專利名稱：自動施肥灌溉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)自動控制系統(tǒng)，尤其涉及一種自動施肥灌溉系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)是我國的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，借助先進(jìn)的設(shè)施和技術(shù)，由“靠天吃飯”的大田生產(chǎn)轉(zhuǎn)向大型自動化生產(chǎn)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。精確灌溉施肥技術(shù)，是一種將水肥供應(yīng)通過灌溉結(jié)合起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，不但可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的最大化，同時它對環(huán)境所產(chǎn)生的污染也達(dá)到最小。采用精確灌溉施肥技術(shù)可以方便調(diào)節(jié)灌溉水中營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量和濃度，調(diào)節(jié)各種肥料的使用比例，使其與植物的需要相適應(yīng)，可以大幅度提高化肥利用率，提高養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)植物根系對養(yǎng)分的吸收，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；還可以大幅度的節(jié)省時間、運(yùn)輸、勞動力及燃料等費(fèi)用。實(shí)現(xiàn)精確灌溉與施肥將對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起重要作用。因此，我國急需價格低廉，自動化程度較高的灌溉及施肥控制系統(tǒng)。中國專利CN 1821915A公開了一種溫室環(huán)境及灌溉自動控制系統(tǒng)和方法，可以對模擬輸出、數(shù)字輸出和脈沖輸出等各種傳感器信號進(jìn)行采集和測量計算并能對溫室環(huán)境因子以及農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行自動控制。但是，上述灌溉自動控制系統(tǒng)并未指出如何在灌溉施肥過程中控制施肥濃度和施肥量，也不能控制各項微量元素的施肥比例。這對提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量， 節(jié)約成本等方面都產(chǎn)生了一定的制約。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動施肥灌溉系統(tǒng)，根據(jù)控制器的采集模塊采集到的酸堿度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)，對施肥過程中的施肥濃度、施肥比例以及施肥量進(jìn)行控制，以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，節(jié)約產(chǎn)品成本，減小環(huán)境污染。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出了一種自動施肥灌溉系統(tǒng)，包括灌溉管路、控制部分以及與所述灌溉管路并聯(lián)的施肥管路，所述施肥管路由施肥管路電磁閥、注料裝置、 檢測池和加壓泵串接組成，所述注料裝置包括文丘里管、注料桶及注料桶電磁閥，所述灌溉管路串接一灌溉管路電磁閥，所述注料裝置包括至少一個注料支路，所述注料支路串接有一文丘里管，所述文丘里管通過所述注料桶電磁閥與所述注料桶連接；所述控制部分包括控制器，所述控制器分別與所述灌溉管路電磁閥、所述施肥管路電磁閥及所述加壓泵電連接；所述控制部分還包括與所述控制器電連接的傳感器。上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述傳感器包括液位傳感器、酸堿度傳感器及電導(dǎo)率傳感器，所述液位傳感器位于所述注料桶內(nèi)，所述酸堿度傳感器和所述電導(dǎo)率傳感器位于所述檢測池內(nèi)。上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述控制器包括核心模塊、采集模塊和控制模塊，所述核心模塊通過通信總線與所述采集模塊通信連接，所述控制模塊通過通信總線與所述核心模塊通信連接。上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，更進(jìn)一步地，所述的核心模塊采用ARM處理器。[0009]上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，又進(jìn)一步地，所述控制部分還包括一用于用戶交互的觸摸屏，所述觸摸屏與所述控制器電連接。上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，再進(jìn)一步地，所述控制器與所述加壓泵之間串接有一繼電器。上述自動施肥灌溉系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述的注料裝置還包括一用于平衡酸堿度的注酸支路。與現(xiàn)有施肥灌溉技術(shù)相比，本實(shí)用新型自動施肥灌溉系統(tǒng)，通過控制器的采集模塊獲得傳感器采集到的酸堿度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給核心模塊進(jìn)行處理，再由控制器的控制模塊根據(jù)上述處理結(jié)果對施肥過程中的施肥濃度、施肥比例以及施肥量進(jìn)行控制，使得控制過程更加精確，提高了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，節(jié)約了產(chǎn)品成本，減小了環(huán)境污染。

通過
以下結(jié)合附圖對其示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本實(shí)用新型上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚和容易理解。圖1為本實(shí)用新型自動施肥灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)示意圖；圖2為自動施肥灌溉系統(tǒng)控制原理圖；圖3為控制器組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-灌溉管路，2-施肥管路，3-加壓泵，4-檢測池，5-注料桶，6-注料桶電磁閥， 7-文丘里管，8-施肥管路電磁閥，9-灌溉管路電磁閥，10-控制器，11-觸摸屏，12-傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1和圖2分別示出了本實(shí)用新型自動施肥灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和控制原理。由圖可知，自動施肥灌溉系統(tǒng)包括灌溉管路1、控制部分以及與灌溉管路1并聯(lián)的施肥管路2， 其中，施肥管路2由施肥管路電磁閥8、注料裝置、檢測池4和加壓泵3串接組成，注料裝置包括文丘里管7、注料桶5及注料桶電磁閥6，灌溉管路1串接有灌溉管路電磁閥9 ；注料裝置包括至少一個注料支路，注料支路串接有一文丘里管7，文丘里管7通過注料桶電磁閥6 與注料桶5連接；控制部分包括控制器10，控制器10分別與灌溉管路電磁閥9、施肥管路電磁閥8及加壓泵3電連接；控制部分還包括與控制器10電連接的傳感器12。傳感器12包括液位傳感器、酸堿度傳感器及電導(dǎo)率傳感器，其中，液位傳感器位于注料桶5內(nèi)，酸堿度傳感器和電導(dǎo)率傳感器位于檢測池4內(nèi)。圖1中箭頭所示為液體流向，通過灌溉管路電磁閥9和施肥管路電磁閥8的打開和關(guān)閉來控制灌溉施肥操作。當(dāng)施肥管路電磁閥8關(guān)閉，灌溉管路電磁閥9打開時，僅灌溉不施肥；當(dāng)灌溉管路電磁閥9和施肥管路電磁閥8同時打開時，灌溉和施肥工作同時進(jìn)行。 此時水流會通過施肥管路電磁閥8，再經(jīng)過文丘里管與各種肥料溶液混合均勻后通過加壓泵流到農(nóng)田灌溉網(wǎng)。當(dāng)文丘里管中有水流流動時會在注料桶電磁閥6處產(chǎn)生負(fù)壓，肥料會通過注料桶電磁閥6流入混合管道。在施肥時為了實(shí)現(xiàn)對各種肥料溶液的自動混合和配比，每一路注料支路都通過注料桶電磁閥6來控制。控制器10根據(jù)用戶設(shè)置的施肥比例，通過控制每路注料支路上注料桶電磁閥6的開關(guān)時間就可以控制施肥比例。由于肥料溶液的濃度往往通過其電導(dǎo)率，即EC值來反映，故控制灌溉液的電導(dǎo)率值即可控制肥料濃度。電導(dǎo)率可以通過位于檢測池4中的電導(dǎo)率傳感器獲得。如圖3所示控制器組成結(jié)構(gòu)示意圖，控制器10包括核心模塊、采集模塊和控制模塊，核心模塊通過通信總線與采集模塊通信連接，控制模塊通過通信總線與核心模塊通信連接。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，核心模塊采用ARM處理器。進(jìn)一步優(yōu)選的，控制器10與加壓泵3之間串接一繼電器。控制部分還包括一用于用戶交互的觸摸屏11，觸摸屏11與控制器10電連接。用戶通過觸摸屏可以獲得酸堿度、電導(dǎo)率等施肥信息，并能夠通過觸摸屏11將任務(wù)發(fā)送給控制器，對自動施肥灌溉系統(tǒng)的各個電磁閥及加壓泵3進(jìn)行打開或者關(guān)斷的控制。核心模塊內(nèi)嵌μ C/0S-II實(shí)時操作系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)所需要完成的功能和需求，將系統(tǒng)劃分為五個任務(wù)數(shù)據(jù)采集控制任務(wù)，數(shù)據(jù)存儲任務(wù)，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問任務(wù)， 用戶界面任務(wù)以及施肥控制任務(wù)。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時性，必須合理的設(shè)定任務(wù)的優(yōu)先級。 為了簡化設(shè)計，對于運(yùn)行任務(wù)較少的數(shù)控系統(tǒng)可以采用靜態(tài)任務(wù)優(yōu)先級分配。根據(jù)任務(wù)對響應(yīng)時間的敏感程度及重要性，任務(wù)的優(yōu)先級次序如下施肥控制任務(wù)>數(shù)據(jù)采集控制任務(wù)>用戶界面任務(wù)>數(shù)據(jù)存儲任務(wù)>遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問任務(wù)。數(shù)據(jù)采集控制任務(wù)主要完成數(shù)據(jù)的采集和對開關(guān)量的控制。核心模塊作為主機(jī)， 采集控制模塊作為從機(jī)。主機(jī)通過論詢的方式，每隔1秒向從機(jī)依次發(fā)送讀寄存器命令幀。 從機(jī)收到命令后，向主機(jī)返回采集到的數(shù)據(jù)。當(dāng)程序控制邏輯或用戶通過觸摸屏控制電磁閥動作時，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送寫寄存器命令幀，相應(yīng)的從機(jī)響應(yīng)并打開或關(guān)閉電磁閥。數(shù)據(jù)存儲任務(wù)主要完成對采集到的數(shù)據(jù)的存儲。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)用戶通過網(wǎng)頁瀏覽器實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的查看和對開關(guān)的控制。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問任務(wù)一直監(jiān)控有沒有HTTP請求，當(dāng)有 HTTP請求時任務(wù)會將數(shù)據(jù)以HTTP協(xié)議發(fā)送給瀏覽器客戶端。用戶對控制模塊的遠(yuǎn)程控制是通過提交表單的形式來實(shí)現(xiàn)的。用戶界面任務(wù)主要完成用戶與系統(tǒng)的交互。通過大屏幕彩色液晶實(shí)時顯示采集到的數(shù)據(jù)，并且可以顯示數(shù)據(jù)的實(shí)時曲線。用戶以通過觸摸屏可以對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和控制。本實(shí)用新型自動施肥灌溉系統(tǒng)根據(jù)用戶的設(shè)置和施肥算法，計算電磁閥的開關(guān)時間，實(shí)現(xiàn)各種肥料溶液的自動配比或者使施肥溶液的濃度保持在一定的范圍之內(nèi)。進(jìn)一步地，注料裝置還包括一用于平衡酸堿度的注酸支路。該注酸支路與其他的注料支路結(jié)構(gòu)相似，即注酸支路包括一個串接在支路上的文丘里管7，該文丘里管7通過注料桶電磁閥6與注料桶5連接，上述注料桶5中的液體為酸性液體。當(dāng)控制器10打開注酸支路的注料桶電磁閥6時，酸性液體在文丘里管7的負(fù)壓下流入支路管道的下游，進(jìn)而混入施肥管路，改變施肥灌溉網(wǎng)絡(luò)的酸堿度。需要注意的是，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于此，在本實(shí)用新型的上述指導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自動施肥灌溉系統(tǒng)，包括灌溉管路、控制部分以及與所述灌溉管路并聯(lián)的施肥管路，所述施肥管路由施肥管路電磁閥、注料裝置、檢測池和加壓泵串接組成，所述注料裝置包括文丘里管、注料桶及注料桶電磁閥，所述灌溉管路串接一灌溉管路電磁閥，其特征在于所述注料裝置包括至少一個注料支路，所述注料支路串接有一文丘里管，所述文丘里管通過所述注料桶電磁閥與所述注料桶連接；所述控制部分包括控制器，所述控制器分別與所述灌溉管路電磁閥、所述施肥管路電磁閥及所述加壓泵電連接；所述控制部分還包括與所述控制器電連接的傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器包括液位傳感器、酸堿度傳感器及電導(dǎo)率傳感器，所述液位傳感器位于所述注料桶內(nèi)，所述酸堿度傳感器和所述電導(dǎo)率傳感器位于所述檢測池內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括核心模塊、 采集模塊和控制模塊，所述核心模塊通過通信總線與所述采集模塊通信連接，所述控制模塊通過通信總線與所述核心模塊通信連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述的核心模塊采用ARM 處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述控制部分還包括一用于用戶交互的觸摸屏，所述觸摸屏與所述控制器電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述控制器與所述加壓泵之間串接有一繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動施肥灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述的注料裝置還包括一用于平衡酸堿度的注酸支路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自動施肥灌溉系統(tǒng)，包括灌溉管路、控制部分以及與灌溉管路并聯(lián)的施肥管路，施肥管路由施肥管路電磁閥、注料裝置、檢測池和加壓泵串接組成，注料裝置包括文丘里管、注料桶及注料桶電磁閥，灌溉管路串接一灌溉管路電磁閥，注料裝置包括至少一個注料支路，注料支路串接有一文丘里管，文丘里管通過注料桶電磁閥與注料桶連接；控制部分包括控制器，還包括與控制器電連接的傳感器。本實(shí)用新型通過控制器的采集模塊獲得傳感器采集到的酸堿度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)，對施肥過程中的施肥濃度、施肥比例以及施肥量進(jìn)行控制，使得控制過程更加精確，提高了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，節(jié)約了產(chǎn)品成本，減小了環(huán)境污染。
文檔編號A01C23/04GK202014459SQ2010206837
公開日2011年10月26日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉俊男, 李小麗, 楚廣琳, 王強(qiáng), 陳花竹 申請人:河南大學(xué)