一种节能精准水肥药一体化灌溉系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于农业灌溉技术领域，尤其涉及一种节能精准水肥药一体化灌溉系统。


背景技术：

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目前，在农业灌溉领域出现了多种多样的灌溉系统，从地形区别有山地灌溉系统、农田灌溉系统、大棚灌溉系统等，从用途区别有水肥/药灌溉系统，从使用的形式区别有滴灌灌溉系统和喷灌灌溉系统。不管哪种关系系统，节能和肥料与农药的精准配比灌溉始终是研究的主流，怎样实现进一步的节能和精准配比是研究的主要课题。


技术实现要素：

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本实用新型针对上述现有技术的不足，发明了一种节能精准水肥药一体化灌溉系统及其控制方法。
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为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
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一种节能精准水肥药一体化灌溉系统，包括水泵、主管道、肥料给水管、罐体供水管、施肥机、罐体、排气管、罐体出水管、田间管网、第一电磁阀门、第二电磁阀门、第三电磁阀门、第四电磁阀门、精准计量设备、支管道、施药机、农药给水管和第五电磁阀门，所述的水泵上连接有主管道，主管道上沿着水流方向依次设置有农药给水管、肥料给水管、罐体供水管和支管道；所述的施肥机连接在肥料给水管上，所述的施药机连接在农药给水管上；所述的罐体上连接设置有农药给水管上、肥料给水管、罐体供水管、排气管和罐体出水管，所述的罐体出水管和支管道汇合并与田间管网连通；所述的第一电磁阀门设置在支管道上；所述的肥料给水管上设置有第二电磁阀门，所述的罐体供水管上设置有第三电磁阀门，所述的罐体出水管设置有第四电磁阀门；所述的农药给水管上安装有第五电磁阀门；所述的罐体上设置有精准计量设备。
[0006]
本实用新型的主要创新点在于在进行水肥/药灌溉时首先把水和肥料/农药先进行配比混合形成灌溉液，然后再通过罐体统一灌溉喷洒，避免了供水系统和供肥供药系统单独作业造成“水已供完，肥和药还没到田间”的情况出现。
[0007]
进一步，还包括空压机和打气管，所述的空压机与罐体之间通过打气管连接，在灌溉的过程中可以持续的保持罐体内的压力，保证罐内的水肥/药溶液能够完全的压出。
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进一步，还包括控制器，所述的水泵、施肥机、施药机、第一电磁阀门、第二电磁阀门、第三电磁阀门、第四电磁阀门、精准计量设备、空压机和第五电磁阀门与控制器电性连接，实现系统化的远程智能化控制，减少人力的投入。
[0009]
进一步，所述的罐体为密封罐，方便在打气了保持罐内的压强。
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进一步，所述的田间管网为施肥灌溉管网或/和打药管网，肥料和农药都是拥有独立的管网，所以支管道和罐体出水管的汇合管道需要叉开连接到相应的管网。
[0011]
进一步，一台所述的施肥机、施药机或空压机可以供给多个罐体，可以同时对多个
大棚或农田进行灌溉，节省了施肥机和空压机的使用数量，节省了成本。
[0012]
进一步，所述的罐体具有独立的控制板，所述的控制器、水泵、施肥机、施药机和控制板之间通过物联网进行数据交互，控制板用于控制安装在罐体上的电磁阀，比如排气管上的电磁阀、肥料给水管上的电磁阀、打气管上的电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，使罐体形成一个独立控制的设备。
[0013]
进一步，所述的精准计量设备为差压变送器，通过差压变送器来计算罐体内溶液的量。
[0014]
本实用新型的有益效果：1.简化了整个灌溉系统的管道连接和布局，特别是首部系统的管道布局，但不会影响到田间喷灌管网或打药管道的布局；2. 可以对农田或大棚的农作物进行肥料、农药的精准浓度配制灌溉，保证农作物的精准水、肥、药施用；3.同一台施肥机、施药机或空压机可以对多块农田或多个大棚进行供肥供药，节省施肥机、施药机、空压机和管道的使用数量；4.可以在短暂的灌溉时间内完成水肥/药的同时灌溉，避免出现“水已灌溉完，肥和药还没到田间”的情况出现；6.整体运行节能，往罐体注水使得水泵一直处于最佳状态不需要一直做变频工作，以及罐体注完水、配好肥料或农药后通过空压机加压实现灌溉、施肥或打药，不需要水泵的参与，这一过程大大降低能耗。
附图说明
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图1是本实用新型一种节能精准水肥药一体化灌溉系统的原理图；
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图2是本实用新型一种节能精准水肥药一体化灌溉系统的“一拖多模式”原理图；
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图3是本实用新型一种节能精准水肥药一体化灌溉系统的控制逻辑原理图。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型进行详细说明：
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在本实用新型的描述中，需要说明的是，“前”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0020]
如图1所示，一种节能精准水肥药一体化灌溉系统，包括水泵1、主管道2、肥料给水管3、罐体供水管4、施肥机5、罐体6、排气管7、罐体出水管 8、田间管网9、第一电磁阀门10、第二电磁阀门11、第三电磁阀门12、第四电磁阀门13、精准计量设备14、空压机15、打气管16、控制器17、支管道18、施药机19、农药给水管20和第五电磁阀门21。水泵1会连接到水池内，通过水池为灌溉系统供水。在水泵的出水口上连接有主管道2，主管道2上沿着水流方向依次设置有农药给水管20、肥料给水管3、罐体供水管4和支管道18即在主管道2上设置有4个连接口，分别为农药给水管连接口、肥料给水管连接口、罐体供水管连接口和支管道连接口。所述的施肥机5连接在肥料给水管3上，施肥机5为灌溉系统提供氮肥溶液、钾肥溶液或磷肥溶液；所述的施药机19连接在农药给水管20上，施药机19提供植物所需的农药。施肥机5提供的肥料溶液会随着肥料给水管3的水流进入到罐体6内避免了肥料溶液残留在肥料给水管3 内；施药机19提供的农药会随着农药给水管20的水流进入到罐体6内避免了农药残留在农药给水管20内。在罐体6上连接设置有农药给水管20、肥料给水管 3、罐体供水管4、
排气管7和罐体出水管8，农药给水管20、肥料给水管3、罐体供水管4和排气管7连接安装在罐体6的顶上，排气管7用于灌溉完后排气降低罐体6内的气压和注水时保持罐体6内外气压平衡；所述的罐体出水管8安装在罐体6的底部并与支管道19汇合，最后连接在田间管网9上，罐体6内的溶液直接通过田间管网9灌溉农田或大棚。这里的田间管网9可以是施肥灌溉管网也可以是打药管网。
[0021]
在整个灌溉系统中是通过多个电磁阀门进行有序的逻辑控制实现单水灌溉和水肥/药灌溉功能。所述的第一电磁阀门10设置在支管道18上。在肥料给水管3上设置有第二电磁阀门11，在农药给水管20上设置有第五电磁阀门，在罐体供水管4上设置有第三电磁阀门12，在罐体出水管8设置有第四电磁阀门13。以水流方向为前，所述的第二电磁阀门11设置在施肥机5的后面，第五电磁阀门20设置在施药机19的后面。
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为了实现精准的施肥配比，在罐体6上设置有精准计量设备14，所述的的精准计量设备14为差压变送器，差压变送器连通罐体6的底部和上部，通过监测压强来计算罐体6内溶液的量。
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为了保证施肥机6内在灌溉过程中管内的溶液保持在一定的压强下喷出，还需要设置一台空压机15，空压机15与罐体6之间通过打气管16连接。
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为了实现整个灌溉系统内各个部件的智能化远程控制，需要设置一个控制器17，水泵1、施肥机5、施药机19、第一电磁阀门10、第二电磁阀门11、第三电磁阀门12、第四电磁阀门13、第五电磁阀门21、精准计量设备14和空压机15与控制器17电性连接。控制器17先接受安装在田间或大棚内的各类传感器的数据，根据传感器的数据确定需要给相应的农田或者大棚提供怎样的溶液 (单单灌溉水溶液、不同肥料浓度的混合液、农药混合液)，控制器17再根据具体的情况控制电磁阀门、施肥机5/施药机19、空压机15等的工作。比如单单需要灌溉水时，控制器17会控制第一电磁阀门10打开，控制第二电磁阀门11、第三电磁阀门12、第四电磁阀门13和第五电磁阀门21关闭，这时水泵1抽取的水直接供给田间管网9；比如需要灌溉某一浓度配比肥料溶液，控制器17先通过计算需要各种的肥料多少量和水需要多少量，首先关闭第一电磁阀门10、第三电磁阀门12、第四电磁阀门13和第五电磁阀门21，打开第二电磁阀门11 并控制施肥机5提供各种肥料溶液所需的量，肥料在肥料给水管3内会跟随水流进入到罐体；再然后控制器17关闭第二电磁阀门11，打开第三电磁阀门12并控制水泵1为罐体6提供剩余所需水量；最后控制空压机15为罐体6提供压力，然后打开第一电磁阀门10先对田间管网9进行充水，最后打开第四电磁阀门13 进行肥料溶液灌溉。
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本实施方式使用的罐体6为密封罐，在各个管道上都需要设置单独的阀门，比如排气管7、肥料给水管3、农药给水管20和打气管16，并且罐体6具有独立的控制板，用于单独控制第三电磁阀12、第四电磁阀13及与排气管7、肥料给水管3、农药给水管20和打气管16连接处的电磁阀，使其能够形成一个独立的控制设备。在整个灌溉系统中控制器17、水泵1、施肥机5、施药机19 和罐体6上的控制板是通过物联网进行数据交互的。如图2所示，在整个灌溉系统中同一台施肥机5、施药机19或空压机15可以为多个罐体6服务即同一个农场的多个大棚只需要一台施肥机5、一台施药机19和一台空压机15，实现“一拖多”的工作模式即多个大棚或农田同步灌溉，可以使得水泵一直工作在最佳状态不需要一直做变频工作，减少能源的浪费，大大节省了农场的成本开支，同时也简化了农场内各种管道的布局，节约了耗材。在进行安装设置时各个管道上的电磁阀设置有管道的叉口处，这样可以避免从肥料给水管
3或农药给水管20出来的肥料溶液或农药溶液残留在肥料给水管3或农药给水管20叉开的支管内造成浪费。
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本实施方式中的电磁阀门采用的型号为2
”-
220-55-4ac-xz；施肥机5 采用的型号为imix—ec220；控制器17的主板型号为arm cortex-a7 mpcore 处理器核心板。
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尽管上文对本实用新型的具体实施方案进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方案进行各种改变和修改，但这些都不脱离本实用新型的精神和所附的权利要求所记载的范围。