一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置的制作方法

本实用新型属于农作物灌溉施肥领域，特别涉及一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置。

背景技术：

水肥一体化技术是现代农业发展下产生的一种新的灌溉施肥技术，是将灌溉技术和施肥技术融为一体的农业新技术。相比传统的水肥分施的方式，水肥一体化技术节约了农作物所需的水分和养分，减少了资源的浪费以及环境的污染。

目前市场上实现自动灌溉施肥的水肥一体机装置种类繁多，但随着农作物对生长环境的最适宜性要求，现有的装置出现了一个不可忽视的缺点：装置中对水分和养分的输送达不到闭环反馈控制，从而导致给与农作物在不同生长时期所需的水分和养分或多或少，使得农作物不能保持在最适宜环境中生长。例如，过量的灌溉导致肥料被淋溶，造成了养分的流失，或灌溉不足，肥液浓度高，部分根系被烧死，导致作物生长受阻。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置，该装置可达到“跟随测试”的目的，既可节省人工费用，又可准确地测量农作物生长的各个时期的环境数据。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置，其特征在于：包括信息采集单元、信息处理单元、人机交互单元以及灌溉施肥单元；其中，所述信息采集单元采集农作物生长所在土壤中的ec值、ph值的实时变化数据，且将数据传输给信息处理单元；所述灌溉施肥单元包括灌溉水箱、水泵、主管道进水端、压力表、文丘里施肥器、逆止阀、电磁阀、流量调节阀、浮子流量计、单元素肥液箱、水肥混合液输出端、离心泵、混肥桶；

灌溉水箱内安装有水泵，水泵连接主管道进水端，主管道进水端上安装有压力表，主管道进水端与多个文丘里施肥器的进水端相通，文丘里施肥器的吸肥端连接逆止阀，逆止阀连接电磁阀，电磁阀连接流量调节阀，流量调节阀连接浮子流量计上端，浮子流量计下端连接管道通入单元素肥液箱，文丘里施肥器的出口端连接水肥混合液输出端，水肥混合液输出端连接离心泵将混合液送入混肥桶中；所述信息处理单元的输入端口接收信息采集单元采集农作物生长所在土壤中的ec值、ph值的实时变化数据且与人机交互单元连接，输出端口与灌溉施肥单元的电磁阀，水泵和离心泵电连接，控制灌溉施肥单元完成精准的灌溉施肥过程。

所述信息采集单元包括土壤ec值传感器、土壤ph值传感器、肥液ec值传感器和肥液ph传感器；土壤ec值传感器和土壤ph值传感器多组均匀分布在农作物生长所在的土壤中，肥液ec值传感器和肥液ph值传感器安装在灌溉施肥单元中。

所述信息处理单元采用plc控制器。

所述人机交互单元采用触摸屏。

所述土壤ec值传感器、土壤ph值传感器、肥液ec值传感器和肥液ph传感器的输出数据通过无线传输给信息处理单元。

本实用新型包括信息采集单元、信息处理单元、人机交互单元以及灌溉施肥单元。其中，信息采集单元通过对农作物生长所在土壤中的ec值、ph值的实时变化值的检测，将数据传输给信息处理单元，信息处理单元判断是否需要灌溉施肥并控制灌溉施肥单元完成精准灌溉和施肥，人机交互单元(触摸屏)可以设定最适宜环境参数以及显示农作物生长实时数据以及对农作物的灌溉施肥量。灌溉施肥单元利用土壤湿度、ec传感器、ph传感器时刻对农作物的生长环境进行监测，当未达到最适宜生长环境时，plc控制器启动灌溉施肥单元并根据混肥桶中实时的ec和ph值，完成精准的配肥过程，当输送到农作物时再次检测环境参数，形成闭环控制，使农作物保持在最适宜生长环境中。因此，本实用新型对水分和养分的输送可达到闭环反馈控制，从而可适时给与农作物在不同生长时期所需的水分和养分，使得农作物保持在最适宜环境中生长。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为灌溉施肥装置的土壤ec、ph传感器的安装示意图，x表述各个土壤ec、ph传感器的安装位置。

图中：1-机架；2-控制柜；3-触摸屏；4-灌溉水箱；5-水泵；6-主管道进水端；7-压力表；8-文丘里施肥器；9-逆止阀；10-电磁阀；11-流量调节阀；12-浮子流量计；13-单元素肥液箱；14-水肥混合液输出端；15-离心泵；16-混肥桶；17-混肥液ec、ph传感器；18-土壤ec、ph传感器；19-plc控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种能实现反馈控制的自动精准灌溉施肥装置，包括信息采集单元、信息处理单元、人机交互单元以及灌溉施肥单元。

所述信息采集单元包括土壤ec值传感器、土壤ph值传感器、肥液ec值传感器和肥液ph传感器；土壤ec值传感器和土壤ph值传感器多组均匀分布在农作物生长所在的土壤中，肥液ec值传感器和肥液ph值传感器安装在灌溉施肥单元中。

所述信息处理单元采用plc控制器。

所述人机交互单元采用触摸屏。

所述灌溉施肥单元包括灌溉水箱、水泵、主管道进水端、压力表、文丘里施肥器、逆止阀、电磁阀、流量调节阀、浮子流量计、单元素肥液箱、水肥混合液输出端、离心泵、混肥桶；

灌溉水箱4内安装有水泵5，水泵5连接主管道进水端6，主管道进水端6上安装有压力表7，主管道进水端6与多个文丘里施肥器8的进水端相通，文丘里施肥器8的吸肥端连接逆止阀9，逆止阀9连接电磁阀10，电磁阀10连接流量调节阀11，流量调节阀11连接浮子流量计12上端，浮子流量计12下端连接管道通入单元素肥液箱13，文丘里施肥器8的出口端连接水肥混合液输出端14，水肥混合液输出端14连接离心泵15将混合液送入混肥桶16中；所述信息处理单元的输入端口与土壤ec值传感器、土壤ph值传感器、肥液ec值传感器、肥液ph传感器和人机交互单元连接，输出端口与灌溉施肥单元的电磁阀11，水泵5和离心泵15电连接，控制灌溉施肥单元完成精准的灌溉施肥过程。

所述信息处理单元的输入端口与土壤ec值传感器、土壤ph值传感器、肥液ec值传感器、肥液ph传感器和触摸屏通过无线传输网络连接，输出端口与灌溉施肥单元的电磁阀11，水泵5和离心泵15电连接，控制灌溉施肥单元完成精准的灌溉施肥过程。

本实用新型的工作过程是：

启动该灌溉施肥装置，plc控制器可以实时显示土壤ec、ph传感器18和混肥液ec、ph传感器17的参数值在触摸屏3上，工作人员首先在触摸屏3上设定农作物当前最适宜生长所需的水量和混肥液的浓度，此时plc控制器处理数据，当未处于最适宜环境中时，启动水泵6，灌溉水经过水泵6增压进入文丘里施肥器8的进水端，灌溉水流入文丘里施肥器的喉口部位，由于水流速变快产生吸附作用，plc控制器控制电磁阀10的开关与闭合，流量调节阀11可以调节单元素肥液的流速，使得单元素肥液箱13中的肥液被吸入文丘里施肥器8与灌溉水混合进入水肥混合液输出端14，经过离心泵15的作用，将混合肥液吸入混肥桶16，plc控制器19通过混肥桶中16的ec、ph传感器17将混和肥液的实时值显示在触摸屏3上，当到达最适宜参数时，控制器plc19关闭电磁阀11，水泵6和离心泵15，通过管道将肥液输送到农作物生长的土壤中，由此实现了灌溉施肥的精准控制。

本实用新型的监测步骤是：

1、通过触摸屏界面设定植物最适宜的生长环境参数，包括土壤ec和ph值，利用分布在土壤中的多组传感器实时检测环境参数，检测时间为半小时，若农作物实时生长环境不是最适宜生长环境，则视为有效检测；

2、在步骤(1)所述有效检测的基础上，plc控制器经过计算得出所需的肥液浓度，通过控制电磁阀、水泵、离心泵吸取定量的肥液和水量，并实时检测混肥桶中肥液的ec和ph值，当达到设定值时，电磁阀、水泵、离心泵停止工作，混合肥液通过管道输送至农作物根部，使农作物始终保持在最适宜生长环境中。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。