一种水肥耦合精准调控系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113950924A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111214319.0(22)申请日2021.10.19(71)申请人贵州大学地址550025贵州省贵阳市花溪区甲秀南路西侧(72)发明人丁贵杰付远洪文全卫邵畅畅(74)专利代理机构成都宏田知识产权代理事务所(普通合伙)51337代理人杨伟(51)Int.Cl.A01C23/00(2006.01)A01C23/04(2006.01)A01G25/16(2006.01)G06F17/10(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种水肥耦合精准调控系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种水肥耦合精准调控系统及其控制方法，包括监测单元、控制中心和水肥耦合装置,所述监测单元与控制中心数据通讯连接，所述控制中心的控制输出端与所述水肥耦合装置的控制输入端连接，所述水肥耦合装置由控制中心自动化控制。本发明能够实时监测和采集苗木根区基质中的水分和养分信息，并将其与设置的目标阈值进行对比，分析决策是否需要补灌水和施肥，控制水肥耦合装置上的泵和电磁阀的开启或关闭，实现以苗木根区基质中当前水分养分含量作为输入量，所需补充的灌水量和肥量为输出量，目标阈值下限值为启动判断基准，实时确保苗木根区基质中的水分和养分含量在所控目标阈值范围内。CN113950924ACN113950924A权利要求书1/3页1.一种水肥耦合精准调控系统，其特征在于，包括监测单元、控制中心和水肥耦合装置，所述监测单元与控制中心数据通讯连接，所述控制中心的控制输出端与所述水肥耦合装置的控制输入端连接，控制中心包括集成控制柜和SCADA操作平台，用于接收水分传感器、养分传感器和温湿度传感器以及电磁流量计实时监测的水分、养分和温湿度以及管内流通流量信息，分析决策并控制水肥耦合装置工作；监测单元包括水分传感器、养分传感器、温湿度传感器和设置在水肥耦合装置上的电磁流量计，所述水分传感器、养分传感器、温湿度传感器用于实时采集苗木根区基质中的水分、养分含量以及生长环境温湿度信息，所述电磁流量计用于采集水肥耦合装置上管内流通液体的流量；水肥耦合装置用于实现肥和水路独立输出和水肥耦合输出。2.根据权利要求1所述一种水肥耦合精准调控系统，其特征在于，所述水分传感器、温湿度传感器和电磁流量计均与所述控制中心的集成控制柜的数据输入模块连接，用于实时监测苗木根部基质中的含水量和环境温湿度以及水肥耦合装置上管内流通液体的流量；养分传感器与所述控制中心的集成控制柜的数据采集串行通信管理模块连接，用于实时监测苗木根部基质中的养分含量。3.根据权利要求1所述一种水肥耦合精准调控系统，其特征在于，所述水肥耦合装置上设置有自动水肥耦合模块、储水桶、水源总管和供水主管，所述储水桶的上下端分别开设有进水口和出水口，储水桶的进水口通过水源总管连接水源，储水桶的出水口连接供水主管；水源总管上依次设置有第一过滤器、补水电磁阀；供水主管上依次串联设置有第一手动阀门、水泵、第一减压阀、供水电磁流量计、第一单向阀、自动水肥耦合模块、第二单向阀、水肥耦合罐、水肥泵、第二减压阀、水肥电磁阀、水肥电磁流量计和第二过滤器；自动水肥耦合模块包括多个储液桶，储液桶与供水主管之间通过吸肥管连通，吸肥管自上而下依次设置有施肥单向阀、施肥电磁流量计、施肥泵。4.一种精准化育苗水肥供给系统的调控方法，包括下列步骤：S1：所有电磁流量计每次记录流量结束后自动清零，在苗木根系附近设置水分和养分传感器的探针；S2：所述控制中心的SCADA操作平台设置水分和养分的目标阈值上下限参数值；S3、控制及计算模块根据水分传感器和养分传感器传递的水分和养分信息，分别与设置的目标阈值上下限值进行比较，判断是否需要进行灌水或施肥；水分传感器和养分传感器监测到苗木根区基质中含水量和养分含量大于下限值时，不工作，小于下限值时，进行S4；S4、判断环境是否符合浇水，温度传感器监测得到的温度大于设定值时，不工作；温度低于设定值而不在浇水时间内，不工作；棚内温度低于设定值，同时符合浇水时间，进行S5；S5、控制及计算模块根据当前水分或养分含量值分别计算出达到所设水分或养分目标阈值上限值时所需补灌的水量或施肥量；若只需补水不需施肥时，进行S6；S6、判断储水桶液位检测器低水位是否报警，低水位报警器开启时，不工作，低水位报警器未开启时，进入S7；S7、控制及计算模块下发指令给继电器模块控制开启水肥电磁阀、水肥泵和水泵进行2CN113950924A权利要求书2/3页浇水，供水电磁流量计时刻计量灌溉水量，并通过数据输入模块发送至控制及计算模块，当供水电磁流量计监测到管内流通的流量达到所需补灌水量时，控制器控