环境。
4.自正式提出了物联网的概念以来，物联网技术发展迅速，和农业相结合的农业物联网技术也在快速发展中，而且石头强劲。目前智能喷药灌溉水肥一体化系统等物联网应用技术已经开始运用到了农业生产中，再农业灌溉和病虫害防治方面具有重要意义。
5.智慧化的管理灌溉系统通过系统控制，减少人工操作产生的误差，自动化和半自动化控制，减少人工劳动强度，中国发明专利文献(专利申请号:cn201811009002.1)公开了一种水肥智慧施灌系统包括种植行、水循环装置、水肥施灌装置、控制器及管理模块，能够将种植划分为多段病对每段种植行实现独立管理，实现减少沃柑之间生长差异性的出现。实现了有效的对沃柑进行正确的施肥，而且能够实现自动施灌，减少劳动力。但是缺少针对农药喷施的系统，防治病虫害效果并不明显，并且没有设计低位折射雾化微喷设备和高位喷药微喷设备，无法实现全面喷药作业。
6.智能喷药灌溉水肥一体化系统通过监测土壤温湿度、环境温度、风速、雨量信号等数据情况，进行智能化分析，来确定是否进行喷淋工作。除此之外，智能喷药灌溉水肥一体化系统还有病虫还监测的功能，通过监测及时喷药将病虫害遏制在摇篮中，达到提前防控的效果。还解决了大面积灌溉中合理规划用水资源的问题，还可进行土壤温湿度监测，及时获得灌溉信息，从而实现土地资源管理集约化、水力资源利用节约化。


技术实现要素：

7.本发明目的是为了提供一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统及应用，以解决目前虫害治疗不及时、不合理使用农药、水资源浪费严重等问题。本发明基于对智能喷药灌溉水肥一体化系统数据采集、灌溉、数控系统集成进行改进应用，改善农业生产过程中病病虫害防治，合理使用农药，节约水资源。
8.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:
9.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统，包括控制系统、水肥混合系统、喷药和水肥灌溉系统、数据采集分析系统均连接到智能灌溉控制系统，所述的控制系统包括移动半自动控制终端、手动机械控制柜、智能全自动控制柜，所述移动半自动终端控制、手动机械控制柜与智能全自动控制柜均可独立控制智能灌溉控制系统，所述水肥混合系统安装在喷药和水肥灌溉系统前面，并与喷药和水肥灌溉系统连通，所述喷药和水肥灌溉系统包括高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置、智能阀门，所述智能门阀控制高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置的连通和开关，药水回收装置连接在高位喷药装置和低位喷淋装置后，高位喷药装置和低位喷淋装置相对独立连接到喷药和水肥灌溉系统，数据采集分析系统包括传感器，数据采集分析系统连接到控制系统和智能阀门，智能阀门可通过数据采集系统分析后变换低位喷淋装置与高位喷药装置连通和开关。
10.进一步的，所述高位喷药装置采用高位喷药微喷设备，所述低位喷淋装置采用低位折射雾化微喷设备。
11.进一步的，所述高位喷药微喷设备立管高2.8-3.2m，低位折射雾化微喷设备立管高0.24-0.30m。
12.进一步的，所述传感器包括电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀、病虫害监测装置。
13.进一步的，所述传感器通过检测土壤温湿度、环境温度、风速、雨量信号与智能全自动控制柜信号相关联，全自动控制智能灌溉系统。
14.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统的应用，包括以下步骤:
15.s1:灌溉数据采集:对种植园区进行分区，使用数据采集分析系统通过电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀等信号检测，分析得到数据，并最终确定果园不同区域的精准喷灌数据；
16.s2:喷药及水肥一体化喷灌:安装高位喷药微喷设备和低位折射雾化微喷设备，使用s1中得到的数据，通过分析个分区检测环境温湿度、风速、雨量信号与自动控制柜信号关联控制，通过自动化控制、半自动控制或者手动控制各个区域定时、定量、精准喷淋灌溉，并通过智能阀门变换低位喷淋装置与高位喷药装置作业；
17.s3:药水回收:喷药或喷淋灌溉作业完成后，智能阀门控制药水回收装置连通高位微喷设备和低位折射雾化微喷设备，回收管道内余药和管路内灌溉水的回收。
18.进一步的，所述分区为将种植园区分为5个大分区、每个大区分4-6个小区，共分成20-30个小分区.。
19.进一步的，所述高位喷药次数一个月喷2次，进入冬季以后一个月喷1次，5-6月份雨季时为一梢喷三次药。
20.进一步的，所述高位喷药每亩使用药水220-270kg，药和水配比为1:1500-2000。
21.进一步的，所述用药为农资公司购买当季病虫害用药。
22.由技术人员根据每区植物张氏情况进行设定各个小分区时限，一是应用智能喷药灌溉水肥一体化系统，对各小分区沃柑果树灵活设定喷灌启停时间，实现各个小分区沃柑果树灵活设定喷灌启停时间，并由一区喷灌作业完成自动转入下一区进行喷灌作用，以此类推喷灌作业完成自动转入下一小分区进行喷灌作业，直至5大分区都完成了喷灌工作；
23.设定夜间喷药时限，固定时间段内，智能发明自动启动喷灌作业，防空夜间害虫，减少病虫害发生；
24.通过自动或者手动控制喷药量，在规定时间段内，进行高位喷药，喷药结束后或者喷药前通过药水回收装置回收系统管路内余药剂及灌溉水，同时高位喷药微喷设备喷头为360
°
旋转，以雾化的形式喷出，形成雾化层，雾化喷药更加均匀，更方便定量控制，实现能够精准喷施到果树各个部位，同时精准喷杀病虫害，极大减少喷药量。
25.本发明具有以下有益效果:
26.(1)本发明通过监测土壤温湿度、环境温度、风速、雨量信号等数据情况，进行智能化分析，来确定是否进行喷淋工作，同时还有病虫害监测功能，监测到病虫害卵虫会远程发送预警到手机中，可以根据不同病虫，当季虫害进行药物配备，将病虫害遏制在摇篮中，减少农药使用量，改善农业生产过程中的病虫害防，达到病虫害防治及时、合理使用农药；
27.(2)本发明采用全自动、半自动、手动控制为一体，可以通过数据采集分析系统采集数据情况进行分析、识别后精准水肥一体化喷灌作业的智能全自动控制；也可以进行通过操作员根据每区植物涨势情况对各分区喷淋时限进行设定，实现水肥一体化半自动控制喷灌作业；同时可根据各片区人为介入轮灌作业，独立设置开启时间和停止时间，机械强制自动模式，不受传感器和片区时间限制；最终实现真正机械化、智能化、省力化沃柑生产管理；
28.(3)本发明系统中使用了高位喷药微喷设备和低位折射雾化微喷，通过智能阀门控制低位喷淋装置和高位喷药装置轮换作业，实现针对喷药和喷淋两种管理相对独立，互不污染，同时喷药需要作用的部位是枝叶较多，采用高位的形式有利于药水作用到沃柑果树各个位置，全面喷杀治疗，实现种植基地中各分区的输送管低区域、高区域压力均衡调整作业；同时安装有药水回收装置，可对管道内余药进行回收及喷药前对管路内灌溉水回收，节约用药量、提高效率、节约成本。
【附图说明】
29.图1是智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统的框架结构示意图。
【具体实施方式】
30.为了更好理解本发明，下面结合具体的实施方式进一步解释说明本发明，应该强调的是，在本发明中出现的连接关系等均以实际出现的视图位置为准，以下仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用，任何在此基础上作出的等同变换或者替代均都落入本发明的保护范围。
31.实施例1
32.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统，其特征在于，包括控制系统、水肥混合系统、喷药和水肥灌溉系统、数据采集分析系统均连接到智能灌溉控制系统，所述的控制系统包括移动半自动控制终端、手动机械控制柜、智能全自动控制柜，所述移动半自动终端控制、手动机械控制柜与智能全自动控制柜均可独立控制智能灌溉控制系统，所述水肥混合系统安装在喷药和水肥灌溉系统前面，并与喷药和水肥灌溉系统连通，所述喷药和水肥灌溉系统包括高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置、智能阀门，所述智能门阀控制
高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置的连通和开关，药水回收装置连接在高位喷药装置和低位喷淋装置后，高位喷药装置和低位喷淋装置相对独立连接到喷药和水肥灌溉系统，高位喷药装置采用高位喷药微喷设备立管高2.8m，低位喷淋装置采用低位折射雾化微喷设备立管高0.24m，数据采集分析系统包括传感器，传感器包括电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀、病虫害监测装置，数据采集分析系统连接到控制系统和智能阀门，智能阀门可通过数据采集系统分析后变换低位喷淋装置与高位喷药装置连通和开关。
33.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统的应用，包括以下步骤:
34.s1:灌溉数据采集:对种植园区进行分区，分为5个大分区、每个大区分4个小区，共分成20个小分区.，使用数据采集分析系统通过电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀等信号检测，分析得到数据，并最终确定果园不同区域的精准喷灌数据；
35.s2:喷药及水肥一体化喷灌:安装高位喷药微喷设备和低位折射雾化微喷设备，使用s1中得到的数据，通过分析个分区检测环境温湿度、风速、雨量信号与自动控制柜信号关联控制，通过自动化控制、半自动控制或者手动控制各个区域定时、定量、精准喷淋灌溉，并通过智能阀门变换低位喷淋装置与高位喷药装置作业，高位喷药次数一个月喷2次，进入冬季以后一个月喷1次，5-6月份雨季时为一梢喷三次药，每亩使用药水270kg，药和水配比为1:2000，所有用药都是在农资公司购买当季病虫害用药；
36.s3:药水回收:喷药或喷淋灌溉作业完成后，智能阀门控制药水回收装置连通高位微喷设备和低位折射雾化微喷设备，回收管道内余药和管路内灌溉水的回收。
37.实施例2
38.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统，其特征在于，包括控制系统、水肥混合系统、喷药和水肥灌溉系统、数据采集分析系统均连接到智能灌溉控制系统，所述的控制系统包括移动半自动控制终端、手动机械控制柜、智能全自动控制柜，所述移动半自动终端控制、手动机械控制柜与智能全自动控制柜均可独立控制智能灌溉控制系统，所述水肥混合系统安装在喷药和水肥灌溉系统前面，并与喷药和水肥灌溉系统连通，所述喷药和水肥灌溉系统包括高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置、智能阀门，所述智能门阀控制高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置的连通和开关，药水回收装置连接在高位喷药装置和低位喷淋装置后，高位喷药装置和低位喷淋装置相对独立连接到喷药和水肥灌溉系统，高位喷药装置采用高位喷药微喷设备立管高3.2m，低位喷淋装置采用低位折射雾化微喷设备立管高0.30m，数据采集分析系统包括传感器，传感器包括电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀、病虫害监测装置，数据采集分析系统连接到控制系统和智能阀门，智能阀门可通过数据采集系统分析后变换低位喷淋装置与高位喷药装置连通和开关。
39.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统的应用，包括以下步骤:
40.s1:灌溉数据采集:对种植园区进行分区，分为5个大分区、每个大区分6个小区，共分成30个小分区.，使用数据采集分析系统通过电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀等信号检测，分析得到数据，并最终确定果园不同区域的精准喷灌数据；
41.s2:喷药及水肥一体化喷灌:安装高位喷药微喷设备和低位折射雾化微喷设备，使用s1中得到的数据，通过分析个分区检测环境温湿度、风速、雨量信号与自动控制柜信号关联控制，通过自动化控制、半自动控制或者手动控制各个区域定时、定量、精准喷淋灌溉，并通过智能阀门变换低位喷淋装置与高位喷药装置作业，高位喷药次数一个月喷2次，进入冬季以后一个月喷1次，5-6月份雨季时为一梢喷三次药，每亩使用药水220kg，药和水配比为1:1500，所有用药都是在农资公司购买当季病虫害用药；
42.s3:药水回收:喷药或喷淋灌溉作业完成后，智能阀门控制药水回收装置连通高位微喷设备和低位折射雾化微喷设备，回收管道内余药和管路内灌溉水的回收。
43.实施例3
44.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统，其特征在于，包括控制系统、水肥混合系统、喷药和水肥灌溉系统、数据采集分析系统均连接到智能灌溉控制系统，所述的控制系统包括移动半自动控制终端、手动机械控制柜、智能全自动控制柜，所述移动半自动终端控制、手动机械控制柜与智能全自动控制柜均可独立控制智能灌溉控制系统，所述水肥混合系统安装在喷药和水肥灌溉系统前面，并与喷药和水肥灌溉系统连通，所述喷药和水肥灌溉系统包括高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置、智能阀门，所述智能门阀控制高位喷药装置、药水回收装置、低位喷淋装置的连通和开关，药水回收装置连接在高位喷药装置和低位喷淋装置后，高位喷药装置和低位喷淋装置相对独立连接到喷药和水肥灌溉系统，高位喷药装置采用高位喷药微喷设备立管高3.1m，低位喷淋装置采用低位折射雾化微喷设备立管高0.25m，数据采集分析系统包括传感器，传感器包括电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀、病虫害监测装置，数据采集分析系统连接到控制系统和智能阀门，智能阀门可通过数据采集系统分析后变换低位喷淋装置与高位喷药装置连通和开关。
45.一种智能沃柑喷药灌溉水肥一体化改进系统的应用，包括以下步骤:
46.s1:灌溉数据采集:对种植园区进行分区，分为5个大分区、每个大区分5个小区，共分成25个小分区.，使用数据采集分析系统通过电磁减压阀、压力检测装置、土壤墒情检测装置、减压信号检测阀等信号检测，分析得到数据，并最终确定果园不同区域的精准喷灌数据；
47.s2:喷药及水肥一体化喷灌:安装高位喷药微喷设备和低位折射雾化微喷设备，使用s1中得到的数据，通过分析个分区检测环境温湿度、风速、雨量信号与自动控制柜信号关联控制，通过自动化控制、半自动控制或者手动控制各个区域定时、定量、精准喷淋灌溉，并通过智能阀门变换低位喷淋装置与高位喷药装置作业，高位喷药次数一个月喷2次，进入冬季以后一个月喷1次，5-6月份雨季时为一梢喷三次药，每亩使用药水250kg，药和水配比为1:1700，所有用药都是在农资公司购买当季病虫害用药；
48.s3:药水回收:喷药或喷淋灌溉作业完成后，智能阀门控制药水回收装置连通高位微喷设备和低位折射雾化微喷设备，回收管道内余药和管路内灌溉水的回收。
49.对比例1
50.灌溉方式和喷药时间、用药剂量和实施例3基本相同，唯有不同的是，采用人工喷药方式代替高位喷药。
51.对比例2
52.灌溉方式和喷药时间、用药计量和实施例基本相同，唯有不同的是，采用无人机喷药方式代替高位喷药。
53.对比例3
54.喷药方式和灌溉时间、灌溉用水量和实施例3基本相同，唯有不同的是，采用漫灌方式代替低位喷淋。
55.对比例4
56.喷药方式和灌溉时间、灌溉用水和实施例3基本相同，唯有不同的是，采用滴灌系统滴灌代替低位喷淋。
57.对比例5
58.采用中国专利(专利申请号：201811009002.1)公开的一种水肥智慧施灌系统进行灌溉。
59.在广西壮族自治区南宁市武鸣县建立8亩实验用地，沃柑植株均采用市场购买生长状况良好的沃柑植株，并分为8个大分区，每个大区分为4个小分区，将实施例1-3和对比例1-5随机分配到8个大区中实施，从移栽开始，直至第二批结果，计算平均结果率、平均每亩产量，评价节水程度和病虫害防治程度；并将数据记录在下表中：
60.表1实验用地实施例1-3和对比例1-5各项数据记录
[0061][0062][0063]
从上表可知，使用本发明改进的系统，平均结果率都在95％以上，实施例3更是高达97％的结果率，非常高的结果率，表明在生长的过程中，沃柑植株能够健康的成长，从病虫害防治记录来看，病虫害的防治都是优秀，都将病虫害扼杀在了摇篮之中，并没有形成大规模的病虫害现象，实施例1-3中最终达成的效果就是平均亩产量都在3840kg以上，实施例3更是高达3912kg/亩，也就是亩产量达到七千八百二十四斤以上的高产量，但是在使用人工喷药的这组的时候，病虫害的防治效果一般，影响到了沃柑植株的生长，发生过大规模病虫害现象，导致最终结果率下降，仅有83％的结果率，造成平均亩产量下降到3386kg，因为人工喷药的方式限制，喷药需要使用的时间和工作量都相对于实施例1-3更长和更大的压力，并且存在灭杀不到位的问题，出现了病虫害复发的情况；儿采用无人机喷药，能够改善这种情况，但是并么欸有表现的比实施例1-3好，同时采用无人机喷药工作量虽然减小，时
间短，但是无人机成本高；对比例3、4中，都替换了灌溉的方式，漫灌的节水能力为差，并且在使用相同水量的情况下，大部分水都本渗入到地下，利用率低，沃柑植株吸收的水分减少，也会影响到沃柑植株的生长，最终结果率低为84％，采用滴灌的对比例4虽然达到了优秀的节水效果，但是因为滴灌的效率太慢，导致沃柑植株的生长速度受到限制，结果稍比其他组晚，结果率也不佳为88％，同时需要常年开着滴灌系统，花费大量的动力资源，造成资源浪费；采用中国专利(专利申请号：201811009002.1)公开的一种水肥智慧施灌系统进行灌溉的对比例5，结果率仅为86％，平均亩产量3478kg，虽然达到了优良的节水效果，但是病虫害防治效果一般，最终影响到了沃柑植株的生长，降低了结果率和平均亩产量。
[0064]
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。