一种智能灌溉系统的制作方法

1.本实用新型涉及灌溉技术技术领域，具体是涉及一种智能灌溉系统。


背景技术：

2.近年来食品安全问题引起了广大市民的注意，为了能够放心的食用，很多居民在楼顶阳台种植绿色蔬菜，让自己吃起来更加放心，为使蔬菜得到充分灌溉，提高成活率，目前的灌溉很多已采用了自动灌溉的方式，但是，传统的自动灌溉存在实际灌溉用水量和施肥量与需求量存在偏差，无法根据种植的植物生长特性及环境参数得到合理有效的水分和肥料补充，导致水资源和肥料的浪费，使得灌溉成本较高，影响绿色蔬菜的生长；而且很多地区水资源短缺严重，没有充分利用雨水，进一步增加了灌溉成本；同时未吸收的水肥容易随着土壤渗流损失，导致水肥资源利用率不高。
3.中国专利cn212138370u公开了一种智慧灌溉系统，包括管理中心和灌溉系统，所述管理中心包括进行计算和判断的云平台、用于监测和预报的气象站、用于采集数据的数据采集单元和提供服务，管理中心通过无线信号连接控制柜，控制柜接收云平台反馈的信息，控制中心通过无线信号连接和控制灌溉系统，该专利通过控制中心智能控制灌溉系统，使用互联网技术为种植户提供了先进的一种智慧灌溉系统，不仅设置施肥机，而且还通过比例式注肥泵和文丘里等各种方式进行施肥，合理利用肥料；但是该专利仍然无法充分利用雨水资源，而且水肥随着土壤渗流损失问题并未得到解决，水肥资源利用率不高，灌溉成本较高。
4.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种智能灌溉系统。
6.为实现上述目的，本实用新型提出的智能灌溉系统，包括耕种箱、水肥回收装置、重力滴灌装置、雨水回收装置和控制装置，所述控制装置通过有线和/或无线与所述水肥回收装置、所述重力滴灌装置及所述雨水回收装置电连接，所述耕种箱设置在支撑架上，所述耕种箱底面开设有若干漏水孔，所述水肥回收装置包括导流箱和水肥调配罐，所述导流箱设在所述耕种箱底部，所述水肥调配罐分别与所述导流箱和所述雨水回收装置相互连通，所述水肥调配罐上设置搅拌机构和肥料斗，所述重力滴灌装置包括水肥暂存罐和滴灌带，所述水肥暂存罐与所述水肥调配罐连通，所述水肥暂存罐设置高度高于所述耕种箱，所述滴灌带设置在所述耕种箱内，并通过主灌溉管道与所述水肥暂存罐连通。耕种箱内为未吸收的水肥通过水肥回收装置进行回收利用，回收后的水肥输送到水肥调配罐进行重新调配，使得水肥比例符合灌溉需求；水肥暂存罐设置高度高于所述耕种箱，使得水肥暂存罐内
的水肥能够依靠重力流到耕种箱内，无需动力即可完成灌溉，节约能源；水肥调配罐和水肥暂存罐的设置使得灌溉的同时也可以进行水肥的配制。
7.进一步地，所述控制装置包括控制器、数据采集模块、通信模块、触摸显示模块和控制柜，所述控制器、所述通信模块和所述触摸显示模块均设在所述控制柜上，所述数据采集模块、所述通信模块和所述触摸显示模块均与所述控制器电连接，所述数据采集模块包括温湿度传感器、第一离子浓度传感器、第二离子浓度传感器、第一流量计、第二流量计、第三流量计和称重传感器，所述温湿度传感器和所述第一离子浓度传感器设在所述耕种箱内，所述第二离子浓度传感器设在所述水肥调配罐上，所述第一流量计设在所述水肥调配罐与所述雨水回收装置连通的第一管道上，所述第二流量计设在所述导流箱与所述水肥调配罐连通的第二管道上，所述第三流量计设在所述主灌溉管道上，所述称重传感器设在所述肥料斗的底部，所述通信模块与智能移动终端通信连接。温湿度传感器和第一离子浓度传感器分别测量耕种箱内不同位置的温度、湿度及离子浓度等土壤现场环境参数反馈至控制器，同时智能移动终端推送天气参数至控制器，控制器进行运算分析，精准计算出灌溉水量和肥料量；而且智能移动终端可以实现远程控制灌溉，控制更为方便。
8.进一步地，所述第一管道上还设有第一水泵和第一阀门，所述第二管道上还设有第二水泵和第二阀门，所述主灌溉管道上还设有第三阀门，所述水肥暂存罐与所述水肥调配罐连通的第三管道上设有第三水泵和第四阀门，所述第一水泵、所述第一阀门、所述第二水泵、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第三水泵和第四阀门均与所述控制器电连接。第一水泵可以抽水至水肥调配罐内进行加水，第二水泵把导流箱内回收的水肥抽至水肥调配罐内，进行混合调配，使得水肥的浓度符合植物生长需求。
9.进一步地，所述雨水回收装置包括集水槽和雨水罐，所述集水槽围绕屋顶檐边设置，所述集水槽上设有引水管，所述引水管上设有换向阀，所述换向阀的一个出口与所述雨水罐连通，另一个出口与外部大气连通，所述雨水罐与所述第一管道的一端连通，所述换向阀与所述控制器电连接。雨水落到屋顶后流到四周檐边的集水槽，并进入引水管，通过换向阀切换雨水的流向，初期雨水由于杂物较多不进行回收，后期雨水则流到雨水罐进行回收，节约水资源。
10.进一步地，所述数据采集模块还包括液位传感器，所述液位传感器分别设在所述水肥调配罐、所述雨水罐和所述水肥暂存罐上，所述液位传感器与所述控制器电连接。液位传感器用于检测各个罐子内部的液位，避免液位过高溢流造成浪费，或者液位过低无法进行灌溉。
11.进一步地，所述换向阀与所述雨水罐连通的管道上设有第一过滤器。第一过滤器用于过滤回收雨水中的杂质。
12.进一步地，所述雨水罐上连通有补水管，所述补水管与外部水源连通，所述补水管上设有第五阀门，所述第五阀门与所述控制器电连接。在雨水回收量不足以使用时，通过打开第五阀门，对雨水罐进行补水，避免整个灌溉系统无法运行。
13.进一步地，所述第一管道上还设有第二过滤器，所述第二管道上设有第三过滤器。第二过滤器用于对进入水肥调配罐的水进行过滤，第三过滤器用于对进入水肥调配罐的回收水肥进行过滤，避免杂质过多，影响灌溉。
14.进一步地，所述漏水孔上方铺设有透水网布。用于阻挡细微土壤颗粒穿透但能使
水体穿透，避免土壤进入下方的导流箱内。
15.进一步地，所述导流箱四周侧壁向底部倾斜设置，所述导流箱底面凹设有集沙槽，所述集沙槽两端设有可拆卸的密封板。使得导流箱内回收的水肥中的杂质能够沿着导流箱倾斜侧壁下滑沉淀在集沙槽内，清理时只需打开两端的密封板往一边推出杂质，方便清理。
16.本实用新型的有益效果包括：通过在耕种箱底面开设有漏水孔，使耕种箱内的未吸收的水肥能够回收到导流箱内并输送到水肥调配罐进行调配，使得水肥得以循环利用，提高水肥资源利用率，降低成本；通过控制装置中的数据采集模块采集耕种箱内土壤的温湿度及植物生长所需养分离子浓度数据，配合智能移动终端推送天气参数，以及根据种植的植物生长特性，使得控制器能够精准计算出灌溉的水量和肥料量，然后通过水肥调配罐配制合适的水肥进行重力灌溉，灌溉时通过第三流量计进行计量，避免实际灌溉用量与需求量存在偏差，造成水资源和肥料的浪费，降低灌溉成本；通过雨水回收装置回收雨水利用雨水，进一步降低灌溉成本。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例中的智能灌溉系统的整体示意图。
18.图2是本实用新型实施例中水肥调配罐的连接示意图。
19.图3是本实用新型实施例中雨水回收装置的示意图。
20.图4是本实用新型实施例中导流箱的示意图。
21.图5是本实用新型实施例中的智能灌溉系统的系统框图。
22.附图标记：
23.1耕种箱；101支撑架；102漏水孔；2水肥回收装置；201导流箱；2011集沙槽；2012密封板；202水肥调配罐；203搅拌机构；204肥料斗；2041称重传感器；2042吸料管；2043真空吸料泵；205第一管道；2051第一流量计；2052第一水泵；2053第一阀门；2054第二过滤器；206第二管道；2061第二流量计；2062第二水泵；2063第二阀门；2064第三过滤器；3重力滴灌装置；301水肥暂存罐；3012搅拌设备；302滴灌带；303主灌溉管道；3031第三流量计；3032第三阀门；304第三管道；3041第三水泵；3042第四阀门；4雨水回收装置；401集水槽；402雨水罐；403引水管；404换向阀；405第一过滤器；406补水管；4061第五阀门；5控制装置；501控制器；502数据采集模块；5021温湿度传感器；5022第一离子浓度传感器；5023第二离子浓度传感器；503通信模块；504触摸显示模块；505控制柜；506智能移动终端；6屋顶；7液位传感器。
具体实施方式
24.为了使本实用新型实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
26.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型实施例和简化描述，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。
27.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.请参阅1至图5，本实用新型公开的智能灌溉系统，包括耕种箱1、水肥回收装置2、重力滴灌装置3、雨水回收装置4和控制装置5，控制装置5分别通过有线和/或无线与水肥回收装置2、重力滴灌装置3及雨水回收装置4电连接，用于控制整个智能灌溉系统的运行，耕种箱1设置在支撑架101上，在耕种箱1底面开设有若干漏水孔102，水肥回收装置2包括导流箱201和水肥调配罐202，导流箱201设在耕种箱1底部，用于接住从漏水孔102流出的水肥，并汇集在导流箱201内进行回收利用，水肥调配罐202分别与导流箱201和雨水回收装置4相互连通，水肥调配罐202上设置搅拌机构203和肥料斗204，水肥调配罐202用于精准调配混合符合植物生长所需的水肥，重力滴灌装置3包括水肥暂存罐301和滴灌带302，水肥暂存罐301与水肥调配罐202连通，用于存储调配好的水肥待用，水肥暂存罐301设置高度高于耕种箱1，滴灌带302设置在耕种箱1内，并通过主灌溉管道303与水肥暂存罐301连通，在本实施例中，导流箱201也架设在支撑架101，并位于耕种箱1的正下方，水肥暂存罐301的顶部也设有搅拌设备3012，防止调配好的水肥沉淀，堵住滴灌带302，滴灌带302优选采用内镶式贴片滴灌带，滴灌带302的直径为16mm,壁厚为0.4mm,流量为2l/h，水肥暂存罐301设置在屋顶6上，以实现重力灌溉，不用设置水泵进行加压灌溉；而且水肥调配罐202和水肥暂存罐301分开设置，在水肥调配罐202配制水肥过程中也不影响水肥暂存罐301的灌溉。
29.控制装置5包括控制器501、数据采集模块502、通信模块503、触摸显示模块504和控制柜505，控制器501、通信模块503和触摸显示模块504均设在控制柜505上，具体的，控制器501和通信模块503设置在控制柜505的柜体内，触摸显示模块504设置在控制柜505的柜门上，控制器501采用mcu微控制器或plc可编程逻辑控制器，通信模块503为无线通信模块，例如gprs模块，通信模块503通过路由器接入局域网或者互联网；数据采集模块502、通信模块503和触摸显示模块504均与控制器501电连接，数据采集模块502包括温湿度传感器5021、第一离子浓度传感器5022、第二离子浓度传感器5023、第一流量计2051、第二流量计2061、第三流量计3031和称重传感器2041，温湿度传感器5021和第一离子浓度传感器5022设在耕种箱1内，温湿度传感器5021用于检测采集耕种箱1内土壤的水分和温度数据，第一离子浓度传感器5022用于检测采集耕种箱1的土壤中磷离子、氮离子、钾离子等植物生长所需的离子浓度数据，并把检测到的数据反馈至控制器501进行分析和处理，第二离子浓度传感器5023设在水肥调配罐202上，用于检测采集水肥调配罐202内水肥中的磷离子、氮离子、钾离子等浓度数据，以便调配出符合植物生长的水肥；第一流量计2051设在水肥调配罐202与雨水回收装置4连通的第一管道205上，用于计量添加的水量，第二流量计2061设在导流箱201与水肥调配罐202连通的第二管道206上，用于计量添加回收的水肥量，第三流量计3031设在主灌溉管道303上，用于计量灌溉的流量，称重传感器2041设在肥料斗204的底部，用于对肥料斗204内的肥料进行称重，计量添加的肥料量，肥料斗204设置在水肥调配罐202
的顶部，并与水肥调配罐202内部相连通，在肥料斗204上方还连通有吸料管2042，吸料管2042上设有真空吸料泵2043，方便把肥料输送到肥料斗204内；通信模块503与智能移动终端506进行通信连接，智能移动终端506例如为手机或平板电脑等，智能移动终端506通过局域网或者互联网与通信模块503通信连接，使得操作者能够实现远程控制灌溉，控制更为方便；智能移动终端506上安装有获取天气数据的app，并能够将天气数据传送至控制器501，使得控制器501能够自动根据天气调整合适的灌溉方式，例如，天气将会有雨天的天气，则控制器501调取雨天的灌溉模式，减少施肥量，避免雨水来时冲走植物未来得及吸收的养分离子；天气将会持续高温，则控制器501调取高温的灌溉模式，灌溉模式的参数经过实验得出，并输入存储到控制器501的存储单元。
30.在第一管道205上还设有第一水泵2052和第一阀门2053，第一水泵2052用于把雨水罐402或外部水源抽至水肥调配罐202内，第二管道206上还设有第二水泵2062和第二阀门2063，第二水泵2062用于把导流箱201抽至水肥调配罐202内，主灌溉管道303上还设有第三阀门3032，水肥暂存罐301与水肥调配罐202连通的第三管道304上设有第三水泵3041和第四阀门3042，第三水泵3041用于把水肥调配罐202中调配好的水肥抽至水肥暂存罐301内，第一水泵2052、第一阀门2053、第二水泵2062、第二阀门2063、第三阀门3032、第三水泵3041和第四阀门3042均与控制器501电连接；第一阀门2053、第二阀门2063、第三阀门3032和第四阀门3042为截止阀，阀门的驱动方式采用气动或电动的方式，第一水泵2052、第二水泵2062和第三水泵3041均采用离心泵。
31.雨水回收装置4包括集水槽401和雨水罐402，集水槽401围绕屋顶6檐边设置，集水槽401上连通设有引水管403，在引水管403末端上设有换向阀404，换向阀404采用二位三通换向阀，驱动方式采用气动或电动的方式，引水管403的一端与集水槽401连通，另一端连通到换向阀404的入口，换向阀404的一个出口与雨水罐402连通，另一个出口与外部大气连通，雨水罐402与第一管道205的一端连通，换向阀404与控制器501电连接。
32.数据采集模块502还包括液位传感器7，液位传感器7分别设在水肥调配罐202、雨水罐402和水肥暂存罐上，液位传感器7与控制器501电连接，用于检测各个罐子内部的液位，避免液位过高或过低，影响灌溉进度。
33.在换向阀404与雨水罐402连通的管道上设有第一过滤器405，第一过滤器405采用y型过滤器，用于过滤收集的雨水，避免雨水罐402中混入过多杂质。
34.雨水罐402上连通有补水管406，补水管406与外部水源连通，补水管406上设有第五阀门4061，第五阀门4061与控制器501电连接，第五阀门4061同样为截止阀，驱动方式采用气动或电动的方式，当雨水罐402内水位过低时，打开补水管406上的第五阀门4061，对雨水罐402进行补水。
35.在第一管道205上还设有第二过滤器2054，在第二管道206上设有第三过滤器2064，第二过滤器2054和第三过滤器2064采用碟片式过滤器、离心过滤器或网式过滤器，用于过滤杂质；第二过滤器2054用于过滤从雨水罐402输送到水肥调配罐202的水，第三过滤器2064用于过滤从导流箱201输送到水肥调配罐202回收的水肥；当然在主灌溉管道303也可以设置第四过滤器(图未示)，确保滴灌带302不会被堵塞。
36.在漏水孔102上方铺设有透水网布(图未示)，透水网布铺设在整个耕种箱1的底面，透水网布能够阻挡细微土壤颗粒穿透但能使水体穿透，避免土壤进入下方的导流箱201
内。
37.导流箱201的四周侧壁向底部倾斜设置，在导流箱201底面凹设有集沙槽2011，集沙槽2011两端设有可拆卸的密封板2012；从耕种箱1的漏水孔102进入导流箱201内回收的水肥中的杂质沿着导流箱201倾斜侧壁下滑沉淀在集沙槽2011内，清理时只需打开两端的密封板2012，往一边推出杂质即可，方便清理。
38.本实用新型的工作原理：使用时，根据不同的植物生长特性及环境参数，通过触摸显示模块504或智能移动终端506预先设置植物生长所需肥料量、水量、土壤温湿度及土壤中各离子浓度等参数阈值，建立灌溉模型，并存储在控制器501的存储单元中；温湿度传感器5021和第一离子浓度传感器5022分别检测耕种箱1内不同位置的温度、湿度及离子浓度等耕种箱1中土壤的环境参数反馈至控制器501，同时智能移动终端506推送天气参数至控制器501，控制器501进行运算分析，精准计算出灌溉水量和肥料量，控制器501控制重力滴灌装置3的第三阀门3032开启，通过滴灌带302把水肥暂存罐301中的水肥输送带到耕种箱1内进行灌溉，灌溉时第三流量计3031实时检测灌溉水肥量，实现智能灌溉，避免水资源和肥料的浪费，降低灌溉成本；在雨天时，雨水落到耕种箱1内把植物未吸收的肥料离子从漏水孔102冲入下方的导流箱201内进行回收，同时通过集水槽1来收集落在屋顶6上雨水，雨水汇聚之后进入到引水管403中，控制器501控制换向阀404把初期的雨水排出不进行收集，避免因初期雨水中异物杂质过多堵住第一过滤器405，排放一端时间后，控制器501控制换向阀404换向连通引水管403和雨水罐402，使得非初期雨水进入雨水罐402中；调配水肥时，回收的水肥、雨水和肥料斗204中的肥料按照比例添加到水肥调配罐202内进行调配，第二离子浓度传感器5023实时检测调配的水肥离子浓度，合格后通过第三水泵3041输送到水肥暂存罐301中待用。
39.本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
40.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。