一种水肥药一体化喷灌系统及方法与流程

本发明涉及农业喷灌，尤其涉及一种水肥药一体化喷灌系统及方法。

背景技术：

1、整个灌溉系统由取水控制组件，过滤组件，水肥药控制组件，无线灌溉组件，无线环境监测组件组成。取水控制组件包含：空气开关、电流互感器、水泵变频器、取水泵、取水过滤笼组成；净化组件包含：水净化过滤自动反冲洗联动控制器，反冲洗排水管水肥药控制组件包含：水肥控制系统、水肥药控制器、高频电磁阀、文丘里射流器、止回阀、浮子流量计、电磁流量计、手动进水阀门、排污阀、稀释桶、搅拌电机、注肥泵、空气开关、漏电保护器、开关电源、交流接触器、热继电器、无线通信模块、继电器模块、ph传感器、ec传感器。无线灌溉组件包含：光伏板、无线阀门控制器、阀门无线环境监测组件包含：光伏4g气象站、气象监测屏、土壤监测类传感器、空气监测类传感器。取水水泵使用rs485接口与水肥药控制装置进行通讯。搅拌电机直接到到水肥药控制柜，水肥药控制装置通过对交流接触器及热继电器的控制来实现对搅拌电机的控制。水肥药控制组件中所有的电磁流量计和高频电磁阀都直接与水肥药控制装置进行连接。外部的电磁流量计、无线环境监测组件通过rs485与水肥药控制装置进行通讯。

2、目前所使用的农田水肥药灌溉系统在使用后，其储水桶内壁和桶底有肥料残留，日积月累后污垢非常多，存在一定比例的肥料浪费，并且管路内同样会有一定量的残留，导致时间长之后会容易堵住田间毛管管路，影响田间滴灌，造成实际的输入水肥药液与输出的量不同。

3、综上所述，需要一种水肥药一体化喷灌系统及方法来解决现有技术中所存在的不足之处。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种水肥药一体化喷灌系统及方法，旨在解决灌溉系统内肥料残留造成浪费，并且容易堵塞管路的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水肥药一体化喷灌系统，包括稀释桶、气动混合机构、清洗机构、传输控制组件、多级管路模块和数据检测模块，所述稀释桶用于混合水肥药液，所述气动混合机构用于气动翻滚稀释桶内部的水肥药液，所述清洗机构用于上下移动清洗稀释桶内部的药物残留，所述传输控制组件用于控制水肥药液传输，所述多级管路模块用于独立过滤水肥药液并分散高压喷洒，所述数据检测模块用于获取可提高灌溉施肥调节精准度的传感数据，所述气动混合机构、清洗机构与稀释桶相连接，所述稀释桶的输出端与传输控制组件的输入端相连接，所述传输控制组件的输出端与多级管路模块的输入端相连接，所述传输控制组件电性连接有水肥药控制器，所述水肥药控制器与数据检测模块相连接。通过清洗机构可对稀释桶内进行残留肥料的清洗，并且通过气动混合机构配合传输控制组件可对管路内的残留污垢进行清洁处理，以此解决灌溉系统内肥料残留造成浪费，并且容易堵塞管路的问题。

3、进一步的，所述气动混合机构包括混合气泵、气泵电磁阀和曝气管，所述混合气泵与气泵电磁阀、曝气管相连接，所述曝气管设于稀释桶内，并且所述混合气泵还与传输控制组件、多级管路模块相连通。

4、进一步的，所述曝气管包括相互连通的竖管与横管，所述竖管的顶端与混合气泵相连接，所述竖管的底端与横管相连接，所述横管设于稀释桶的内部底端。

5、进一步的，所述清洗机构包括清洗水泵、进水管、高压清洗接头、出水管和用于多角度喷洒清洗的喷洒头，所述清洗水泵的出水端通过进水管与高压清洗接头相连通，所述高压清洗接头的底端与出水管相连接，所述喷洒头设于出水管的底端，并且所述喷洒头上开设有若干喷洒口。

6、进一步的，所述清洗机构还包括用于控制高压清洗接头、出水管和喷洒头上下移动调节的推杆机构，所述推杆机构包括推杆气泵、电磁阀和气缸推杆，所述推杆气泵通过电磁阀与气缸推杆连接，所述气缸推杆的底端与高压清洗接头相连接，并且所述稀释桶上还设有用于安装固定气缸推杆的型材支架结构，所述稀释桶的内部设有用于实时监测液面高度的超声波传感器，所述稀释桶的底部固定设有排污管。

7、进一步的，所述传输控制组件包括出药口电磁阀、柱塞泵、压力计、泄压阀、直导式电磁阀和流量传感器，所述出药口电磁阀的输入端与稀释桶的出药口相连接，所述出药口电磁阀的输出端与柱塞泵的输入端相连接，所述柱塞泵的输出端与多级管路模块的进液端相连通，并且所述柱塞泵与多级管路模块的输入端相连接，所述压力计、泄压阀、直导式电磁阀和流量传感器设于柱塞泵和多级管路模块的传输管路上。

8、进一步的，所述多级管路模块包括第一田间管路、第二田间管路和第三田间管路，所述第一管路、第二管路和第三管路均包括田间电磁阀、过滤装置和高压喷头，所述田间电磁阀的输入端与流量传感器的输出端相连通，所述田间电磁阀的输出端与过滤装置的输入端相连通，所述过滤装置的输出端与高压喷头的输入端相连通。

9、所述数据检测模块用于获取可提高灌溉施肥调节精准度的传感数据，所述传感数据包括气象数据、土壤墒情数据和水肥药液进出量数据。

10、一种水肥药一体化喷灌方法，包括以下步骤：

11、步骤1：用户在水肥药控制器操作界面选择需要浇灌的区块后，云端自动根据设置的参数以及需要浇灌的区块的传感器数据进行计算需要浇灌的用量，云端将需要的用水量和或用肥量数据发送给水肥药控制器，水肥药控制器指导用户投放对应肥料及对应的肥料量；

12、步骤2：步骤1完成肥料投放后，水肥药控制器开始打开电磁阀，超声波传感器实时监测稀释桶的液面高度，在达到指定高度时，暂时关闭电磁阀和水泵；

13、步骤3：打开混合气泵配合曝气管对稀释桶底部进行爆气，翻滚的气泡对稀释桶内的物料进行搅拌；

14、步骤4：水肥药控制器以心跳模式控制混合气泵缓慢的间隔性的曝气搅拌，同时水肥药控制器将管路内的所有电磁阀打开，然后打开注肥泵，如果此时压力传感器对应管路的流量传感器未监测到数据，则判定对应的阀门未正常打开，则水肥药控制器立刻关闭注肥泵，并发出提醒，告知用户检查对应的阀门；当一切工作正常，数据正常，则持续工作，直至完成预设的整个灌溉作业；

15、步骤5：完成作业后，水肥药控制器按顺序关闭所有浇灌设备和阀门，当需要浇灌的区域大于等于固定时间时，执行轮灌作业；当某个区块的某个管路或多个管路的土壤墒情传感器监测到低于标准湿度值时需要进行浇灌或滴灌作业，则系统自动开始对这个区块或这个区域的某个之路进行浇灌或滴灌作业，当这个区域或这个区域子路的土壤墒情传感器监测到达到标准值时，停止浇灌或灌溉作业，当虫情传感器监测到某个区域作物虫灾达到设定值需要进行打药杀虫时，立刻向用户发送农药品种及用量的需求，当用户将指定的农药及药量倒入指定的稀释桶后，自动开始进行稀释并进行高压雾化打药作业；

16、步骤6：当浇灌完成后，对稀释桶进行清洗：进气管的电磁阀打开，清洗水泵开始工作，气泵电磁阀带动推杆气缸来回运动，同时带动高压清洗接头、出水管和喷洒头上下移动调节，喷洒头喷出的高压水有效清洗桶壁残留的化肥药物残留，喷洒完成后，稀释桶底部的电磁阀自动打开将废料由排污管排出，并同时打开超声波传感器，当超声波传感器监测到液位高度回零后则关闭桶底的排污电磁阀；对管路内部进行清理：混合气泵开始工作，并同时打开气泵电磁阀、管路上的直导式电磁阀、田间电磁阀、排污管电磁阀，气体开始充满整个管路，同时管路上的流量传感器计开始监测流量数据，当某个管路上的流量传感器无数据时，则立刻关闭混合气泵，并上报对应管路的错误信息给用户，让用户检查对应管路的电磁阀是否出现故障，整个喷气作业按预设时间持续工作，直至管内剩余的肥药残留液体能够被完全排出，喷气完成后，所有电磁阀关闭。

17、进一步的，所述步骤3中，打开混合气泵配合曝气管对稀释桶底部进行爆气，翻滚的气泡对稀释桶内的物料进行搅拌，在爆气搅拌2分钟后，混合气泵停止工作1分钟，在停止的1分钟里，再次打开电磁阀和水泵，让水再次灌入稀释桶，同时超声波传感器实时检测液面高度，当达到指定高度后，水泵停止工作，电磁阀关闭；再次打开混合气泵，对稀释桶进行吹气，爆气搅拌2分钟后，混合气泵停止工作1分钟，如此往复循环直至最终即将达到指定需要的用水量时，先导式电磁阀开始逐渐减小流量，直至达到最终指定要求的用水量后关闭。

18、本发明的实质性效果：

19、1、本发明中，通过设置的清洗机构可对稀释桶内进行残留肥料的清洗，并且通过气动混合机构配合传输控制组件可对管路内的残留污垢进行清洁处理，以此解决灌溉系统内肥料残留造成浪费，并且容易堵塞管路的问题。

20、2、本发明中，通过将进气管的电磁阀打开，清洗水泵开始工作，气泵电磁阀带动推杆气缸来回运动，同时带动高压清洗接头、出水管和喷洒头上下移动调节，喷洒头喷出的高压水有效清洗桶壁残留的化肥药物残留，喷洒完成后，稀释桶底部的电磁阀自动打开将废料由排污管排出，并同时打开超声波传感器，当超声波传感器监测到液位高度回零后则关闭桶底的排污电磁阀；并且通过开启混合气泵，同时打开气泵电磁阀、管路上的直导式电磁阀、田间电磁阀、排污管电磁阀，气体开始充满整个管路，同时管路上的流量传感器计开始监测流量数据，当某个管路上的流量传感器无数据时，则立刻关闭混合气泵，并上报对应管路的错误信息给用户，让用户检查对应管路的电磁阀是否出现故障，整个喷气作业按预设时间持续工作，直至管内剩余的肥药残留液体能够被完全排出。