一种圆形和平移式喷灌机的施肥控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于灌溉施肥技术领域，尤其涉及一种圆形和平移式喷灌机的施肥控制系 统。
【背景技术】
[0002] 水肥一体化技术（Fertigation)又称灌溉施肥，是现代种植业生产的一项综合水 肥管理措施。近几年，我国农业规模化集约化生产不断加快，圆形和平移式喷灌机凭借适应 性强、单机控制范围大、喷洒均匀性高、自动化程度高等诸多优点得到了快速推广和应用。 这些大型喷灌机包括圆形喷灌机（又称中心支轴式喷灌机）、平移式喷灌机等，其中以圆形 喷灌机推广面积最大。据不完全统计，2011年全国新增圆形喷灌机超过3000台套，截止 2014年底，全国圆形喷灌机保有量15000台套，灌溉面积600万亩左右，约占喷灌总面积的 13%。应用圆形喷灌机对作物进行喷灌施肥，可以提高水肥利用效率，最大限度地减少对环 境的污染。
[0003] 在实际的圆形和平移式喷灌机水肥一体化技术中，只是简单地利用隔膜泵或注肥 泵将肥液注入到喷灌机主输水管内，没有过多的考虑供水单元与注肥单元的配合，导致喷 洒肥液不均匀、喷洒效率低、肥料利用率低等问题。其次圆形和平移式喷灌机喷灌施肥时机 组处于行走状态，对施肥装置的工作性能要求较高。当圆形喷灌机尾枪或地角臂系统在地 角区域周期性的开启与关闭，使管道出水口的压力发生变化时以及当喷灌机在行走过程中 遇到道路、河渠、建筑物等田间障碍，需要关闭部分喷头时，喷灌机的入机流量发生变化、但 注肥泵的注肥流量却保持恒定，就会导致喷洒的肥液浓度不均，整体的肥液喷洒均匀性下 降，影响作物的生长与产量。现有圆形和平移式喷灌机以及实现水肥一体化技术设备的一 般只是基于设备的简单耦合，肥料罐/肥料池、搅拌器、注肥泵及配套管道构成，不具备精 准计算及控制装置，仅实现肥液的生成、注入、实施粗放型施肥。
[0004] 因此从精确灌溉施肥的角度出发，为了实现圆形和平移式喷灌机高均匀度喷灌施 肥作业，开发研制与其配套应用的控制系统，解决尾枪启闭等造成的水压波动、调节注肥泵 流量随着供水单元的供水流量变化，保证整个喷灌范围内施肥浓度及施肥量的精准和恒 定，对灌溉施肥进行精确控制，对提高农作物产量、提高肥料利用率，保护生态环境等具有 十分重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是如何精确控制灌溉施肥的施肥浓度和施肥量。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明公开了一种圆形和平移式喷灌机的施肥控制系统， 所述系统包括恒压供水单元、控制单元以及施肥执行单元；
[0007] 所述控制单元根据灌溉要求以及圆形或平移式喷灌机的固有参数生成第一控制 信号和第二控制信号；
[0008] 所述恒压供水单元与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发送的所述第一 控制信号进行供水压力的调整和供水流量的调整；
[0009] 所述施肥执行单元与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发送的所述第二 控制信号配置对应浓度和对应体积的肥液，并且调整向圆形或平移式喷灌机注入肥液的流 量。
[0010] 优选地，所述恒压供水单元包括第一变频器、压力传感器以及供水水泵；所述压力 传感器用于测量圆形或平移式喷灌机首部主输水管的压力，并将测量的压力信号传递给所 述第一变频器，由所述第一变频器根据所述圆形或平移式喷灌机主输水管的压力调整所述 供水水泵的供水压力；所述第一变频器根据所述第一控制信号调整所述供水水泵的供水压 力和供水流量。
[0011] 优选地，所述施肥执行单元包括注肥泵、第二变频器以及肥液容器；
[0012] 所述肥液容器用于盛放肥液，所述注肥泵与所述肥液容器连接，用于将所述肥液 容器内的肥液注入所述圆形或平移式喷灌机；所述第二变频器根据所述第二控制信号控制 所述注肥泵的注肥流量。
[0013] 优选地，所述控制单元包括处理器、温度传感器、流量传感器以及人机交互终端；
[0014] 所述温度传感器安装于所述圆形或平移式喷灌机的首部主输水管中，并且将检测 的给水温度传递给所述处理器；
[0015] 所述人机交互终端与所述处理器连接，用于设置所述灌溉要求，并将所述灌溉要 求传递给所述处理器；其中所述灌溉要求包括肥料类型、单位面积施肥量以及所述圆形或 平移式喷灌机喷洒到田间的肥液的浓度；
[0016] 所述流量传感器安装于所述恒压供水单元的出水管道内，用于将检测的所述恒压 供水单元的供水流量传递给所述处理器；
[0017] 所述处理器，根据所述温度传感器上传的温度、所述流量传感器上传的流量、所述 圆形或平移式喷灌机的固有参数以及所述灌溉要求生成所述第二控制信号和第一控制信 号。
[0018] 优选地，所述处理器包括第一控制单元，所述第一控制单元根据所述温度传感器 上传的温度、所述肥料类型计算得到对应肥料类型的肥液浓度；利用所述肥液浓度、所述圆 形或平移式喷灌机的固有参数以及单位面积施肥量计算得到圆形喷灌机运行一圈喷灌的 肥液体积或平移式喷灌机走完整个地块长度喷灌的肥液体积；利用所述圆形喷灌机运行一 圈喷灌的肥液体积或平移式喷灌机走完整个地块长度喷灌的肥液体积、所述圆形或平移式 喷灌机喷洒到田间的肥液的浓度以及所述圆形或平移式喷灌机运行的时间得到所述注肥 泵的所述注肥流量和所述供水水泵的供水流量。
[0019] 优选地，所述处理器还包括第二控制单元，所述第二控制单元根据所述温度传感 器上传的温度、所述肥料类型计算得到对应肥料类型的肥液浓度；利用所述肥液浓度、所述 圆形或平移式喷灌机的固有参数以及单位面积施肥量计算得到圆形喷灌机运行一圈喷灌 的肥液体积或平移式喷灌机走完整个地块长度喷灌的肥液体积；利用所述圆形喷灌机运行 一圈喷灌的肥液体积或平移式喷灌机走完整个地块长度喷灌的肥液体积、所述圆形或平移 式喷灌机喷洒到田间的肥液浓度以及所述流量传感器上传的供水流量得到所述注肥泵的 注肥流量以及所述圆形或平移式喷灌机的百分率计时器设定值。
[0020] 优选地，所述控制单元还包括数据传输子单元，所述数据传输子单元与所述处理 器连接，用于将所述温度传感器检测到的温度和流量传感器检测到的流量、所述肥液浓度、 肥液体积以及所述灌溉要求传递给远程服务端。
[0021] 优选地，所述控制单元还包括液位传感器，所述液位传感器安装于肥液容器内，用 于检测液位并传递给所述处理器，由所述处理器根据所述液位对所述施肥执行单元和恒压 供水单元的启停进行控制。
[0022] 优选地，所述施肥执行单元还包括搅拌器，设置于所述肥液容器内。
[0023] 本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明通过配备恒压供水单元解决喷头开 闭等原因造成的水压波动，提高施肥控制系统的运行可靠性和喷洒均匀性；通过利用控制 单元调节注肥泵流量随着恒压供水单元的供水流量变化，保证整个喷灌面积内施肥浓度及 施肥量的精准和恒定，尤其是对于带尾枪的圆形和平移式喷灌机在尾枪开启与关闭时间段 内流量变化幅度大的情况，保证了施肥浓度及施肥量的精准和恒定；另外本发明综合考虑 水温、肥料特性以及喷灌机特性，按照肥料在不同温度水中的溶解度精确计算，提高了肥液 浓度，从而提高了施肥效率。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的一种圆形和平移式喷灌机的施肥控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0026] 图1为本发明的一种圆形和平移式喷灌机的施肥控制系统的结构示意图，所述系 统包括恒压供水单元、控制单元以及施肥执行单元；所述恒压供水单元与所述控制单元连 接，用于根据所述控制单元发送的第一控制信号进行供水压力的调整和供水流量的调整； 所述施肥执行单元与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发送的第二控制信号配置 对应浓度和对应体积的肥液，并且按照