一种自动施肥给水控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种施肥给水控制系统及方法，具体涉及一种自动施肥给水控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的，定位、定时、定量的实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。其基本含义是根据作物生长的土壤情况变化，精细准确的调节对作物的投入，以最少最节省的投入达到获取最大产量、最大经济效益的目的。
[0003]专利号ZL 200710175341.2，名称为《一种变量施肥控制系统及方法》的中国专利是基于地理信息系统、全球卫星定位系统、遥感技术和计算机自动控制系统的精准农业。
[0004]我国是农业大国，地域辽阔，种植的农作物成千上百种，而且各地的温度，湿度，土壤成分也不一样，而且不同植物的施肥量不同，同一种作物同时在不同时期对肥的要求不同，因此我们需要因地制宜的进行灌溉，传统的人工施肥方法浪费水资源、浪费肥料，浪费水人力物力，对环境造成的污染，不能根据植物需要及时施肥等缺点，现有施肥控制技术中提供的自动施肥系统虽然达到节约水资源，实施灌溉的效果，但整个灌溉系统中只是监测土壤EC值，不检测土壤温度等其他参数，仅通过土壤EC值施肥量判断是否需要灌溉是不太合理的。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种自动施肥给水控制系统及方法，针对传统的施肥方法浪费水资源、浪费人力物力、不能根据农作物需要及时施肥浇灌以及现有的自动施肥系统只监测土壤EC值，没有温度补偿等缺点，通过对农作物生长过程中根部土壤的分析设计自动按需施肥的控制系统，该系统可自动对农作物进行滴灌施肥，可节约用水、用电及人力成本。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种自动施肥给水控制系统，包括CPU模块部分、I/O模块部分、土壤传感器米样部分、主回路肥水采样部分、施肥机部分、滴灌部分、水路部分、上位机监控部分；CPU模块部分通过I/o模块部分与土壤传感器采样部分、主回路肥水采样部分、施肥机部分、滴灌部分及水路部分连接，上位机监控部分与CPU模块部分之间通过电气隔离板进行连接或者通过互联网进行远程监控；
[0008]CPU模块部分通过I/O模块部分采集土壤传感器采样部分、主回路肥水采样部分及水路部分的实时数据，CPU模块部分对实时数据进行运算处理后控制I/O模块部分输出信号，I/o模块部分输出信号控制施肥机部分和滴灌部分实现对农作物的自动施肥和给水；
[0009]CPU模块部分把实时数据发送给上位机监控部分，上位机监控部分根据这些实时数据生成农作物生长实时曲线图、历史曲线图和数据报表，上位机监控部分根据实时曲线图、历史曲线图和数据报表对农作物的施肥和给水配方设定参数及进行修改。
[0010]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述土壤传感器采集部分包括土壤深层张力传感器、土壤浅层张力传感器、土壤温度传感器和土壤EC值传感器，土壤深层传感器和土壤浅层传感器分别采集土壤深层和浅层的张力值用来判断农作物生长的土壤水分状况，土壤温度传感器用来检测农作物土壤的温度值，土壤EC值传感器用来检测农作物土壤的EC值以判断农作物的肥料状况。
[0011]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述主回路肥水采样部分包括采样电磁阀、EC值传感器和PH传感器，当CPU模块部分需要采样肥水的EC值和PH值时，CPU模块部分通过I/O模块部分控制采样电磁阀打开，采样电磁阀打开后，肥水进入到EC值传感器和PH值传感器内，EC值传感器和PH值传感器把采集的肥水数据通过I/O模块部分发送到CPU模块部分中，当CPU模块部分不需要采样时，CPU模块部分通过I/O模块部分控制采样电磁阀关闭，肥水不进入到EC值传感器和PH值传感器内，不进行数据采样。
[0012]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述施肥机部分包括施肥电磁阀一、施肥电磁阀二、加酸电磁阀、搅拌电机和压力传感器，CPU模块部分通过I/O模块部分控制施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀的通断，当需要施肥时，分别控制施肥电磁阀一、施肥电磁阀二及加酸电磁阀，以达到施肥浓度的调节；当不需要施肥时，关闭施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀；搅拌电机能够保证肥料罐内的肥水浓度均匀，压力传感器实时测量肥料罐压力并将实时数据传送给CPU模块部分，CPU模块部分依据压力的变化能够计算施肥量。
[0013]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述滴灌部分包括多个灌溉电磁阀，CPU模块部分通过I/o模块部分控制灌溉电磁阀的通断实现对农作物的滴灌。
[0014]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述水路部分包括水量调节电磁阀、水路压力传感器和水路流量传感器，水路压力传感器用于实时测量滴灌系统主水路压力并发送给CPU模块部分，水路流量传感器用于实时测量滴灌系统主水路水流量并发送给CPU模块部分，CPU模块部分通过分析水路压力及水路流量实时数据确定滴灌部分的用水量并通过控制水量调节电磁阀保证滴灌部分的用水量。
[0015]所述的自动施肥给水控制系统，其中，还包括与CPU模块部分连接在一起的显示部分和键盘部分，所述显示部分用于显示土壤传感器采样部分的采样数据、主回路肥水采样部分的米样数据、施肥机部分的施肥电磁阀一、施肥电磁阀二、加酸电磁阀和搅拌电机工作状态数据、滴灌部分灌溉电磁阀工作状态数据和水路部分的采样数据；所述键盘部分用于供操作者或者技术人员修改设定CPU模块部分中的参数，所述参数包括调试参数和配方设定参数，所述调试参数只能通过键盘部分进行修改。
[0016]所述的自动施肥给水控制系统，其中，所述CPU模块部分可以分别设定所述施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀的每次加药量，所述CPU模块部分可以分别控制所述施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀的动作次数。
[0017]本发明还涉及一种自动施肥给水控制方法，由上述的自动施肥给水控制系统实施，包括如下步骤:
[0018](I)操作者通过上位机监控部分指定施肥计划，上位机监控部分和CPU模块部分进行实时通讯，CPU模块部分根据施肥计划精确计算并制定施肥量和给水量，CPU模块部分通过I/O模块部分控制施肥机部分、滴灌部分和水路部分执行施肥给水；同时土壤传感器采样部分，主回路肥水采样部分和水路部分实时采集土壤和肥水的实时数据，并把这些实时数据通过I/o模块部分实时发送给CPU模块部分，CPU模块部分再把这些数据发送给上位机监控部分，上位机监控部分根据这些实时数据生成农作物生长实时曲线图，历史曲线图和数据报表，操作者根据实时曲线图，历史曲线图和数据报表对农作物的施肥给水配方进行修改；
[0019](2)执行施肥给水时，CPU模块部分设定施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀的每次加药量分别为Al、A2和A3，施肥电磁阀一、施肥电磁阀二和加酸电磁阀的动作次数分别为N1、N2、N3 ;水路每分钟灌溉量为B，PH传感器检测数值为P，加酸电磁阀的动作条件数值为Pmax ；EC传感器检测数值为E，施肥电磁阀一和施肥电磁阀二的动作条件数值为Emin ;土壤浅层张力传感器检测数值为Z，灌溉电磁阀的动作条件数值为Zmin，每次灌溉时间设定值为T ;施肥理想浓度为X，理想酸度为Y