一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，所述系统包括自动灌溉系统和施肥系统，所述自动灌溉系统包括水泵、微处理器、土壤水分传感器、电磁阀、远传水表、无线通信装置、水表采集器和远程监控平台。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术以此最优灌溉施肥方案为基础，设置8类不同的水肥配比处理，通过自动控制系统在棉花生长周期的不同阶段提供适宜的水分和养分，这样可以避免灌溉过程中人为因素的不利影响，提高操作的准确性，实现以肥调水、以水促肥，提高水分利用率和作物产量，发挥精准灌溉施肥的最大功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地面灌溉
，特别是涉及一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统。
技术介绍
众所周知，温、光、水、肥、气是作物生长的五大要素，其中水分和养分是作物生长必需的两大要素，适宜的水分条件和合理的养分供应是作物高产优质的基本保证。水分胁迫，养分缺乏及其二者供应的不同步性，是制约我国农业发展的关键因素。因此，以肥调水，以水促肥，水肥耦合成为解决农业问题的共识。滴灌施肥不当容易造成盐分流失或根区盐分积累，会导致作物产量下降，引起水和肥料浪费，造成多余肥料对作物的不良影响。
技术实现思路
水肥耦合灌溉是肥料随同灌溉水一同进入田间的一种灌溉方式，是施肥技术和灌溉技术相结合的一种新技术。本专利技术提供一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，用于提高西北干旱地区棉花膜下滴灌种植条件下的水分养分利用率和作物产量。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，所述系统包括自动灌溉系统和施肥系统，所述自动灌溉系统包括水泵、微处理器、土壤水分传感器、电磁阀、远传水表、无线通信装置、水表采集器和远程监控平台，所述水泵连接水源，通过灌溉主管连接电磁阀，灌溉主管连接各个支管，所述远传水表连接支管的进水口，所述远传水表通过并联方式连接水表采集器，水表采集器和土壤水分传感器通过无线网络连接无线通信装置，无线通信装置通过无线网络将总数据传送到微处理器，微处理器通过无线网络连接远程监控平台，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵工作；所述施肥系统包括施肥罐，所述施肥罐连接于远传水表一侧。优选的，所述土壤水分传感器用于采集土壤水分信息并传送至所述微处理器。优选的，所述远传水表是阀门、水表一体化设计的智能远传水表。优选的，还包括水表集中器，水表集中器连接水表采集器，采用微功率无线方式对其管辖的所述水表采集器进行数据采集、处理和存储，所述水表集中器通过无线网络与所述远程监控平台实现远程通信。所述水表集中器与所述远传水表、所述水表采集器共同组成远程抄表系统。优选的，包括一套灌溉施肥制度：棉花生长周期中的8次灌溉，每次灌溉时的8类水肥配比处理，每类处理均有3个重复；所述灌溉施肥制度是依据北疆地区多年来棉花膜下滴灌水肥耦合效应的诸多研究成果而制定，具体内容如表1、表2所示：表1小区单次灌溉量(m3)表2小区单次尿素施用量(kg)优选的，所述施肥系统是一个手动控制的施肥装置，所述施肥罐连接于所述远传水表的水流下游一侧，每个灌溉小区均安装有一个所述远传水表和一个所述施肥罐，负责该灌溉小区的灌溉施肥。优选的，还包括过滤器，所述过滤器连接电磁阀，可过滤水泵中杂质。优选的，在每个灌溉日，通过人机交互或远程通信方式，在所述远程监控平台上远程开启所述水泵和所述电磁阀，所述水源经所述过滤器、所述灌溉干管、所述灌溉支管流入各灌溉小区，同时根据各灌溉小区的水肥配比处理，在所述远程监控平台上设置各所述远传水表阀门的定时开闭时间，通过人工的方式将定量的速溶性氮肥倒入所述灌溉支管一端的所述施肥罐中，使水肥经过所述灌溉支管、所述灌溉毛管、所述滴头直至作物根部。本专利技术的有益效果为：本专利技术以此最优灌溉施肥方案为基础，设置8类不同的水肥配比处理，通过自动控制系统在棉花生长周期的不同阶段提供适宜的水分和养分，这样可以避免灌溉过程中人为因素的不利影响，提高操作的准确性，实现以肥调水、以水促肥，提高水分利用率和作物产量，发挥精准灌溉施肥的最大功效。附图说明图1为本专利技术所涉及的远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统总体框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，所述系统包括自动灌溉系统和施肥系统，所述自动灌溉系统包括水泵1、微处理器2、土壤水分传感器3、电磁阀4、远传水表5、无线通信装置6、水表采集器7和远程监控平台8，所述水泵1连接水源，通过灌溉主管连接电磁阀4，灌溉主管连接各个支管，所述远传水表5连接支管的进水口，所述远传水表5通过并联方式连接水表采集器7，水表采集器7和土壤水分传感器3通过无线网络连接无线通信装置6，无线通信装置通过无线网络将总数据传送到微处理器2，微处理器2通过无线网络连接远程监控平台8，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵1工作；所述施肥系统包括施肥罐9，所述施肥罐连接于远传水表一侧。所述土壤水分传感器3用于采集土壤水分信息并传送至所述微处理器2。所述远传水表5是阀门、水表一体化设计的智能远传水表。还包括水表集中器，水表集中器连接水表采集器，采用微功率无线方式对其管辖的所述水表采集器7进行数据采集、处理和存储，所述水表集中器通过无线网络与所述远程监控平台8实现远程通信。所述水表集中器与所述远传水表5、所述水表采集器7共同组成远程抄表系统。本专利技术还包括一套灌溉施肥制度：棉花生长周期中的8次灌溉，每次灌溉时的8类水肥配比处理，每类处理均有3个重复；所述灌溉施肥制度是依据北疆地区多年来棉花膜下滴灌水肥耦合效应的诸多研究成果而制定，具体内容如表1、表2所示：表1小区单次灌溉量(m3)表2小区单次尿素施用量(kg)其中，灌溉量W1、W2与氮肥施用量N1、N2、N3、N4配合组成8类水肥配比处理，即：W1N1、W1N2、W1N3、W1N4、W2N1、W2N2、W2N3、W2N4，每类水肥配比处理均有3个重复，共计24个处理，随机分布在24个灌溉小区，灌区布局如表所示：W1N1W2N2W1N3W2N4W2N1W1N2W2N3W1N4W1N4W2N1W1N2W2N3W2N4W1N1W2N2W1N3W1N3W2N4W1N1W2N2W2N3W1N4W2N1W1N2所述施肥系统是一个手动控制的施肥装置，所述施肥罐9连接于所述远传水表的水流下游一侧，每个灌溉小区均安装有一个所述远传水表5和一个所述施肥罐9，负责该灌溉小区的灌溉施肥。还包括过滤器，所述过滤器连接电磁阀4，可过滤水泵1中杂质。其中：微处理器2，微处理器2通过无线网络连接远程监控平台8，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵1工作。本实施例可采用Jennic公司生产的JN5139型微处理器。该芯片集成了一个32位16MHz主频的RISC处理器，代码效率、代码大小方面高度优化，其内置的193KB的ROM存储器集成了点对点通信和网状网通信的完整协议栈，96KB的RAM存储器可以支持网状路由和控制器功能，而不需要外部扩展任何的存储器空间。同时，它拥有4路12位的模拟量输入，2路11位的模拟量输出，2个比较器，温度传感器，2个应用程序定时器，3个系统定时器，2个UART异步串口(一个用于系统调试)，SPI接口以及2线串行接口，21个可用的IO引脚。本实施例中，JN5139型微处理器仅为实例，也可以采用其他类型微处理器。土壤水分传感器3，土壤水分传感器3通过无线网络连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，其特征在于，所述系统包括自动灌溉系统和施肥系统，所述自动灌溉系统包括水泵(1)、微处理器(2)、土壤水分传感器(3)、电磁阀(4)、远传水表(5)、无线通信装置(6)、水表采集器(7)和远程监控平台(8)，所述水泵(1)连接水源，通过灌溉主管连接电磁阀(4)，灌溉主管连接各个支管，所述远传水表(5)连接支管的进水口，所述远传水表(5)通过并联方式连接水表采集器(7)，水表采集器(7)和土壤水分传感器(3)通过无线网络连接无线通信装置(6)，无线通信装置通过无线网络将总数据传送到微处理器(2)，微处理器(2)通过无线网络连接远程监控平台(8)，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵(1)工作；所述施肥系统包括施肥罐(9)，所述施肥罐连接于远传水表一侧。

【技术特征摘要】
1.一种远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，其特征在于，所述系
统包括自动灌溉系统和施肥系统，所述自动灌溉系统包括水泵(1)、微处理器
(2)、土壤水分传感器(3)、电磁阀(4)、远传水表(5)、无线通信装置(6)、
水表采集器(7)和远程监控平台(8)，所述水泵(1)连接水源，通过灌溉
主管连接电磁阀(4)，灌溉主管连接各个支管，所述远传水表(5)连接支管
的进水口，所述远传水表(5)通过并联方式连接水表采集器(7)，水表采集
器(7)和土壤水分传感器(3)通过无线网络连接无线通信装置(6)，无线
通信装置通过无线网络将总数据传送到微处理器(2)，微处理器(2)通过无
线网络连接远程监控平台(8)，远程监控平台根据微处理器数据控制水泵(1)
工作；所述施肥系统包括施肥罐(9)，所述施肥罐连接于远传水表一侧。
2.根据权利要求1所述的远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，其
特征在于，所述土壤水分传感器(3)用于采集土壤水分信息并传送至所述微
处理器(2)。
3.根据权利要求1所述的远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，其
特征在于，所述远传水表(5)是阀门、水表一体化设计的智能远传水表。
4.根据权利要求1所述的远程计量棉花膜下滴灌水肥耦合调控系统，其
特征在于，还包括水表集中器，水表集中器连接水表采集器，采用微功率无线
方式对其管辖的所述水表采集器(7)进行数据采集、处理和存储，所述水表
集中器通过无线网络与所述远程监控平台(8)实现远程通信。所述水表集中
器与所述远传水表(5)、所述水表采集器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：马道坤，姜明梁，于洲，方嫦青，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11