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一种水肥管理系统

发布日期:2024-06-10 浏览次数: 专利申请、商标注册、软件著作权、资质办理快速响应热线:4006-054-001 微信:15998557370


一种水肥管理系统
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摘要: 本发明涉及农业灌溉,特别是涉及一种水肥管理系统。、随着智能化的发展,农业生产中自动化装备日趋普及。但在智能施肥领域,由于缺少合适的施肥策略,真正的全自动施肥机尚缺乏。、传统的施肥过程是称取一定质量的肥料,直接施入土中或者溶于水后随水施肥。目前的自动化装置还不能实现肥料的均匀使用。技术实现思...
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本发明涉及农业灌溉,特别是涉及一种水肥管理系统。背景技术:1、随着智能化的发展,农业生产中自动化装备日趋普及。但在智能施肥领域,由于缺少合适的施肥策略,真正的全自动施肥机尚缺乏。2、传统的施肥过程是称取一定质量的肥料,直接施入土中或者溶于水后随水施肥。目前的自动化装置还不能实现肥料的均匀使用。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种水肥管理系统,实现自动化施肥,并提高了肥料的均匀性。2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:3、一种水肥管理系统,包括:数据采集与分析系统、施肥控制系统和灌溉控制系统;4、所述数据采集与分析系统用于:5、获取各种植分区的种植介质的含水量,对于第i个种植分区:6、当第i个种植分区为土壤栽培或者不带回液池的基质栽培时,若第i个种植分区的所述含水量低于第i个种植分区的预设下限时,对第i个种植分区发出灌溉指令,根据对第i个种植分区的灌溉量,对第i个种植分区发出停止灌溉指令,并根据第i个种植分区的各肥料的目标施肥浓度对第i个种植分区发出施肥指令;7、当第i个种植分区为带回液池的基质栽培时,若第i个种植分区的所述含水量低于第i个种植分区的预设下限;获取所述回液池的液位和所述回液池内营养液浓度,第i个种植分区还包括营养液循环利用系统;8、判断回液池的液位;9、若液位大于设定液位值,则启动回液池内水泵对第i个种植分区进行灌溉;若液位小于或者等于设定液位值,则启动灌溉控制系统与施肥控制系统对第i个种植分区进行灌溉施肥;10、当启动灌溉控制系统与施肥控制系统对第i个种植分区进行灌溉施肥时,采用少量多次的方式进行;11、所述少量多次的方式包括:12、对第i个种植分区进行单次预设灌水量输入后,暂停灌溉;13、根据回液池液位判断是否达到所述灌溉停止条件;14、若否,则继续进行下一次所述单次预设灌水量的灌溉;15、若是,则停止灌溉;16、所述灌溉控制系统用于当接收到第i个种植分区的灌溉指令时,对对应第i个种植分区进行灌溉,直到达到灌溉停止条件;17、所述施肥控制系统用于当接收到所述施肥指令时,根据各肥料的所述目标施肥浓度将肥料按比例注入到灌溉管道中。18、可选地,第i个种植分区的目标施肥浓度根据第i个种植分区的种植植物的养分瞬时需求浓度模型确定;一种植物对应一个养分瞬时需求浓度模型,所述养分瞬时需求浓度模型包括各养分在植物全生育期的瞬时需求浓度,各养分包括氮、磷和钾。19、可选地,各种植分区种植的植物不同。20、可选地,所述种植介质包括土壤、基质和水,所述基质包括砂、椰糠和岩棉。21、可选地,当所述种植介质为土壤或者不带回液池的基质栽培时:22、所述数据采集与分析系统还用于根据当前第i个种植分区的种植介质的体积含水量和第i个种植分区的种植介质预设的相对含水量上限确定总灌水量;所述灌溉停止条件为第i个种植分区的灌溉水量达到所述总灌水量;23、所述总灌水量的计算公式表示为:24、总灌水量=种植面积×湿润比×计划湿润土层深度×土壤容重×田间最大持水量×(相对含水量上限-当前种植介质体积含水量×100%/土壤容重/田间最大持水量);25、第j种肥料的施肥体积=总灌水量×1000/(第j种肥料的肥料配置浓度×1000/第j种肥料的目标施肥浓度);26、第j种肥料的施肥流量=灌溉流量/(第j种肥料施肥阶段的灌水量/施肥体积);27、其中,施肥体积的单位为升,灌水量的单位为立方米,肥料配置浓度的单位为mol/l,目标施肥浓度的单位为mmol/l;28、所述施肥控制系统还用于按照各肥料的施肥流量在设定的第x方灌水量开始,将肥料注入到灌溉管道中,直到到达各肥料的施肥体积;29、当所述种植介质为带回液池的基质栽培时:30、所述灌溉停止条件为第i个种植分区的回液池液位上升到第i个种植分区的设定上限值,或者第i个种植分区的回液池液位上升了第i个种植分区的设定距离;31、当所述种植介质为水时:32、所述灌溉停止条件为第i个种植分区的所述灌溉停止条件为第i个种植分区的回液池液位上升到第i个种植分区的设定上限值。33、可选地,各种植分区均包括田间分区监测控制终端,所述田间分区监测控制终端包括无线网关、检测种植介质含水量的含水量检测单元和电磁阀;34、所述无线网关分别与所述含水量检测单元、所述电磁阀和所述数据采集与分析系统连接;所述无线网关用于将所述含水量检测单元检测的含水量上传至所述数据采集与分析系统,还用于将所述数据采集与分析系统发出的灌溉指令发送至所述电磁阀;35、所述电磁阀用于控制灌溉通道的开启和关闭。36、可选地,当所述种植介质为土壤时,所述含水量检测单元为水分含量传感器;当所述种植介质为基质时,基质栽培包括带回液池的栽培方式和不带回液池的栽培方式,当基质栽培采用不带回液池的栽培方式时,所述含水量检测单元为水分含量传感器,当基质栽培采用带回液池的栽培方式时,所述含水量检测单元包括水分含量传感器和液位传感器;所述水分含量传感器用于检测种植介质的含水量,所述液位传感器用于检测回液池的液位。37、可选地,所述灌溉控制系统包括恒压供水设备,所述恒压供水设备用于提供灌溉水。38、可选地,所述施肥控制系统包括多个施肥通道,各施肥通道包括依次连接的储肥桶、隔膜泵、第一过滤器、脉冲流量计、浮子流量计、电动球阀和止回阀;39、所述储肥桶用于为施肥通道提供肥料;所述隔膜泵用于向灌溉管道中注射肥料,所述第一过滤器用于过滤杂质;所述脉冲流量计用于监测施肥通道上施肥流量;所述浮子流量计用于显示施肥通道上施肥流量;所述电动球阀用于控制所述施肥通道的开通和关断;所述止回阀用于阻值所述施肥通道上的逆流。40、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:41、本发明数据采集与分析系统根据每个种植分区的各肥料的目标施肥浓度对第i个种植分区发出施肥指令,通过灌溉控制系统和施肥控制系统实现自动化肥料,提高了施肥的均匀性,从而提高肥料的利用率;另外,本发明每个种植分区均具有各自的目标施肥浓度,从而提高了施肥的灵活性。技术特征:1.一种水肥管理系统,其特征在于,包括:数据采集与分析系统、施肥控制系统和灌溉控制系统;2.根据权利要求1所述的水肥管理系统,其特征在于,第i个种植分区的目标施肥浓度根据第i个种植分区的种植植物的养分瞬时需求浓度模型确定;一种植物对应一个养分瞬时需求浓度模型,所述养分瞬时需求浓度模型包括各养分在植物全生育期的瞬时需求浓度,各养分包括氮、磷和钾.3.根据权利要求1所述的水肥管理系统,其特征在于,各种植分区种植的植物不同.4.根据权利要求1所述的水肥管理系统,其特征在于,所述种植介质包括土壤、基质和水,所述基质包括砂、椰糠和岩棉.5.根据权利要求4所述的水肥管理系统,其特征在于,当所述种植介质为土壤或者不带回液池的基质栽培时:6.根据权利要求4所述的水肥管理系统,其特征在于,各种植分区均包括田间分区监测控制终端,所述田间分区监测控制终端包括无线网关、检测种植介质含水量的含水量检测单元和电磁阀;7.根据权利要求6所述的水肥管理系统,其特征在于,当所述种植介质为土壤时,所述含水量检测单元为水分含量传感器;当所述种植介质为基质时,基质栽培包括带回液池的栽培方式和不带回液池的栽培方式,当基质栽培采用不带回液池的栽培方式时,所述含水量检测单元为水分含量传感器,当基质栽培采用带回液池的栽培方式时,所述含水量检测单元包括水分含量传感器和液位传感器;所述水分含量传感器用于检测种植介质的含水量,所述液位传感器用于检测回液池的液位.8.根据权利要求1所述的水肥管理系统,其特征在于,所述灌溉控制系统包括恒压供水设备,所述恒压供水设备用于提供灌溉水.9.根据权利要求1所述的水肥管理系统,其特征在于,所述施肥控制系统包括多个施肥通道,各施肥通道包括依次连接的储肥桶、隔膜泵、第一过滤器、脉冲流量计、浮子流量计、电动球阀和止回阀;技术总结本发明公开一种水肥管理系统,涉及农业灌溉领域,水肥管理系统包括:数据采集与分析系统、施肥控制系统和灌溉控制系统;数据采集与分析系统用于获取各种植分区种植介质的含水量,对于第i个种植分区,当第i个种植分区的含水量低于第i个种植分区的预设下限时对第i个种植分区发出灌溉指令,并根据第i个种植分区的各肥料的目标施肥浓度对第i个种植分区发出施肥指令;灌溉控制系统用于根据灌溉指令对第i个种植分区进行灌溉;施肥控制系统用于当接收到所述施肥指令时,根据各肥料的目标施肥浓度将肥料恒浓度的注入到灌溉管道中。本发明实现了自动化施肥,并提高了施肥的均匀性。技术研发人员:梁斌,赵艺帆,吕昊峰,周伟伟受保护的技术使用者:青岛农业大学技术研发日:技术公布日:2024/3/27

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