一种智能高效水肥药一体化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能高效水肥药一体化系统，包括田间信息监测系统、灌溉系统、施肥系统、施药系统、混合系统；其中，田间信息监测系统用于监测田间的土壤信息、农作物的生长状态信息及农作物所处的环境的信息并将上述信息发送至图像采集控制柜及参数采集控制柜；灌溉系统用于将蓄水池中水引入至农田，同时将施肥系统输出的水肥液通过灌溉施肥管路进行灌溉、施药系统输出的药液通过高压雾化施药管路进行灌溉或者混合系统输出的混合液通过水肥药一体化管路进行灌溉。本实用新型专利技术中采用二次混合的方式，先将水肥药的混合液在混合灌内进行实时在线混合，再进入混合液的混合腔内进行二次混合，在混肥混药效率上有优越性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能高效水肥药一体化系统
本公开涉及灌溉
，特别是涉及一种智能高效水肥药一体化系统。
技术介绍
现有的水肥药一体化装备主要分为主管路预混式和支管路注入式，主管路预混式装备肥药混合充分，混合液浓度均匀，但主要问题是流量小，难以满足大面积种植区水肥药作业，支管路注入式装备不受主管路流量的限制，但肥药在灌溉管路中与灌溉水混合效果差，混合液浓度不均匀，难以达到精准作业。另外现有的水肥药一体化装备仅能根据人的操作进行定量的灌溉施肥施药，不能根据不同作物的不同需求的土壤的水肥状况进行智能作业，且灌溉施肥施药上仅为简单的组合，缺少智能决策系统与一体化控制系统，协同作业能力差，作业效率低，难以满足现代化农业生产的需求。现有技术中庄稼难以获得合适的水分及肥药的现象普遍存在，如何根据不同作物的需求将土壤含水量和肥力控制在最合适区间的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开的实施例子提供了一种智能高效水肥药一体化系统，可根据作物类型、作物长势、土壤墒情等信息进行水肥药精准管理，根据不同作物的需水需肥曲线进行高效水肥药一体化施用。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：一种智能高效水肥药一体化系统，包括田间信息监测系统、灌溉系统、施肥系统、施药系统、混合系统；其中，田间信息监测系统用于监测田间的土壤信息、农作物的生长状态信息及农作物所处的环境的信息并将上述信息发送至图像采集控制柜及参数采集控制柜；灌溉系统用于将蓄水池中水引入至农田，同时将施肥系统输出的水肥液通过灌溉施肥管路进行灌溉、施药系统输出的药液通过高压雾化施药管路进行灌溉或者混合系统输出的混合液通过水肥药一体化管路进行灌溉；施肥系统用于将大量元素肥液及微量元素肥液分别进行水肥混合搅拌，并通过各自相应的电池阀进行输出至混合系统；施药系统用于将药液与水进行混合搅拌并将搅拌的药液与施肥系统输出的水肥液输送至混合系统；混合系统通过加压的方式将施肥系统及施药系统输出的水肥液及药液分别传输至混合灌进行混合，再通过出口管路输出至二次混合腔进行混合；灌溉系统、施肥系统、施药系统及混合系统均连接至水肥药一体化系统现场控制柜，由水肥药一体化系统现场控制柜控制各系统的工作；图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜均连接至远程监控平台，远程监控平台下发控制命令至图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜进行工作。进一步的技术方案，所述田间信息监测系统包括：高清摄像头，安装在位于田间附近的合适的位置，用于拍摄田间作物的信息，并将信息传递至图像采集控制柜中；风速传感器、辐射-照度-光合有效传感器及风向传感器、蒸发传感器、降雨量传感器及百叶箱，靠近田间的位置且位于土壤下布置有土壤温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤艳芬传感器、EC传感器及PH传感器；上述传感器采集数据并传输至参数采集控制柜内的采集仪中，采集仪将采集的数据通过通讯模块进行传输至水肥药一体化系统现场控制柜。进一步的技术方案，所述灌溉系统包括：灌溉主管路，连接至蓄水池，在灌溉主管路上靠近蓄水池的位置设置有灌溉水泵，灌溉水泵将蓄水池的水泵出至灌溉主管路，在灌溉主管路上还设置有主管路进水口电磁阀及压力表，主管路进水口电磁阀控制水是否输送，压力表用于测量灌溉主管路中的水的压力，在灌溉主管路上设设置有过滤器，将水进行过滤后进行利用；位于田间的靠近作物的位置分别设置有高压雾化施药管路及灌溉施肥管路，高压雾化施药管路及灌溉施肥管路所在的公共管路上设置有分支手动阀，用于确定灌溉施肥或者高压雾化施药，在高压雾化施药管路上还设置有施药分支管路手动阀，用于确定是否高压雾化施药，灌溉施肥管路上还设置有水肥分支管路手动阀，用于确定是否灌溉施肥；位于田间的靠近作物的位置还设置有水肥药一体化管路，该管路可以实现水肥药同时施加，水肥药一体化管路上设置有水肥药分支管路手动阀，用于确定是否进行水肥药同时施加。上述手动阀也可替换为电磁阀，由水肥药一体化系统现场控制柜进行控制。进一步的技术方案，所述施肥系统包括：在灌溉的主管路上设置有一个分支为注水管路，注水管路上还设置有放空阀及注水电磁阀，注水管路下还设置有大量元素肥液桶及微量元素肥液桶，大量元素肥液桶及微量元素肥液桶上分别设置有液位计，大量元素肥液桶的上部通过第一注水电磁阀连接至注水管路，大量元素肥液桶中还设置有第一搅拌电机，用于实现对水及大量元素肥液的搅拌，微量元素肥液桶的上方通过第二注水电磁阀连接至注水管路，微量元素肥液桶中还设置有第二搅拌电机，第二搅拌电机用于实现水及微量元素肥液的搅拌，大量元素肥液桶及微量元素肥液桶的下方分别设置有施肥电磁阀，打开时用于将搅拌好的水肥输出；施肥系统中的放空阀及电磁阀及搅拌电机均由水肥药一体化系统现场控制柜进行控制动作。液位计将测量的液位信息也传输至水肥药一体化系统现场控制柜中，用于水肥药一体化系统现场控制柜控制电磁阀的动作的条件。进一步的技术方案，所述施药系统包括：药液罐，药液罐上方通过第三注水电磁阀连接至注水管路，药液罐中还设置有第三搅拌电机，药液罐桶臂上设置有第三液位计，药液罐的下方还设置有施药电磁阀，其中第三搅拌电机、第三液位计、施药电磁阀及第三注水电磁阀均连接至水肥药一体化系统现场控制柜，水肥药一体化系统现场控制柜根据需要控制各种阀的动作及搅拌电机开启或停止。进一步的技术方案，所述混合系统包括：加压电机，利用加压电机将施肥系统或施药系统或两者同时存在的系统中混合液通过加压的方式再输送至混合灌中进行混合，在混合灌中设置有第四搅拌电机，靠近混合灌的上方的管路上设置有流量表，用于测量进入混合灌内的混合液的浓度，混合灌的壁上还设置有第四液位计，混合灌的中部位置还设置有EC传感器及PH传感器，用于测量混合液的相应的参数值，混合灌的下部分两个支路，一个支路为肥药液出口管路，所在管路上设置有施肥泵及肥药液出口电磁阀，另一个支路为肥药液入口管路，所在管路上设置有肥药液入口管路电磁阀，在两个管路之间设置有二次混合腔，在该二次混合腔中设置有EC传感器及PH传感器，用于再次测量二次混合腔中混合液的相应的参数值，上述两个支路均连接至二次混合腔所在的管路，二次混合腔所在的管路与灌溉主管路相通。这样在二次灌溉时可利用灌溉主管路中经过过滤后的水进行混合。在该混合系统中，各种传感器及电磁阀及泵、搅拌电机及液位计均连接至水肥药一体化系统现场控制柜，控制柜根据采集的数据进行控制电磁阀及泵、搅拌电机等的动作。进一步的技术方案，所述远程监控平台包括：中控室服务器，中控室服务器通过互联网与水肥药一体化系统现场控制柜、图像采集控制柜和参数采集控制柜通过无线网线相连且双向通信；图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜将获得各种数据传输至中控室服务器，中控室服务器也可以下发命令至图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜进行执行相应的动作；同时，中控室服务器与中控室显示屏相连，将相关数据进行显示，中控室服务器还通过网络收发器与便携式智能终端相连，便携式智能终端也可获得各种信息或者进行控制指令的下发。本公开的实施例子还公开了一种智能高效水肥药一体化系统的工作方法，包括：监测田间的土壤信息、农作物的生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能高效水肥药一体化系统，其特征是，包括田间信息监测系统、灌溉系统、施肥系统、施药系统、混合系统；其中，田间信息监测系统用于监测田间的土壤信息、农作物的生长状态信息及农作物所处的环境的信息并将上述信息发送至图像采集控制柜及参数采集控制柜；灌溉系统用于将蓄水池中水引入至农田，同时将施肥系统输出的水肥液通过灌溉施肥管路进行灌溉、施药系统输出的药液通过高压雾化施药管路进行灌溉或者混合系统输出的混合液通过水肥药一体化管路进行灌溉；施肥系统用于将大量元素肥液及微量元素肥液分别进行水肥混合搅拌，并通过各自相应的电池阀进行输出至混合系统；施药系统用于将药液与水进行混合搅拌并将搅拌的药液与施肥系统输出的水肥液输送至混合系统；混合系统通过加压的方式将施肥系统及施药系统输出的水肥液及药液分别传输至混合灌进行混合，再通过出口管路输出至二次混合腔进行混合；灌溉系统、施肥系统、施药系统及混合系统均连接至水肥药一体化系统现场控制柜，由水肥药一体化系统现场控制柜控制各系统的工作；图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜均连接至远程监控平台，远程监控平台下发控制命令至图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜进行工作。...

【技术特征摘要】
1.一种智能高效水肥药一体化系统，其特征是，包括田间信息监测系统、灌溉系统、施肥系统、施药系统、混合系统；其中，田间信息监测系统用于监测田间的土壤信息、农作物的生长状态信息及农作物所处的环境的信息并将上述信息发送至图像采集控制柜及参数采集控制柜；灌溉系统用于将蓄水池中水引入至农田，同时将施肥系统输出的水肥液通过灌溉施肥管路进行灌溉、施药系统输出的药液通过高压雾化施药管路进行灌溉或者混合系统输出的混合液通过水肥药一体化管路进行灌溉；施肥系统用于将大量元素肥液及微量元素肥液分别进行水肥混合搅拌，并通过各自相应的电池阀进行输出至混合系统；施药系统用于将药液与水进行混合搅拌并将搅拌的药液与施肥系统输出的水肥液输送至混合系统；混合系统通过加压的方式将施肥系统及施药系统输出的水肥液及药液分别传输至混合灌进行混合，再通过出口管路输出至二次混合腔进行混合；灌溉系统、施肥系统、施药系统及混合系统均连接至水肥药一体化系统现场控制柜，由水肥药一体化系统现场控制柜控制各系统的工作；图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜均连接至远程监控平台，远程监控平台下发控制命令至图像采集控制柜、参数采集控制柜及水肥药一体化系统现场控制柜进行工作。2.如权利要求1所述的一种智能高效水肥药一体化系统，其特征是，所述田间信息监测系统包括：高清摄像头，安装在位于田间附近的位置，用于拍摄田间作物的信息，并将信息传递至图像采集控制柜中；风速传感器、辐射-照度-光合有效传感器及风向传感器、蒸发传感器、降雨量传感器及百叶箱，靠近田间的位置且位于土壤下布置有土壤温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤艳芬传感器、EC传感器及PH传感器；上述传感器采集数据并传输至参数采集控制柜内的采集仪中，采集仪将采集的数据通过通讯模块进行传输至水肥药一体化系统现场控制柜。3.如权利要求1所述的一种智能高效水肥药一体化系统，其特征是，所述灌溉系统包括：灌溉主管路，连接至蓄水池，在灌溉主管路上靠近蓄水池的位置设置有灌溉水泵，灌溉水泵将蓄水池的水泵出至灌溉主管路，在灌溉主管路上还设置有主管路进水口电磁阀及压力表，主管路进水口电磁阀控制水是否输送，压力表用于测量灌溉主管路中的水的压力，在灌溉主管路上设设置有过滤器，将水进行过滤后进行利用；位于田间的靠近作物的位置分别设置有高压雾化施药管路及灌溉施肥管路，高压雾化施药管路及灌溉施肥管路所在的公共管路上设置有分支手动阀，用于确定灌溉施肥或者高压雾化施药，在高压雾化施药管路上还设置有施药分支管路手动阀，用于确定是否高压雾化施药，灌溉施肥管路上还设置有水肥分支管路手动阀，用于确定是否灌溉施肥；位于田间的靠近作物的位置还设置有水肥药一体化管路，该管路可以实现水肥药同时施加，水肥药一体化管路上设置有水肥药分支管路手动阀，用于确定是否进行水肥药同时施加，上述手动阀也可替换为电磁阀，由水肥药一体化系统现场控制柜进行控制。4.如权利要求1所述的一种智能高效水肥药一体化系统，其特征是，所述施肥系统包括：在灌溉的主管路上设置有一个分支为注水管路，注水管路上还设置有放...

【专利技术属性】
技术研发人员：何青海，孙宜田，郭洪恩，李志鹏，陈刚，李青龙，钟鸣，
申请(专利权)人：山东省农业机械科学研究院，
类型：新型
国别省市：山东,37