CN113303066A - 一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业自动化技术领域，具体涉及一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，包括灌溉终端、节点模块和控制中心；由于在水肥一体化滴灌中，需要精确控制土壤区域内的滴灌量，在调节了配制的水肥浓度并经滴灌的管路施加到田地作物中，难以精确控制单条滴灌的管道在不同土壤区域内水肥施加的浓度差异；故此，本发明通过设置的灌溉终端，替代现有滴灌的管路系统，避免了在种植土壤内铺设的大量滴灌的管道，并利用检测单元将土壤养分的历史数据传输到控制中心进行计算机分析，反馈到灌溉终端滴灌水肥浓度的改变，形成了水肥滴灌的信息互联，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
Description
技术领域
本发明涉及农业自动化技术领域，具体涉及一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统。
背景技术
水肥一体化技术，指灌溉与施肥融为一体的农业新技术，是借助压力系统将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌,均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量；同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况,作物不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。
在水肥一体化的应用中，需要在种植作物的土壤中铺设大量用于滴灌的管道，而水肥滴灌过程的速度较快，使得滴灌的管道大多处于闲置状态，且在水肥一体化滴灌中，需要精确控制土壤区域内的滴灌量，在调节了配制的水肥浓度并经滴灌的管路施加到田地作物中，难以精确控制单条滴灌的管道内水肥施加的浓度差异，继而降低了水肥一体化的应用效果。
如申请号为CN201610141968.5的一项中国专利公开了一种物联网水肥一体化蒸渗仪测量系统，其特征在于：包括机械组成部分、物联网核心模块、数据传输模块、数据检测模块和远程上位机模块；实现了可远程获取现场数据；该技术方案利用分层传感器获取影响作物生长不同土壤深度的环境信息，获取的数据准确可靠；将获取的数据存入数据库，方便后续数据的分析；能够定期测量作物不同深度根系的肥料消耗量，方便水肥研究；但是该技术方案中未解决需要铺设大量用于滴灌的管道，且置于田地中的滴灌口在受到环境堵塞污染后需及时处理的问题，进而削弱了水肥一体化的应用效果。
鉴于此，本发明提出了一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，通过设置的灌溉终端，替代现有的滴灌管路系统，避免了在种植土壤内铺设的大量滴灌管，能够精确控制滴灌到土壤中的水肥参数，并利用检测单元将土壤养分的历史数据传输到控制中心进行计算机分析，反馈到灌溉终端滴灌水肥浓度的改变，形成了水肥滴灌的信息互联，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
本发明所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，包括灌溉终端、节点模块和控制中心；所述灌溉终端用于将水肥滴灌到土壤中，灌溉终端还将检测到的土壤数据传输到节点模块中；所述节点模块用于中继灌溉终端与控制中心间的数据通讯；所述控制中心用于对灌溉终端检测到的水肥滴灌状况进行分析，实时调整灌溉终端的运行状态；
所述灌溉终端包括行走单元、混肥单元、检测单元和控制器；所述行走单元用于驱动灌溉终端在种植区域内进行移动；所述混肥单元用于配比不同浓度的水肥进行滴灌；所述检测单元用于检测待滴灌区域中土壤的养分含量，进而在控制器的调节下改变混肥单元配比的水肥浓度，检测单元还对检测的土壤参数按其地理位置进行标记；
所述节点模块布设在种植土壤的区域内，节点模块中还布设有输水管，输水管用于补充混肥单元中的滴灌用水，增加灌溉终端在种植土壤区域内的滴灌面积；
所述控制中心包括终端执行器和云端处理器；所述终端执行器安装在灌溉终端中，终端执行器用于控制灌溉终端的运行，终端执行器还用于接收节点模块传输的云端处理器的控制信息，实时调整灌溉终端中控制器的运行；
现有技术中，需要在种植作物的土壤中铺设大量用于滴灌的管道，而水肥滴灌过程的速度较快，使得滴灌的管道大多处于闲置状态，且在水肥一体化滴灌中，需要精确控制土壤区域内的滴灌量，在调节了配制的水肥浓度并经滴灌的管路施加到田地作物中，难以精确控制单条滴灌的管道内水肥施加的浓度差异，继而降低了水肥一体化的应用效果；
因此，本发明通过设置的灌溉终端进行水肥滴灌，通过行走单元带牵引混肥单元在滴灌区域进行移动，对作物种植的土壤进行滴灌，并配合在节点模块的输水管，补充混肥单元内的滴灌水，使混肥单元中仅需携带足量的肥料即可进行水肥配比，当行走单元移动到待灌溉区域时，通过检测单元对滴灌区域土壤的养分参数进行检测，控制混肥单元调整其配比的水肥浓度，使得滴灌补充的水肥能够适配于不同区域内的土壤养分状态，同时检测单元还通过记录灌溉终端在其周期性灌溉作业过程中的土壤养分参数，经节点模块上传至云端处理器中，建立土壤养分变化的动态数据，并将其分析结果反馈到终端执行器中，继而对后续灌溉终端滴灌的水肥浓度进行修正；本发明利用了设置的灌溉终端，替代现有滴灌的管路系统，避免了需处理田地中滴灌口堵塞的问题，并能够通过混肥单元精确控制滴灌到土壤中的水肥参数，并利用检测单元将土壤养分的历史数据传输到控制中心进行计算机分析，反馈到灌溉终端滴灌水肥浓度的改变，形成了水肥滴灌的信息互联，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
优选的，所述行走单元包括车架和液压轮；所述车架中安装有液压动力源，车架的底部设有液压轮，车架中还内置有水平仪；所述液压动力源用于驱动液压轮的运行，液压动力源上还设置有液压管路，液压管路连通向车架内的混肥单元；每个所述液压轮和车架间设有相连的液压柱，液压柱用于调节液压轮的离地间隙，液压柱能够在其轴向半圆的角度内进行转动；工作时，设置在车架中的液压动力源来驱动行走单元进行位移，能够满足低速大吨位运动的需求，适合灌溉终端行走在土壤表面进行持续低速的滴灌作业，且液压轮的运转还能够实现无极调速，在滴灌过程中通过改变移动速度进一步调节施加向土壤接的水肥量，设置在液压轮和车架间的液压柱，用于控制车架上的液压轮与地面间的接触数量，在较硬的地面上通过减少接触地面的液压轮数量，提高行走单元的驱动效率，在较软的地面上增加接触地面的液压轮数量，降低行走单元在土壤中造成的凹陷，同时车架中的水平仪将检测到的倾角状态数据传输到控制器中，通过控制器内置的修正程序来调整车架上的液压柱的伸长量，使车架上的液压轮处于不同的离地间隙，进而将车架调整至水平面状态，维持混肥单元中水肥的滴灌过程，且液压柱在轴向上的旋转，减少了灌溉终端的转弯半径，使其能够原地调整运行方向，降低了行走单元对土壤中作物的碾压破坏，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
优选的，所述混肥单元包括灌溉架和滴灌管，所述灌溉架安装在车架的顶部，灌溉架中还设有滴灌管，滴灌管从灌溉架中部朝其端部方向上的管径逐渐增大；所述灌溉架中还设有水仓，水仓用于存放灌溉水；所述水仓的外侧还设有料仓，料仓中装填有待灌溉的肥料；所述料仓的下方设有水肥仓，水肥仓的内部还安装有搅拌器；所述水肥仓与水仓和料仓的间固连有三通管道，三通管道上安装有液压阀；所述滴灌管呈T形结构，滴灌管的底端连通在水肥仓上，滴灌管的顶部分别延伸到灌溉架的两端；所述滴灌管在灌溉架的两端分别设有独立的抽水泵；所述抽水泵、搅拌器和液压阀分别与液压管路相连通；工作时，通过设置在液压动力源中的液压管路作为混肥单元的驱动力，避免了在灌溉架上安装驱动滴灌管的动力源的负载，设置在灌溉架内相互独立的水仓和料仓，使检测单元在获取到土壤中的养分数据后，通过液压阀分别控制水仓和料仓与三通管道间连通的流量，来调节水仓和料仓向水肥仓中添加的水量和肥料量，并在肥料仓内的搅拌器混合下，配合灌溉架端部的抽水泵，将肥料仓内的水肥经滴灌管施加到土壤上，实现了将配制完成的水肥进行即时滴灌的作用，且滴灌管上增大的管径，用于降低滴灌管的管路与抽水泵距离差异造成的压差，维持滴灌管不同位置上滴灌水肥量的平衡，同时伴随灌溉终端的移动，使得混肥单元能够将调节滴灌的水肥浓度适配于检测的土壤区域，且将肥料仓中配制的水肥进行实时滴灌，还避免了调配好的水肥在存放后浓度性能的变化，实现了水肥一体化即配即用的目的，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
优选的，所述滴灌管上还设置有滴灌软管，滴灌软管固定在滴灌管上；所述滴灌软管的底端还固连有配重筒，配重筒使滴灌软管趋向于竖直状态；通过设置在滴灌管上的滴灌软管，减少滴灌管中滴灌水肥的液滴与土壤间的距离，继而确保滴灌的液滴落在土壤作物根系所需的位置上，避免滴灌的水肥流失到土壤中非作物根系的区域造成浪费，同时在滴灌软管底部设置的配重筒，能够避免滴灌软管在车架移动过程中被土壤中生长的作物阻挡，保持其所处的滴灌位置，从而维持了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
优选的，所述检测单元包括采样杆和滑轨；所述滑轨固定在灌溉架的长度方向上，滑轨上滑动安装有采样杆；所述采样杆上设置有驱动的马达，采样杆在马达的牵引下改变在灌溉架上的位置；所述采样杆的顶部还设置有液压推杆，液压推杆用于控制采样杆在竖直方向上的伸缩状态；所述采样杆的底部设置成扁状结构并平行于灌溉架的行进方向；通过设置在灌溉架上的滑轨，使采样杆在马达的驱动下改变其在灌溉架上的位置，在液压推杆驱动采样杆伸入至土壤中，利用采样杆对接触到的土壤进行检测，对灌溉终端所处区域中的土壤养分进行检测，设置在采样杆底部的扁状结构，在将采样杆伸入至土壤后，跟随车架进行移动，对土壤表层起到疏松的作用，并便于滴灌管中滴落的水肥进入到土壤内部，同时采样杆随车架移动的过程中，还能够获得土壤养分随位置变化的完整数据，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
优选的，所述采样杆的上部还设有土壤检测仪，采样杆底部的扁状结构在朝车架的行进方向上开设有凹槽，凹槽沿着采样杆连通至土壤检测仪中，凹槽在土壤检测仪的上方贯通采样杆的径向；通过设置在采样杆中的凹槽，使行进过程中的采样杆对土壤进行采集，使土壤在凹槽中被挤压沿着向采样杆的上方移动，使得土壤处于压实状态进入到土壤检测仪中，便于对不同土质在相同密度参数下进行土壤养分的检测，在土壤检测仪的运行过程中升起采样杆脱离土壤，并在检测完成后恢复下降至土壤中，继续对土壤的采集，且在土壤检测仪分析完成后从采样杆顶部贯通凹槽排出，使压实的土壤落到地面上跌散开来，达到了土壤检测仪对土壤进行持续检测的目的，继而获得作物种植土壤详细的养分状况，以进行针对性的水肥施用，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置的灌溉终端，替代现有滴灌的管路系统，避免了需处理田地中滴灌口堵塞的问题，并能够通过混肥单元精确控制滴灌到土壤中的水肥参数，并利用检测单元将土壤养分的历史数据传输到控制中心进行计算机分析，反馈到灌溉终端滴灌水肥浓度的改变，形成了水肥滴灌的信息互联，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
2.本发明通过设置在液压轮和车架间的液压柱，用于控制车架上的液压轮与地面间的接触数量，配合车架中的水平仪将检测到的倾角状态数据传输到控制器中，通过控制器内置的修正程序来调整车架上的液压柱的伸长量，将车架调整至水平面状态，维持混肥单元中水肥的滴灌过程，且液压柱在轴向上的旋转，减少了灌溉终端的转弯半径，使其能够原地调整运行方向，降低了行走单元对土壤中作物的碾压破坏。
3.本发明通过设置在灌溉架内相互独立的水仓和料仓，通过液压阀分别控制水仓和料仓与三通管道间连通的流量，来调节水仓和料仓向水肥仓中添加的水量和肥料量，将配制完成的水肥进行即时滴灌的作用，同时伴随灌溉终端的移动，使得混肥单元能够将调节滴灌的水肥浓度适配于检测的土壤区域，实现了水肥一体化即配即用的目的。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明中基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的架构框图；
图2是本发明中灌溉终端俯视角度的立体图；
图3是本发明中灌溉终端仰视角度的立体图；
图4是本发明中混肥单元部件的立体图；
图5是图3中A处的局部放大图；
图6是图4中B处的局部放大图；
图中：车架1、液压动力源11、液压管路12、液压轮2、液压柱21、灌溉架3、滴灌管4、抽水泵41、滴灌软管42、配重筒421、水仓5、料仓51、水肥仓52、搅拌器521、三通管道53、液压阀531、采样杆6、马达61、液压推杆62、扁状结构63、土壤检测仪64、凹槽65、滑轨7。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，本发明所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，包括灌溉终端、节点模块和控制中心；所述灌溉终端用于将水肥滴灌到土壤中，灌溉终端还将检测到的土壤数据传输到节点模块中；所述节点模块用于中继灌溉终端与控制中心间的数据通讯；所述控制中心用于对灌溉终端检测到的水肥滴灌状况进行分析，实时调整灌溉终端的运行状态；
所述灌溉终端包括行走单元、混肥单元、检测单元和控制器；所述行走单元用于驱动灌溉终端在种植区域内进行移动；所述混肥单元用于配比不同浓度的水肥进行滴灌；所述检测单元用于检测待滴灌区域中土壤的养分含量，进而在控制器的调节下改变混肥单元配比的水肥浓度，检测单元还对检测的土壤参数按其地理位置进行标记；
所述节点模块布设在种植土壤的区域内，节点模块中还布设有输水管，输水管用于补充混肥单元中的滴灌用水，增加灌溉终端在种植土壤区域内的滴灌面积；
所述控制中心包括终端执行器和云端处理器；所述终端执行器安装在灌溉终端中，终端执行器用于控制灌溉终端的运行，终端执行器还用于接收节点模块传输的云端处理器的控制信息，实时调整灌溉终端中控制器的运行；
现有技术中，需要在种植作物的土壤中铺设大量用于滴灌的管道，而水肥滴灌过程的速度较快，使得滴灌的管道大多处于闲置状态，且在水肥一体化滴灌中，需要精确控制土壤区域内的滴灌量，在调节了配制的水肥浓度并经滴灌的管路施加到田地作物中，难以精确控制单条滴灌的管道内水肥施加的浓度差异，继而降低了水肥一体化的应用效果；
因此，本发明通过设置的灌溉终端进行水肥滴灌，通过行走单元带牵引混肥单元在滴灌区域进行移动，对作物种植的土壤进行滴灌，并配合在节点模块的输水管，补充混肥单元内的滴灌水，使混肥单元中仅需携带足量的肥料即可进行水肥配比，当行走单元移动到待灌溉区域时，通过检测单元对滴灌区域土壤的养分参数进行检测，控制混肥单元调整其配比的水肥浓度，使得滴灌补充的水肥能够适配于不同的土壤养分状态，同时检测单元还通过记录灌溉终端在其周期性灌溉作业过程中的土壤养分参数，经节点模块上传至云端处理器中，建立土壤养分变化的动态数据，并将其分析结果反馈到终端执行器中，继而对后续灌溉终端滴灌的水肥浓度进行修正；本发明利用了设置的灌溉终端，替代现有滴灌埋设在田地的管路系统，避免了田地中滴灌的管路闲置问题，并能够通过混肥单元精确控制滴灌到土壤中的水肥参数，并利用检测单元将土壤养分的历史数据传输到控制中心进行计算机分析，反馈到灌溉终端滴灌水肥浓度的改变，形成了水肥滴灌的信息互联，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
作为本发明的一种实施方式，所述行走单元包括车架1和液压轮2；所述车架1中安装有液压动力源11，车架1的底部设有液压轮2，车架1中还内置有水平仪；所述液压动力源11用于驱动液压轮2的运行，液压动力源11上还设置有液压管路12，液压管路12连通向车架1内的混肥单元；每个所述液压轮2和车架1间设有相连的液压柱21，液压柱21用于调节液压轮2的离地间隙，液压柱21能够在其轴向半圆的角度内进行转动；工作时，设置在车架1中的液压动力源11来驱动行走单元进行位移，能够满足低速大吨位运动的需求，适合灌溉终端行走在土壤表面进行持续低速的滴灌作业，且液压轮2的运转还能够实现无极调速，在滴灌过程中通过改变移动速度进一步调节施加向土壤接的水肥量，设置在液压轮2和车架1间的液压柱21，用于控制车架1上的液压轮2与地面间的接触数量，在较硬的地面上通过减少接触地面的液压轮2数量，提高行走单元的驱动效率，在较软的地面上增加接触地面的液压轮2数量，降低行走单元在土壤中造成的凹陷，同时车架1中的水平仪将检测到的倾角状态数据传输到控制器中，通过控制器内置的修正程序来调整车架1上的液压柱21的伸长量，使车架1上的液压轮2处于不同的离地间隙，进而将车架1调整至水平面状态，维持混肥单元中水肥的滴灌过程，且液压柱21在轴向上的旋转，减少了灌溉终端的转弯半径，使其能够原地调整运行方向，降低了行走单元对土壤中作物的碾压破坏，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
作为本发明的一种实施方式，所述混肥单元包括灌溉架3和滴灌管4，所述灌溉架3安装在车架1的顶部，灌溉架3中还设有滴灌管4，滴灌管4从灌溉架3中部朝其端部方向上的管径逐渐增大；所述灌溉架3中还设有水仓5，水仓5用于存放灌溉水；所述水仓5的外侧还设有料仓51，料仓51中装填有待灌溉的肥料；所述料仓51的下方设有水肥仓52，水肥仓52的内部还安装有搅拌器521；所述水肥仓52与水仓5和料仓51的间固连有三通管道53，三通管道53上安装有液压阀531；所述滴灌管4呈T形结构，滴灌管4的底端连通在水肥仓52上，滴灌管4的顶部分别延伸到灌溉架3的两端；所述滴灌管4在灌溉架3的两端分别设有独立的抽水泵41；所述抽水泵41、搅拌器521和液压阀531分别与液压管路12相连通；工作时，通过设置在液压动力源11中的液压管路12作为混肥单元的驱动力，避免了在灌溉架3上安装驱动滴灌管4的动力源的负载，设置在灌溉架3内相互独立的水仓5和料仓51，使检测单元在获取到土壤中的养分数据后，通过液压阀531分别控制水仓5和料仓51与三通管道53间连通的流量，来调节水仓5和料仓51向水肥仓52中添加的水量和肥料量，并在肥料仓51内的搅拌器521混合下，配合灌溉架3端部的抽水泵41，将肥料仓51内的水肥经滴灌管4施加到土壤上，实现了将配制完成的水肥进行即时滴灌的作用，且滴灌管4上增大的管径，用于降低滴灌管4的管路与抽水泵41距离差异造成的压差，维持滴灌管4不同位置上滴灌水肥量的平衡，同时伴随灌溉终端的移动，使得混肥单元能够将调节滴灌的水肥浓度适配于检测的土壤区域，且将肥料仓51中配制的水肥进行实时滴灌，还避免了调配好的水肥在存放后浓度性能的变化，实现了水肥一体化即配即用的目的，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
作为本发明的一种实施方式，所述滴灌管4上还设置有滴灌软管42，滴灌软管42固定在滴灌管4上；所述滴灌软管42的底端还固连有配重筒421，配重筒421使滴灌软管42趋向于竖直状态；通过设置在滴灌管4上的滴灌软管42，减少滴灌管4中滴灌水肥的液滴与土壤间的距离，继而确保滴灌的液滴落在土壤作物根系所需的位置上，避免滴灌的水肥流失到土壤中非作物根系的区域造成浪费，同时在滴灌软管42底部设置的配重筒421，能够避免滴灌软管42在车架1移动过程中被土壤中生长的作物阻挡，保持其所处的滴灌位置，从而维持了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
作为本发明的一种实施方式，所述检测单元包括采样杆6和滑轨7；所述滑轨7固定在灌溉架3的长度方向上，滑轨7上滑动安装有采样杆6；所述采样杆6上设置有驱动的马达61，采样杆6在马达61的牵引下改变在灌溉架3上的位置；所述采样杆6的顶部还设置有液压推杆62，液压推杆62用于控制采样杆6在竖直方向上的伸缩状态；所述采样杆6的底部设置成扁状结构63并平行于灌溉架3的行进方向；通过设置在灌溉架3上的滑轨7，使采样杆6在马达61的驱动下改变其在灌溉架3上的位置，在液压推杆62驱动采样杆6伸入至土壤中，利用采样杆6对接触到的土壤进行检测，对灌溉终端所处区域中的土壤养分进行检测，设置在采样杆6底部的扁状结构63，在将采样杆6伸入至土壤后，跟随车架1进行移动，对土壤表层起到疏松的作用，并便于滴灌管4中滴落的水肥进入到土壤内部，同时采样杆6随车架1移动的过程中，还能够获得土壤养分随位置变化的完整数据，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
作为本发明的一种实施方式，所述采样杆6的上部还设有土壤检测仪64，采样杆6底部的扁状结构63在朝车架1的行进方向上开设有凹槽65，凹槽65沿着采样杆6连通至土壤检测仪64中，凹槽65在土壤检测仪64的上方贯通采样杆6的径向；通过设置在采样杆6中的凹槽65，使行进过程中的采样杆6对土壤进行采集，使土壤在凹槽65中被挤压沿着向采样杆6的上方移动，使得土壤处于压实状态进入到土壤检测仪64中，便于对不同土质在相同密度参数下进行土壤养分的检测，在土壤检测仪64的运行过程中升起采样杆6脱离土壤，并在检测完成后恢复下降至土壤中，继续对土壤的采集，且在土壤检测仪64分析完成后从采样杆6顶部贯通凹槽65排出，使压实的土壤落到地面上跌散开来，达到了土壤检测仪64对土壤进行持续检测的目的，继而获得作物种植土壤详细的养分状况，以进行针对性的水肥施用，从而提升了基于计算机控制的水肥一体化物联网系统的运行效果。
具体工作流程如下：
启动灌溉终端，使行走单元中的水平仪检测所处地面的倾斜角度，来调整其液压轮2的离地间隙，使得在坡地环境下的混肥单元处于水平面的状态下，精确控制了滴灌作业中进行水肥施加的液面，且液压轮2在液压柱21驱动下产生的自转，降低了灌溉终端的转弯半径，增强了其移动性能；在检测单元中的土壤检测仪64通过采样杆6获取到土壤养分数据后，经控制器调节三通管道53上液压阀531的开合状态，改变水仓5和料仓51分别进入水肥仓52的流量，以配制出不同浓度的水肥，并即时滴灌到灌溉终端所处区域的土壤中，当水仓中5的水量经滴灌消耗殆尽后，控制器向终端执行器索取节点模块的位置，通过输水管向水仓5中补充水量，然后返回至滴灌停止的位置继续进行水肥滴灌的作业，在混肥单元中的滴灌软管42，其底端搭附在土壤的表面，并在行走单元的牵引下，使配重筒421在土层表面拖动形成的浅槽，引导滴灌水肥的渗透位置，还避免了滴灌软管42的端口接触到土壤；通过设置的灌溉终端进行水肥滴灌，通过行走单元带牵引混肥单元在滴灌区域进行移动，对作物种植的土壤进行滴灌，并配合在节点模块的输水管，补充混肥单元内的滴灌水，使混肥单元中仅需携带足量的肥料即可进行水肥配比，当行走单元移动到待灌溉区域时，通过检测单元对滴灌区域土壤的养分参数进行检测，控制混肥单元调整其配比的水肥浓度，使得滴灌补充的水肥能够适配于不同的土壤养分状态，同时检测单元还通过记录灌溉终端在其周期性灌溉作业过程中的土壤养分参数，经节点模块上传至云端处理器中，建立土壤养分变化的动态数据，并将其分析结果反馈到终端执行器中，继而对后续灌溉终端滴灌的水肥浓度进行修正；提升计算机控制下的水肥一体化物联网系统的运行效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：包括灌溉终端、节点模块和控制中心；所述灌溉终端用于将水肥滴灌到土壤中，灌溉终端还将检测到的土壤数据传输到节点模块中；所述节点模块用于中继灌溉终端与控制中心间的数据通讯；所述控制中心用于对灌溉终端检测到的水肥滴灌状况进行分析，实时调整灌溉终端的运行状态；
所述灌溉终端包括行走单元、混肥单元、检测单元和控制器；所述行走单元用于驱动灌溉终端在种植区域内进行移动；所述混肥单元用于配比不同浓度的水肥进行滴灌；所述检测单元用于检测待滴灌区域中土壤的养分含量，进而在控制器的调节下改变混肥单元配比的水肥浓度，检测单元还对检测的土壤参数按其地理位置进行标记；
所述节点模块布设在种植土壤的区域内，节点模块中还布设有输水管，输水管用于补充混肥单元中的滴灌用水，增加灌溉终端在种植土壤区域内的滴灌面积；
所述控制中心包括终端执行器和云端处理器；所述终端执行器安装在灌溉终端中，终端执行器用于控制灌溉终端的运行，终端执行器还用于接收节点模块传输的云端处理器的控制信息，实时调整灌溉终端中控制器的运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：所述行走单元包括车架(1)和液压轮(2)；所述车架(1)中安装有液压动力源(11)，车架(1)的底部设有液压轮(2)，车架(1)中还内置有水平仪；所述液压动力源(11)用于驱动液压轮(2)的运行，液压动力源(11)上还设置有液压管路(12)，液压管路(12)连通向车架(1)内的混肥单元；每个所述液压轮(2)和车架(1)间设有相连的液压柱(21)，液压柱(21)用于调节液压轮(2)的离地间隙，液压柱(21)能够在其轴向半圆的角度内进行转动。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：所述混肥单元包括灌溉架(3)和滴灌管(4)，所述灌溉架(3)安装在车架(1)的顶部，灌溉架(3)中还设有滴灌管(4)；所述灌溉架(3)中还设有水仓(5)，水仓(5)用于存放灌溉水；所述水仓(5)的外侧还设有料仓(51)，料仓(51)中装填有待灌溉的肥料；所述料仓(51)的下方设有水肥仓(52)，水肥仓(52)的内部还安装有搅拌器(521)；所述水肥仓(52)与水仓(5)和料仓(51)的间固连有三通管道(53)，三通管道(53)上安装有液压阀(531)；所述滴灌管(4)呈T形结构，滴灌管(4)的底端连通在水肥仓(52)上，滴灌管(4)的顶部分别延伸到灌溉架(3)的两端；所述滴灌管(4)在灌溉架(3)的两端分别设有独立的抽水泵(41)；所述抽水泵(41)、搅拌器(521)和液压阀(531)分别与液压管路(12)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：所述滴灌管(4)上还设置有滴灌软管(42)，滴灌软管(42)固定在滴灌管(4)上；所述滴灌软管(42)的底端还固连有配重筒(421)，配重筒(421)使滴灌软管(42)的底部端口搭附在土壤的表面。
5.根据权利要求1所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：所述检测单元包括采样杆(6)和滑轨(7)；所述滑轨(7)固定在灌溉架(3)的长度方向上，滑轨(7)上滑动安装有采样杆(6)；所述采样杆(6)上设置有驱动的马达(61)，采样杆(6)在马达(61)的牵引下改变在灌溉架(3)上的位置；所述采样杆(6)的顶部还设置有液压推杆(62)，液压推杆(62)用于控制采样杆(6)在竖直方向上的伸缩状态；所述采样杆(6)的底部设置成扁状结构(63)并平行于灌溉架(3)的行进方向。
6.根据权利要求5所述的一种基于计算机控制的水肥一体化物联网系统，其特征在于：所述采样杆(6)的上部还设有土壤检测仪(64)，采样杆(6)底部的扁状结构(63)在朝车架(1)的行进方向上开设有凹槽(65)，凹槽(65)沿着采样杆(6)连通至土壤检测仪(64)中，凹槽(65)在土壤检测仪(64)的上方贯通采样杆(6)的径向。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115462230A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-13 | 山东省农业科学院作物研究所 | 一种冬小麦田间水肥一体化管理系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103688639A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 苏州科大微龙信息技术有限公司 | 一种智能网络型自走式喷雾灌溉装置 |
| CN104221571A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-24 | 浙江理工大学 | 轨道小车滴灌式变量施肥系统 |
| CN204653225U (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-23 | 云南瀚琛科技有限公司 | 一种高原坡地多功能智能滴灌装置 |
| CN204697512U (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 富阳科信经济信息咨询有限公司 | 一种大棚种植土壤微量元素检测施肥装置 |
| CN107318335A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-07 | 山东天盛机械科技股份有限公司 | 一种施肥罐车 |
| WO2018222875A1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Valmont Industries, Inc. | System and method for irrigation management using machine learning workflows |
| CN109601334A (zh) * | 2019-01-26 | 2019-04-12 | 成都鑫芯电子科技有限公司 | 基于物联网的水肥滴灌系统 |
| US20200053944A1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Harvest International, Inc. | Toolbar with hydraulic height control |
| CN111011176A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-04-17 | 凯通科技股份有限公司 | 一种高效节水智能灌溉系统 |
| CN210869169U (zh) * | 2019-08-23 | 2020-06-30 | 山东省农业科学院作物研究所 | 一种可根据作物根系周围环境调节水肥用量的施肥机 |
-
2021
- 2021-04-27 CN CN202110456462.4A patent/CN113303066A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103688639A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 苏州科大微龙信息技术有限公司 | 一种智能网络型自走式喷雾灌溉装置 |
| CN104221571A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-24 | 浙江理工大学 | 轨道小车滴灌式变量施肥系统 |
| CN204653225U (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-23 | 云南瀚琛科技有限公司 | 一种高原坡地多功能智能滴灌装置 |
| CN204697512U (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-14 | 富阳科信经济信息咨询有限公司 | 一种大棚种植土壤微量元素检测施肥装置 |
| WO2018222875A1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Valmont Industries, Inc. | System and method for irrigation management using machine learning workflows |
| CN107318335A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-07 | 山东天盛机械科技股份有限公司 | 一种施肥罐车 |
| US20200053944A1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Harvest International, Inc. | Toolbar with hydraulic height control |
| CN109601334A (zh) * | 2019-01-26 | 2019-04-12 | 成都鑫芯电子科技有限公司 | 基于物联网的水肥滴灌系统 |
| CN210869169U (zh) * | 2019-08-23 | 2020-06-30 | 山东省农业科学院作物研究所 | 一种可根据作物根系周围环境调节水肥用量的施肥机 |
| CN111011176A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-04-17 | 凯通科技股份有限公司 | 一种高效节水智能灌溉系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 薛秀丽等: "《驱动电机及控制技术》", 29 February 2020, 电子科技大学出版社, pages: 142 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115462230A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-13 | 山东省农业科学院作物研究所 | 一种冬小麦田间水肥一体化管理系统 |
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