一种林业种植水肥一体化控制系统及方法

本发明涉及农作物种植，尤其是一种林业种植水肥一体化控制系统及方法。

背景技术：

1、水肥一体化技术是指集灌溉和施肥于一体的农业新技术。通常是将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，将肥料和水按一定比例混合，然后通过压力系统，用混合后的水肥混合物灌溉作物，从而同时完成对作物的施肥和浇水。此技术的应用大大提高了农业种植的效率，因此在现代农业种植中被广泛使用。

2、水肥一体化技术对管理有一定要求，需要对整体设备进行监控，出现故障时，保证可以及时做出反应和举措，且在使用设备时如果管理不善，管道内积累残余肥料，容易导致滴头堵塞，降低设备的使用效率，因此，急需一种林业种植水肥一体化控制系统及方法。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述存在的技术问题，提供一种林业种植水肥一体化控制系统及方法。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种林业种植水肥一体化控制系统及方法，包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、过滤模块、混合模块、灌溉模块和报警模块，所述检测模块通过传感器连接水肥一体化设备，所述过滤模块通过压力传感器连接过滤器管道将输入设备的水进行过滤同时监测水输入的压力，压力传感器输出端连接水泵，所述混合模块对固体进料或液体进料的量与速度进行控制，所述灌溉模块与灌溉设备连接，由灌溉设备将混合完成的水肥混合液体进行传输和灌溉至农作物，所述报警模块输出端与提示灯和水肥一体化设备连接，在水肥一体化设备的局部出现异常时通过提示灯进行提示。

4、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。进一步地，所述检测模块包括压力检测单元、水质检测单元、管道检测单元和浓度检测单元，所述压力检测单元通过压力传感器对设备管道内的压力进行检测，所述水质检测单元的输入端与过滤设备入水管道和出水管道连接，所述管道检测模块输入端连接振频传感器和压力传感器，所述浓度检测单元输入端连接肥料混合装置中的浓度传感器，输出端连接水肥混合装置的入水阀和进料阀。

5、进一步地，所述过滤模块包括过滤单元和压力控制单元，所述过滤单元输出端连接过滤设备与过滤设备出水管道，所述压力控制单元通过压力泵控制过滤设备中的压力。

6、进一步地，所述混合模块包括进料控制单元和搅拌速率控制单元，所述进料控制单元连接水肥混合设备进料阀和进料筛，所述搅拌速率控制单元控制水肥混合设备的搅拌速度。

7、进一步地，所述灌溉模块包括控速控量单元和速率监测单元，所述控速控量单元输出端与灌溉阀连接，输入端与总控设备和浓度传感器连接，所述速率监测单元输入端连接速率传感器。

8、进一步地，所述报警模块包括应急控制单元和异常提示单元，所述应急控制单元输出端连接水肥一体化设备，所述异常提示单元连接提示灯，在出现设备局部的故障时通过提示灯进行提示。本发明一种林业种植水肥一体化控制方法，其步骤为：

9、s1.启动水肥一体化设备，在总控设备上设定产出肥料的浓度，设定灌溉的速率，改变灌溉阀进行水肥灌溉的量和速率；

10、s2.开启水泵，水流过过滤设备进行减压充分过滤，过滤后的水经过增压流入水肥混合装置；

11、s3.水肥混合装置中的水达到一定体积后，暂停水泵，开启进料阀，调整阀口的开口大小，根据所需肥料浓度调整肥料进料量，启动进料筛进行左右抖动，优先使体积更小的肥料颗粒进入水肥混合装置；

12、s4.开启水肥混合装置的搅拌装置，从水肥混合装置的底部开始搅拌，速度根据肥料的浓度而变化，浓度较低时速度提升，浓度较高时速度降低，搅拌完毕后通过设备管道将混合完成的肥料进行输送，此时暂停搅拌的搅拌装置仍然通过惯性进行搅拌；

13、s5.肥料到达灌溉设备，从灌溉阀喷出，进行施肥，同时通过速率传感器的数据，对比设定速率，判断管道是否存在堵塞等其他问题，肥料灌溉完成后，启动水泵，水流经过滤设备时进行增压，流至水肥混合装置时，启动搅拌装置并加速10s，搅拌20s后关闭搅拌装置，利用水对水肥混合装置及设备管道进行冲洗；

14、s6.冲洗设备和管道的水通过灌溉阀流出，对种植物进行二次低浓度灌溉，二次灌溉完成后关闭所有设备，完成灌溉工作，在整个灌溉过程中，由总控设备通过压力、速率和浓度传感器对灌溉工作及设备进行监控，并由提示灯进行提示；

15、其中，所述s6所述的总控设备对灌溉工作及设备进行监控的过程为：

16、z1.设置水质检测单元，对过滤前后的水都进行水质检测，达到条件的水才可流通，在过滤前的水已经达到条件的，则无需进行减压过滤，可以直接流通，节省能源；

17、z2.设置浓度检测单元，通过浓度传感器传输至总控设备的肥料浓度数据，控制水肥混合装置的入水阀和进料阀，从而控制水与肥料的量，达到调节浓度的效果，调节完成的肥料通过开启设备管道，将肥料进行输送；

18、z3.设置管道检测单元，通过压力传感器和振频传感器，检测管道的振动频率及管道中的水流过阀量和压力，判断管道是否异常，如发现异常振动频率异常，则通过提示灯进行提示；

19、z4.设置压力检测单元，通过压力传感器对设备管道内进行压力检测，检测流体压力的同时对设备管道起到漏水故障监测作用，当管道内压力过大时，调整水泵的功率，当水泵正常工作但管道内压力过小时，根据设置在水肥一体化设备各处的压力传感器所传输的数据确定异常部位，通过提示灯，提示人工排查漏水问题。

20、有益效果

21、本发明一种林业种植水肥一体化控制系统及方法，通过控制系统，利用多种传感器联合检测水肥一体化设备，更加全面地反映设备的实时问题，减少排查故障的所需要的时间，在灌溉之后继续对管道进行冲洗，一定程度上防止设备管道之中残留肥料，长期使用导致堵塞，解决了管道内积累残余肥料，容易导致滴头堵塞，降低设备的使用效率的问题，本发明使用方法简单，效果显著，具有极大的市场推广价值。

技术特征：

1.一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、过滤模块、混合模块、灌溉模块和报警模块，所述检测模块通过传感器连接水肥一体化设备，所述过滤模块通过压力传感器连接过滤器管道将输入设备的水进行过滤同时监测水输入的压力，压力传感器输出端连接水泵，所述混合模块对固体进料或液体进料的量与速度进行控制，所述灌溉模块与灌溉设备连接，由灌溉设备将混合完成的水肥混合液体进行传输和灌溉至农作物，所述报警模块输出端与提示灯和水肥一体化设备连接，在水肥一体化设备的局部出现异常时通过提示灯进行提示；

2.根据权利要求1所述的一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：所述检测模块包括压力检测单元，通过压力传感器对设备管道内的压力进行检测；水质检测单元，输入端与过滤设备入水管道和出水管道连接，分别检测过滤前后的水质，做出水质反应并控制管道阀的启闭以此控制水流的流通；管道检测单元，输入端连接振频传感器和压力传感器，通过检测管道的振动频率及管道中的水流过阀量和压力，判断管道是否异常，如堵塞、松动、漏水；浓度检测单元，输入端连接肥料混合装置中的浓度传感器，输出端连接水肥混合装置的入水阀和进料阀，设置标准浓度值，检测水肥混合液体的浓度，控制水肥混合装置的入水阀和进料阀的启闭以达到控制水肥混合液体的浓度。

3.根据权利要求1所述的一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：所述过滤模块包括过滤单元，输出端连接过滤设备与过滤设备出水管道，控制过滤设备的运作时间和过滤设备中的水流停留的时间；压力控制单元，通过压力泵控制过滤设备中的压力，以此控制过滤速度。

4.根据权利要求1所述的一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：所述混合模块包括进料控制单元，连接水肥混合设备进料阀和进料筛，控制进料筛对固体肥料筛选和搅拌，将肥料颗粒体积减小，并控制其进料量和进料速度；搅拌速率控制单元，控制水肥混合设备的搅拌速度，肥料充分溶解的同时可以合理地节省搅拌的耗电量。

5.根据权利要求1所述的一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：所述灌溉模块包括控速控量单元，输出端与灌溉阀连接，输入端与总控设备和浓度传感器连接，通过总控设备设定额定的速率，通过浓度传感器的浓度数据自动调节速率和量；速率监测单元，输入端连接速率传感器，监测灌溉额定速率与实际灌溉速率的差值，对比数据，判断管道或灌溉阀是否出现堵塞或漏水等故障。

6.根据权利要求1所述的一种林业种植水肥一体化控制系统，其特征在于：所述报警模块包括应急控制单元，输出端连接水肥一体化设备，在设备出现局部异常时暂停水肥一体化设备的各个装置的运作；异常提示单元连接提示灯，在出现设备局部的故障时通过提示灯进行提示。

7.一种林业种植水肥一体化控制方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种林业种植水肥一体化控制方法，其特征在于：所述s6所述的总控设备对灌溉工作及设备进行监控的过程为：

9.根据权利要求8所述的一种林业种植水肥一体化控制方法，其特征在于：所述压力检测单元对漏水故障进行监测的步骤为：

技术总结
本发明公开了一种林业种植水肥一体化控制系统及方法，包括控制系统，所述控制系统包括检测模块、过滤模块、混合模块、灌溉模块和报警模块，所述检测模块通过传感器连接水肥一体化设备，所述过滤模块将输入设备的水进行过滤，所述混合模块对固体进料或液体进料的量与速度进行控制，所述灌溉模块与灌溉设备连接，所述报警模块输出端与提示灯和水肥一体化设备连接，通过控制系统，利用多种传感器联合检测水肥一体化设备，更加全面地反映设备的实时问题，减少排查故障的所需要的时间，在灌溉之后继续对管道进行冲洗，一定程度上防止设备管道之中残留肥料，长期使用导致堵塞，解决了管道内积累残余肥料，容易导致滴头堵塞的问题。

技术研发人员：陆海飞,李晨,钟泰林,赵竑绯,陈丹维,李珏,韩丹萍,饶显龙,邹红竹
受保护的技术使用者：浙江树人学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14