[发明专利]利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统及方法

权利要求书

1.一种利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统，其特征在于：

本系统包括多个田间子系统、灌溉执行子系统、上位监控子系统；

每个田间子系统通过通讯总线与灌溉执行子系统连接，可以向灌溉执行子系统发送灌溉需求；

每个田间子系统通过通讯总线与上位监控子系统连接，可以传递田间子系的工作状态到上位监控子系统；

田间子系统主要由田间控制计算机、与田间控制计算机连接的温度传感器、浅层土壤湿度传感器、深层土壤湿度传感器、离子浓度传感器及气象站组成；

灌溉执行子系统主要由灌溉控制计算机、与灌溉控制计算机连接的水泵、过滤设备、施肥机、流量监控设备组成；在接到某个田间灌溉子系统发出的灌溉需求后，按照需求进行定量的浇水和/或施肥；

上位监控子系统主要由计算机和监控组态系统组成；实现对田间子系统工作参数的设定及工作状态的监控。

2.根据权利要求1所述的利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统，其特征在于：

所述每个田间子系统的田间控制计算机设置四个模拟量输入接口、一个数字通讯接口和一个通讯总线接口；

四个模拟量接口分别连接浅层土壤湿度传感器、深层土壤湿度传感器、土壤温度传感器、离子浓度传感器；

一个数字通讯接口连接气象站，通过数字通信来采集气象信息；

每个田间子系统通过四个模拟量接口实时监测采集土壤中的多种参数变化，还通过一个数字通讯接口采集前馈气象信息；经过计算判断是否浇水，以及控制浇水量；判断是否施肥，以及控制施肥量；实现各个田间子系统进行独立计算，减少了数据计算量和存储量，使系统的响应更加迅速。

3.根据权利要求1所述的利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统，其特征在于：

灌溉执行子系统主要由与灌溉控制计算机连接的水泵、过滤设备、施肥机、流量监控设备组成；

水泵位于田间的水井中与灌溉控制计算机之间通过数据线相连，由灌溉控制计算机控制其启停；灌溉控制计算机、过滤设备、施肥机、流量监控设备集成在一起放置于田地边缘；水泵与过滤设备之间通过管道连接，井里面的水从水泵中吸出来，通过过滤设备过滤后进入施肥机；流量监控设备设置于过滤设备和施肥机之间；

在接到某个田间灌溉子系统发出的灌溉需求后，由灌溉控制计算机控制水泵和施肥机的启停，进而按照需求进行定量的浇水和/或施肥。

4.根据权利要求2所述的利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统，其特征在于：

浅层土壤湿度传感器与深层土壤湿度传感器安装在同一垂直线上，温度传感器、离子浓度传感器安装在植物根系附近，以上四个传感器通过数据线与田间控制计算机通信，检测数据实时传送到田间控制计算机中；气象站安装在传感器上方；传感器安装在田块的中央位置。

5.根据权利要求1所述的利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制系统，其特征在于：

系统还包括备用灌溉执行子系统，与灌溉执行子系统配置相同，在灌溉执行子系统故障时接替工作。

6.一种利用分布式控制自动施肥给水的精准农艺控制方法，其特征在于：

每个田间子系统进行计算判断以及采取相应的控制过程中，首先在浅层土壤传感器检测到缺水的情况下，判断深层土壤传感器是否缺水，如果缺水，通过气象信息综合判断是否需要浇水；

浅层土壤传感器检测到缺水的情况下，判断土壤离子浓度是否低于设定值，如果低于设定值，需要浇水并施肥；

土壤离子浓度低于设定值时，无论土壤是否缺水，都需要浇水并施肥；

上述过程中，以田间控制计算机内的数据库数据为依据计算，进而控制灌溉执行子系统的施肥浓度以及浇水量；上位监控子系统实现对田间子系统工作参数的设定及工作状态的监控。