一种基于物联网技术的水肥一体化柑橘滴灌系统

1.本发明涉及柑橘种植领域，更具体地说，涉及一种基于物联网技术的水肥一体化柑橘滴灌系统。


背景技术：

2.在柑橘产业不断扩大的同时，落后的生产管理模式、不利的人口结构变化和低水平的自动化程度等因素成为柑橘产业能力发展的阻碍，传统粗放的种植方式已经不能适应柑橘生产现代化的需要，近年来，物联网、人工智能、云计算等信息技术在农业中的应用，是发展现代农业生产的重要手段。为了实现柑橘的绿色高效栽培，利用信息化技术提升柑橘种植的管理水平，是建立高标准生态柑橘产业化示范园的有效途径。
3.水肥一体化技术是设施柑橘栽培的关键技术之一，具有水肥利用率高、节水节肥、节省人工、便于操作、提高果品产量和品质、减少土传病害、改善土壤微环境、有利于保护环境等显著优点。在水肥利用方面，采用水肥一体化技术要比常规滴灌模式显著降低水资源消耗量，少量多次滴灌能够适应植物根系部位连续吸收养分的特点，增加肥料利用效率，减少养分的流失。
4.由于柑橘生长的特殊性，其时生长过程中扎根的深度和稳定性也是影响其成活率和成果率的一个关键点，良好的根系生长能够有效提高柑橘抗害性，而现有的水肥一体种植系统在对柑橘进行智能化种植管控的同时，不能够有效引导柑橘根系的生长方向，易造成柑橘根系扎根不稳的状况，进而降低了柑橘的抗害性，降低了水肥一体化系统的功能性。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的水肥一体化柑橘滴灌系统，可以通过伴随式引导管、水胀延伸环和辅助调控组件的设置，能够在对柑橘进行滴灌的过程中，根据柑橘根系的生长趋势对滴灌的深度进行调节，进而通过改变土壤内部水分和肥料的位置深度，来对柑橘的根系进行生长方向上的引导，能够有效提高柑橘根系扎根的稳定性，在有效辅助柑橘根系生长的同时，还能够通过对其生长深度的引导，提高柑橘扎根的有效性，提高了柑橘的抗害性，有效提高该局的成活率和成果率，提高水肥一体化系统的功能性。
7.2.技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种基于物联网技术的水肥一体化柑橘滴灌系统，包括水肥一体化控制系统和滴灌水管，所述滴灌水管下端固定连接有与其相接通的预埋管，所述预埋管下端固定连接有伴随式引导管，所述伴随式引导管下端固定连接有滴漏管，所述伴随式引导管内开设有伴随式延伸腔，所述伴随式延伸腔内设置有辅助调控组件，所述辅助调控组件包括有电热环，所述伴随式延伸腔上下两内壁均固定连接有电热环，所述伴随式引导管外端上下两侧均固
定连接有多个吸水方板，所述吸水方板外端固定连接有根系感应器，所述根系感应器靠近伴随式引导管一端延伸至伴随式延伸腔内，并固定连接有柔性伸缩管，所述柔性伸缩管靠近电热环一端与电热环固定连接，所述柔性伸缩管外端固定连接有多个水胀延伸环，且水胀延伸环上下两端均固定连接有延伸条，所述延伸条与伴随式延伸腔内壁固定连接，通过伴随式引导管、水胀延伸环和辅助调控组件的设置，能够在对柑橘进行滴灌的过程中，根据柑橘根系的生长趋势对滴灌的深度进行调节，进而通过改变土壤内部水分和肥料的位置深度，来对柑橘的根系进行生长方向上的引导，能够有效提高柑橘根系扎根的稳定性，在有效辅助柑橘根系生长的同时，还能够通过对其生长深度的引导，提高柑橘扎根的有效性，提高了柑橘的抗害性，有效提高该局的成活率和成果率，提高水肥一体化系统的功能性。
10.进一步的，所述水肥一体化控制系统内设置有根系引导单元，所述根系引导单元与水肥一体化控制系统内设置的滴灌控制单元相连接，所述根系引导单元包括有根系数据处理模块，所述根系数据处理模块的输入端连接有根系监控模块，所述根系监控模块的输入端通过导线与根系感应器电性连接，所述根系数据处理模块的输出端连接有引导调控模块，所述引导调控模块的输出端通过导线与电热环电性连接，通过根系引导单元的设置，有效提高水肥一体化控制系统的智能化程度，有效实现水肥一体化控制系统与柑橘根系相结合，能够根据柑橘根系生长趋势对其进行自动引导，促进柑橘根系的扎根强度，提高其抓地性，进而提高柑橘种植的自动化和种植的合理性，促进水肥一体化控制系统的作用效果，使其能够与柑橘的生长过程相结合，促进柑橘种植的经济效益。
11.进一步的，所述柔性伸缩管上开设有多个与水胀延伸环相对应的引水孔，所述柔性伸缩管滑动连接有引水条，所述电热环靠近水胀延伸环一端固定连接有弹性热缩柱，所述弹性热缩柱延伸至柔性伸缩管内，并与引水条固定连接，水胀延伸环能够对引水条传递的水分进行吸收，带动伴随式引导管进行伸长移动，便于滴漏管在土壤内的下潜，进而通过不断调整滴灌的深度，引导柑橘的根系进行足够的深度扎根，提高其的根系生长效果。
12.进一步的，所述柔性伸缩管内滑动连接有多个与引水孔相配合的封堵隔套，且封堵隔套套设在引水条外侧，所述封堵隔套靠近引水条一端固定连接有多个承力条，且承力条另一端与引水条固定连接，通过封堵隔套对引水孔进行控制，能够适当地调节水胀延伸环的吸水量，有效控制根系引导的频率，便于模拟自然环境的变化，使得柑橘种植更加靠近自然生长过程，进而提高柑橘的种植效果，提高柑橘的抗害性，改善柑橘的生长质量。
13.进一步的，所述引水条外端固定连接有多个与水胀延伸环相配合的导水分条，导水分条能够对水分进行引导，便于水胀延伸环进行吸收形变。
14.进一步的，所述伴随式引导管上端固定连接有上锥阻力管，且上锥阻力管上端与预埋管固定连接，所述伴随式引导管下端固定连接有下锥阻力管，且下锥阻力管下端与滴漏管固定连接，上锥阻力管和下锥阻力管均呈锥形设置，能够在水胀延伸环不产生形变时稳定伴随式引导管的长度，有效避免伴随式引导管的回缩或者延伸过快对柑橘根系造成影响，提高柑橘的成活率。
15.进一步的，所述滴漏管上开设有多个滴漏孔，所述滴漏孔内固定连接有引水管。
16.进一步的，所述引水管远离滴漏管一端固定连接有温感磁条，所述引水管远离滴漏管一端磁性吸附有套设在弹性收缩管外侧的弹性收缩管，所述温感磁条内壁开设有多个收缩微孔，所述收缩微孔内固定连接有多个吸水张力丝。
17.进一步的，所述弹性收缩管外端固定连接有重力扣环，所述重力扣环内壁开设有引导槽，所述引导槽靠近引水管一侧内壁与温感磁条固定连接，在引导至柑橘根系扎根至合适深度后，通过重力扣环和温感磁条的延伸拓张，增加水分和肥料的扩散面积，进而有效促进根系的横向生长，进一步壮大的根系的生长，提高柑橘根系扎根的稳定性。
18.进一步的，所述根系数据处理模块的输入端还连接有延伸感应模块，所述伴随式延伸腔上内壁固定连接有距离感应器，所述延伸感应模块的输入端通过导线与距离感应器电性连接，所述根系数据处理模块的输出端还连接有扩散模块，所述引水管内固定连接有与弹性收缩管相配合的加热丝，所述扩散模块的输出端通过导线与加热丝电性连接，通过根系引导单元对加热丝进行控制，便于解锁弹性收缩管对重力扣环的锁定，能够促进水肥一体化控制系统的自动调控效果，增加其的适用性。
19.3.有益效果
20.相比于现有技术，本发明的优点在于：
21.(1)本方案通过伴随式引导管、水胀延伸环和辅助调控组件的设置，能够在对柑橘进行滴灌的过程中，根据柑橘根系的生长趋势对滴灌的深度进行调节，进而通过改变土壤内部水分和肥料的位置深度，来对柑橘的根系进行生长方向上的引导，能够有效提高柑橘根系扎根的稳定性，在有效辅助柑橘根系生长的同时，还能够通过对其生长深度的引导，提高柑橘扎根的有效性，提高了柑橘的抗害性，有效提高该局的成活率和成果率，提高水肥一体化系统的功能性。
22.(2)通过根系引导单元的设置，有效提高水肥一体化控制系统的智能化程度，有效实现水肥一体化控制系统与柑橘根系相结合，能够根据柑橘根系生长趋势对其进行自动引导，促进柑橘根系的扎根强度，提高其抓地性，进而提高柑橘种植的自动化和种植的合理性，促进水肥一体化控制系统的作用效果，使其能够与柑橘的生长过程相结合，促进柑橘种植的经济效益。
23.(3)水胀延伸环能够对引水条传递的水分进行吸收，带动伴随式引导管进行伸长移动，便于滴漏管在土壤内的下潜，进而通过不断调整滴灌的深度，引导柑橘的根系进行足够的深度扎根，提高其的根系生长效果。
24.(4)通过封堵隔套对引水孔进行控制，能够适当地调节水胀延伸环的吸水量，有效控制根系引导的频率，便于模拟自然环境的变化，使得柑橘种植更加靠近自然生长过程，进而提高柑橘的种植效果，提高柑橘的抗害性，改善柑橘的生长质量。
25.(5)上锥阻力管和下锥阻力管均呈锥形设置，能够在水胀延伸环不产生形变时稳定伴随式引导管的长度，有效避免伴随式引导管的回缩或者延伸过快对柑橘根系造成影响，提高柑橘的成活率。
26.(6)通过重力扣环和温感磁条的延伸拓张，增加水分和肥料的扩散面积，进而有效促进根系的横向生长，进一步壮大的根系的生长，提高柑橘根系扎根的稳定性。
附图说明
27.图1为本发明的滴灌水管和预埋管配合轴测结构示意图；
28.图2为本发明的根系引导单元控制流程结构示意图
29.图3为本发明的伴随式引导管和水胀延伸环配合爆炸结构示意图；
30.图4为本发明的预埋管主视剖面结构示意图；
31.图5为本发明的图4中a处结构示意图；
32.图6为本发明的柔性伸缩管和水胀延伸环配合局部结构示意图；
33.图7为本发明的电热环局部结构示意图；
34.图8为本发明的重力扣环和引水管配合主视剖面结构示意图；
35.图9为本发明的图8中b处结构示意图；
36.图10为本发明的滴灌水管对柑橘树根系引导时结构示意图。
37.图中标号说明：
38.1滴灌水管、2预埋管、3伴随式引导管、301上锥阻力管、302下锥阻力管、303伴随式延伸腔、4水胀延伸环、5辅助调控组件、501电热环、5011弹性热缩柱、502根系感应器、503柔性伸缩管、5031引水孔、504吸水方板、505封堵隔套、5051承力条、506引水条、5061导水分条、6滴漏管、601滴漏孔、7重力扣环、701弹性收缩管、702温感磁条、8引水管。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.实施例1：
43.请参阅图1-10，一种基于物联网技术的水肥一体化柑橘滴灌系统，包括水肥一体化控制系统和滴灌水管1，滴灌水管1下端固定连接有与其相接通的预埋管2，预埋管2下端固定连接有伴随式引导管3，伴随式引导管3下端固定连接有滴漏管6，伴随式引导管3内开设有伴随式延伸腔303，伴随式延伸腔303内设置有辅助调控组件5，辅助调控组件5包括有电热环501，伴随式延伸腔303上下两内壁均固定连接有电热环501，伴随式引导管3外端上下两侧均固定连接有多个吸水方板504，吸水方板504外端固定连接有根系感应器502，根系感应器502靠近伴随式引导管3一端延伸至伴随式延伸腔303内，并固定连接有柔性伸缩管503，柔性伸缩管503靠近电热环501一端与电热环501固定连接，柔性伸缩管503外端固定连接有多个水胀延伸环4，且水胀延伸环4上下两端均固定连接有延伸条，延伸条与伴随式延伸腔303内壁固定连接，通过伴随式引导管3、水胀延伸环4和辅助调控组件5的设置，能够在
对柑橘进行滴灌的过程中，根据柑橘根系的生长趋势对滴灌的深度进行调节，进而通过改变土壤内部水分和肥料的位置深度，来对柑橘的根系进行生长方向上的引导，能够有效提高柑橘根系扎根的稳定性，在有效辅助柑橘根系生长的同时，还能够通过对其生长深度的引导，提高柑橘扎根的有效性，提高了柑橘的抗害性，有效提高该局的成活率和成果率，提高水肥一体化系统的功能性。
44.请参阅图2，水肥一体化控制系统内设置有根系引导单元，根系引导单元与水肥一体化控制系统内设置的滴灌控制单元相连接，根系引导单元包括有根系数据处理模块，根系数据处理模块的输入端连接有根系监控模块，根系监控模块的输入端通过导线与根系感应器502电性连接，根系数据处理模块的输出端连接有引导调控模块，引导调控模块的输出端通过导线与电热环501电性连接，通过根系引导单元的设置，有效提高水肥一体化控制系统的智能化程度，有效实现水肥一体化控制系统与柑橘根系相结合，能够根据柑橘根系生长趋势对其进行自动引导，提高柑橘种植的自动化和种植的合理性，促进水肥一体化控制系统的作用效果，使其能够与柑橘的生长过程相结合，促进柑橘种植的经济效益。
45.请参阅图3-7和图10，柔性伸缩管503上开设有多个与水胀延伸环4相对应的引水孔5031，柔性伸缩管503滑动连接有引水条506，电热环501靠近水胀延伸环4一端固定连接有弹性热缩柱5011，弹性热缩柱5011延伸至柔性伸缩管503内，并与引水条506固定连接，水胀延伸环4能够对引水条506传递的水分进行吸收，带动伴随式引导管3进行伸长移动，便于滴漏管6在土壤内的下潜，进而通过不断调整滴灌的深度，引导柑橘的根系进行足够的深度扎根，提高其的根系生长效果。
46.请参阅图3-7，柔性伸缩管503内滑动连接有多个与引水孔5031相配合的封堵隔套505，且封堵隔套505套设在引水条506外侧，封堵隔套505靠近引水条506一端固定连接有多个承力条5051，且承力条5051另一端与引水条506固定连接，通过封堵隔套505对引水孔5031进行控制，能够适当地调节水胀延伸环4的吸水量，有效控制根系引导的频率，便于模拟自然环境的变化，使得柑橘种植更加靠近自然生长过程，进而提高柑橘的种植效果，提高柑橘的抗害性，改善柑橘的生长质量。
47.请参阅图5-7，引水条506外端固定连接有多个与水胀延伸环4相配合的导水分条5061，导水分条5061能够对水分进行引导，便于水胀延伸环4进行吸收形变。
48.请参阅图1和图3-10，伴随式引导管3上端固定连接有上锥阻力管301，且上锥阻力管301上端与预埋管2固定连接，伴随式引导管3下端固定连接有下锥阻力管302，且下锥阻力管302下端与滴漏管6固定连接，上锥阻力管301和下锥阻力管302均呈锥形设置，能够在水胀延伸环4不产生形变时稳定伴随式引导管3的长度，有效避免伴随式引导管3的回缩或者延伸过快对柑橘根系造成影响，提高柑橘的成活率。
49.请参阅图1-10，滴漏管6上开设有多个滴漏孔601，滴漏孔601内固定连接有引水管8。
50.请参阅图8和图9，引水管8远离滴漏管6一端固定连接有温感磁条702，引水管8远离滴漏管6一端磁性吸附有套设在弹性收缩管701外侧的弹性收缩管701，温感磁条702内壁开设有多个收缩微孔，收缩微孔内固定连接有多个吸水张力丝。
51.请参阅图9，弹性收缩管701外端固定连接有重力扣环7，重力扣环7内壁开设有引导槽，引导槽靠近引水管8一侧内壁与温感磁条702固定连接，在引导至柑橘根系扎根至合
适深度后，通过重力扣环7和温感磁条702的延伸拓张，增加水分和肥料的扩散面积，进而有效促进根系的横向生长，进一步壮大的根系的生长，提高柑橘根系扎根的稳定性。
52.请参阅图2，根系数据处理模块的输入端还连接有延伸感应模块，伴随式延伸腔303上内壁固定连接有距离感应器，延伸感应模块的输入端通过导线与距离感应器电性连接，根系数据处理模块的输出端还连接有扩散模块，引水管8内固定连接有与弹性收缩管701相配合的加热丝，扩散模块的输出端通过导线与加热丝电性连接，通过根系引导单元对加热丝进行控制，便于解锁弹性收缩管701对重力扣环7的锁定，能够促进水肥一体化控制系统的自动调控效果，增加其的适用性。
53.请参阅图1-10，在将预埋管2预埋至柑橘树旁的土壤内后，根系感应器502对柑橘根系所在位置进行感应，并信号传递至根系监控模块，根系监控模块对数据进行转化后输送至根系数据处理模块，根系数据处理模块对柑橘根系的位置进行判断，然后向引导调控模块输送引导命令，使得引导调控模块控制电热环501产生热量，此时弹性热缩柱5011受热不断收缩，能够带动引水条506在柔性伸缩管503内滑动，使得封堵隔套505远离引水孔5031，此时滴灌控制单元向滴灌水管1内通入水分，使得滴漏管6不断滴漏水分，此时土壤内的水分首先会被吸水方板504吸收，并通过引水条506和导水分条5061的配合通过引水孔5031传递至水胀延伸环4内，水胀延伸环4吸水胀大，带动伴随式引导管3产生延伸动作，使得伴随式引导管3对滴漏管6进行下移引导，增加滴漏管6的作用深度，进而对柑橘根系进行引导，在滴漏管6延伸至合适距离后，电热环501断电冷却，弹性热缩柱5011产生弹性恢复，使得引水条506移动，带动封堵隔套505对引水孔5031进行堵塞，阻止水胀延伸环4的吸水胀大动作，保持滴漏管6的深度，对柑橘根系进行引导，一段时间后，再重复上述步骤，直至滴漏管6延伸至理想位置，在对滴漏管6延伸位置的判断是通过伴随式延伸腔303内的距离感应器进行移动距离的感应，辅助根系数据处理模块对滴漏管6的深度进行控制，通过伴随式引导管3、水胀延伸环4和辅助调控组件5的设置，能够在对柑橘进行滴灌的过程中，根据柑橘根系的生长趋势对滴灌的深度进行调节，进而通过改变土壤内部水分和肥料的位置深度，来对柑橘的根系进行生长方向上的引导，能够有效提高柑橘根系扎根的稳定性，在有效辅助柑橘根系生长的同时，还能够通过对其生长深度的引导，提高柑橘扎根的有效性，提高了柑橘的抗害性，有效提高该局的成活率和成果率，提高水肥一体化系统的功能性；在滴漏管6移动至理想位置后，根系数据处理模块向扩散模块发出命令，使得扩散模块控制加热丝加热，使得弹性收缩管701失去磁性，在重力扣环7重力和温感磁条702吸水胀力的作用下，使得温感磁条702沿着向下倾斜的方向延伸，引导扩散滴漏管6内排出的水分，促进柑橘根系的横向发展，增大其的扎根范围，进一步提高其扎根的稳定性，提高柑橘的抗害性。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。