一种全天候无线智能灌溉施肥系统技术方案

本发明专利技术公开一种全天候无线智能灌溉施肥系统，土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置和终端无线控制装置与太阳能蓄电池供电装置电连接，无线阀门控制装置和终端无线控制装置与中心接收装置无线网络连接，供肥装置和供水装置通过管道与电控阀门连通；土壤温湿度仪采集土壤温度和湿度数据、土壤分析仪采集土壤中植物生长所需元素的含量、气象分析仪采集气象信息并分别通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；中心控制装置接收数据并处理后形成供水和施肥策略传送给无线阀门控制装置控制电控阀门供水及传送给供肥装置供肥。本发明专利技术具有组网灵活、节水省肥、供水施肥及时便捷、全天候智能化控制的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化
，涉及一种组网灵活、节水省肥、供水施肥及时便捷、全天候智能化控制的全天候无线智能灌溉施肥系统。
技术介绍
我国是一个农业生产大国，农业灌溉用水需求量巨大；而且随着城镇化率的提高，绿化用水也随之急剧增加；此外，随着气候变暖、自然灾害频繁、水资源的污染，可用水资源更加显得稀缺。但是，由于技术、管理水平的落后，导致我国农业和绿化灌溉用水浪费十分严重，距世界先进水平还有较大差距，节水潜力很大。另外，由于我国传统采用凭经验翻埋、浇灌等方式施肥，不仅难以有效掌握施肥植物的养分状况，容易造成肥效过量或不足，而且集中式施肥还会形成农业面源污染，不利于农业生态发展。灌溉施肥一体化技术作为现代集约化灌溉农业的一个关键因素，起源于无土栽培的发展，主要是随着灌溉技术发展进步。灌溉施肥是将灌溉与施肥有机结合，借助新型灌溉系统，在灌溉的同时将肥料配成肥液一起输入到作物根系土壤，从而达到精准控制灌水量、施肥量和时间，明显提高灌溉水资源和肥料的利用率同时提高作物产量。但是，传统采用人工观测田间是否需要灌水和施肥，然后手动操作添加肥料和灌溉设备实现交替灌溉及施肥。现有技术中灌溉施肥一体化一般是根据经验在灌溉储水池中手工或自动加入定量的肥料，然后根据时间间隔进行自动灌溉和施肥，即设定每天开始灌溉的时刻和灌溉时长，控制系统根据内置时钟实现灌溉阀门的自动开启和关闭；此外也有在田间地头设置土壤含水量和土壤肥料测量传感器与控制装置连接实现自动灌溉，即利用传感器实时监测灌溉区域某一点的土壤含水量和生长元素含量，利用控制装置设置土壤含水量及相应元素的最高和最低阈值，当土壤含水量低于设定最低阈值时，控制装置自动开启灌溉阀门进行灌溉和施肥，当土壤含水量高于设定最高阈值时，控制装置自动关闭灌溉阀门；另外也有设置中心控制装置，在控制装置中设置计算公式，根据计算参照作物的需水量、需肥量来推断和控制供水和施肥量。上述传统人工观测和手工施肥及灌溉，不仅维护成本高、人工观测误差大、控制精度低，而且及时性也难以保证。其次，上述根据时间间隔实现自动灌溉的控制，不能根据作物的实际需求进行灌溉和施肥，仅能根据人为经验确定灌溉量和施肥量，往往造成过度灌溉和施肥，不仅水利用率较低，而且过多的肥料容易造成烧苗或贪青晚熟影响结实率；此外，上述根据土壤含水量和生长元素含量实现自动灌溉的控制，由于各传感器和控制阀门分布于田间地头，不仅线缆连接复杂且成本高，而且后期维护困难、组网灵活性差且影响机械化作业；另外，上述根据公式计算参照作物需水量和需肥量来计算实际作物需水量，参照作物需水量是指高度一致、生长旺盛、地面完全覆盖、土壤水分充足的绿草地的蒸发蒸腾量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量，因为这种参照作物需水量与实际的作物品种、生长期、土壤状况并不相同，而且还受气象条件的影响，不仅测量参数较多、外围设备复杂、投资大、维护困难，而且计算复杂，灌溉难以有效、准确。上述各种方法中，仅部分解决了如何灌溉和施肥的难题，而如何有效、可靠和智能化的供水、供肥，以及如何根据土壤墒情和天气来综合协调土灌溉量和施肥量，并能实现全天候控制等问题并没有解决，部分的自动化灌溉施肥一体化技术仍然存在精度差、整体协调性弱的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种组网灵活、节水省肥、供水施肥及时便捷、全天候智能化控制的全天候无线智能灌溉施肥系统。本专利技术的目的是这样实现的，包括土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置、终端无线控制装置、太阳能蓄电池供电装置、中心接收装置、中心控制装置、供肥装置、供水装置，所述土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与就近设置的太阳能蓄电池供电装置电连接，所述无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与中心接收装置无线网络连接，所述中心接收装置与中心控制装置网络连接，所述电控阀门与无线阀门控制装置电连接，所述供肥装置和供水装置分别与中心控制装置电连接，所述供肥装置和供水装置通过管道与电控阀门连通；所述土壤温湿度仪用于采集土壤温度和湿度数据，并将所述土壤温度和湿度数据通过终端无线控制装置发送给给中心控制装置；所述土壤分析仪用于采集土壤中植物生长所需元素的含量，并将所述所需元素的含量通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；所述气象分析仪用于采集气象信息，并将所述气象信息通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；所述中心控制装置用于接收土壤温湿度仪、土壤分析仪和气象分析仪数据，并将接收数据处理后形成供水和施肥策略，所述供水策略经中心接收装置无线传送给无线阀门控制装置以控制电控阀门和直接传送给供水装置进行供水，所述供肥策略传送给供肥装置进行供肥。本专利技术的有益效果如下：1、通过各传感器和电控阀门与控制中心无线连接，避免了常规传统缆线铺设布置不灵活、维护不便且影响机械化作业的难题，节约了人力和物力成本，降低了维护的费用；2、各传感器和电控阀门从就近布置的太阳能蓄电池供电装置供电，解决了地处偏僻的农业生产区域供电困难，以及城市绿化用地明线供电影响景观，而暗线供电成本高、维护困难的难题，实现了全天候绿色环保供电，后期增加、调整传感器及阀门灵活便捷；3、智能控制系统按照土壤类型、天气状况、作物种类和生长期进行灌溉及施肥，有利于提高水资源的利用率和施肥精度，与传统灌溉和施肥相比可节水40～50%，比传统施肥方法相比利用率高30～70%，同时肥料随水进入作物根系附近，有利于防止肥料深层流失，不仅提高了肥效，增加了作物产量，又使地下水免受肥料及化学药剂的污染，从而缓解了农业面源污染的问题，而且还能有效降低用电成本和提高各传感器和电控阀门的寿命。因此，本专利技术具有组网灵活、节水省肥、供水施肥及时便捷、全天候智能化控制的特点。附图说明图1为本专利技术原理示意图；图2为图1之供水装置原理示意图；图3为图1之供肥装置原理示意图；图中：1-线缆，2-管道，3-无线网络，4-太阳能蓄电池供电装置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明，但不得以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变更或改进，均属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术包括土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置、终端无线控制装置、太阳能蓄电池供电装置、中心接收装置、中心控制装置、供肥装置、供水装置，所述土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于包括土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置、终端无线控制装置、太阳能蓄电池供电装置、中心接收装置、中心控制装置、供肥装置、供水装置，所述土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与就近设置的太阳能蓄电池供电装置电连接，所述无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与中心接收装置无线网络连接，所述中心接收装置与中心控制装置网络连接，所述电控阀门与无线阀门控制装置电连接，所述供肥装置和供水装置分别与中心控制装置电连接，所述供肥装置和供水装置通过管道与电控阀门连通；所述土壤温湿度仪用于采集土壤温度和湿度数据，并将所述土壤温度和湿度数据通过终端无线控制装置发送给给中心控制装置；所述土壤分析仪用于采集土壤中植物生长所需元素的含量，并将所述所需元素的含量通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；所述气象分析仪用于采集气象信息，并将所述气象信息通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；所述中心控制装置用于接收土壤温湿度仪、土壤分析仪和气象分析仪数据，并将接收数据处理后形成供水和施肥策略，所述供水策略经中心接收装置无线传送给无线阀门控制装置以控制电控阀门和直接传送给供水装置进行供水，所述供肥策略传送给供肥装置进行供肥。...

【技术特征摘要】
1.一种全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于包括土壤温湿度仪、土壤分析仪、气
象分析仪、电控阀门、无线阀门控制装置、终端无线控制装置、太阳能蓄电池供电装置、中心
接收装置、中心控制装置、供肥装置、供水装置，所述土壤温湿度仪、土壤分析仪、气象分析
仪、电控阀门、无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与就近设置的太阳能蓄电池供
电装置电连接，所述无线阀门控制装置和终端无线控制装置分别与中心接收装置无线网络
连接，所述中心接收装置与中心控制装置网络连接，所述电控阀门与无线阀门控制装置电
连接，所述供肥装置和供水装置分别与中心控制装置电连接，所述供肥装置和供水装置通
过管道与电控阀门连通；
所述土壤温湿度仪用于采集土壤温度和湿度数据，并将所述土壤温度和湿度数据通过
终端无线控制装置发送给给中心控制装置；
所述土壤分析仪用于采集土壤中植物生长所需元素的含量，并将所述所需元素的含量
通过终端无线控制装置发送给中心控制装置；
所述气象分析仪用于采集气象信息，并将所述气象信息通过终端无线控制装置发送给
中心控制装置；
所述中心控制装置用于接收土壤温湿度仪、土壤分析仪和气象分析仪数据，并将接收
数据处理后形成供水和施肥策略，所述供水策略经中心接收装置无线传送给无线阀门控制
装置以控制电控阀门和直接传送给供水装置进行供水，所述供肥策略传送给供肥装置进行
供肥。
2.根据权利要求1所述全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于还包括风力发电装
置和风光互补控制器，所述太阳能蓄电池供电装置包括太阳能发电装置、蓄电池组件，所述
太阳能发电装置和风力发电装置通过风光互补控制器与蓄电池组件电连接。
3.根据权利要求2所述全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于还包括与风光互补
控制器电连接的直流卸荷器。
4.根据权利要求1所述全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于所述供水装置包括
水泵、水泵控制单元、泵端无线收发单元、蓄水池、液位探测器、池端无线控制单元、池端供
电单元，所述液位探测器设置于蓄水池内并与池端无线控制单元电连接，所述池端无线控
制单元的电源端口与池端供电单元电连接，所述泵端无线收发单元与池端无线控制单元无
线通讯连接，所述泵端无线收发单元与水泵控制单元电连接，所述水泵控制单元根据收到
的泵端无线收发单元数据控制水泵的启动和停止。
5.根据权利要求4所述全天候无线智能灌溉施肥系统，其特征在于所述水泵控制单元
的电源进线端设置有电流传感器和电压传感器，所述水泵还设置有温度传感器，所述电流
传感器、电压传感器和温度传感器的输出端分别与水泵控制单元电连接，当所述电流传感
器的电流值、电压传感器的电压值和/或温度传感器的温度值超过水泵控制单元预设的阈
值时，所述水泵控制单元切断水泵电源并将水泵切换到待机状态。
6.根据权利要求4或5所述全天...

【专利技术属性】
技术研发人员：和文勇，李正星，李灼宇，高进，
申请(专利权)人：昆明九天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53