一種水肥一體化自動灌溉管理系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及田間作物水肥灌溉領域，具體為一種水肥一體化自動灌溉管理系統。
【背景技術】
[0002]目前，我國多地區糧食生產正面臨著水資源短缺、水肥浪費嚴重、勞動力不足等問題。傳統的高產技術往往人力投入大、管理環節多，不能適應現代農業機械化發展及精簡化栽培的需求，嚴重制約了田間作物生產的進一步發展。
[0003]水肥一體化灌溉系統可以統籌水肥供應，大大減少人力物力投入，具有省水省工節約成本生態環保等優勢。經對現有技術文獻檢索，中國發明專利“一種水肥一體化的微噴灌溉施肥系統(CN201410587147)”公開了微噴灌溉的水肥一體化技術，中國發明專利“小麥玉米周年生產變量肥水一體化灌溉系統(CN201410499375)”公開了采用微噴帶進行小麥玉米周年水肥一體化管理的技術，中國發明專利“一種適于北方茶園水肥一體化技術模式(CN201310000482)”公開了北方茶園使用微噴帶進行水肥一體化管理的技術，但上述文獻均不涉及水肥一體化自動智能灌溉管理技術。
[0004]另外，現有的固定噴灌、微灌技術需要的設備多，成本高；移動式噴灌技術的移動功能并不完善，往往只能實現單方向移動的自動化。
[0005]現有的植保噴霧機械多數難以在如玉米一類的高桿作物上使用，雖有高地隙等噴霧機械的發明，但一般需要特殊的拖拉機牽引，采用一般的拖拉機牽引則需要留出專門的車道，浪費耕地面積。節水灌溉技術與植保噴霧技術在供水設備、管道系統、噴頭等方面的設計要求差異極大，難以利用現有的節水灌溉或植保噴霧設施和技術實現水肥一體化的自動化灌溉。
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明提供了一種水肥一體化自動灌溉管理系統，其將傳統微灌系統和灌溉自動化控制編程系統融合，實現了微灌灌溉系統和施肥的一體化自動控制功會K。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0008]—種水肥一體化自動灌溉管理系統，包括
[0009]水肥一體化作業平臺，包括水源、施肥系統、自動升降系統及過濾沉淀系統；
[0010]輸配水管網，其貫穿設置于所述水肥一體化作業平臺中；
[0011 ]田間灌水器系統，其連接于所述輸配水管網末端，包括微灌灌溉系統；
[0012]首部動力系統，其用于為所述輸配水管網及田間灌水器系統施加水頭和動力，包括首部動力水栗及驅動電機；
[0013]自動控制系統，其提供有可視化操作界面及人機交互平臺，包括灌溉自動化控制箱及田間自動化控制設備；
[0014]及電路系統。
[0015]作為上述技術方案的改進，所述施肥系統包括施肥器，其主要用于將肥料溶解，并隨著灌溉水一同進入田間灌水器系統。
[0016]作為上述技術方案的改進，所述施肥器采用文丘里施肥器，其設置有搭配使用的注水系統及攪拌系統，其中所述注水系統采用微型水栗，所述攪拌系統為安裝于施肥器頂部的攪拌器。
[0017]作為上述技術方案的改進，所述首部動力系統還包括壓力罐及水壓傳感器，其中所述壓力罐預設有內部壓力控制閾值，通過對其內壓力的檢測可實現對所述首部動力水栗啟閉的控制。
[0018]作為上述技術方案的改進，所述灌溉自動化控制箱包括可編程邏輯控制器，其根據用戶需要設置每一個灌溉小區的灌溉施肥制度，可分為手動控制和自動控制兩種工作模式。
[0019]作為上述技術方案的改進，所述田間自動化控制設備包括配置于田間灌水器系統中的若干田間電磁閥及用于田間電磁閥與灌溉自動化控制箱相連的數據線，其中通過數據線可將灌溉自動化控制箱正在進行的灌溉施肥制度設定操作指令傳輸至田間電磁閥，進而實現對田間電磁閥啟閉的控制。
[0020]作為上述技術方案的改進，所述微灌灌溉系統包括主輸水管道、分支管道及田間灌水器，其中所述田間灌水器對應不同的微灌方式可設置為滴頭、噴頭、滲灌管其中的一種或其組合。
[0021]作為上述技術方案的改進，所述輸配水管網設置有若干功能閥體，包括空氣閥、逆止閥、減壓持壓閥、碟閥及泄壓閥。
[0022]作為上述技術方案的改進，所述施肥器的大小根據首部動力系統所控制的灌溉施肥面積以及未來可預測的增加面積、施肥強度、施肥量計算確定。
[0023]作為上述技術方案的改進，所述施肥器頂部設置有上蓋，將其上蓋取其一半打孔并通過墊片及螺母固定攪拌器于其上，其上蓋另一半剪切用于安裝注水系統，按照施肥強度和施肥濃度將水溶肥與水按比例溶解于水桶并加入施肥器后，所述注水系統通過QDX3-15-0.4微型水栗注入清水攪拌，所述攪拌器功率設定為0.5kw。
[0024]本發明帶來的有益效果有:
[0025]本發明作為一種水肥一體化自動灌溉管理系統，其
[0026]1、將傳統微灌系統和灌溉自動化控制編程系統融合，將田間作物灌溉和施肥管理結合，通過一套設備即可實現微灌系統灌溉和施肥的自動化控制功能；
[0027]2、其核心內容在于自動控制系統，用戶可以根據局域氣候、土壤墑情及作物生長發育狀況設定灌溉施肥制度，同時具有可視化的操作界面、友好的人機交換平臺；
[0028]3、將傳統文丘里施肥器和微灌灌溉系統有機組合并且實現灌溉和施肥的自動化控制與操作，大大簡化和節省了人工，徹底改變了傳統滴灌、噴灌等操作頻繁和費時費力的灌溉模式，實現了適時適量、且進行精細化灌溉施肥的需求，能在作物生長需水和需肥關鍵期進行補充灌溉和施肥；
[0029]4、本發明可有效提高灌溉施肥效率，其最大的特點是能通過對灌溉自動化控制箱的預設定對田間灌溉施肥管理進行設定，一次性解決問題是其區別于其他灌溉系統的最明顯優勢和特征；
[0030]5、此外，本發明還具有低廉方便的組合系統、緊湊優化的布置格局及穩定可靠的田間水肥灌溉啟閉自動化控制等特點。
【附圖說明】
[0031 ]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步說明，
[0032]附圖1是本發明自動灌溉管理系統的框架圖；
[0033]附圖2是本發明某一實施例的局部結構示意圖；
[0034]圖中各序號所對應的標注名稱如下:
[0035]蓄水池1、首部動力水栗2、壓力表3、空氣閥14、逆止閥15、預留出水口 6、文丘里施肥器7、過濾器8、減壓持壓閥9、灌溉自動化控制箱10、脈沖式水表11、碟閥12、逆止閥1113、空氣閥1114、泄壓閥15、變頻柜16。
【具體實施方式】
[0036]實施例一:
[0037]參照附圖1，為本發明水肥一體化自動灌溉管理系統的框架圖，其主要由水肥一體化作業平臺、輸配水管網、田間灌水器系統、首部動力系統、自動控制系統及電路系統構成。
[0038]其中，水肥一體化作業平臺包括水源、施肥系統、自動升降系統及過濾沉淀系統；輸配水管網貫穿設置于水肥一體化作業平臺中；田間灌水器系統連接于輸配水管網末端，包括微灌灌溉系統;首部動力系統主要用于為輸配水管網及田間灌水器系統施加水頭和動力，包括首部動力水栗2及驅動電機；自動控制系統提供有可視化操作界面及人機交互平臺，包括灌溉自動化控制箱10及田間自動化控制設備；電路系統則為上述各部分提供必要的電力支持。
[0039]具體的，施肥系統包括施肥器，其用于將肥料溶解，并隨著灌溉水一同進入田間灌水器系統。施肥器采用文丘里施肥器7，其設置有搭配使用的注水系統及攪拌系統，其中注水系統采用QDX3-15-0.4微型水栗，攪拌系統為安裝于施肥器頂部的攪拌器。施肥器頂部設置有上蓋，將其上蓋取其一半打孔并通過墊片及螺母固定攪拌器于其上，其上蓋另一半剪切用于安裝注水系統，按照施肥強度和施肥濃度將水溶肥與水按照1:5溶解于水桶并加入施肥器后，注水系統通過QDX3-15-0.4微型水栗按照水肥與水1:100注入清水攪拌，攪拌器功率設定為0.5kw即可。
[0040]正如上所述，首部動力系統是給輸配水管網和田間灌水器系統等施加水頭和動力的，其除包括首部動力水栗2及驅動電機外，還包括壓力罐及水壓傳感器，其中壓力罐預設有內部壓力控制閾值，通過對其內壓力的檢測可實現對首部動力水栗2啟閉的控制。
[0041]與此同時，可根據灌溉首部所控制田塊面積大小的灌溉壓力的需要，設定上述壓力罐的最低和最高控制壓力，當壓力罐內壓力超過上限設定值時，首部動力水栗2斷電停止工作，當壓力罐內壓力降低至設定的下限時，首部動力水栗2通電繼續供水，達到無人值守自動化灌溉施肥的功能。
[0042]針對壓力罐容積，我們可以根據灌溉首部所控制的實際灌溉面積來確定，其基本要求是壓力罐內水壓能保證灌溉面積上所有田間灌水器所要求的最低壓力。根據管網水力計算，加上沿程水頭損失和局部水頭損失，即可得到首部動力水栗2所需要的最小流量和揚程。通常對于滴灌方式，其滴頭通常所需的最小水頭為1m即可保證一定的灌水均勻度，每畝所需要的壓力罐容積為200L。
[0043]作為本發明的核心部分，自動控制系統主要包括灌溉自動化控制箱10及田間自動化控制設備。其中，灌溉自動化控制箱10可由可編程邏輯控制器組成，其可通過C語言匯編成一定可調節的計算機控制程序，根據用戶需要進行設置每一個小區的灌溉時間和灌溉間隔時間。
[0044]—般而言，本發明的灌溉自動化控制箱10主要有手動控制和自動控制兩種工作方式可供選擇。手動控制即通過首部控制箱灌溉自動化控制箱10控制每個灌水小區的田間電磁閥來人為控制灌