水肥一体化四控灌溉施肥系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括设于植物根系密集区或最大根土功能区中部的中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器，控制器连接中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器。本发明专利技术易于操作，节省用工，便于推广应用，根据作物养分需求、科学制定施肥总量，并通过计量施肥、浓度控制、设计灌溉施肥频次，应用比例施肥器等方法和设备调节控制施肥量，实现精确施肥，根据作物水肥需求规律进行灌溉施肥控制，既保证作物能够良好生长，实现高产稳产，又可控制因过量灌溉与施肥造成的环境污染，真正实现对灌溉施肥的时期和时长、施肥的总量和单次用量、灌溉湿润的程度和深度、肥水的浓度和养分比例的全面精准控制灌溉与施肥。

Integrated irrigation and fertilization system with four control for water and fertilizer

The invention discloses a method for integration of water and fertilizer in four control irrigation and fertilization system, which includes a plant root dense zone or the maximum root function of soil area in the middle of the middle soil moisture sensor and bottom soil moisture sensor, controller is connected with the middle soil moisture sensor and bottom soil moisture sensor. The invention has the advantages of easy operation, labor saving, convenient popularization and application, according to nutrient demand, making the amount of fertilizer and crop science, through the measurement of concentration control, fertilization, irrigation and fertilization design frequency, such as fertilizer application ratio adjustment method and apparatus to control the amount of fertilizer, achieve precise fertilization, irrigation and fertilization control according to the law of water and fertilizer requirement of crops, not only guarantee the crops can grow well, achieve high yield and control due to excessive irrigation and fertilization of environmental pollution, and truly realize the irrigation and fertilization period and duration, fertilization amount and single dosage, wetting degree and depth of irrigation, fertilizer concentration and nutrient proportion of comprehensive precise control of irrigation and fertilization.

【技术实现步骤摘要】
水肥一体化四控灌溉施肥系统
本专利技术涉及水肥一体化
，尤其涉及一种水肥一体化灌溉施肥控制系统。
技术介绍
水肥一体化技术是现代农业的发展方向，是精准施肥的重要手段，根据不同的环境条件和作物水肥需求规律，运用科学合理的控制方法实施水肥一体化，是实现高效灌溉与施肥的必由之路。但是，由于水肥一体化技术在国内应用时间不长，人们普遍存在既缺乏应用经验，又缺乏对应用技术的深入研究，在实施水肥一体化技术的时候，如何进行灌溉施肥控制，还缺乏系统性和操作性强的方法，导致水肥一体化应用困难，实施效果不佳。为了解决这一问题，在已公开的技术中，虽然也有人提出对灌溉施肥时期、灌溉施肥量和灌溉施肥周期的模块化控制方案，但不够具体和全面，控制对象不够明确，在实际应用中操作性不强，系统性的灌溉施肥控制必须包含对灌溉施肥的时期和时长、施肥的总量和单次用量、灌溉湿润的程度和深度、肥水的浓度和养分比例的控制，为了实现对以上对象的有效控制，本专利技术提出水肥一体化四控灌溉施肥系统的设计。
技术实现思路
本专利技术目的是针对水肥一体化应用过程中缺乏系统性的控制技术，导致实施处理效果上的不足，提供一种技术实施效果显著，能够全面精准控制灌溉与施肥的系统。本专利技术的技术方案是一种水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括灌溉施肥控制器及灌溉施肥设备，上述灌溉施肥控制器包含时间控制模块、施肥量控制模块、养分比例控制模块、土壤湿度控制模块；上述灌溉施肥控制器连接设在植物根系密集区或最大根土功能区内的土壤水分传感器，控制器根据土壤水分传感器采集的数据通过控制模块连接并控制灌溉施肥设备。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述土壤水分传感器包括中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器，控制器分别连接上述中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述控制器上设有基于四控灌溉施肥方法的时间控制模块、施肥量控制模块、养分比例控制模块、土壤湿度控制模块，具体还在于：时间控制模块，用于控制灌溉施肥的时期和每次灌溉施肥的时长；施肥量控制模块，用于控制施肥总量与单次施肥量；养分比例控制模块，用于控制肥液浓度与控制肥液养分配比；土壤湿度控制模块，用于控制湿润程度与湿润深度。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述控制器上还设有：动态采集模块，其包括中层土壤水份采集子模块、底层土壤水份采集子模块，用于分别采集中层土壤水份数据、底层土壤水份数据并传送给土壤湿度控制模块；数据库模块，用于存储动态采集模块中数据和不同区域不同作物的最优灌溉施肥种植方案；修正模块，用于根据动态采集模块采集到的数据和数据库模块中数据进行对比，人工或自动修正灌溉施肥方案。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述动态采集模块上还设有图像采集子模块、图像对比子模块、预警子模块；图像采集子模块，用于采集植物叶片图像数据；图像对比子模块，用于与对比数据库模块中的初始资料数据和图像采集子模块采集到的数据；预警子模块；用于动态采集模块和图像对比模块采集到的数据与数据库模块中数据进行对比，误差超过基准偏差范围时，显示预警信号。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述灌溉施肥设备包括水泵、配肥桶、灌溉主管和微灌管；上述灌溉主管上设有与控制器相连的控制阀；上述灌溉主管上还设有与上述配肥桶相连的比例施肥器；上述灌溉主管上设有流量表和过滤器；上述微灌管上还设有滴头或微喷头；上述配肥桶上设有流速表和调速阀；上述灌溉施肥设备还包括设于上述灌溉施肥区中的卫星定位器和图像采集器，用于采集植物生长图像和位置数据；上述控制器分别连接并控制流量表、卫星定位器、图像采集器、流速表、调速阀。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述土壤水分传感器为张力计。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述土壤水分传感器为电子水分传感器。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述土壤水分传感器为测量稻田水位及落干后土壤饱和水所处位置的水位器；上述灌溉主管出水口设有混合叶轮。本专利技术的水肥一体化四控灌溉施肥系统进一步设置为，上述灌溉施肥设备包括可以移动放置到田间进水口的便携式配肥桶，上述便携式储肥桶分上下两室，上室为储液室，下室为带配肥桶混合叶轮的混液室，上述混液室一侧设进水口，另一侧设出水口，使混液室形成过水通道，上述储肥桶的储液室和混液室之间安装有放液阀，上述储肥桶的外桶壁标有可读储液量的刻度。本专利技术具有的有益效果是：a)本专利技术系统通过自动化实施，易于操作，节省用工，方便于广泛的推广应用。b)本专利技术提出的水肥一体化灌溉和施肥实现由传感器和模块化控制与调节，灌溉和施肥量均可定量读取或显示，计量准确。c)本专利技术针对不同作物的水分需求和根系深度通过埋设土壤湿度传感器实现土壤湿度和灌溉深度的精良控制，可以将灌溉水和肥料溶液限定在根区范围，从而实现水肥的高效利用。d)本专利技术提出根据作物不同阶段的养分需求、结合测土配方施肥技术科学制定施肥总量，并通过计量施肥、浓度控制、设计灌溉施肥频次，应用比例施肥器等方法和设备调节控制施肥量，实现精确施肥。e)本专利技术根据作物水肥需求规律进行灌溉施肥控制，既保证作物能够良好生长，实现高产稳产，又可控制因过量灌溉与施肥产生肥料流失或挥发造成环境污染。附图说明图1是本专利技术的第一种方案的示意图。其中，1水泵、2配肥桶、3a流速表、3b调速阀、4过滤器、5流量表、6手动控制阀、7电动控制阀、8控制器、9中层土壤水分传感器（电子传感器）、10底层土壤水分传感器（电子传感器）、11滴灌管、12滴头。图2是本专利技术的第二种方案的示意图。其中，2-1水泵、2-2配肥桶、2-3比例施肥器、2-4过滤器、2-5流量表、2-6手动控制阀、2-7电动控制阀、2-8控制器、2-9中层土壤水分传感器（张力计）、2-10底层土壤水分传感器（张力计）、2-11滴灌管、2-12滴头。图3是本专利技术的第三种方案的示意图。其中，3-1水泵、3-2配肥桶、3-3a流速表、3-3b调速阀、3-4出肥管、3-5流量表、3-6手动控制阀、3-7自动控制阀、3-8控制器、3-9放水口、3-10混合叶轮、3-11渠道、3-12水位器。图4是本专利技术的第四种方案的示意图。其中，4-1配肥桶、4-2刻度、4-3放液阀、4-4混合叶轮、4-5储液室、4-6混液室、4-7进水口，4-8出水口。图5是本专利技术的四控灌溉施肥控制原理图。具体实施方式下面通过以下实施例子对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的内容并不局限于此。实施例1本实施例中技术方案适用于浅根系旱地植物用灌溉施肥，具体包括如下：一种水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括灌溉施肥控制器及设于灌溉施肥区的灌溉施肥设备，其特征在于，灌溉施肥区种植物根系密集区或最大根土功能区设有土壤水分传感器；控制器连接土壤水分传感器并根据采集的数据来控制出水阀。此种适用于浅根系的植物灌溉施肥，具体实施方案如图1和图2中只设置一个土壤水分传感器。实施例2本实施例中技术方案适用于较深根系旱地植物灌溉施肥，具体包括如下：一种水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括设于植物根系密集区或最大根土功能区中部的中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器，控制器连接中层土壤水本文档来自技高网...

【技术保护点】
水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括灌溉施肥控制器及灌溉施肥设备，其特征在于，所述灌溉施肥控制器包含时间控制模块、施肥量控制模块、养分比例控制模块、土壤湿度控制模块；所述灌溉施肥控制器连接设在植物根系密集区或最大根土功能区内的土壤水分传感器，控制器根据土壤水分传感器采集的数据通过控制模块连接并控制灌溉施肥设备。

【技术特征摘要】
1.水肥一体化四控灌溉施肥系统，包括灌溉施肥控制器及灌溉施肥设备，其特征在于，所述灌溉施肥控制器包含时间控制模块、施肥量控制模块、养分比例控制模块、土壤湿度控制模块；所述灌溉施肥控制器连接设在植物根系密集区或最大根土功能区内的土壤水分传感器，控制器根据土壤水分传感器采集的数据通过控制模块连接并控制灌溉施肥设备。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述土壤水分传感器包括中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器，控制器分别连接所述中层土壤水分传感器和底层土壤水分传感器。3.如权利要求1所述的水肥一体化四控灌溉施肥系统，其特征在于，所述控制器上设有基于四控灌溉施肥方法的时间控制模块、施肥量控制模块、养分比例控制模块、土壤湿度控制模块，具体还在于：时间控制模块，用于控制灌溉施肥的时期和每次灌溉施肥的时长；施肥量控制模块，用于控制施肥总量与单次施肥量；养分比例控制模块，用于控制肥液浓度与控制肥液养分配比；土壤湿度控制模块，用于控制湿润程度与湿润深度。4.如权利要求1所述的水肥一体化四控灌溉施肥系统，其特征在于，所述控制器上还设有：动态采集模块，其包括中层土壤水份采集子模块、底层土壤水份采集子模块，用于分别采集中层土壤水份数据、底层土壤水份数据并传送给土壤湿度控制模块；数据库模块，用于存储动态采集模块中数据和不同区域不同作物的最优灌溉施肥种植方案；修正模块，用于根据动态采集模块采集到的数据和数据库模块中数据进行对比，人工或自动修正灌溉施肥方案。5.如权利要求4所述的水肥一体化四控灌溉施肥系统，其特征在于，所述动态采集模块上还设有图像采集子模块、图像对比子模块、预警子模块；图像采集子模块，用于采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈喜靖，喻曼，奚辉，沈阿林，王云龙，
申请(专利权)人：浙江省农业科学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33