一种多养分多配方自动化水肥管理系统的制作方法

本实用新型涉及农作物种植技术领域。

背景技术：

随着人口增长，特别是工业化、城镇化进程加速，我国耕地减少、水资源匮乏等资源约束日益趋紧，与此同时，大水漫灌、过量施肥现象还比较普遍，水肥利用率不高。据统计，我国每年农业灌溉用水总量在3600亿立方米左右，化肥施用总量达5700万吨。为了提高水资源和肥料资源利用率，近年来，各级农业部门示范推广了水肥一体化技术，通过灌溉与施肥有机结合，实现了水肥同步管理和高效利用。

推广应用水肥一体技术，按照农作物目标产量、需肥规律、土壤养分含量和灌溉特点制定施肥方案。一般按目标产量和单位产量养分吸收量，计算农作物所需氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）等养分吸收量；根据土壤养分、有机肥养分供应和在水肥一体化技术下肥料利用率计算总施肥量；根据作物不同生育期需肥规律，确定施肥次数、施肥时间和每次施肥量。

按照肥随水走、少量多次、分阶段拟合的原则，将作物总灌溉水量和施肥量在不同的生育阶段分配，制定灌溉施肥制度，包括基肥与追肥比例、不同生育期的灌溉施肥的次数、时间、灌水量、施肥量等，满足作物不同生育期水分和养分需要。充分发挥水肥一体化技术优势，适当增加追肥数量和次数，实现少量多次，提高养分利用率。

水肥一体化虽然具有节水、节肥、增收和减少土壤污染等很多好处，但具体实施起来费时费力，随着农村劳动力成本的不断提高，种地等低收益产业越来越流于粗放，还有农民受教育水平普遍不高，配方施肥等较复杂工序一时还难以普及。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多养分多配方自动化水肥管理系统，结构简单，操作方便，实现水肥一体化灌溉，实现灌溉的自动化控制，节水节肥，节约成本。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：包括灌溉装置和控制系统，控制系统用于控制灌溉装置；

灌溉装置包括：深井泵、除砂器、肥母液槽和若干个微灌管；深井泵与除砂器相连；除砂器输出端分成两个支路，第一支路连接主管道，主管道连接微灌管，第二支路连接肥母液槽，肥母液槽通过肥料泵与第一支路相连，肥母液槽中设有液位传感器；除砂器输出端设有第一旋拧阀，第二支路上设有肥母液槽进水阀门；若干个微灌管上设有若干个第四电动阀门；第一支路、深井泵和除砂器之间都设有止回阀，第一支路上设有压力检测器；

控制系统包括：控制器、无线接发器，无线接发器向控制器传输信号；压力检测器和液位传感器发送信息到控制器；控制器控制肥母液槽进水阀门、第四电动阀门、肥料泵和深井泵的开闭。

作为优选，第一旋拧阀输出端设有水罐，水罐的输出端设有第二旋拧阀，第二旋拧阀的输出端分别连接第一支路和第二支路。

作为优选，第一支路上设有加压泵，加压泵设置在压力检测器前边，压力调节阀设置在与加压泵并联的支路上，压力调节阀和加压泵受控制器控制。

作为优选，肥母液槽分为若干个水槽，每个水槽输出端连接一个肥料泵，每个水槽的输入端连接一个肥母液槽进水阀门，且每个水槽中设置一个液位传感器。

作为优选，若干个微灌管分为若干个组，每组微灌管设置一个第四电动阀门。

作为优选，第一支路上设有压力检测器，压力检测器与控制器相连，压力检测器向控制器发送信息。

进一步地，还包括土壤水分传感器，土壤水分传感器设置在土壤中，土壤水分传感器通过无线传输与无线接发器相连通。

作为优选，土壤水分传感器为3个，分别设置在土壤下8-12cm、13-17cm、18-22cm处。

进一步地，还包括远程监控器，远程监控器与无线接发器通过无线信号相连通。

作为优选，微灌管上设有指示灯，指示灯与控制器相连。

进一步地，还包括手机远程控制器，手机远程控制器与无线接发器通过无线信号相连通。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型实现了水肥一体化灌溉，既能单独水灌溉，又能水肥一同灌溉，用控制器控制各个部件的开停，控制简单，操作方便；自动化控制灌溉能适时适量灌溉，节约成本，既能节省肥料又能节省水源，还能增加农作物产量，避免因人为因素造成的重复灌溉或遗漏灌溉；微灌管分组，实现分组灌溉，灌溉方便，在微灌管上设置指示灯，能清楚显示正在灌溉的土地，防止遗漏；压力检测器能检测出第一支路内的压力，实时检测压力，压力平稳时可将肥水加入；土壤水分传感器能检测土壤中的水分，能及时调整灌溉时间，不会造成灌溉水量太多或太少的情况，并且能及时分辨土地是否应该灌溉，适时灌溉增加产量。

附图说明

图1是本实用新型灌溉装置的结构示意图；

图2是本实用新型控制系统的结构框图。

图中：1、深井泵；2、除砂器；3、水罐；4、肥母液槽；5、微灌管；6、第一旋拧阀；7、第一支路；8、第二支路；9、主管道；10、液位传感器；11、第二旋拧阀；12、肥料泵；13、压力检测器；14、水位传感器；15、加压泵；1.1、肥母液槽进水阀门；1.2、止回阀；1.3、压力调节阀；1.4、第四电动阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，为本实用新型一种多养分多配方自动化水肥管理系统的一个实施例，

包括灌溉装置和控制系统，控制系统用于控制灌溉装置；

灌溉装置包括：深井泵1、除砂器2、肥母液槽4和若干个微灌管5；深井泵1与除砂器2相连；除砂器2输出端分成两个支路，第一支路7连接主管道9，主管道9连接微灌管5，第二支路8连接肥母液槽4，肥母液槽4通过肥料泵12与第一支路7相连，肥母液槽4中设有液位传感器10；除砂器2输出端设有第一旋拧阀11，第二支路8上设有肥母液槽进水阀门1.1；若干个微灌管5上设有若干个第四电动阀门1.4；第一支路7、深井泵1和除砂器2之间都设有止回阀1.2，第一支路7上设有压力检测器13；

控制系统包括：控制器、无线接发器，无线接发器向控制器传输信号；压力检测器和液位传感器发送信息到控制器；控制器控制肥母液槽进水阀门、第四电动阀门、肥料泵和深井泵的开闭。

水罐3上设有水位传感器14，水位传感器14与控制器相连，通过水位传感器14观察水罐3中的水量，如果水量充足则可以关闭深井泵1，如果水量不足则要打开深井泵1。

灌溉装置和控制系统组成的灌溉系统，结构简单，操作方便，肥母液槽4中盛放肥料，实现水肥一体化灌溉，实现灌溉的自动化控制，节水节肥，节约成本。

控制器控制深井泵1将水经除砂器2进入到水罐3中，水罐3中的水一部分用于通过第一支路7直径进入到土壤部分进行灌溉，水罐3中的水另一部分用于输送到肥母液槽4中，将肥料进行稀释，肥母液槽4中设有液位传感器10能检测肥母液槽4中液体情况，防止水分过少肥料浓度过高；灌溉时，先打开深井泵1、第一旋拧阀6和肥母液槽进水阀门1.1，给肥母液槽4中注水，将肥料稀释，液位传感器10到合适位置，关闭肥母液槽进水阀门1.1；接着控制器控制第四电动阀门1.4打开，先用清水灌溉，经过一段时间后，水压稳定后，控制器将肥料泵12打开，进行水肥一起灌溉，当水肥灌溉完毕后，关闭肥料泵12，第一支路7中的清水继续灌溉一段时间，用于清洗农作物叶子上残留的和管道中残留的肥料，灌溉完毕关闭第四电动阀门1.4和第一旋拧阀6。

深水泵1的开闭可以根据观察设置在水罐3上的水位传感器14情况来定，当水罐3上的水位传感器14显示水量充足时，可以先关闭深井泵1，当水量不足时再打开深井泵1。

2014年和2015年某城实施地块的运行结果显示,本系统可实现节水50%，节肥40%，增产13%，每亩节约人工成本200元。

作为优选，第一旋拧阀6输出端设有水罐3，水罐3的输出端设有第二旋拧阀11，第二旋拧阀11的输出端分别连接第一支路7和第二支路8，水罐3的作用是储水，防止灌溉时停水造成灌溉时间延长。

作为优选，第一支路7上设有加压泵15，加压泵15设置在压力检测器13前边，压力调节阀1.3设置在与加压泵15并联的支路上，压力调节阀1.3和加压泵15受控制器控制，加压泵15为第一支路7的水流量加压，防止因为压力不足而导致灌溉时水量不足造成肥料浓度大，对农作物造成伤害，压力调节阀1.3用于调节压力。

作为优选，肥母液槽4分为若干个水槽，每个水槽输出端连接一个肥料泵12，每个水槽的输入端连接一个肥母液槽进水阀门1.1，且每个水槽中设置一个液位传感器10，将肥母液槽4分为若干个水槽可以在每个水槽中防止不同的配方肥料或养分，能同时使用不同的肥料灌溉，也能控制不同肥料的浓度和使用量，简单方便，省时省力。

作为优选，若干个微灌管5分为若干个组，每组微灌管5设置一个第四电动阀门1.4，微灌管5分组，能实现分组灌溉，由头到尾顺序灌溉或从尾到头顺序灌溉，实现分组连续灌溉，节约了系统的成本，控制操作容易，还能治单独灌溉一组，实现分区灌溉。

作为优选，第一支路7上设有压力检测器13，压力检测器13与控制器相连，压力检测器13向控制器发送信息，压力检测器13实时检测第一支路内的压力，在水肥同时灌溉时，当第一支路7中的压力平衡时再接通第二支路8，在第一支路7压力平衡状态下进行肥水灌溉，不会因为压力不均造成肥水浓度过高，保证农作物安全；第一支路7上还设有排气阀，通过排气阀将气体排出。

进一步地，还包括土壤水分传感器，土壤水分传感器设置在土壤中，土壤水分传感器通过无线传输与无线接发器相连通，土壤水分传感器将检测到的信息传送给无线接发器，通过无线接发器传送给控制器，控制器会显示出土壤中的水分情况，经过分析确定灌溉时间，实现对土壤水分的实时监测，防止土壤因缺水时间过长造成农作物生长不好的情况。

作为优选，土壤水分传感器为3个，分别设置在土壤下8-12cm、13-17cm、18-22cm处，土壤水分传感器分层设置在土壤中，能检测到土壤中各个层次的水分情况，能实时检测出土壤中水分情况，分析土壤是否需要灌溉，土壤水分传感器能更准确分析出土壤水分情况，对土壤及时或定时补水，既防止土壤下部水分充足的情况下补水，又能防止由于缺水造成土壤干燥，不会浪费水资源，节约能源。

进一步地，还包括远程监控器，远程监控器与无线接发器通过无线信号相连通，能实时监控系统运行状态，及时发现错误，避免损失。

进一步地，还包括手机远程控制器，手机远程控制器与无线接发器通过无线信号相连通，即使远程操控也能实现灌溉，手机远程控制器将信号传送给无线接发器，无线接发器将信号传输给控制器，进而实现对控制器的操作，进而控制各个部件，实现了远程操作，省时省力。

作为优选，微灌管5上设有指示灯，指示灯与控制器相连，指示灯可以每组微灌管5上设置一个，也可以在每个微灌管5上设置一个，指示灯与控制器相连，当控制器控制第四电动阀门1.4开启时，同时也控制指示灯亮起，第四电动阀门1.4关闭时可以关闭指示灯也可以不关闭，指示灯能清楚显示哪个微灌管5正在灌溉或者已经灌溉，防止遗漏或重复灌溉；也可以对于已经灌溉过的可以以“绿灯”的常亮方式给予指示；对于正在灌溉的可以“绿灯”闪烁的方式给予指示。对于未灌溉的，可以“红灯”的常亮的方式给予指示。对于未列入灌溉序列的，则以灯不亮的方式给予指示。

作为优选，第一支路7上设有水流量检测器，通过水流量检测器能实时观测出水流量，能保证第一支路水流量充足，防止因损坏等原因造成第一支路水流量不充足，在水肥同时灌溉时，造成肥料浓度过高，对植物造成伤害，水流量检测器是整个系统更安全可靠。

进一步地，在肥料泵12上还设有时间控制器，当肥料泵12开始工作时，时间控制器启动，当时间控制器到达指定时间后，时间控制器给控制器一个信号，控制器得到信号后控制肥料泵12停止工作，实现肥料定时注入，不会浪费肥料，也不用人为关注，实现自动化控制，节省人力，提高工作效率。

进一步的，还设有土壤分析仪，土壤分析仪设置在土壤中，土壤分析仪向无线接发器发送信号，然后将信号传输给控制器进行分析。

本系统节省大量人力物力和交通费用，而且可以避免人为因素导致的出错、重复和遗漏。尤其适用于多种配方、多种地块的浇水施肥控制。

使用过程：

1、准备工作：

手动打开第一旋拧阀6和第二旋拧阀11；

根据需要一次性往各个肥母液槽4中放入肥料。

根据土壤水分传感器传输的信息设定（控制器触摸屏）灌溉总时间；也就是通过设定每个第四电动阀门1.4和肥料泵12的开闭时间，设定施肥前清水灌溉时间，各个地块施肥时间（根据各地块需要施肥量定），施肥后清水灌溉时间；

根据土壤分析仪设定（控制器触摸屏）各肥料施肥量。

2、启动灌溉施肥：

按下启动按钮；

控制器先打开深井泵1使水进入到水罐3，控制器通过水罐3中的水位传感器14自动控制深井泵1起停，保持水罐3内水位高度；

同时控制器打开肥母液槽进水阀门1.1打开水管中的水也进入到肥母液槽4中，将肥母液槽4中的肥料按照比例稀释，同时液位传感器10将肥各个肥母液槽4中的液位传输给控制器，经过分析控制肥母液槽进水阀门1.1的关闭；

同时控制器打开加压泵15；

依次打开各组地块的第四电动阀门1.4，先进行清水灌溉。当时间到达施肥前清水时间时打开肥料各个肥料泵12,进行水肥一起灌溉，控制器检测各种肥料液位传感器10传送到控制器的信息，各种肥料肥母液槽4下降的液位达到施肥要求后分别关闭各个肥料肥料泵12。再进行清水灌溉一段时间，用清水清洗掉残留在农作物叶子上和管道中的肥料；依次循环灌溉施肥过程。

3、灌溉完毕：

待所有地块灌溉施肥完毕控制器关闭深井泵1，加压泵15，发出信息通知工作人员，关闭第一旋拧阀6和第二旋拧阀11，整个灌溉施肥完毕。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。