一种配方施肥终端及系统和方法与流程

1.本发明涉及现代农业领域，具体涉及一种配方施肥终端及系统和方法。


背景技术：

2.配方施肥是综合运用农业科技成果，根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为基础的前提的条件下，产前提出n、p、k和微肥的适宜用量与比例，以及相应措施的施肥技术。与传统施肥方式相比，配方方法具有较高的精度，推荐的配方方案具有良好的反馈性，不同年际之间有较强的稳定性，所得的资料有利于储存信息。
3.目前市场上的配方施肥装置主要包括混肥桶、肥料母液桶、输配水管道及相应的控制设备组成，一般是布设在农作物种植区域靠近水源的固定泵房里，通过控制注入混肥桶的肥液和水的比例，混合稀释好后通过配水管网输送到作物根系部位，这种方式要求注入的肥液是已经设置好配方的肥料，通过控制进水和进肥的比例只是控制输送肥液的稀释倍数，需要购买专用的配方肥料，另外受设备本身控制精度的影响，进水和进肥的量与设定值存在一定的误差。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种配方施肥终端及系统和方法，以克服上述现有技术中的不足。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种配方施肥终端，包括:称重机、肥料输送机、混肥桶、出肥泵、出肥管道、搅拌机、进水通道、进水阀、控制器和田间无线土壤墒情及养分监测终端；称重机的出料口通过肥料输送机与混肥桶的进料口相连，搅拌机设置在混肥桶内，混肥桶上设置出肥管道，出肥泵设置在出肥管道上，进水通道的出水端伸入混肥桶内，进水通道上设置进水阀，称重机、肥料输送机、出肥泵、搅拌机、进水阀和田间无线土壤墒情及养分监测终端分别与控制器电连接。
6.本发明的有益效果是：
7.可通用市场上的各种肥料，适用性更强，而且经称重机称出肥料后由肥料输送机输送到混肥桶进行稀释配比，施肥配方的参数更好控制，精度更高；
8.可以收集土壤墒情信息、土壤养分信息，以便根据该信息对应调控施肥配方；
9.当肥料输送机不开展施肥工作时，整个终端可以也可以用于灌溉。
10.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11.进一步，还包括肥料过滤筒，肥料过滤筒转动设置于混肥桶内，肥料输送机的出料端位于肥料过滤筒的上方。
12.采用上述进一步的有益效果为：肥料输送机所送出的肥料将落入肥料过滤筒内，肥料过滤筒可以过滤掉杂质，避免后续影响出肥泵。
13.进一步，进水通道的出水端朝向肥料过滤筒，以通过所流出的水流驱动肥料过滤筒在混肥桶内转动。
14.采用上述进一步的有益效果为：肥料过滤筒内的肥料可在离心力的作用下往外甩出，另外也可带动混肥桶中的溶液旋转，同时配合开启的搅拌机使肥料加快溶解。
15.进一步，还包括控制面板，控制器与控制面板电连接。
16.采用上述进一步的有益效果为：通过控制面板可以手动向控制器输入指令。
17.基于上述技术方案，本发明还提供一种配方施肥系统，包括：云平台、至少一个用户端和至少一个配方施肥终端，云平台分别与至少一个用户端和至少一个配方施肥终端电连接，用户端与至少一个配方施肥终端电连接。
18.采用上述进一步的有益效果为：用户可在配方施肥终端上手动实施配方施肥工作，也可由配方施肥终端反馈运行数据后，由云平台根据所反馈的运行数据推荐配方施肥方案，此外，用户也可通过用户端进行操作。
19.进一步，云平台具有数据服务模块、配方施肥服务模块和网页服务模块；
20.数据服务模块用以实施数据读取、数据处理和数据存储；
21.配方施肥服务模块用以实施方案实施决策和施肥方案推荐；
22.网页服务模块用以实施可视化大屏展示、账号权限管理和配方施肥操作。
23.采用上述进一步的有益效果为：具备自动进行数据读取、数据处理、数据存储、方案实施决策、施肥方案推荐功能，使得整个系统更加智能化，更易于管控。
24.基于上述技术方案，本发明还提供一种配方施肥方法，包括如下步骤：
25.配方施肥终端实时将运行数据上传至云平台，运行数据包括：设备状态信息、土壤墒情信息、土壤养分信息、方案打分信息、气象信息；
26.或，在配方施肥终端的控制面板实施配方施肥的操作；
27.云平台接收多路配方施肥终端实时传输的运行数据，并读取数据，将数据经过处理后存储到数据库中；
28.用户端的用户通过授权账号登录云平台中网页服务模块内的网页，并在网页上进行配肥施肥的操作，云平台的数据服务模块内的数据库中预存专家推荐的配方施肥方案数据，配方施肥终端施肥时首选执行云平台提供的配方施肥服务中专家推荐的配方施肥方案数据；
29.云平台内的方案实施决策单元根据土壤墒情信息、土壤养分信息、气象信息分批次实施专家推荐的配方施肥方案数据，然后将分批次实施方案转化为配方施肥终端可量化执行的参数并下发给配方施肥终端执行。
30.采用上述进一步的有益效果为：满足智能施肥和手动施肥，以更好的适用于实际需求。
31.进一步，方案实施决策单元根据众多用户多次使用迭代，依据农作物产量品质对所实施的施肥方案打分，将分数高的施肥方案推送给其他平台用户，平台用户可选择推荐方案，并在新一轮施肥过程中不断修正。
32.采用上述进一步的有益效果为：可自动更新数据，以迭代更为精准的施肥方案，有利于提升施肥精度。
33.进一步，数据服务模块的工作流程如下：
34.使用kafka+spark streaming+cassandra构建数据实时处理引擎，基于kafka和cassandra进行数据读取，将数据存入kafaka队列，sparkstreaming把接收的数据流分成数
据块存放在spark streaming的数据块队列中，sparkengine对数据块队列中的数据进行数据预处理，存入mysql关系数据库中。
35.进一步，云平台内的可视化大屏展示单元显示配方施肥终端的状态信息、施肥方案执行信息及历史信息、监测终端实时数据及历史数据、实时气象数据、实时视频点播、一键式控制灌溉和配肥施肥按钮。
附图说明
36.图1为本发明所述配方施肥终端的结构图；
37.图2为本发明所述配方施肥系统的结构图。
38.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
39.1、配方施肥终端，101、称重机，1011、称重开关，102、肥料输送机，1021、速度控制旋钮，103、混肥桶，104、出肥泵，105、出肥管道，106、搅拌机，107、进水通道，108、进水阀，109、控制器，110、田间无线土壤墒情及养分监测终端，111、肥料过滤筒，112、控制面板，113、排污管，114、排污阀，2、云平台，201、数据服务模块，2011、数据读取单元，2012、数据处理单元，2013、数据存储单元，202、配方施肥服务模块，2021、方案实施决策单元，2022、施肥方案推荐单元，203、网页服务模块，2031、可视化大屏展示单元，2032、账号权限管理单元，2033、配方施肥操作单元，3、用户端。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
41.实施例1
42.如图1所示，一种配方施肥终端，包括:
43.称重机101、肥料输送机102、混肥桶103、出肥泵104、出肥管道105、搅拌机106、进水通道107、控制器109和田间无线土壤墒情及养分监测终端110；
44.称重机101的出料口通过肥料输送机102与混肥桶103的进料口相连，称重机101的装斗内具有肥料，称重机101可以将装斗内的肥料按量送入肥料输送机102内，然后由肥料输送机102转运入混肥桶103内，搅拌机106设置在混肥桶103内，混肥桶103上设置出肥管道105，出肥泵104设置在出肥管道105上；
45.进水通道107的出水端伸入混肥桶103内，进水通道107上设置进水阀108；称重机101的信号输入与控制器109的信号输出电连接，肥料输送机102的信号输入与控制器109的信号输出电连接，出肥泵104的信号输入与控制器109的信号输出电连接，搅拌机106的信号输入与控制器109的信号输出电连接，进水阀108的信号输入与控制器109的信号输出电连接，田间无线土壤墒情及养分监测终端110的信号输出与控制器109的信号输入电连接；
46.田间无线土壤墒情及养分监测终端110实时监测土壤墒情、土壤养分，并将获取的数据上传至控制器109，在需要施肥时，控制器109控制称重机101将装斗内的肥料按量送入肥料输送机102内，然后由肥料输送机102转运入混肥桶103内；以及控制进水阀108开启，以让与肥料料量相对应量的水将进入混肥桶103内；以及控制搅拌机106启动，混肥桶103内的肥料和水的混合物进行搅拌，以使其混合均匀；搅拌预设时间，出肥泵104将混肥桶103内的
混合物泵出，并经由出肥管道105供向田间管网，最终输送到作物根系。
47.实施例2
48.如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，具体如下：
49.配方施肥终端1还包括肥料过滤筒111，肥料过滤筒111转动设置于混肥桶103内，肥料输送机102的出料端位于肥料过滤筒111的上方，即肥料输送机102所送出的肥料将落入肥料过滤筒111内，肥料过滤筒111可以过滤掉杂质，避免后续影响出肥泵104。
50.实施例3
51.如图1所示，本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步优化，具体如下：
52.进水通道107的出水端朝向肥料过滤筒111，以通过所流出的水流驱动肥料过滤筒111在混肥桶103内转动，肥料过滤筒111内的肥料可在离心力的作用下往外甩出，另外也可带动混肥桶103中的溶液旋转，同时配合开启的搅拌机106使肥料加快溶解。
53.实施例4
54.如图1所示，本实施例为在实施例1或2或3的基础上所进行的进一步优化，具体如下：
55.配方施肥终端1还包括控制面板112，控制器109与控制面板112电连接，通过控制面板112可以手动向控制器109输入指令。
56.实施例5
57.如图1所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上所进行的进一步优化，具体如下：
58.称重机101上设置称重开关1011，称重开关1011接在控制器109里面的智能电表后端，平时处于常关状态，智能电表得电后，称重机101上电，智能电表由控制器109控制开关闸，平常没有施肥时，智能电表和控制器109由蓄电池供电，控制面板112上设有自动和手动旋钮开关，当旋钮开关打到自动挡时，可由云平台2远程控制，当打到手动挡时，可在控制面板112上进行施肥操作。
59.此外，控制器109还设有紧急制动按钮和运行指示灯，当出现紧急情况时按下紧急制动按钮，可停止运行。
60.肥料输送机102上设置速度控制旋钮1021，通过速度控制旋钮1021，可以调控肥料输送机102的输送速度。
61.在出肥泵104的入口与混肥桶103的出口之间的出肥管道105上设置排污管113，排污管113上设置排污阀114，当混肥桶103需要排污时可打开排污管113上的排污阀114排出污水。
62.实施例6
63.如图2所示，一种配方施肥系统，包括：
64.云平台2、至少一个用户端3和至少一个配方施肥终端1，云平台2与至少一个用户端3电连接，云平台2与至少一个配方施肥终端1电连接，用户端3与至少一个配方施肥终端1电连接，云平台2与用户端3之间可以为一对多的关系，也可以为一对一的关系，即一个云平台2可以为多个用户提供服务，云平台2与配方施肥终端1之间可以为一对多的关系，也可以为一对一的关系，用户端3与配方施肥终端1之间可以为一对多的关系，也可以为一对一的关系，一个配方施肥终端1可由多个授权用户操作，一个授权用户也可管理多个配方施肥终
端1，用户可直接在配方施肥终端1的控制面板112上进行配方施肥的操作，当配方施肥终端1不施肥时，同样可用于进行灌溉操作，此时，配方施肥终端1中的肥料输送机102不送肥料。
65.实施例7
66.如图2所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步优化，具体如下：
67.云平台2具有数据服务模块201、配方施肥服务模块202和网页服务模块203；其中，数据服务模块201用以实施数据读取、数据处理和数据存储；
68.配方施肥服务模块202用以实施方案实施决策和施肥方案推荐；
69.网页服务模块203用以实施可视化大屏展示、账号权限管理和配方施肥操作。即数据服务模块201包含：数据读取单元2011、数据处理单元2012和数据存储单元2013，其中，数据读取单元2011的信号输出与数据处理单元2012的信号输入电连接，而数据处理单元2012的信号输出与数据存储单元2013的信号输入电连接。
70.数据服务模块201的工作流程如下：
71.1)数据读取单元2011进行数据读取；
72.2)数据处理单元2012将数据流分成数据块，对数据预处理；
73.3)数据存储单元2013将预处理后的数据存储在数据库中。
74.更进一步的，可以为：
75.使用kafka+spark streaming+cassandra构建数据实时处理引擎，形成一个高扩展、低延迟、容错的实时数据处理平台，基于kafka和cassandra进行数据读取，将数据存入kafaka队列，sparkstreaming把接收的数据流分成数据块存放在spark streaming的数据块队列中，sparkengine对数据块队列中的数据进行数据预处理，存入mysql关系数据库中；
76.此外，数据存储单元2013的mysql关系数据库中还预存专家推荐的配方施肥方案数据。
77.配方施肥服务模块202则包含：方案实施决策单元2021和施肥方案推荐单元2022；其中，施肥方案推荐单元2022：首先将专家推荐的配方施肥方案数据推送至用户，以及根据众多用户多次使用迭代，依据农作物产量品质对所实施的施肥方案打分，将分数高的施肥方案推送给其他平台用户，平台用户可选择推荐方案，并在新一轮施肥过程中不断修正；
78.其中，分数高的施肥方案会将方案数据、土壤墒情及土壤养分历史数据和作物产量品质及打分数据推送给其他平台用户。
79.方案实施决策单元2021：将施肥方案转化为配方施肥终端1可量化执行的参数并下发给配方施肥终端1执行，施肥方案并不是一次性执行完全，而是根据土壤墒情信息、土壤养分信息、气象信息由该模块决定分几次实施和每次的实施的量，且每次实施都会将相应的批次数据存入数据库中。
80.网页服务模块203包含：可视化大屏展示单元2031、账号权限管理单元2032以及配方施肥操作单元2033。
81.实施例8
82.一种配方施肥方法，包括如下步骤：
83.配方施肥终端1实时将运行数据上传至云平台2，运行数据包括：设备状态信息、土壤墒情信息、土壤养分信息、方案打分信息、气象信息；
84.或，在配方施肥终端1的控制面板112实施配方施肥的操作；
85.云平台2接收多路配方施肥终端1实时传输的运行数据，并读取数据，将数据经过处理后存储到数据库中；
86.用户端3的用户通过授权账号登录云平台2中网页服务模块203内的网页，并在网页上进行配肥施肥的操作，云平台2的数据服务模块201内的数据库中预存专家推荐的配方施肥方案数据，配方施肥终端1施肥时首选执行云平台2提供的配方施肥服务中专家推荐的配方施肥方案数据；
87.云平台2内的方案实施决策单元2021根据土壤墒情信息、土壤养分信息、气象信息分批次实施专家推荐的配方施肥方案数据，然后将分批次实施方案转化为配方施肥终端1可量化执行的参数并下发给配方施肥终端1执行；
88.根据众多用户多次使用迭代，依据农作物产量品质对所实施的施肥方案打分，将分数高的施肥方案推送给其他平台用户，平台用户可选择推荐方案，并在新一轮施肥过程中不断修正。
89.云平台2内的可视化大屏展示单元2031显示配方施肥终端1的状态信息、施肥方案执行信息及历史信息、监测终端实时数据及历史数据、实时气象数据、实时视频点播、一键式控制灌溉和配肥施肥按钮，状态信息包含：控制器在线状态、蓄电池电量、智能电表在线状态等。
90.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。