一种水肥药一体化灌溉系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于节水灌溉领域，特别涉及了一种水肥药一体化灌溉系统，适用于不同株高作物，特别是小麦玉米一年两熟生产进行节水灌溉及水肥药一体、精准化、智能化管理。
技术背景
[0002]1、冬小麦、夏玉米复种连作一年两熟制是我国黄淮海区域的主要耕作制度，对保障国家粮食安全具有极其重要的作用。但目前该区域粮食生产面临着水资源短缺、水肥药浪费严重、劳动力不足的问题，传统的高产技术往往人力投入大、管理环节多，不能适应现代农业机械化发展及精简化栽培的需求，严重制约了粮食生产的进一步发展，急需创新节水、省肥、减药技术。
[0003]2、水肥药一体化管理可以统筹水肥药供应，大大减少人力物力投入，具有省水省工节约成本生态环保等优势。经对现有技术文献检索，中国发明专利“一种水肥一体化的微喷灌溉施肥系统(CN201410587147) ”公开了微喷灌溉的水肥一体化技术，中国发明专利“小麦玉米周年生产变量肥水一体化灌溉系统(CN201410499375) ”公开了采用微喷带进行小麦玉米周年水肥一体化管理的技术，中国发明专利“一种适于北方茶园水肥一体化技术模式(CN201310000482)”公开了北方茶园使用微喷带进行水肥一体化管理的技术，但均不涉及水肥药一体化智能管理技术。
[0004]3、另外，现有的固定喷灌、微喷灌技术需要的设备多，成本高；移动式喷灌技术的移动功能并不完善，往往只能实现单方向移动的自动化。
[0005]4、现有的植保喷雾机械多数难以在如玉米一类的高杆作物上使用，虽有高地隙等喷雾机械的发明，但一般需要特殊的拖拉机牵引，采用一般的拖拉机牵引则需要留出专门的车道，浪费耕地面积。
[0006]5、节水灌溉技术与植保喷雾技术在供水设备、管道系统、喷头等方面的设计要求差异极大，难以利用现有的节水灌溉或植保喷雾设施和技术实现水肥药一体化的管理。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种水肥药一体化灌溉系统，适用于对不同株高作物进行水肥药一体、精准化、智能化管理。
[0008]一种水肥药一体化灌溉系统，包括水肥药一体化作业平台、牵引装置、电路系统、喷灌系统、喷雾系统和水肥药自动化控制系统；
[0009]所述的水肥药一体化作业平台，包括移动高架、悬挂升降系统、喷杆、水喷头和雾喂'头；
[0010]所述的移动高架包括立柱、横梁、斜拉杆和车轮；所述车轮包括大车轮和小车轮；所述的立柱包括通过横梁连接在一起的一根中立柱和两根对称安装在中立柱两侧的侧立柱；两根侧立柱与中立柱的间距可调；中立柱用于安装悬挂升级系统，其基部安装有两个小车轮，在两个小车轮中间安装有挂钩，两侧立柱的基部各安装一个大车轮，横梁通过螺丝连接在中立柱和两根侧立柱的顶部，两侧立柱与中立柱的间距可根据作物的行距调节；斜拉杆顶部连接在中立柱与横梁连接处，斜拉杆底部也安装有两个小车轮，在两个小车轮中间也安装有挂钩；斜拉杆与中立柱位于横梁中心的同一垂直平面上。中立柱和侧立柱上设有销孔，用于固定升降滑块和喷杆。
[0011]所述的悬挂升降系统，包括钢索卷扬轮、升降滑块、升降钢索和滑轮；所述的钢索卷扬轮装有摇把，可人工调节升降滑块的位置；滑轮安装在中立柱顶端，钢索卷扬轮安装在中立柱的中下部，升降钢索一端连接升降滑块，其另一端沿中立柱垂直向上穿过滑轮后沿中立柱垂直向下与钢索卷扬轮连接。
[0012]所述的喷杆中部可活动地安装在升降滑块上，并可通过插销分别固定在中立柱和两侧立柱上；
[0013]喷杆上设有水喷头和雾喷头，水喷头和雾喷头分别平均分布在中立柱的两侧；水喷头由水管连接，并通过位于喷杆中部的三通和快接头与喷灌系统PE管的出水端连接；两侧的雾喷头由药管连接，并通过位于喷杆中部的三通和快接头与输药管的出药端连接；
[0014]所述的牵引装置，包括回形钢索、固定套环、凹槽轮、驱动轮和钢索驱动电机；所述的凹槽轮分别安装在田块的两端，其中的一个凹槽轮通过带传动或链传动与驱动轮连接，驱动轮通过带传动与钢索驱动电机连接，钢索驱动电机与电路系统连接；回形钢索嵌在两凹槽轮的凹槽内，随凹槽轮的转动而转动，用钢索扣在回形钢索上固定两个套环，两套环之间的距离与移动高架中立柱基部挂钩和斜拉杆基部挂钩之间的距离一致；将两个挂钩分别挂在回形钢索的两个套环上，开动钢索驱动电机驱动凹槽轮和钢索旋转，可带动移动高架在田间行走；所述的牵引装置在田间每隔一定距离安装一套，彼此平行排列；一台移动高架在其中一套牵引装置上完成水肥药施用作业后，可以移动到其他牵引装置上继续该牵引装置所对应区域的水肥药施用作业；也可多台移动高架同时进行水肥药施用作业。
[0015]所述的电路系统采用地埋式，沿农田一侧铺设，在每套牵引装置一端均设置线路接口 ；
[0016]所述的喷灌系统，包括潜水泵、过滤器、主输水管道、分支管道、PE管、PE管卷盘和喷灌车架；
[0017]所述的主输水管道的进水端与潜水泵连接；分支管道的进水端与主输水管道连接；过滤器安装在主输水管道和分支管道之间；PE管卷盘安装在喷灌车架上，PE管卷盘上缠绕PE管，三者构成一个相对独立的系统，可以自由移动；PE管的进水端与分支管道连接，出水端与喷杆上水喷头组的快接头连接；
[0018]所述的喷雾系统，包括喷雾车架及安装在喷雾车架上的药液箱、滚子泵、滚子泵电机、输药管和输药管卷盘；整个喷雾系统相对独立，可以自由移动；
[0019]所述的输药管缠绕在输药管卷盘上，其进药端与滚子泵连接，滚子泵再与药液箱连接；滚子泵电机与滚子泵连接；需要喷雾系统工作时，先将输药管的出药端与喷杆上雾喷头组的快接头连接，再将滚子泵电机与电路系统连接；
[0020]所述的水肥药智能化控制系统，包括可编程逻辑控制器、水压传感器、流量传感器、可变流量注肥器、潜水泵电机及其变频器、钢索驱动电机及其变频器、滚子泵电机、管道系统状态报告按钮、土壤湿度传感器和水肥药施用处方。所述的可编程逻辑控制器通过信号线或无线透传模块分别与可变流量注肥器、水压和流量传感器、土壤湿度传感器、潜水泵电机变频器、钢索驱动电机变频器、滚子泵电机和管道系统状态报告按钮连接；所述的可变流量注肥器，安装于主输水管道与分支管道连接处前端；所述的水压和流量传感器安装于主输水管道上，位于可变流量注肥器的前端；所述的土壤湿度传感器安装于田间，偏离各牵引装置回形钢索一侧1.5?2.5米；所述的管道系统状态报告按钮安装于所述牵引装置的钢索驱动电机一侧；所述的水肥药施用处方可通过程序设定存储在可编程逻辑控制器的存储器中，可编程逻辑控制器对田间每套所述牵引装置的钢索驱动电机及其一侧的管道系统状态报告按钮均设有固定的编号；每个土壤湿度传感器检测的土壤含水量通过信号线传入可编程逻辑控制器；
[0021]当喷灌系统的管道、电路在某一套牵引装置及其水肥药一体化作业平台上连接妥当后，按下该套牵引装置钢索驱动电机一侧的管道系统状态报告按钮，可编程逻辑控制器即可根据该套牵引装置附近土壤湿度传感器的检测值和水肥施用处方计算该套牵引装置所对应区域的灌水量和施肥量，进而控制潜水泵开关，并根据水压传感器信号，通过潜水泵电机变频器调节潜水泵供水水压，根据流量传感器信号，计算水肥药一体化作业平台的适宜行走速度，再通过钢索驱动电机变频器控制钢索驱动电机的旋转方向与转速，同时控制可变流量注肥器上的电动流量调节阀，调节注肥流量，实现肥水精准化、智能化管理；
[0022]当喷雾系统的管道、电路在某一套牵引装置及其水肥药一体化作业平台上连接妥当后，按下该套牵引装置钢索驱动电机一侧的管道系统状态报告按钮，可编程逻辑控制器即可根据施药处方计算该套牵引装置所对应区域的喷药量，并控制滚子泵电机开关，同时通过变频器控制钢索驱动电机的旋转方向与转速，以调节水肥药一体化作业平台的移动方向和行走速度，实现农药的精准化使用和智能化管理。
[0023]本发明具有以下有益效果:
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