【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及设施作物水肥养分调控，更具体的说是涉及一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统。
技术介绍
1、随着设施农业的发展，我国已是世界设施园艺第一生产大国，其中番茄总产量已连续多年位居世界第一位，但是与设施农业强国相比，我国设施番茄单位面积产量较低，不足30kg/m2/年，远低于荷兰的80～90kg/m2/年。水肥养分调控是设施作物生产过程中最重要且最繁琐的日常管理环节，是实现优质高产的重要途径，也是提高水肥利用率的重要手段。目前主流的水肥养分调控方法，主要是通过调整既定配方的营养液施用量，然而现实中番茄生长发育状况受外界环境变量影响极大，并且番茄在不同生长阶段对矿物元素的需求量是不同的，所以最佳的营养液配方应该是依据环境变量和作物自身生长发育状况动态按需变化的。另外，水肥养分调控系统中的执行器——水肥一体施肥灌溉机，其功能上的多通道水肥浓度独立调控和结构上的轻便易用一直是一对难以兼顾的矛盾点。我国设施农业种植面积虽然广，但个体规模和空间分布上呈现小而散的特点，大部分种植场景直接使用国外大型水肥一体系统成本过高，而市面上在售小型水肥一体机又不能实现多路水肥养分独立调控。
2、鉴于水肥养分合理精准调控对设施作物栽培的重要性，就需要设计一套适用我国大部分设施农业生产作业场景，并且能够按需动态调控水肥养分的系统，这对我国设施农业走向智能化具有重要意义，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于多信息融合的设施
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，包括：营养液母液制备机、肥液自稀释灌施装置、母液混合装置、母液罐和水源供给单元；
4、肥液自稀释灌施装置主体为水动力比例施肥器，置于营养液母液制备机的内部；
5、母液罐通过软管与营养液母液制备机的吸肥口连接，母液混合装置分别与营养液母液制备机、肥液自稀释灌施装置连接；
6、水源供给单元与肥液自稀释灌施装置的入水口连接，肥液自稀释灌施装置的出水口连接有滴灌带。
7、可选的，营养液母液制备机包括：电气控制单元和水肥管路；
8、其中，电气控制单元包括：开关电源、空气开关、电源转换模块、高压接线盒、继电器模组、arm控制器、显示触控模块、云网关模块；外部供电经由空气开关接入开关电源，高压接线盒与开关电源相连，分别为电源转换模块、继电器模组、显示触控模块以及云网关模块供电；继电器模组的信号输入端与arm控制器的io输出端口相连，arm控制器通过rs485接口与云网关模块连接；显示触控模块通过串口与arm控制器相连；
9、水肥管路包括依次通过螺纹啮合的过滤阀、隔膜泵、电磁阀、流量传感器，流量传感器的信息输出端与arm控制器的io输入端口连接。
10、可选的，云网关模块通过预留接口分别与温度传感器、环境湿度传感器、管式土壤湿度传感器、土壤ec值传感器、累计辐射量传感器连接，并将采集的传感器数据上传至云平台。
11、可选的，电气控制单元还包括：快速接线端子、pp板、线槽；
12、快速接线端子通过预留接口与水肥管路连接，外部线束隐藏在线槽内；
13、开关电源、空气开关、电源转换模块、继电器模组、arm控制器、云网关模块、快速接线端子均由螺栓固定在pp板的打孔处。
14、可选的，arm控制器为部署有水肥养分动态按需调控模型的轻量级边缘计算服务器，水肥养分动态按需调控模型以设施环境变量、土壤墒情和作物生长发育特征为入口参数，以水肥养分元素配比及最终营养液浓度为输出参数，依据设施生产作业中多元信息提供最优水肥供给量决策。
15、可选的，母液混合装置包括：母液混合桶、支架；母液混合桶由支架固定，母液混合桶底部打孔作为母液流出口。
16、可选的，母液罐的底部侧面开孔处连接有水管快接头。
17、可选的，水源供给单元包括：蓄水池、增压水泵和二级过滤装置；
18、蓄水池内存储有淡水，淡水经二级过滤装置滤除杂质后通过增压水泵注入肥液自稀释灌施装置的入水口。
19、可选的，所述设施番茄水肥养分动态按需调控系统通过modbus rtu协议与外部智能终端连接，以对包括株高、茎粗、冠层宽幅、叶面积指数在内的作物生长信息进行实时在线提取及分析。
20、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，具有以下有益效果：
21、在管理形式方面，水肥养分动态调控系统采用物联网云技术，支持整合本地信息参数和各类型外部数据，实现了依据多元信息的联合决策形式；部署了轻量级边缘计算单元，节省了大容量数据传输延时损耗，提升了决策效率。在决策方法方面，依靠优化层级的深度学习模型，并行处理环境参数、土壤墒情和作物图像信息，实现了水肥养分动态按需供给；综合考量了作物需水信息及土壤持水能力，智能化决策单次灌溉量与灌溉频率。功能上，支持本地、云端、智能三种控制形式，允许对最多六路的水肥养分施用量独立调控。结构上，营养液母液制备及肥液自稀释灌施装置和母液混合装置总计体积不到1立方米，两者相对布置位置可灵活调节，适用各类中大规模的温室作业场景。该系统决策依据全面、易操作、适用性强，值得大力推广。
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1.一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，包括：营养液母液制备机、肥液自稀释灌施装置、母液混合装置、母液罐和水源供给单元；
2.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，营养液母液制备机包括：电气控制单元和水肥管路；
3.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，云网关模块通过预留接口分别与温度传感器、环境湿度传感器、管式土壤湿度传感器、土壤Ec值传感器、累计辐射量传感器连接，并将采集的传感器数据上传至云平台。
4.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，电气控制单元还包括：快速接线端子、PP板、线槽；
5.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，ARM控制器为部署有水肥养分动态按需调控模型的轻量级边缘计算服务器，水肥养分动态按需调控模型以设施环境变量、土壤墒情和作物生长发育特征为入口参数，以水肥养分元素配比及最终营养液浓度为输
6.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，母液混合装置包括：母液混合桶、支架；母液混合桶由支架固定，母液混合桶底部打孔作为母液流出口。
7.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，母液罐的底部侧面开孔处连接有水管快接头。
8.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，水源供给单元包括：蓄水池、增压水泵和二级过滤装置；
9.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，所述设施番茄水肥养分动态按需调控系统通过Modbus RTU协议与外部智能终端连接，以对包括株高、茎粗、冠层宽幅、叶面积指数在内的作物生长信息进行实时在线提取及分析。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，包括：营养液母液制备机、肥液自稀释灌施装置、母液混合装置、母液罐和水源供给单元；
2.根据权利要求1所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，营养液母液制备机包括：电气控制单元和水肥管路；
3.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，云网关模块通过预留接口分别与温度传感器、环境湿度传感器、管式土壤湿度传感器、土壤ec值传感器、累计辐射量传感器连接，并将采集的传感器数据上传至云平台。
4.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，电气控制单元还包括：快速接线端子、pp板、线槽；
5.根据权利要求2所述的一种基于多信息融合的设施番茄水肥养分动态按需调控系统，其特征在于，arm控制器为部署有水肥养分动态按需调控模型的轻量级边缘计算服务器，水肥养分动态按需调控模型以设施...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国祥，袁云鹏，汪小旵，施印炎，陈光宇，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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