一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统，包括动力源、水源、施肥加气单元，滴灌单元、检测单元、PLC控制器和智能移动终端，该灌溉系统采用了清洁能源的动力源，减少了农田生产的电力投资，经济环保；通过PLC控制器采集检测单元以及传感器数据从而控制水源、施肥加气单元以及滴灌系统，实现了自动灌溉、施肥、加气、加热；智能移动终端通过无线网络连接无线通讯器从而获得土壤的水分、盐分、温度以及作物生长情况等信息并能对PLC控制器的整个自动化作业进行监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能灌溉系统，尤其是涉及一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统。
技术介绍
目前，我国农业生产方式正在逐步发生转变，规模化的生产合作社以及现代农业科技园等不断出现，作为一种高端的自动化滴灌技术，实用性和观赏性兼具的智能滴灌得到了发展和应用。近年来，为克服国外智能滴灌产品垄断国内市场的不良现象，我国也开展了一定的智能滴灌系统研发工作。中国专利CN203087143U公开了太阳能智能滴灌控制系统，该装置中土壤湿度传感器和数据采集电路相连，数据采集电路、按键输入模块、电磁阀及其控制电路、增压泵及其控制电路、液晶显示模块、数据存储单元分别和单片机控制系统相连，光伏组件和蓄电池通过控制器和单片机控制系统相连。中国专利CN203482685U公开了一种水肥气热一体化土壤加热系统，包括原水桶，水处理器，净水桶，微纳米曝气机，灌溉桶，水泵，电锅炉，灌溉主管道，地下散热管，灌溉桶以及电磁阀，原水桶与水源相接，原水桶连接水处理器，水处理器连接原水桶回水口，水处理器连接净水桶，净水桶连接微纳米曝气机，净水桶连接第一水泵，第一水泵连接灌溉桶上部，灌溉桶底部的出水口与第二水泵连接，第二水泵连接电锅炉，还连接灌溉主管道，灌溉主管道安装有一文丘里注肥机，电锅炉连接地下散热管，热水管道连接灌溉桶。电磁阀、水泵、电锅炉、水处理器、微纳米曝气机与可编程控制器电连接。上述智能滴灌技术尚未考虑如下问题：（1）规模化的农田一般距居住区较远，电网输送困难且不经济，农业灌溉电力配套问题一直比较突出，需要合理利用其它能源作为滴灌的动力源；（2）作为一种能有效调控农作物生长环境的灌水技术，滴灌正体现集成化的发展趋势，利用滴灌系统灌水、施肥、加气、加热等已有一定研究，有待建立滴灌水肥气热智能灌施系统；（3）智能灌溉多采用中央控制器进行监测且多仅关注土壤水肥情况，农户往返查看费时费力且无法注意作物长势等情况；（4）低能耗、智能化一直是滴灌技术发展趋势，需要不断深入探讨合理减少灌溉能耗的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统，该系统采用了清洁能源作为动力源，解决灌溉电力配套问题，经济环保，系统能耗低；采用PLC控制器实现整个系统智能化控制，通过智能移动终端对整个自动化作业进行检测控制。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统，包括动力源、水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元、PLC控制器和智能移动终端，所述动力源为所述水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元和PLC控制器提供电源，所述PLC控制器与所述水源、施肥加气单元、检测单元和滴灌单元电连接，所述施肥加气单元通过管道连接所述水源，所述水源通过管道连接所述滴灌单元；所述动力源包括太阳能光伏组件、风力发电机和蓄电池，所述太阳能光伏组件和风力发电机产生的电能通过充电控制电路输送至所述蓄电池中，所述蓄电池与所述PLC控制器连接并向其供电，所述PLC控制器通过通讯转换器连接无线通讯器，所述智能移动终端通过无线网络连接所述无线通讯器；所述水源包括水窖、太阳能热水器、水箱和水井，增压泵进水端口设置在所述水窖中，增压泵出水端口与所述太阳能热水器和水箱通过三通管相互连接，所述三通管的三个端口分别设置第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀以分别控制太阳能热水器、水箱和水窖中水流的方向；水泵进水端口设置在所述水井内，水泵出水端口连接所述水窖；所述水窖内设置水位传感器，所述水箱内设置温度传感器；所述检测单元包括图像采集装置和设置在土壤中的土壤水肥热检测装置；所述水位传感器、温度传感器和土壤水肥热检测装置分别与所述PLC控制器电连接，所述太阳能热水器、增压泵、水泵以及第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别通过控制电路与所述PLC控制器电连接，所述图像采集装置通过图像采集电路与所述无线通讯器电连接。优选的，所述施肥加气单元设置在所述水箱上方，所述施肥加气单元包括称重传感器以及设置在所述称重传感器上的肥料桶和加气桶，所述肥料桶和加气桶分别通过第一出料管和第二出料管连接所述水箱，所述第一出料管和所述第二出料管上分别设置第四电磁阀和第五电磁阀；所述称重传感器与所述PLC控制器电连接，所述第四电磁阀和第五电磁阀分别通过控制电路与所述PLC控制器电连接。优选的，所述水箱内设置搅拌装置，所述搅拌装置包括第一电机和搅拌叶，所述第一电机与搅拌叶通过芯轴连接；所述第一电机通过驱动电路与所述PLC控制器电连接。优选的，所述滴灌单元采用干支毛三级管道，包括干管、支管和毛管，所述水箱通过干管连接所述滴灌单元，所述水箱高于地面2～3m，所述干管上依次设置第六电磁阀和过滤器，所述支管上设置第七电磁阀；所述第六电磁阀和第七电磁阀分别通过控制电路与所述PLC控制器电连接。优选的，所述毛管设置于土壤下5～10cm。优选的，所述蓄电池上设置电量不足报警器，所述电量不足报警器与所述PLC控制器电连接。优选的，所述水窖包括清水窖和储水窖，所述清水窖和储水窖中间设置过滤装置；所述储水窖上设置第一滤网，所述储水窖一侧边设置轨道，与所述轨道相邻的侧边设置泥槽，所述轨道上设置移动小车，移动小车上设置驱动所述移动小车移动的第二电机，所述移动小车上设置扫板；所述储水窖上设置抽泥泵，所述抽泥泵上的抽泥管穿过所述储水窖上部侧壁并深入所述储水窖底部，所述抽泥泵上的排泥管出口设置在所述泥槽中；所述清水窖上设置窖盖和检查孔，所述第二电机的第一驱动电路上设置正转接触器和反转接触器，所述正转接触器和反转接触器的控制线圈通过第一驱动电路与所述PLC控制器电连接，所述抽泥泵通过控制电路与所述PLC控制器电连接。优选的，所述水窖侧壁对称位置上分别设置凹槽，所述过滤装置设置在所述凹槽内。优选的，所述轨道两端分别设置位移传感器，所述位移传感器与所述PLC控制器电连接。优选的，所述过滤装置包括转轴和顶端设置在所述转轴上的第二滤网，所述转轴两端分别设置在所述水窖顶部两侧，所述转轴上设置控制所述转轴旋转的第三电机，所述第三电机的第二驱动电路上设置正转接触器和反转接触器，所述正转接触器和反转接触器的控制线圈通过第二驱动电路与所述PLC控制器电连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术的温室水肥气热一体化智能灌溉系统的动力源包括太阳能光伏组件、风力发电机和蓄电池，太阳能光伏组件和风力发电机利用太阳能和风力进行发电，并将产生的电能通过充电控制电路输送至蓄电池中，为该温室水肥气热一体化智能灌溉系统提供电源，节能环保。水源包括水窖、太阳能热水器、水箱和水井，其中水窖设置在温室外地势较低的地方，可用于储存雨水，以节约用水。当水窖中水位过低时，水窖中的水位传感器会将水窖中的水位信息传送到PLC控制器，PLC控制器会发出指令开启水泵，从水井自动向水窖补水。太阳能热水器通过太阳能将水加热，从而为滴灌单元提供热水源，环保节能。水窖、太阳能热水器、水箱通过三通管相连接，三通管的三个端口分别设置第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀以分别控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统，其特征在于：包括动力源、水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元、PLC控制器（5）和智能移动终端，所述动力源为所述水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元和PLC控制器（5）提供电源，所述PLC控制器（5）与所述水源、施肥加气单元、检测单元和滴灌单元电连接，所述施肥加气单元通过管道连接所述水源，所述水源通过管道连接所述滴灌单元；所述动力源包括太阳能光伏组件（1）、风力发电机（2）和蓄电池（3），所述太阳能光伏组件（1）和风力发电机（2）产生的电能通过充电控制电路输送至所述蓄电池（3）中，所述蓄电池（3）与所述PLC控制器（5）连接并向其供电，所述PLC控制器（5）通过通讯转换器连接无线通讯器（10），所述智能移动终端通过无线网络连接所述无线通讯器（10）；所述水源包括水窖（6）、太阳能热水器（7）、水箱（8）和水井（4），增压泵（11）进水端口设置在所述水窖（6）中，增压泵（11）出水端口与所述太阳能热水器（7）和水箱（8）通过三通管（12）相互连接，所述三通管（12）的三个端口分别设置第一电磁阀（V1）、第二电磁阀（V2）和第三电磁阀（V3）以分别控制太阳能热水器（7）、水箱（8）和水窖（6）中水流的方向；水泵（9）进水端口设置在所述水井（4）内，水泵（9）出水端口连接所述水窖（6）；所述水窖（6）内设置水位传感器（14），所述水箱（8）内设置温度传感器（13）；所述检测单元包括图像采集装置（27）和设置在土壤中的土壤水肥热检测装置（22）；所述水位传感器（14）、温度传感器（13）和土壤水肥热检测装置（22）分别与所述PLC控制器（5）电连接，所述太阳能热水器（7）、增压泵（11）、水泵（9）以及第一电磁阀（V1）、第二电磁阀（V2）和第三电磁阀（V3）分别通过控制电路与所述PLC控制器（5）电连接，所述图像采集装置（27）通过图像采集电路与所述无线通讯器（10）电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种温室水肥气热一体化智能灌溉系统，其特征在于：包括动力源、水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元、PLC控制器（5）和智能移动终端，所述动力源为所述水源、施肥加气单元、滴灌单元、检测单元和PLC控制器（5）提供电源，所述PLC控制器（5）与所述水源、施肥加气单元、检测单元和滴灌单元电连接，所述施肥加气单元通过管道连接所述水源，所述水源通过管道连接所述滴灌单元；
所述动力源包括太阳能光伏组件（1）、风力发电机（2）和蓄电池（3），所述太阳能光伏组件（1）和风力发电机（2）产生的电能通过充电控制电路输送至所述蓄电池（3）中，所述蓄电池（3）与所述PLC控制器（5）连接并向其供电，所述PLC控制器（5）通过通讯转换器连接无线通讯器（10），所述智能移动终端通过无线网络连接所述无线通讯器（10）；
所述水源包括水窖（6）、太阳能热水器（7）、水箱（8）和水井（4），增压泵（11）进水端口设置在所述水窖（6）中，增压泵（11）出水端口与所述太阳能热水器（7）和水箱（8）通过三通管（12）相互连接，所述三通管（12）的三个端口分别设置第一电磁阀（V1）、第二电磁阀（V2）和第三电磁阀（V3）以分别控制太阳能热水器（7）、水箱（8）和水窖（6）中水流的方向；水泵（9）进水端口设置在所述水井（4）内，水泵（9）出水端口连接所述水窖（6）；所述水窖（6）内设置水位传感器（14），所述水箱（8）内设置温度传感器（13）；
所述检测单元包括图像采集装置（27）和设置在土壤中的土壤水肥热检测装置（22）；
所述水位传感器（14）、温度传感器（13）和土壤水肥热检测装置（22）分别与所述PLC控制器（5）电连接，所述太阳能热水器（7）、增压泵（11）、水泵（9）以及第一电磁阀（V1）、第二电磁阀（V2）和第三电磁阀（V3）分别通过控制电路与所述PLC控制器（5）电连接，所述图像采集装置（27）通过图像采集电路与所述无线通讯器（10）电连接。
2.根据权利要求1所述的温室水肥气热一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述施肥加气单元设置在所述水箱（8）上方，所述施肥加气单元包括称重传感器（16）以及设置在所述称重传感器（16）上的肥料桶（17）和加气桶（18），所述肥料桶（17）和加气桶（18）分别通过第一出料管（15）和第二出料管（48）连接所述水箱（8），所述第一出料管（15）和所述第二出料管（48）上分别设置第四电磁阀（V4）和第五电磁阀（V5）；所述称重传感器（16）与所述PLC控制器（5）电连接，所述第四电磁阀（V4）和第五电磁阀（V5）分别通过控制电路与所述PLC控制器（5）电连接。
3.根据权利要求1所述的温室水肥气热一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述水箱（8）内设置搅拌装置，所述搅拌装置包括第一电机（19）和搅拌叶（20），所述第一电机（19）与搅拌叶（20）通过芯轴（21）连接；所述第一电机（19）通过驱动电路与所述PLC控...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩启彪，那巍，王婧，黄修桥，王军涛，李文，
申请(专利权)人：中国农业科学院农田灌溉研究所，山西省西山提黄灌溉工程建设管理中心，山西省汾河灌溉管理局，
类型：发明
国别省市：河南;41