【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及兜兰种植，具体是一种兜兰水肥一体化控制系统。
技术介绍
1、随着农业科技的不断发展，兜兰的栽培方式正逐渐成为关注的焦点。为了提高兜兰的生长效益，需要设计一种兜兰水肥一体化控制系统，用以提升兜兰的种植效率和质量。
2、由于我国设施兜兰种植多为一家一户分散经营，容易出现规模小的现象，目前水肥一体化设备价格较高、多用于种植面积较大的地方，造成设备投放使用困难。因此，研发价格合理、操作和管理便捷、因地制宜、适用于小型设施兜兰水肥一体化设备，根据水土情况与作物需求配置施肥液体，通过水肥智能控制系统，采取定时、定量、定向的灌水施肥方式，能减少肥料挥发、流失，实现集中施肥和平衡施肥，对实现兜兰灌溉、施肥的精准管理、减少农业面源污染具有实用价值。
3、于是，提出了一种兜兰水肥一体化控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种利用微灌技术，达到精准灌溉施肥、提高水肥利用率的目的的兜兰水肥一体化控制系统。
2、本专利技术所采用的技术方案为：一种兜兰水肥一体化控制系统，包括设施灌溉施肥系统、信息采集系统和控制系统；
3、所述设施灌溉施肥系统包括：水池、水泵、电磁阀、压力表、过滤器和施肥器、药液罐、干支管及毛管、滴灌管；
4、所述信息采集系统包括：温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、养分传感器、管道压力；
5、所述控制系统包括：信息显示、灌水定额计算模块、施肥量计算模块、灌溉决策系统和施肥决策系统、阀门控制系
6、通过实时采集作物生长环境温度、湿度、土壤含水量和养分信息，结合兜兰不同生长期需水需肥指标，控制设备进行精准灌水和施肥，提供准确施肥和灌溉服务；
7、水肥一体化控制系统通过兜兰种植处的土壤水分、养分传感器及温度湿度传感器，将实时监测的土壤养分、水分数据传输到plc中进行检测，由plc通过云平台把数据传输到服务器，通过内置软件处理数据，结合作物生长状况视觉采集信息，分析作物水分、养分状况，根据设置的判别标准，确定是否需要灌溉、施肥及灌水量、施肥种类及施肥量，并将决策结果反馈到plc；通过plc控制系统自动打开灌溉施肥系统的电磁阀，实现自动灌溉、施肥；当各传感器数值达到标准值，可以自动停止灌溉施肥；
8、其中，系统对土壤环境的调节具体通过传感器模块监测土壤环境，并将所测数据发送给控制模块处理，数据发送给继电器模块和执行模块，继电器模块收到命令后便会打开指定的电磁阀，以实现施肥、施药和灌溉功能。
9、作为本专利技术进一步的方案：所述信息采集系统通过无线传感器结合协议形式与将所采集的信息传输至plc，该传输模式的优点是可以同时连接多个传感器并采集相应数据，省去传感器的各种连接线，降低了设备的安装要求，并提高了整套装备运行的可靠性；由于温室大棚作物定植后，灌溉施肥系统及通风降温等设备均已固定，在plc输出方面这里都采用直接连接线的方式，方便控制各种设备，具体为显示屏、土壤传感器、混合药池；plc通过网络将数据上传到云端服务器，由web服务器对云端服务器发送get/post请求，云端服务器收到请求后作出响应，向服务器发送数据，web服务器将获取到的数据存入mysql数据库；系统与云端无缝对接，将信息返回plc后，对其进行控制，实现灌水施肥。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述系统对土壤ec值、土壤ph值和土壤温湿度的调节方法相同。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述控制系统通过zigbee网络控制电磁阀的开闭以实现灌溉﹑施肥和施药功能；主要由水池、水泵、变频器、电磁阀，水压变送器、水位变送器、ec传感器，ph传感器和各个药液罐组成；其中变频器、水位变送器、压力变送器是通过rs485总线与执行模块连接，电磁阀与继电器模块相连接，通过继电器模块控制其开关。
12、作为本专利技术进一步的方案：所述过滤器过滤水池、药池的杂质和未溶解的肥料，以防止施肥时肥液实际浓度过高；系统工作时水泵将水抽入混合药池，达到一定水位时停止；混合药池ph传感器与ec值传感器时刻监测混合药池中混合液的ec值与ph值﹐并将数据发送给控制模块，对比分析﹔若ec值与ph值未达到初始值，控制模块则给继电器模块发送信息，打开相应电磁阀，同时施肥泵开始工作，通过施肥器的负压，把肥料、酸液，碱液和药液吸入到混合液罐里；ec传感器与ph传感器继续测量混合液的ec值与ph值，反复执行，直到混合液ec值与ph值达到设定值﹐施肥泵与肥液﹑酸碱液处的电磁阀关闭；
13、同时传感器模块监测兜兰土壤环境﹐将所测数据发送给控制模块，进行分析；若土壤湿度、ec值、ph值未达到设定值﹐则发送信息给继电器模块，此时若混合液符合灌溉要求，继电器模块开启对应管路的电磁阀，对未达到要求的区域进行灌溉、施肥，以达到最适合兜兰生长的环境。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述土壤温湿度采用rs485数字温湿度传感器测定；温度传感器采用热敏电阻原理测量，根据种植作物设定适宜生长温度范围，当温度偏离此范围时，电阻会调整电流强度，间接地调整温度；土壤水分设置rp1为水分下限预制点，rp2为上限预制点，当水分超出设置的上限点时，当水分低于设置的下限点时，传感器会发出蜂鸣声，将信号编码传至主控制器，由主控制器决定控制状态；长度不同的若干温湿度传感器探针插入土壤，测量不同深度的土壤水分及温度。
15、作为本专利技术进一步的方案：所述灌水量的确定通过土壤水分传感器所测得的土壤含水率及作物生长阶段适宜土壤含水率，根据水量平衡方程式计算兜兰的灌溉量；温室中无大气降水量，采用滴灌技术无地表径流量和深层土壤渗漏量；当土壤含水率低于下限时灌溉，上限按作物各阶段适宜含水率确定，灌水定额为：m＝h(θmax–θmin)/0.667；
16、式中：m为灌溉定额，m3/0.067hm2；h为计划湿润层深度，mm；θmax、θmin为土壤体积含水率上、下限，％。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术通过实时采集作物生长环境温度，湿度、土壤含水量和养分信息，结合兜兰不同生长期需水需肥指标，精准灌水和施肥，提供准确施肥和灌溉服务，真正实现按作物所需“喂养”作物。
19、本专利技术的系统根据温室种植条件、土壤特性、作物特征和作物产量模式，在自动模式下采集所需土壤信息数据，通过有线传输至plc，由plc对所采集的数据转运，云端以设定数据为基础，分析所获得的数据，计算所需的灌水施肥量并将这一信息反馈至plc，plc根据收到的数据控制不同的设备动作，使作物生长环境保持最佳状态，实现设施兜兰精准灌溉施肥。
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1.一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：包括设施灌溉施肥系统、信息采集系统和控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述信息采集系统通过无线传感器结合协议形式与将所采集的信息传输至PLC，由于温室大棚作物定植后，灌溉施肥系统及通风降温等设备均已固定，在PLC输出方面这里都采用直接连接线的方式，方便控制各种设备，具体为显示屏、土壤传感器、混合药池；PLC通过网络将数据上传到云端服务器，由WEB服务器对云端服务器发送GET/POST请求，云端服务器收到请求后作出响应，向服务器发送数据，WEB服务器将获取到的数据存入MySQL数据库；系统与云端无缝对接，将信息返回PLC后，对其进行控制，实现灌水施肥。
3.根据权利要求1所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述系统对土壤EC值、土壤PH值和土壤温湿度的调节方法相同。
4.根据权利要求3所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述控制系统通过ZigBee网络控制电磁阀的开闭以实现灌溉﹑施肥和施药功能；主要由水池、水泵、变频器、电磁阀，水压变送器、水
5.根据权利要求4所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述过滤器过滤水池、药池的杂质和未溶解的肥料，以防止施肥时肥液实际浓度过高；系统工作时水泵将水抽入混合药池，达到一定水位时停止；混合药池pH传感器与EC值传感器时刻监测混合药池中混合液的EC值与pH值﹐并将数据发送给控制模块，对比分析﹔若EC值与pH值未达到初始值，控制模块则给继电器模块发送信息，打开相应电磁阀，同时施肥泵开始工作，通过施肥器的负压，把肥料、酸液，碱液和药液吸入到混合液罐里；EC传感器与pH传感器继续测量混合液的EC值与pH值，反复执行，直到混合液EC值与pH值达到设定值﹐施肥泵与肥液﹑酸碱液处的电磁阀关闭；
6.根据权利要求5所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述土壤温湿度采用RS485数字温湿度传感器测定；温度传感器采用热敏电阻原理测量，根据种植作物设定适宜生长温度范围，当温度偏离此范围时，电阻会调整电流强度，间接地调整温度；土壤水分设置RP1为水分下限预制点，RP2为上限预制点，当水分超出设置的上限点时，当水分低于设置的下限点时，传感器会发出蜂鸣声，将信号编码传至主控制器，由主控制器决定控制状态；长度不同的若干温湿度传感器探针插入土壤，测量不同深度的土壤水分及温度。
7.根据权利要求1所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述灌水量的确定通过土壤水分传感器所测得的土壤含水率及作物生长阶段适宜土壤含水率，根据水量平衡方程式计算兜兰的灌溉量；温室中无大气降水量，采用滴灌技术无地表径流量和深层土壤渗漏量；当土壤含水率低于下限时灌溉，上限按作物各阶段适宜含水率确定，灌水定额为：M＝H(θmax–θmin)/0.667；
...【技术特征摘要】
1.一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：包括设施灌溉施肥系统、信息采集系统和控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述信息采集系统通过无线传感器结合协议形式与将所采集的信息传输至plc，由于温室大棚作物定植后，灌溉施肥系统及通风降温等设备均已固定，在plc输出方面这里都采用直接连接线的方式，方便控制各种设备，具体为显示屏、土壤传感器、混合药池；plc通过网络将数据上传到云端服务器，由web服务器对云端服务器发送get/post请求，云端服务器收到请求后作出响应，向服务器发送数据，web服务器将获取到的数据存入mysql数据库；系统与云端无缝对接，将信息返回plc后，对其进行控制，实现灌水施肥。
3.根据权利要求1所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述系统对土壤ec值、土壤ph值和土壤温湿度的调节方法相同。
4.根据权利要求3所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述控制系统通过zigbee网络控制电磁阀的开闭以实现灌溉﹑施肥和施药功能；主要由水池、水泵、变频器、电磁阀，水压变送器、水位变送器、ec传感器，ph传感器和各个药液罐组成；其中变频器、水位变送器、压力变送器是通过rs485总线与执行模块连接，电磁阀与继电器模块相连接，通过继电器模块控制其开关。
5.根据权利要求4所述的一种兜兰水肥一体化控制系统，其特征在于：所述过滤器过滤水池、药池的杂质和未溶解的肥料，以防止施肥时肥液实际浓度过高；系...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈砚，邓克云，潘春燕，陈祉羽，
申请(专利权)人：广东华大锦兰农业科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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