温室滴灌施肥智能化控制系统的管路结构及其控制方法技术方案

一种温室滴灌施肥智能化控制系统，其中管路结构是供水管路分别连接供肥管路、混肥管路以及滴灌、施肥管路，供肥管路还与混肥管路相连接，混肥管路又与滴灌、施肥管路相连接。控制方法，包括有进行模拟量数据采集和系统参数设定；判断是否采用人工干预灌溉施肥程序；是否采用定时定量灌溉施肥程序；是否采用条件控制灌溉施肥程序；判断是否执行人工干预灌溉施肥程序；反冲洗阶段的判断过程；反冲洗结束后逐级恢复现场；检测参数是否超过报警限值；判断泵、阀、水表、运行是否异常；结束全部程序。本系统功能强大，根据作物所需的营养液浓度、酸碱度自动的将高浓度的母液与水进行智能化混合配制、ｐＨ、Ｅｃ的精量调节和施肥的自动控制与计量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种灌溉施肥的控制装置，特别是一种温室滴灌施肥智能化控制系统。本专利技术所采用的技术方案是一种滴灌施肥智能化控制系统管路结构，包括有供水管路、供肥管路、混肥管路以及滴灌、施肥管路，其中供水管路分别连接供肥管路、混肥管路以及滴灌、施肥管路，供肥管路还与混肥管路相连接，混肥管路又与滴灌、施肥管路相连接。一种滴灌施肥智能化控制系统的控制方法，是由如下步骤完成的(1)进行模拟量数据采集和系统参数设定；(2)判断是否采用人工干预灌溉施肥程序，是则启动和执行人工干预灌溉施肥程序；(3)若判断结果为否，则继续判断是否采用定时定量灌溉施肥程序，是则启动定时定量灌溉施肥程序。(4)若判断结果为否，则继续判断是否采用条件控制灌溉施肥程序，是则启动条件控制灌溉施肥程序。若判断结果为否，则进入过滤器反冲洗阶段的判断过程；(5)当定时定量灌溉施肥程序或条件控制灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行人工干预灌溉施肥程序，是则中断、保护现场，启动并执行人工干预灌溉施肥程序；不是则进入反冲洗阶段的判断过程；(6)在灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行过滤器反冲洗，若判断结果为否，则保持系统当前运行状态，是则中断、保护现场，执行过滤器反冲洗程序；反冲洗结束后逐级恢复现场。(7)检测参数是否超过报警限值，否，则保持系统当前运行状态，是则进行声光报警；(8)判断泵、阀、水表、运行是否异常，是则系统停止运行，结束全部程序，否，则保持系统当前运行状态。本控制系统功能强大，灌溉时可根据作物需水量大小实现灌溉的人工干预、定时定量、条件控制三种自动控制和计量。当营养液施肥时，系统可根据作物所需的营养液浓度、酸碱度自动的将高浓度的母液与水进行智能化混合配制、营养液pH、Ec的精量调节和灌溉施肥的自动控制与计量。本系统还具有过滤器自动与手动反冲洗控制功能，信息查询打印功能，系统的故障报警及安全保护功能。解决了现代农业规模化温室蔬菜、花卉生产的灌溉、施肥自动控制的关键技术问题，为提高作物的产量和品质提供了保证。本系统采用触摸屏和PLC控制技术，完全汉化的操作界面，性能可靠、操作简便、价格低廉，主要应用在现代化温室、规模化日光温室、大棚蔬菜、花卉等高产值经济作物灌溉、施肥的智能化控制。附图说明图11过滤器反冲洗方法流程图；图12文丘里注肥器结构示意图。如图1所示，滴灌施肥智能化控制系统管路框架结构，包括有供水管路1、供肥管路2、混肥管路3以及滴灌、施肥管路4，其中供水管路1分别连接供肥管路2、混肥管路3以及滴灌、施肥管路4，供肥管路2还与混肥管路3相连接，混肥管路3又与滴灌、施肥管路4相连接。如图2所示，所述的供水管路1是由水池5、球阀18、水泵6、反冲洗过滤器7依次串联连接构成，其中反冲洗过滤器7还并联连接有差压开关21。反冲洗过滤器采用天津市水利科学研究所研制的，其专利申请号为02293523.1的反冲洗过滤器；水泵的型号为KGL50/100-1.1/2；差压开关21的型号为CY-1。所述的供肥管路2是由数个肥液桶10及每个肥液桶10上设置的与供水管路1相连的球阀22、与混肥管路3相连的混肥阀19构成。所述的混肥管路3是由混肥桶12、球阀25、施肥泵15、稳压阀14、PH/EC监测仪13、文丘里注肥器11依次串联连接，其中文丘里注肥器11还通过混肥阀19与各肥液桶相连接、通过球阀12连到混肥桶12的入口处；在混肥桶12中设有液位传感器24。pH/EC监测仪13采用天津市水利科学研究所研制的，型号为EP-1型；施肥泵15的型号为CR16-30；液位传感器24的型号为MPM416；文丘里注肥器11如图12所示，其尺寸选用 所述的滴灌、施肥管路4是由通过水表8与供水管路1相连的灌溉主阀门16、与施肥泵15相连的施肥主阀门23共同连接到田间电磁阀21。电磁阀21的型号为210-1.5”-G-Z，210-2”-G-Z。如图3所示，本系统上位机采用触摸屏，下位机采用PLC控制器。计算机控制的模入量19路，开入量3路，开出量36路。其中触摸屏型号为NT631C-ST151-EV2，PLC控制器型号为C200HG。图中PC上位机采用计算机。如图4a、图4b所示，图1中的水泵6和施肥泵15的控制是由如下结构实现的主回路是由空气开关Q1的上口接380V电源，下接接触器KM1的主触点，接触器KM1的主触点通过热继电器FA1与电机接线端子连接；控制回路分为自动控制回路和手动控制回路，手动控制回路是由转换开关SA1上口通过保险RD1接220V电源，转换开关SA1下口与停止开关SB11连接，停止开关SB11又与启动开关SB12、接触器KM1的辅助触点、接触器KM1的线圈、热继电器FA1触点串联连接到零线N上；自动控制回路是由计算机启动中间继电器ZJ1，中间继电器ZJ1的常开触点上端与转换开关SA1连接，下端与主接触器KM1线圈、热继电器FA1触点串联连接到零线N上；电源指示灯HL11并联在电源两端，水泵启停灯HL12并联在主接触器KM1线圈两端。此结构为两套，一套连接的泵是1.1KM的水泵，一套连接的是3KM的施肥泵。上述结构中的空气开关型号为DZ47-60/3D、10A；接触器型号为LR18-32、6A；热继电器型号为LR1-D09308，2.5A～4A(水泵用)、LR1-D09308，5.5A～8A(施肥泵用)；中间继电器型号为HH52P；换开关型号为PBC-D2；其工作原理是打开空气开关，将转换开关打在自动位置，启动泵时，计算机启动中间继电器，中间继电器常开触点闭合，接触器线圈带电，触点吸合，泵启动。一旦出现过流，热继电器动作，其触点断开，接触器线圈失电，其触点断开，泵停止运行。关泵时，计算机关闭中间继电器，其线圈失电，触点断开，接触器线圈失电，其触点断开，泵的工作停止。当需要手动时，打开空气开关，将转换开关打在手动位置，通过配电柜上的启动、停止按钮控制泵的开启和停止，启动时，按启动按钮，接触器线圈带电，辅助触点吸合并自动保持，主触点闭合，启动泵；关泵时，按停止按钮，接触器线圈失电触点断开，关闭泵。如图5所示，本专利技术的滴灌施肥智能化控制系统的控制方法，是由如下步骤完成的(1)进行模拟量数据采集和系统参数设定；(2)判断是否采用人工干预灌溉施肥程序，是则启动和执行人工干预灌溉施肥程序；(3)若判断结果为否，则继续判断是否采用定时定量灌溉施肥程序，是则启动定时定量灌溉施肥程序。(4)若判断结果为否，则继续判断是否采用条件控制灌溉施肥程序，是则启动条件控制灌溉施肥程序。若判断结果为否，则进入过滤器反冲洗阶段的判断过程；(5)当定时定量灌溉施肥程序或条件控制灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行人工干预灌溉施肥程序，是则中断、保护现场，启动并执行人工干预灌溉施肥程序；不是则进入反冲洗阶段的判断过程；(6)在灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行过滤器反冲洗，若判断结果为否，则保持系统当前运行状态，是则中断、保护现场，执行过滤器反冲洗程序；反冲洗结束后逐级恢复现场。(7)检测参数是否超过报警限值，否，则保持系统当前运行状态，是则进行声光报警；(8)判断泵、阀、水表、运行是否异常，是则系统停止运行，结束全部程序，否，则保持系统当前运行状态。如图6所示，所述的人工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于包括有供水管路（１）、供肥管路（２）、混肥管路（３）以及滴灌、施肥管路（４），其中供水管路（１）分别连接供肥管路（２）、混肥管路（３）以及滴灌、施肥管路（４），供肥管路（２）还与混肥管路（３）相连接，混肥管路（３）又与滴灌、施肥管路（４）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于包括有供水管路(1)、供肥管路(2)、混肥管路(3)以及滴灌、施肥管路(4)，其中供水管路(1)分别连接供肥管路(2)、混肥管路(3)以及滴灌、施肥管路(4)，供肥管路(2)还与混肥管路(3)相连接，混肥管路(3)又与滴灌、施肥管路(4)相连接。2.根据权利要求1所述的滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于所述的供水管路(1)是由水池(5)、球阀(18)、水泵(6)、反冲洗过滤器(7)依次串联连接构成，其中反冲洗过滤器(7)还并联连接有差压开关(21)。3.根据权利要求1所述的滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于所述的供肥管路(2)是由数个肥液桶(10)及每个肥液桶(10)上设置的与供水管路(1)相连的球阀(22)、与混肥管路(3)相连的混肥阀(19)构成。4.根据权利要求1所述的滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于所述的混肥管路(3)是由混肥桶(12)、球阀(25)、施肥泵(15)、稳压阀(14)、pH、EC监测仪(13)、文丘里注肥器(11)依次串联连接，其中文丘里注肥器(11)还通过混肥阀(19)与各肥液桶相连接、通过球阀(12)连到混肥桶(12)的入口处；在混肥桶(12)中设有液位传感器(24)。5.根据权利要求1所述的滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于所述的滴灌、施肥管路(4)是由通过水表(8)与供水管路(1)相连的灌溉主阀门(16)、与施肥泵(15)相连的施肥主阀门(23)共同连接到田间电磁阀(21)。6.根据权利要求1所述的滴灌施肥智能化控制系统管路结构，其特征在于所述的水泵(6)和施肥泵(15)的控制是由如下结构实现的主回路是由空气开关Q1的上口接380V电源，下口接接触器KM1的主触点，接触器KM1的主触点通过热继电器FA1与电机接线端子连接；控制回路分为自动控制回路和手动控制回路，手动控制回路是由转换开关SA1上口通过保险RD1接220V电源，转换开关SA1下口与停止开关SB11连接，停止开关SB11又与启动开关SB12、接触器KM1的辅助触点、接触器KM1的线圈、热继电器FA1触点串联连接到零线N上；自动控制回路是由计算机启动中间继电器ZJ1，中间继电器ZJ1的常开触点上端与转换开关SA1连接，下端与主接触器KM1线圈、热继电器FA1触点串联连接到零线N上；电源指示灯HL11并联在电源两端，水泵启停灯HL12并联在主接触器KM1线圈两端。7.一种滴灌施肥智能化控制系统的控制方法，其特征在于是由如下步骤完成的(1)进行模拟量数据采集和系统参数设定；(2)判断是否采用人工干预灌溉施肥程序，是则启动和执行人工干预灌溉施肥程序；(3)若判断结果为否，则继续判断是否采用定时定量灌溉施肥程序，是则启动定时定量灌溉施肥程序。(4)若判断结果为否，则继续判断是否采用条件控制灌溉施肥程序，是则启动条件控制灌溉施肥程序。若判断结果为否，则进入过滤器反冲洗阶段的判断过程；(5)当定时定量灌溉施肥程序或条件控制灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行人工干预灌溉施肥程序，是则中断、保护现场，启动并执行人工干预灌溉施肥程序；不是则进入反冲洗阶段的判断过程；(6)在灌溉施肥程序执行过程中，判断是否执行过滤器反冲洗，若判断结果为否，则保持系统当前运行状态，是则中断、保护现场，执行过滤器反冲洗程序；反冲洗结束后逐级恢复现场。(7)检测参数是否超过报警限值，否，则保持系统当前运行状态，是则进行声光报警；(8)判断泵、阀、水表、运行是否异常，是则系统停止运行，结束全部程序，否，则保持系统当前运行状态。8.根据权利要求7所述的滴灌施肥智能化控制系统的控制方法，其特征在于所述的人工干预灌溉施肥是由如下步骤完成的(1)进入人工干预设置画面，分别输入i＝1～12阀门组的灌水量(M)和施肥配方(K)，设置完毕，启动人工干预灌溉施肥程序；(2)判断i＝1阀门组的各灌水量和施肥配方是否不等于零，是则执行施肥控制程序；(3)判断结果为否，则继续进行判断i＝1阀门组的灌水量是否不等于零和施肥配方是否等于零，是则执行灌溉控制程序，不是则进入下一阀门组；(4)施肥控制程序和灌溉控制程序中任一个程序执行过程中，都要判断是否需要暂停，不需要则继续执行原程序，需要则输入暂停时间；按暂停键，中断当前工作，保护现场；当暂停时间到，恢复系统中断前工作状态；(5)判断下一阀门组是否为最后一组阀门，不是则返回到第二步重复上述过程进行；是则结束此程序。9.根据权利要求7所述的滴灌施肥智能化控制系统的控制方法，其特征在于所述的定时定量灌溉施肥程序是由如下步骤完成的(1)进入定时定量设置画面，并输入i＝1～12阀门组灌溉起始日期(D始)，结束日期(D结)，轮灌周期(T)，灌水量(M)，施肥配方(K)，以及每天需要多次灌溉时，输入n＝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万龙，张贤瑞，宋士良，刘春来，李娟，杨科，谷硕，
申请(专利权)人：天津市水利科学研究所，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]