一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，包括人机对话装置、远程终端系统、水肥气热集成系统、供电装置、现场终端系统；所述的水肥气热集成系统的左端与人机对话装置；所述的水肥气热集成系统的左端还通过Internet网络与远程终端系统相连；所述的水肥气热集成系统的右端与供电装置相连，用于完成水肥气热集成系统的供电，所述的水肥气热集成系统的右端通过Wifi、GPRS与现场终端系统相连，实现日光温室大棚里农作物水肥气热集成的精量灌溉与智能的施肥自动化控制。本实用新型专利技术实现日光温室大棚里农作物水肥气热集成的精量灌溉与智能的施肥自动化控制，节省了人力，提高了生产效率，能够产生很好的经济效益和社会效益。

Water, fertilizer and gas heat integrated control system for fine irrigation of crops

The utility model discloses a water gas heat well irrigation of crops integrated control system, including man-machine conversation device, remote terminal system, water gas heat integration system, power supply device, the terminal system; and the man-machine conversation device and left the gas heat integration system; water gas heat integration system of the Internet is also connected with the network through the remote terminal system; integrated system of the hot gas and the right end is connected with the power supply device for power supply and gas heat integration system, water and gas heat integrated system the right end of the Wifi, GPRS is connected with the terminal system by field, achieve fertilization automation in Sunlight Greenhouse in the gas heat integrated crop water irrigation and intelligent control. The utility model realizes the automation of greenhouse crop fertilization in water and fertilizer gas heat integrated precision irrigation and intelligent control, save manpower, improve production efficiency, can produce good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统
本技术涉及计算机技术、传感技术、网络信息化技术、计算机智能化的管理技术，具体涉及农作物水肥气热精量灌溉的控制系统，更具体的说，涉及一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统。
技术介绍
水肥气热集成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(Fertilization)和灌溉技术(Irrigation)相结合的一项新技术，是精准施肥与精确灌溉相结合的产物。即灌溉、地下灌溉等在灌水的同时，按照作物生长各个阶段对养分的需求和气候条件等准确讲肥料补加和均匀施在根系附近，被根系直接吸收利用。采用水肥气热融合灌溉技术可以很方便地调节灌溉水中营养物质的浓度和数量，大幅度提高花费利用率；如甘蔗水肥气热滴灌施肥氮的利用率达75%～80%，常规施肥只有40%(NgKeeandDeville)；提高作物的产量和质量，提高养分的有效性，减轻施肥对环境的污染；同时还可以大幅度节省时间、运输、劳动力及燃料等费用，实施精确施肥。水肥气热混合自动控制技术的发展有力地促进了现代农业的发展。无论是应用于设施栽培中还是应用在大田作物中的自动灌溉控制技术更是影响现代农业发展的热点。施肥与灌溉同时进行水肥耦合、气热耦合，不仅具有节水、节肥、节能、节省人力等优点，而且还可以大大提高作物产量和质量，同时减轻了施肥对环境的污染。与世界其他国家如美国、以色列和加拿大等国家相比，我国水肥耦合灌溉系统的自动程度较低，自动施肥灌溉的控制技术还处于研究阶段，基于此，本课题研究水肥气热装置，基于传统的农业灌溉技术，融合计算机技术、数字化技术、网络技术、智能技术和可视化技术等与云计算、物联网，提高灌溉水的利用率，使节水灌溉的效益最大化是我国发展现代节水农业的根本需求。随着对农业节水理论的研究不断深入和相关技术水平的逐渐提高，利用高新技术与传统技术相结合的方式已成为农业节水技术发展的必然趋势，农业节水技术正日益走向精准化和可控化，以满足现代农业发展对灌溉系统应具有灵活、准确、快捷等特点的要求。精量控制灌溉是现代节水灌溉发展的前沿技术，对该技术的研究与应用不仅可有效提高灌溉水利用效率和作物产量及品质，还可大幅度提高化肥和农药的有效利用率，减少对农田生态环境带来的污染。对精量控制灌溉技术体系的研究正成为国内外灌溉理论和技术研究有望取得突破的热点。同时国内灌溉控制仅考虑了作物需水量的供给，而水、肥同时考虑的不多，没有成熟的水肥精量控制设备被推广应用，国内外现有的水肥控制是根据肥料比例、施肥时间、施肥总量来控制，还有对灌溉水的整体电导率EC的宏观控制，无法单独测量单种养分浓度，且现有的养分测量仪器无法实现在线实时的测量，还没有针对灌溉肥液氮、磷、钾微量元素浓度进行单独和集成控制的相关设备面世，而且在灌溉系统智能发展到一定，国内外还没有有针对性系统研究管网智能铺设，以最优方式控制水肥流量，节约经济成本，来应对数字化灌溉时代的到来。灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。据研究资料表明：每种植物都有适合其生长的湿度，湿度过大，植物的根系就会在土壤中腐烂，湿度过小，就不足以满足植物生长所需要的水分。灌溉就是最大限度地满足土壤的湿度在适宜植物生长的湿度范围之内。经资料查证最适宜草坪生长的湿度是50%—60%RH。水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。我国是缺水国家，农业又是用水大户，因此我国提倡节水农业，为此合理灌溉和灌溉施肥必将成为我国农业持续发展的重要措施。配合农业政策和农业技术发展是我国化肥工业肥料生产的新亮点。因此，采用水肥气热集成的灌溉系统给进行日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制，传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统存在以下缺点：（一）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采用水肥气热集成的灌溉系统进行控制，其控制方式效果不佳、不易于实现日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制；（二）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采用组合式结构，其组成结构不包括远程终端系统、水肥气热集成系统、人机对话装置、供电装置、现场终端系统，其组合结构比较复杂、操作不便；（三）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采用水肥一体化装置、气体装置、热装置，将水肥气热融合在一起进行农作物的精量灌溉与智能施肥，农作物灌溉的控制效果不佳，也同时存在诸多安全隐患，其费时费力、效率低下；（四）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采用括触摸屏、存储器、键盘，不能方便控制农作物精量的灌溉信息；（五）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采用EC传感器、Ph传感器、氧气传感器、氮气传感器、二氧化氮传感器、热量传感器，其传感器采集数据的能力不强；（六）、传统的日光温室里的农作物精良灌溉与自动化的控制系统没有采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，其特征在于：包括人机对话装置、远程终端系统、水肥气热集成系统、供电装置、现场终端系统；所述的水肥气热集成系统包括水肥气热控制器、水肥气热装置，所述的水肥气热控制器包括控制器，所述的控制器采用的是基于ARM920T架构的S3C2440的控制器；所述的水肥气热控制器还包括定时模块、中断模块、Internet网络接口模块、Wifi传输模块、GPRS传输模块；所述的供电装置包括电源模块、电源适配器、电源充电器，用于给一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统供电，保证一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统的正常运行；所述的水肥气热集成系统的左端与人机对话装置相连，用于人机交互式的对话；所述的水肥气热集成系统的左端还通过Internet网络与远程终端系统相连；所述的水肥气热集成系统的右端与供电装置相连，用于完成水肥气热集成系统的供电，所述的水肥气热集成系统的右端还通过Wifi、GPRS与现场终端系统相连，实现日光温室大棚里农作物水肥气热集成的精量灌溉与智能的施肥自动化控制。

【技术特征摘要】
1.一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，其特征在于：包括人机对话装置、远程终端系统、水肥气热集成系统、供电装置、现场终端系统；所述的水肥气热集成系统包括水肥气热控制器、水肥气热装置，所述的水肥气热控制器包括控制器，所述的控制器采用的是基于ARM920T架构的S3C2440的控制器；所述的水肥气热控制器还包括定时模块、中断模块、Internet网络接口模块、Wifi传输模块、GPRS传输模块；所述的供电装置包括电源模块、电源适配器、电源充电器，用于给一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统供电，保证一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统的正常运行；所述的水肥气热集成系统的左端与人机对话装置相连，用于人机交互式的对话；所述的水肥气热集成系统的左端还通过Internet网络与远程终端系统相连；所述的水肥气热集成系统的右端与供电装置相连，用于完成水肥气热集成系统的供电，所述的水肥气热集成系统的右端还通过Wifi、GPRS与现场终端系统相连，实现日光温室大棚里农作物水肥气热集成的精量灌溉与智能的施肥自动化控制。2.根据权利要求1所述的一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，其特征在于：所述的人机对话装置包括触摸屏、存储器、键盘；（1）、所述的触摸屏，安装在人机对话装置的正前方，用于人机交互式的水肥气热对话，所述的触摸屏采用广州乐彩7寸的触摸屏；所述的触摸屏还包括控制面板；所述的控制面板丛左至右依次安装急停按钮、倍率按钮、水肥气热精量灌溉的按键；所述的水肥气热精量灌溉的按键包括水肥按键、肥料按键、灌溉按键、气体供给按键、热量按键、方向键；所述的方向键包括下翻页键、返回键、左右键、上下键；（2）、所述的存储器包括TFT存储卡、SDRAM存储器；所述的TFT存储卡安装在TFT卡的卡托上；所述的SDRAM存储器内置于人机对话装置中；（3）、所述的键盘安装在可以伸缩的键盘盒里，不用键盘时可以推进键盘盒里。3.根据权利要求1所述的一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，其特征在于：所述的水肥气热装置包括水肥一体化装置、气体装置、热装置；（1）、所述的水肥一体化装置包括水肥装置、水肥传感器、水肥执行装置；所述的水肥装置包括水桶、肥料桶、水肥比例施肥机、水肥搅拌器、水肥过滤器、水管子、肥料管子、水肥混合罐；所述的水桶为椭球体形状的塑料水桶，所述的水桶，外接水轮头、水阀、进水管、出水管，用于存储农田灌溉水；所述的肥料桶为圆柱体形状的肥料桶，所述的肥料桶设有水肥管、水肥过滤器、水肥阀，用于存储农田灌溉肥料；所述的肥料桶为圆柱体形状的肥料桶，所述的肥料桶设有肥料管子、过滤器、水肥阀，用于存储农田灌溉肥料；所述的水肥比例施肥机通过水管左侧与水桶相连接，所述的水肥比例施肥机的右侧肥料桶相连接，所述的水肥混合罐左下端距离水肥混合罐20厘米的位置通过水管连接水桶；所述的水肥混合罐右下端距离水肥混合罐40厘米的位置通过水肥管连接肥料桶；所述的水肥混合罐的内侧安装有水肥搅拌器；所述的水肥混合罐的右上端从上到下距离水肥混合罐40厘米的位置安装水肥比例施肥机；所述的水肥传感器包括EC传感器、Ph传感器；所述的EC传感器，安装在肥料桶的左端；所述的EC传感器，还安装在水肥混合罐的左下端；所述的Ph传感器，安装在肥料桶的右端；所述的Ph传感器，还安装在水肥混合罐的右上端；所述的水肥执行装置包括水肥阀、水阀、肥料阀；所述的水肥阀，安装在水肥混合罐的右端；所述的水阀，安装在水桶的右端；所述的肥料阀，安装在肥料桶的右端；（2）、所述的气体装置包括气体发生装置、气体发生传感器、气体发生执行装置；所述的气体发生装置包括微纳米气泡发生装置、储气罐、气泡爆炸器；所述的微纳米气泡发生装置设有气体发生装置、气缸、压力传感器、进气口装置、出气口装置；所述的气缸左端安装进气口装置，所述的气缸下端安装出气口装置，所述的气缸右端安装有气泡爆炸器，所述的压力传感器包括压力传感器1、压力传感器2；所述的压力传感器1安装在进气口装置的上端，所述的压力传感器2安装在出气口装置的下端；所述的气体发生传感器包括氧气传感器、氮气传感器、二氧化氮传感器；所述的氧气传感器，安装在气泡爆炸器的左端；所述的氮气传感器，安装在气缸的下端；所述的二氧化氮传感器，安装在气缸的上端；所述的气体发生执行装置包括气体远程控制阀、气泡爆炸控制器；所述的气体远程控制阀与储气罐相连接，所述的气体远程控制阀设有远程控制器，用于远程控制储气罐的储气量；所述的气泡爆炸控制器与气泡爆炸器相连接，用于控制微纳米气泡的发生；（3）、所述的热装置包括热量产生装置、热量控制器、热量传感器、热量执行系统；所述的热量产生装置包括太阳能热水器、PE集热管网、电热丝、深层地下管网、加热管、储热桶；所述的储热桶还分别与PE集热管网、深层地下管网、加热管相连接；所述的热量执行系统包括太阳能热水器阀、PE集热管网阀、电热丝开关、深层地下管网阀、加热管阀；所述的太阳能热水器阀与太阳能热水器相连接；所述的PE集热管网阀与PE集热管网相连接；所述的电热丝开关与电热丝相连接；所述的深层地下管网阀与深层地下管网相连接；所述的加热管阀与加热管相连接；所述的热量控制器左端与热量传感器相连接，用于接收热量传感器采集到热量数据；所述的热量控制器下端与热量产生装置相连接；所述的热量控制器右端与热量执行系统相连接用于控制热量执行系统的运动。4.根据权利要求1所述的一种农作物精良灌溉的水肥气热集成控制系统，其特征在于：所述的远程终端系统包括服务器、数据库系统；所述的服务器包括主控制计算机1台、控制计算机2台；所述的数据库系统包括水肥气热集成知识数据库、水肥气热集成模型数据库；其中：主控制计算机、控制计算机分别与水肥气热集成知识数据库、水肥气热集成模型数据库进行数据交换；所述的远程终端系统通过水肥气热控制器上的Internet网络接口模块与水肥气热集成系统进行数据交换。5.根据权利要求1所述的一种农作物精良灌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万军，
申请(专利权)人：张万军，
类型：新型
国别省市：甘肃,62