本發(fā)明實(shí)施例涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

施肥和灌水是設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培中的重要環(huán)節(jié)，在提升土壤肥力和促進(jìn)果蔬等方面起著重要的作用。而溫室水肥綜合管理智能控制是提高溫室作物產(chǎn)量、減少勞動力成本的關(guān)鍵技術(shù)，代表了溫室生產(chǎn)的核心競爭力。集群溫室?guī)恿宿r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為順應(yīng)發(fā)展的需求，對如此大規(guī)模的集群溫室進(jìn)行整體水肥智能控制顯得非常必要。

集群溫室組成的大系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能綜合。該系統(tǒng)打破了形式單一的溫室種植作物和栽培模式，不同作物水肥需求差異較大，同一個溫室不同季節(jié)生產(chǎn)果蔬不同?，F(xiàn)有的水肥控制方式，多采用水肥一體化進(jìn)行，水和肥通過一根管道進(jìn)行灌溉和施肥，提高了水肥利用效率，但針對大規(guī)律的集群溫室，這種控制方式不容易滿足多種作物的肥料需求，在集群溫室多種作物的條件下，往往分區(qū)灌溉施肥，造成種植作物的靈活性差。另外，集群溫室灌溉的設(shè)計(jì)大都存在水力失調(diào)嚴(yán)重的現(xiàn)象，使得有的溫室供過于求，有的溫室供不應(yīng)求，為解決此矛盾，使用人員大都加大首部水泵的額定容量，造成水泵與管網(wǎng)不匹配，投資增加，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

因此，為了解決這些問題，如何提出一種根據(jù)不同作物不同生育階段水肥需求規(guī)律進(jìn)行多模式智能化、自動化和精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局方法及系統(tǒng)成為亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)和方法。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，至少包括控制單元、灌溉單元、施肥單元和監(jiān)測單元，其中：

所述監(jiān)測單元分別與所述控制單元和所述溫室相連，用于監(jiān)測所述溫室中環(huán)境參數(shù)，并將獲取到的環(huán)境參數(shù)上傳到所述控制單元；

所述灌溉單元分別與所述控制單元和所述溫室相連，用于接收所述控制單元發(fā)送的第一操作指令，并給所述溫室供水；

所述施肥單元分別與所述控制單元和所述溫室相連，用于接收所述控制單元發(fā)送的第二操作指令，并給所述溫室輸送肥料；

所述控制單元分別與所述灌溉單元、所述施肥單元和所述監(jiān)測單元相連，用于接收所述監(jiān)測單元上傳的環(huán)境參數(shù)，并控制所述灌溉單元和所述施肥單元執(zhí)行相應(yīng)的操作。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法，包括：

獲取一溫室內(nèi)的土壤傳感器上傳的水分?jǐn)?shù)據(jù)、所述溫室內(nèi)的作物名稱、所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度、所述作物的初始種植時間和溫室標(biāo)識；

根據(jù)所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度和所述作物的初始種植時間計(jì)算出所述溫室內(nèi)作物的生育階段；

根據(jù)所述溫室內(nèi)的作物名稱、所述作物的生育階段和所述水分?jǐn)?shù)據(jù)，與預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型進(jìn)行對比；

若判斷獲知所述水分?jǐn)?shù)據(jù)滿足第一預(yù)設(shè)條件，則控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥執(zhí)行第一操作；

根據(jù)所述溫室內(nèi)的作物名稱和所述作物的生育階段，在所述預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型中查找相應(yīng)的肥料需求；

根據(jù)所述肥料需求及所述溫室標(biāo)識，控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥執(zhí)行第二操作。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)和方法，基于環(huán)境參數(shù)和作物信息構(gòu)建不同作物不同生育階段的灌溉施肥決策模型，對溫室的灌溉施肥進(jìn)行智能控制，可以實(shí)現(xiàn)不同作物不同生育階段獲得不同的水肥需求量，實(shí)現(xiàn)不同作物單獨(dú)灌溉、單獨(dú)或同時施肥等多種模式，提高了不同溫室和不同季節(jié)種植作物的靈活性，采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的恒溫儲水設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的灌溉施肥系統(tǒng)的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的溫室首部灌溉施肥系統(tǒng)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

01—水源；02—變頻潛水泵；03—供水管道；

04—砂石過濾器；05—反沖洗過濾器；06—恒溫儲水設(shè)備；

07—總控水電磁閥；08—恒溫儲水電磁閥；09—軟水設(shè)備；

10—灌溉變頻水泵；11—灌溉控水電磁閥；12—總控肥電磁閥1；

13-總控肥電磁閥2；14—總控肥電磁閥3；15—施肥機(jī)3；

16—施肥機(jī)2；17—施肥機(jī)1；18—吸肥管；

19—原液桶1；20—原液桶2；21—原液桶3；

22—原液桶4；23—原液桶5；24—灌溉主管；

25—肥管1；26—肥管2；27—肥管3；

28—溫室；601—上水管；602—儲水桶；

603—止回閥；604—遙控浮球閥；605—浮球?qū)чy；

606—進(jìn)桶水管；607—排水控制閥；608—排水管；

609—下水管；2801—溫室灌溉管；2802—溫室肥管1；

2803—溫室肥管2；2804—溫室肥管3；

2805—溫室控肥手動閥1；2806—溫室控肥手動閥2；

2807—溫室控肥手動閥3；2808—溫室灌溉電磁閥；

2809—溫室施肥電磁閥。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述系統(tǒng)至少包括控制單元10、灌溉單元20、施肥單元30和監(jiān)測單元40，其中：

所述監(jiān)測單元40分別與所述控制單元10和所述溫室相連，用于監(jiān)測所述溫室中環(huán)境參數(shù)，并將獲取到的環(huán)境參數(shù)上傳到所述控制單元10；

所述灌溉單元20分別與所述控制單元10和所述溫室相連，用于接收所述控制單元10發(fā)送的第一操作指令，并給所述溫室供水；

所述施肥單元30分別與所述控制單元10和所述溫室相連，用于接收所述控制單元10發(fā)送的第二操作指令，并給所述溫室輸送肥料；

所述控制單元10分別與所述灌溉單元20、所述施肥單元30和所述監(jiān)測單元40相連，用于接收所述監(jiān)測單元40上傳的環(huán)境參數(shù)，并控制所述灌溉單元20和所述施肥單元30執(zhí)行相應(yīng)的操作。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)至少包括控制單元10、灌溉單元20、施肥單元30和監(jiān)測單元40，其中：

所述監(jiān)測單元40分別與所述控制單元10和所述溫室相連，并且監(jiān)測單元40安裝在每個溫室中，用于監(jiān)測所述溫室中環(huán)境參數(shù)，并且將獲取到的環(huán)境參數(shù)通過無線傳輸?shù)姆绞缴蟼鞯剿隹刂茊卧?0，以供控制單元10進(jìn)行分析；

所述灌溉單元20分別與所述控制單元10和所述溫室相連，當(dāng)控制單元10接收到監(jiān)測單元40上傳的環(huán)境參數(shù)后，對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，控制單元10就會給所述灌溉單元20發(fā)送第一操作指令，在灌溉單元20接收到所述控制單元10發(fā)送的第一操作指令后，灌溉單元20就會執(zhí)行相應(yīng)地操作，來調(diào)節(jié)溫室中的水分含量，例如給所述溫室供水或停水；

所述施肥單元30分別與所述控制單元10和所述溫室相連，控制單元10給施肥單元30下發(fā)第二操作指令，施肥單元30在接收到所述控制單元10發(fā)送的第二操作指令后，施肥單元30就會執(zhí)行相應(yīng)的操作，來給溫室中補(bǔ)給肥料；

所述控制單元10分別與所述灌溉單元20、所述施肥單元30和所述監(jiān)測單元40相連，當(dāng)控制單元10接收到所述監(jiān)測單元40上傳的環(huán)境參數(shù)，控制單元10通過對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果給所述灌溉單元20和所述施肥單元30下發(fā)控制指令，控制所述灌溉單元20和所述施肥單元30執(zhí)行相應(yīng)的操作。

另外，控制單元10還包括具有可視化操作界面及人機(jī)交互平臺，可以顯示監(jiān)測單元40上傳的環(huán)境參數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且具有人機(jī)交互平臺，當(dāng)用戶想要查看某個溫室內(nèi)的作物生長環(huán)境時，就可以通過人機(jī)交互平臺來查詢。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，多個供肥管道和供水管道并聯(lián)在一起，結(jié)合控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了供水和多種肥料的集成控制，當(dāng)同一個溫室在不同季節(jié)種植不同作物時，可以更靈活的根據(jù)種植作物及不同生育階段進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了田間管理作業(yè)的時間，徹底改變了傳統(tǒng)集群灌溉施肥費(fèi)時費(fèi)力、操作繁瑣的模式。采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率，節(jié)約成本、降低能耗，實(shí)現(xiàn)集群溫室灌溉施肥管網(wǎng)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理運(yùn)行。

可選地，所述監(jiān)測單元40至少包括空氣溫度監(jiān)測模塊、太陽輻射監(jiān)測模塊和土壤水分監(jiān)測模塊，其中：

所述空氣溫度監(jiān)測模塊用于監(jiān)測溫室內(nèi)的溫度；

所述太陽輻射監(jiān)測模塊用于監(jiān)測所述溫室內(nèi)的太陽輻射值；

所述土壤水分監(jiān)測模塊用于監(jiān)測所述溫室內(nèi)的土壤水分的含量。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述監(jiān)測單元40用來監(jiān)測所述溫室中環(huán)境參數(shù)，并且將獲取到的環(huán)境參數(shù)通過無線傳輸?shù)姆绞缴蟼鞯剿隹刂茊卧?0，以供控制單元10進(jìn)行分析；其中環(huán)境參數(shù)至少包括溫室內(nèi)的溫度，溫室內(nèi)的太陽輻射值、溫室內(nèi)的土壤水分的含量。

具體地，所述空氣溫度監(jiān)測模塊用于監(jiān)測溫室內(nèi)的溫度，主要是采用溫度傳感器來采集溫室內(nèi)的溫度；

所述太陽輻射監(jiān)測模塊用于監(jiān)測所述溫室內(nèi)的太陽輻射值；

所述土壤水分監(jiān)測模塊用于監(jiān)測所述溫室內(nèi)的土壤水分的含量，主要是通過土壤水分傳感器來檢測不同層的土壤水分的含量，從地表開始往地下每10cm-20cm埋一個土壤水分傳感器，用于監(jiān)測不同層的土壤水分的含量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，對集群溫室不同作物進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，及時提供基礎(chǔ)有效數(shù)據(jù)，為不同作物不同生育階段的智能灌溉和施肥提供數(shù)據(jù)支撐。多個供肥管道和供水管道并聯(lián)在一起，結(jié)合控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了供水和多種肥料的集成控制，當(dāng)同一個溫室在不同季節(jié)種植不同作物時，可以更靈活的根據(jù)種植作物及不同生育階段進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了田間管理作業(yè)的時間，徹底改變了傳統(tǒng)集群灌溉施肥費(fèi)時費(fèi)力、操作繁瑣的模式。采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率，節(jié)約成本、降低能耗，實(shí)現(xiàn)集群溫室灌溉施肥管網(wǎng)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理運(yùn)行。

可選地，所述灌溉單元20至少包括首部動力設(shè)備、過濾設(shè)備、灌溉水泵和田間灌溉管網(wǎng)，其中：

所述首部動力設(shè)備包括放置在水源的變頻潛水泵；

所述過濾設(shè)備分別與所述首部動力設(shè)備和所述灌溉水泵連接，用于對水進(jìn)行過濾，所述過濾設(shè)備包括砂石過濾器、反沖洗過濾器和軟水設(shè)備，所述砂石過濾器與所述首部動力設(shè)備相連，所述反沖洗過濾器分別與所述砂石過濾器和所述軟水設(shè)備相連；

所述灌溉水泵連接軟水設(shè)備和田間灌溉管網(wǎng)；

所述田間灌溉管網(wǎng)包括供水干管、支管和灌溉總控水電磁閥和溫室灌溉電磁閥，所述供水干管至少為一條。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，具體地，所述灌溉單元20至少包括首部動力設(shè)備、過濾設(shè)備、灌溉水泵和田間灌溉管網(wǎng)，其中：

所述首部動力設(shè)備包括放置在水源的變頻潛水泵，其中，水源可以是蓄水池或者是水井；

所述過濾設(shè)備分別與所述首部動力設(shè)備和所述灌溉水泵連接，用于對水進(jìn)行過濾，所述過濾設(shè)備包括砂石過濾器、反沖洗過濾器和軟水設(shè)備，所述砂石過濾器與所述首部動力設(shè)備相連，所述反沖洗過濾器分別與所述砂石過濾器和所述軟水設(shè)備相連，其中，砂石過濾器是用來過濾水中的砂石等大顆粒的物質(zhì)，反沖洗過濾器是用來去除水中的懸浮物、小顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生，軟水設(shè)備用于降低水硬度的設(shè)備，主要去除水中的鈣、鎂離子等；

所述灌溉水泵連接軟水設(shè)備和田間灌溉管網(wǎng)；

所述田間灌溉管網(wǎng)包括供水干管、支管和灌溉總控水電磁閥和溫室灌溉電磁閥，所述供水干管至少為一條，也就是說供水干管可以是一條，也可以是多條，具體情況根據(jù)用戶的需求來設(shè)定。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，多個供肥管道和供水管道并聯(lián)在一起，結(jié)合控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了供水和多種肥料的集成控制，當(dāng)同一個溫室在不同季節(jié)種植不同作物時，可以更靈活的根據(jù)種植作物及不同生育階段進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了田間管理作業(yè)的時間，徹底改變了傳統(tǒng)集群灌溉施肥費(fèi)時費(fèi)力、操作繁瑣的模式。采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率，節(jié)約成本、降低能耗，實(shí)現(xiàn)集群溫室灌溉施肥管網(wǎng)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理運(yùn)行。

可選地，所述灌溉單元20還包括恒溫儲水設(shè)備，用于在水溫低于一定閾值的情況下進(jìn)行灌溉。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述灌溉單元還可以包括恒溫儲水設(shè)備，安裝在過濾設(shè)備中的反沖洗過濾器和軟水設(shè)備之間，用于在水溫低于一定閾值的情況下進(jìn)行灌溉。例如，在冬季灌溉過程中水溫較低，影響作物的生長，所以，在冬季水溫較低的情況下，就可以采用恒溫儲水設(shè)備來進(jìn)行灌溉。

可選地，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的恒溫儲水設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述恒溫儲水設(shè)備包括至少一個儲水桶602、止回閥603、遙控浮球閥604、浮球?qū)чy605、上水管601、下水管609、排水管608和排水控制閥607，其中所述儲水桶底部均與管道連接，所述上水管601設(shè)有止回閥603和遙控浮球閥604，所述排水管608用于將清洗儲水桶的廢水排出。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在過濾設(shè)備附近區(qū)域設(shè)有恒溫儲水設(shè)備，恒溫儲水設(shè)備設(shè)有多個儲水桶，每個儲水桶底部均與管道連接，上水管601設(shè)有止回閥603和遙控浮球閥604。恒溫儲水設(shè)備6設(shè)有排水管，以便清洗儲水桶的廢水排出。恒溫儲水系設(shè)備也可以由儲水池構(gòu)成。夏季灌溉模式為水源-首部動力設(shè)備-過濾設(shè)備-田間灌溉管網(wǎng)，施肥模式為水源-首部動力設(shè)備-過濾設(shè)備-施肥機(jī)吸肥-施肥管網(wǎng)；冬季水溫過低，需要經(jīng)過恒溫儲水處理，以保證作物供水供肥的水溫要求，灌溉模式為水源-首部動力設(shè)備-砂石過濾-反沖洗過濾-恒溫儲水系統(tǒng)-軟水處理-田間灌溉管網(wǎng)，施肥模式為水源-首部動力設(shè)備-砂石過濾-反沖洗過濾-恒溫儲水桶-軟水處理-施肥機(jī)吸肥-施肥管網(wǎng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，利用恒溫儲水系統(tǒng)，解決了冬季灌溉水溫過低的問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜的周年優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，并且將多個供肥管道和供水管道并聯(lián)在一起，結(jié)合控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了供水和多種肥料的集成控制，當(dāng)同一個溫室在不同季節(jié)種植不同作物時，可以更靈活的根據(jù)種植作物及不同生育階段進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了田間管理作業(yè)的時間，徹底改變了傳統(tǒng)集群灌溉施肥費(fèi)時費(fèi)力、操作繁瑣的模式。采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率，節(jié)約成本、降低能耗，實(shí)現(xiàn)集群溫室灌溉施肥管網(wǎng)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理運(yùn)行。

可選地，所述施肥單元30至少包括施肥設(shè)備、配肥模塊和田間施肥管網(wǎng)，其中：

所述施肥設(shè)備包括至少一臺施肥機(jī)及與所述施肥機(jī)配套的施肥動力泵和變頻控制器，分別與所述配肥模塊和所述田間施肥管網(wǎng)相連，用于將配肥模塊中混合好的肥料輸送到田間施肥管網(wǎng)中；

所述配肥模塊包括原液罐、逆止閥和液位傳感器，用于將原液罐中的肥料按一定的比例進(jìn)行混合，以供所述施肥設(shè)備來提??；

所述田間施肥管網(wǎng)包括至少一條施肥管道、施肥總控肥電磁閥、溫室控肥手動閥和溫室控肥電磁閥組成，用于將所述施肥設(shè)備吸取的肥料傳輸?shù)剿鰷厥抑小?/p>

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述施肥單元30至少包括施肥設(shè)備、配肥模塊和田間施肥管網(wǎng)，其中：

所述施肥設(shè)備30包括至少一臺施肥機(jī)及與所述施肥機(jī)配套的施肥動力泵和變頻控制器，分別與所述配肥模塊和所述田間施肥管網(wǎng)相連，用于將配肥模塊中混合好的肥料輸送到田間施肥管網(wǎng)中。

例如，所述的施肥機(jī)，包括施肥機(jī)1、施肥機(jī)2和施肥機(jī)3，每種類型施肥機(jī)均可以是一臺也可以是多臺組成，施肥管網(wǎng)可以與1臺或多臺施肥機(jī)進(jìn)行連接。每臺施肥機(jī)均具有五路注入式肥料配比通道和一路混合控制管路，并配置有濃度(ec)和酸堿(ph)監(jiān)測，一路可設(shè)定施肥控制，一套專用肥料配比控制組件，可定制的吸肥控制模式和實(shí)時遠(yuǎn)程控制組件，施肥總量小于20m³/h，每個施肥機(jī)配置一臺專用施肥動力泵，以保證肥料的遠(yuǎn)程傳輸。其中施肥機(jī)1連接肥管1、施肥機(jī)2連接肥管2、施肥機(jī)3連接肥管3，不同施肥機(jī)根據(jù)不同類型果蔬進(jìn)行配肥。

所述配肥模塊包括原液罐、逆止閥和液位傳感器，用于將原液罐中的肥料按一定的比例進(jìn)行混合，以供所述施肥設(shè)備來提取，具體的，所述原液罐可根據(jù)集群溫室控制面積和肥料供應(yīng)需求設(shè)置對應(yīng)的容積，不同原液罐可以是一個也可以是多個，分別存放不同類型原液，例如：原液罐1存放大量元素之鈣鹽、原液罐2存放大量元素之非鈣鹽、原液罐3存放微量元素，原液罐4存放調(diào)ph劑，原液罐5存放農(nóng)藥。

所述田間施肥管網(wǎng)包括至少一條施肥管道、施肥總控肥電磁閥、溫室控肥手動閥和溫室控肥電磁閥組成，用于將所述施肥設(shè)備吸取的肥料傳輸?shù)剿鰷厥抑小?/p>

具體的，所述田間施肥管網(wǎng)包括3條施肥管道(肥管1、肥管2和肥管3)。每個溫室的施肥管道分別設(shè)有控肥電磁閥，另外，3條肥管各設(shè)有溫室控肥手動閥。當(dāng)用戶想要對某個溫室施某種肥料時，就打開相應(yīng)的控肥電磁閥，例如，當(dāng)溫室種植蔬菜1時，其他兩個施肥管道均關(guān)閉，只打開供肥管道1。

另外，在所述系統(tǒng)建立之前，需要對集群溫室的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：

1)首先在集群溫室種植多種蔬菜，根據(jù)溫室內(nèi)灌溉方式、作物種植方式、日耗水量、土壤持水量和容重等計(jì)算作物灌溉制度、設(shè)計(jì)灌溉周期和輪灌制度，從而確定管道直徑和壓力等參數(shù)，選取溫室內(nèi)支管、進(jìn)棚干管、溫室外供水支管和供水干管、溫室外供肥支管和供肥干管，根據(jù)管道選型配置相應(yīng)電磁閥和配套管件，并設(shè)置恒溫儲水系統(tǒng)和原液罐的容積。

其中，作物的灌溉制度通常以多個溫室中水或肥需求量最多的來設(shè)計(jì)。例如：一次可以灌溉幾個溫室，需要多少天循環(huán)一次。

2)通過集群溫室供水和供肥管網(wǎng)水力計(jì)算，分別計(jì)算不同管道沿程水頭損失和局部水頭損失，并確定不同干管和支管的進(jìn)口流量和壓力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取首部水源變頻潛水泵、灌溉水泵和施肥動力泵、過濾設(shè)備和施肥機(jī)。

其中，根據(jù)選擇的管道的管徑、管道的壁厚、管道的類型如pvc或pe管的參數(shù)，計(jì)算水頭損失。通過計(jì)算出的水頭損失和不同管道的進(jìn)口流量和壓力，來綜合選取水泵。

此外所述的集群溫室水肥綜合管理控制系統(tǒng)中控制單元、過濾設(shè)備、恒溫儲水系統(tǒng)和施肥機(jī)等，優(yōu)選設(shè)置在集群溫室的靠近水源區(qū)域，便于信息無線傳輸和智能施肥機(jī)集中控制，有利于供水和供肥的輸送以及遠(yuǎn)程控制。

舉一個具體的實(shí)施例來介紹上述系統(tǒng)，圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的灌溉施肥系統(tǒng)的流程示意圖，圖4為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的溫室首部灌溉施肥系統(tǒng)示意圖，如圖3和圖4所示，具體的施肥灌溉的流程如下。

變頻潛水泵2從水源1處將水提取出來，水流通過供水管道3流入砂石過濾器4，將砂石等大顆粒物質(zhì)除去，進(jìn)而流入反沖洗過濾器5，將小顆粒物或漂浮物過濾，在夏季的時候，過濾后的水流在開啟總控水電磁閥的情況下，進(jìn)入軟水設(shè)備，在冬季水溫較低的時候，過濾后的水先要進(jìn)入恒溫儲水設(shè)備6，再開啟恒溫儲水電磁閥8的時候，水流進(jìn)入到軟水設(shè)備中，通過軟水設(shè)備降低水的硬度，灌溉變頻水泵10抽取經(jīng)過軟水設(shè)備的水準(zhǔn)備對溫室28進(jìn)行灌溉或施肥。

當(dāng)需要給溫室28灌溉，則開啟灌溉控水電磁閥11，同時開啟相對應(yīng)的溫室中的溫室灌溉電磁閥2808，水流就會流入到對應(yīng)的溫室28中，直到土壤中的水分達(dá)到灌溉施肥決策模型中的值，關(guān)閉溫室28中的溫室灌溉電磁閥2808。

當(dāng)需要給溫室28進(jìn)行施肥，則施肥機(jī)1、施肥機(jī)2、施肥機(jī)3分別通過吸肥管18從原液桶1-5中抽取原液并進(jìn)行混合，施肥機(jī)通過壓力差將混合好的原液送入到肥管25、肥管26、肥管27中，同時，將總控肥電磁閥12-14打開，水流流入肥管內(nèi)，將混合好的原液進(jìn)行稀釋，在溫室28內(nèi)的溫室施肥電磁閥2809開啟的情況下，將肥料送入到溫室28內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了對溫室28內(nèi)作物的灌溉和施肥。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制系統(tǒng)，將多個供肥管道和供水管道并聯(lián)在一起，結(jié)合控制系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了供水和多種肥料的集成控制，當(dāng)同一個溫室在不同季節(jié)種植不同作物時，可以更靈活的根據(jù)種植作物及不同生育階段進(jìn)行灌溉施肥，節(jié)省了田間管理作業(yè)的時間，徹底改變了傳統(tǒng)集群灌溉施肥費(fèi)時費(fèi)力、操作繁瑣的模式。采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率，節(jié)約成本、降低能耗，實(shí)現(xiàn)集群溫室灌溉施肥管網(wǎng)系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確合理運(yùn)行。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法的流程示意圖，如圖5所示，所述方法包括：

s10、獲取一溫室內(nèi)的土壤水分傳感器上傳的水分?jǐn)?shù)據(jù)、所述溫室內(nèi)的作物名稱、所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度、所述作物的初始種植時間和溫室標(biāo)識；

s20、根據(jù)所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度和所述作物的初始種植時間計(jì)算出所述溫室內(nèi)作物的生育階段；

s301、根據(jù)所述溫室內(nèi)的作物名稱、所述作物的生育階段和所述水分?jǐn)?shù)據(jù)，與預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型進(jìn)行對比；

s302、若判斷獲知所述水分?jǐn)?shù)據(jù)滿足第一預(yù)設(shè)條件，則控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥執(zhí)行第一操作；

s401、根據(jù)所述溫室內(nèi)的作物名稱和所述作物的生育階段，在所述預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型中查找相應(yīng)的肥料需求；

s402、根據(jù)所述肥料需求及所述溫室標(biāo)識，控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥執(zhí)行第二操作。

本發(fā)明實(shí)施例的提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法是基于上述實(shí)施例的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，所述方法包括：

每個溫室內(nèi)的土壤水分傳感器采集溫室內(nèi)的土壤水分的水分?jǐn)?shù)據(jù)，太陽輻射監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的太陽輻射值，空氣溫度檢測系統(tǒng)采集的溫室內(nèi)的溫度，監(jiān)測單元將溫室內(nèi)的土壤水分傳感器上傳的水分?jǐn)?shù)據(jù)、所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度、溫室標(biāo)識通過無線傳輸?shù)姆绞缴蟼鞯娇刂茊卧?，對于每一個溫室來說，通常情況是一個溫室種植一種作物，將每個溫室種植的作物的名稱、所述作物的初始種植時間記錄在控制單元中，控制單元就獲取到了溫室內(nèi)的土壤水分傳感器上傳的水分?jǐn)?shù)據(jù)、所述溫室內(nèi)的作物名稱、所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度、所述作物的初始種植時間和溫室標(biāo)識；

控制單元根據(jù)所述溫室內(nèi)的太陽輻射值、所述溫室內(nèi)溫度和所述作物的初始種植時間計(jì)算出所述溫室內(nèi)作物的生育階段，例如，通過上述的太陽輻射值、溫度和初始種植時間可計(jì)算出所述作物的生育階段，如開花期、結(jié)果期等；

在控制單元獲取到上述的各個參數(shù)值后，根據(jù)溫室的實(shí)際情況，對溫室內(nèi)的水和肥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

首先是對溫室內(nèi)水的控制，控制單元根據(jù)獲取到的所述溫室內(nèi)的作物名稱、計(jì)算出的所述作物的生育階段和采集到的所述水分?jǐn)?shù)據(jù)，與預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型進(jìn)行對比，具體地，通過所述溫室內(nèi)的作物名稱和計(jì)算出的所述作物的生育階段，在所述灌溉施肥決策模型中尋找與所述溫室內(nèi)的作物名稱在所述作物的生育階段所需要的水分?jǐn)?shù)據(jù)，并且與實(shí)際采集的溫室的水分?jǐn)?shù)據(jù)相比較；

若采集到的水分?jǐn)?shù)據(jù)滿足第一預(yù)設(shè)條件，則控制單元控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥執(zhí)行第一操作；

其次是對溫室內(nèi)肥料的控制，控制單元根據(jù)所述溫室內(nèi)的作物名稱和計(jì)算得出的所述作物的生育階段，在所述預(yù)先建立的灌溉施肥決策模型中查找所述作物名稱在所述生育階段對肥料的需求量，其中，某種作物在某個生育階段對多種肥料有不同的需求量。

控制單元根據(jù)所述多種不同肥料需求及所述溫室標(biāo)識，控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥執(zhí)行第二操作。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法，基于環(huán)境參數(shù)和作物信息構(gòu)建不同作物不同生育階段的灌溉施肥決策模型，對溫室的灌溉施肥進(jìn)行智能控制，可以實(shí)現(xiàn)不同作物不同生育階段獲得不同的水肥需求量，實(shí)現(xiàn)不同作物單獨(dú)灌溉、單獨(dú)或同時施肥等多種模式，提高了不同溫室和不同季節(jié)種植作物的靈活性，采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率。

可選地，所述灌溉施肥決策模型包括：溫室內(nèi)作物名稱、作物生育階段、水分需求量和肥料需求量。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在對溫室內(nèi)的作物進(jìn)行灌溉和施肥時，需要預(yù)先將溫室內(nèi)作物名稱、作物生育階段、水分需求量和肥料需求量建立成一個灌溉施肥決策模型，并儲存在控制單元中。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法，基于環(huán)境參數(shù)和作物信息構(gòu)建不同作物不同生育階段的灌溉施肥決策模型，對溫室的灌溉施肥進(jìn)行智能控制，可以實(shí)現(xiàn)不同作物不同生育階段獲得不同的水肥需求量，實(shí)現(xiàn)不同作物單獨(dú)灌溉、單獨(dú)或同時施肥等多種模式，提高了不同溫室和不同季節(jié)種植作物的靈活性，采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率。

進(jìn)一步地，所述水分?jǐn)?shù)據(jù)滿足第一預(yù)設(shè)條件，則控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥執(zhí)行第一操作，具體為：

當(dāng)所述水分?jǐn)?shù)據(jù)小于所述灌溉施肥決策模型中的所述水分需求量，則開啟與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥；

當(dāng)所述水分?jǐn)?shù)據(jù)滿足所述灌溉施肥決策模型中的所述水分需求量，則關(guān)閉與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥。

在上述各個實(shí)施例的基礎(chǔ)上，通過所述溫室內(nèi)的作物名稱和計(jì)算出的所述作物的生育階段，在所述灌溉施肥決策模型中尋找與所述溫室內(nèi)的作物名稱在所述作物的生育階段所需要的水分?jǐn)?shù)據(jù)，并且與實(shí)際采集的溫室的水分?jǐn)?shù)據(jù)相比較；

當(dāng)所述水分?jǐn)?shù)據(jù)小于所述灌溉施肥決策模型中的所述水分需求量，說明溫室內(nèi)的土壤中缺水，需要進(jìn)行灌溉，則在溫室外的供水主管的灌溉控水電磁閥是開啟的狀態(tài)下，控制單元控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥開啟，這時，水就會通過灌溉主管和溫室內(nèi)的支管流入到溫室內(nèi)；

當(dāng)所述水分?jǐn)?shù)據(jù)達(dá)到所述灌溉施肥決策模型中的所述水分需求量，則控制單元控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室灌溉電磁閥關(guān)閉。

需要說明的是，控制單元控制灌溉單元可以同時向多個溫室進(jìn)行灌溉，也可以輪流向每個溫室進(jìn)行灌溉。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法，基于環(huán)境參數(shù)和作物信息構(gòu)建不同作物不同生育階段的灌溉施肥決策模型，對溫室的灌溉施肥進(jìn)行智能控制，可以實(shí)現(xiàn)不同作物不同生育階段獲得不同的水肥需求量，實(shí)現(xiàn)不同作物單獨(dú)灌溉、單獨(dú)或同時施肥等多種模式，提高了不同溫室和不同季節(jié)種植作物的靈活性，采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述肥料需求及所述溫室標(biāo)識，控制與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥執(zhí)行第二操作具體為：

根據(jù)所述肥料需求，控制施肥單元中的施肥設(shè)備從配肥模塊中提取混合好的肥料，并開啟所述施肥單元中的田間施肥管網(wǎng)中的溫室控肥電磁閥，直到將所述混合好的肥料輸送完，關(guān)閉與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，控制單元在獲取到監(jiān)測單元上傳的溫室標(biāo)識，并且在預(yù)先建立好的灌溉施肥決策模型中查找到溫室中種植的作物在當(dāng)前的生育階段所需要的肥料，控制單元就給施肥設(shè)備發(fā)送開始施肥的指令，這時配肥模型中就會根據(jù)需要將多種原液罐中的原液進(jìn)行混合，由施肥設(shè)備進(jìn)行提取混合好的肥料，同時開啟總控肥電磁閥及與溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥，而這時，通過總控肥電磁閥開啟后，水流入肥管與原液進(jìn)行混合，輸送到相對應(yīng)的溫室中，直到將所述混合好的肥料輸送完，關(guān)閉與所述溫室標(biāo)識相對應(yīng)的溫室內(nèi)的溫室控肥電磁閥。

需要說明的是，控制單元控制施肥單元可以同時向多個溫室進(jìn)行施肥，也可以輪流向每個溫室進(jìn)行施肥。另外，結(jié)合上述實(shí)施例，在同一時刻，控制單元可控制施肥單元對至少一個溫室施肥，也可以控制灌溉單元對只好一個溫室灌溉。

本發(fā)明實(shí)施例提供的集群溫室水肥綜合管理管網(wǎng)布局控制方法，基于環(huán)境參數(shù)和作物信息構(gòu)建不同作物不同生育階段的灌溉施肥決策模型，對溫室的灌溉施肥進(jìn)行智能控制，可以實(shí)現(xiàn)不同作物不同生育階段獲得不同的水肥需求量，實(shí)現(xiàn)不同作物單獨(dú)灌溉、單獨(dú)或同時施肥等多種模式，提高了不同溫室和不同季節(jié)種植作物的靈活性，采用自動化管理和遠(yuǎn)程智能控制，節(jié)約人力和管道成本，提高勞動效率。

以上所描述的裝置以及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實(shí)施。