一种水肥一体化自动灌溉管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及田间作物水肥灌溉领域，具体为一种水肥一体化自动灌溉管理系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国多地区粮食生产正面临着水资源短缺、水肥浪费严重、劳动力不足等问题。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，严重制约了田间作物生产的进一步发展。
[0003]水肥一体化灌溉系统可以统筹水肥供应，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，但上述文献均不涉及水肥一体化自动智能灌溉管理技术。
[0004]另外，现有的固定喷灌、微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]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。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一体化的自动化灌溉。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供了一种水肥一体化自动灌溉管理系统，其将传统微灌系统和灌溉自动化控制编程系统融合，实现了微灌灌溉系统和施肥的一体化自动控制功會K。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:
[0008]—种水肥一体化自动灌溉管理系统，包括
[0009]水肥一体化作业平台，包括水源、施肥系统、自动升降系统及过滤沉淀系统；
[0010]输配水管网，其贯穿设置于所述水肥一体化作业平台中；
[0011 ]田间灌水器系统，其连接于所述输配水管网末端，包括微灌灌溉系统；
[0012]首部动力系统，其用于为所述输配水管网及田间灌水器系统施加水头和动力，包括首部动力水栗及驱动电机；
[0013]自动控制系统，其提供有可视化操作界面及人机交互平台，包括灌溉自动化控制箱及田间自动化控制设备；
[0014]及电路系统。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述施肥系统包括施肥器，其主要用于将肥料溶解，并随着灌溉水一同进入田间灌水器系统。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述施肥器采用文丘里施肥器，其设置有搭配使用的注水系统及搅拌系统，其中所述注水系统采用微型水栗，所述搅拌系统为安装于施肥器顶部的搅拌器。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述首部动力系统还包括压力罐及水压传感器，其中所述压力罐预设有内部压力控制阈值，通过对其内压力的检测可实现对所述首部动力水栗启闭的控制。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述灌溉自动化控制箱包括可编程逻辑控制器，其根据用户需要设置每一个灌溉小区的灌溉施肥制度，可分为手动控制和自动控制两种工作模式。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述田间自动化控制设备包括配置于田间灌水器系统中的若干田间电磁阀及用于田间电磁阀与灌溉自动化控制箱相连的数据线，其中通过数据线可将灌溉自动化控制箱正在进行的灌溉施肥制度设定操作指令传输至田间电磁阀，进而实现对田间电磁阀启闭的控制。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述微灌灌溉系统包括主输水管道、分支管道及田间灌水器，其中所述田间灌水器对应不同的微灌方式可设置为滴头、喷头、渗灌管其中的一种或其组合。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述输配水管网设置有若干功能阀体，包括空气阀、逆止阀、减压持压阀、碟阀及泄压阀。
[0022]作为上述技术方案的改进，所述施肥器的大小根据首部动力系统所控制的灌溉施肥面积以及未来可预测的增加面积、施肥强度、施肥量计算确定。
[0023]作为上述技术方案的改进，所述施肥器顶部设置有上盖，将其上盖取其一半打孔并通过垫片及螺母固定搅拌器于其上，其上盖另一半剪切用于安装注水系统，按照施肥强度和施肥浓度将水溶肥与水按比例溶解于水桶并加入施肥器后，所述注水系统通过QDX3-15-0.4微型水栗注入清水搅拌，所述搅拌器功率设定为0.5kw。
[0024]本发明带来的有益效果有:
[0025]本发明作为一种水肥一体化自动灌溉管理系统，其
[0026]1、将传统微灌系统和灌溉自动化控制编程系统融合，将田间作物灌溉和施肥管理结合，通过一套设备即可实现微灌系统灌溉和施肥的自动化控制功能；
[0027]2、其核心内容在于自动控制系统，用户可以根据局域气候、土壤墒情及作物生长发育状况设定灌溉施肥制度，同时具有可视化的操作界面、友好的人机交换平台；
[0028]3、将传统文丘里施肥器和微灌灌溉系统有机组合并且实现灌溉和施肥的自动化控制与操作，大大简化和节省了人工，彻底改变了传统滴灌、喷灌等操作频繁和费时费力的灌溉模式，实现了适时适量、且进行精细化灌溉施肥的需求，能在作物生长需水和需肥关键期进行补充灌溉和施肥；
[0029]4、本发明可有效提高灌溉施肥效率，其最大的特点是能通过对灌溉自动化控制箱的预设定对田间灌溉施肥管理进行设定，一次性解决问题是其区别于其他灌溉系统的最明显优势和特征；
[0030]5、此外，本发明还具有低廉方便的组合系统、紧凑优化的布置格局及稳定可靠的田间水肥灌溉启闭自动化控制等特点。
【附图说明】
[0031 ]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
[0032]附图1是本发明自动灌溉管理系统的框架图；
[0033]附图2是本发明某一实施例的局部结构示意图；
[0034]图中各序号所对应的标注名称如下:
[0035]蓄水池1、首部动力水栗2、压力表3、空气阀14、逆止阀15、预留出水口 6、文丘里施肥器7、过滤器8、减压持压阀9、灌溉自动化控制箱10、脉冲式水表11、碟阀12、逆止阀1113、空气阀1114、泄压阀15、变频柜16。
【具体实施方式】
[0036]实施例一:
[0037]参照附图1，为本发明水肥一体化自动灌溉管理系统的框架图，其主要由水肥一体化作业平台、输配水管网、田间灌水器系统、首部动力系统、自动控制系统及电路系统构成。
[0038]其中，水肥一体化作业平台包括水源、施肥系统、自动升降系统及过滤沉淀系统；输配水管网贯穿设置于水肥一体化作业平台中；田间灌水器系统连接于输配水管网末端，包括微灌灌溉系统;首部动力系统主要用于为输配水管网及田间灌水器系统施加水头和动力，包括首部动力水栗2及驱动电机；自动控制系统提供有可视化操作界面及人机交互平台，包括灌溉自动化控制箱10及田间自动化控制设备；电路系统则为上述各部分提供必要的电力支持。
[0039]具体的，施肥系统包括施肥器，其用于将肥料溶解，并随着灌溉水一同进入田间灌水器系统。施肥器采用文丘里施肥器7，其设置有搭配使用的注水系统及搅拌系统，其中注水系统采用QDX3-15-0.4微型水栗，搅拌系统为安装于施肥器顶部的搅拌器。施肥器顶部设置有上盖，将其上盖取其一半打孔并通过垫片及螺母固定搅拌器于其上，其上盖另一半剪切用于安装注水系统，按照施肥强度和施肥浓度将水溶肥与水按照1:5溶解于水桶并加入施肥器后，注水系统通过QDX3-15-0.4微型水栗按照水肥与水1:100注入清水搅拌，搅拌器功率设定为0.5kw即可。
[0040]正如上所述，首部动力系统是给输配水管网和田间灌水器系统等施加水头和动力的，其除包括首部动力水栗2及驱动电机外，还包括压力罐及水压传感器，其中压力罐预设有内部压力控制阈值，通过对其内压力的检测可实现对首部动力水栗2启闭的控制。
[0041]与此同时，可根据灌溉首部所控制田块面积大小的灌溉压力的需要，设定上述压力罐的最低和最高控制压力，当压力罐内压力超过上限设定值时，首部动力水栗2断电停止工作，当压力罐内压力降低至设定的下限时，首部动力水栗2通电继续供水，达到无人值守自动化灌溉施肥的功能。
[0042]针对压力罐容积，我们可以根据灌溉首部所控制的实际灌溉面积来确定，其基本要求是压力罐内水压能保证灌溉面积上所有田间灌水器所要求的最低压力。根据管网水力计算，加上沿程水头损失和局部水头损失，即可得到首部动力水栗2所需要的最小流量和扬程。通常对于滴灌方式，其滴头通常所需的最小水头为1m即可保证一定的灌水均匀度，每亩所需要的压力罐容积为200L。
[0043]作为本发明的核心部分，自动控制系统主要包括灌溉自动化控制箱10及田间自动化控制设备。其中，灌溉自动化控制箱10可由可编程逻辑控制器组成，其可通过C语言汇编成一定可调节的计算机控制程序，根据用户需要进行设置每一个小区的灌溉时间和灌溉间隔时间。
[0044]—般而言，本发明的灌溉自动化控制箱10主要有手动控制和自动控制两种工作方式可供选择。手动控制即通过首部控制箱灌溉自动化控制箱10控制每个灌水小区的田间电磁阀来人为控制灌