[发明专利]一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法

说明书

本发明涉及农业施肥设备领域，具体地说，涉及一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法。包括电控系统、调速系统、回馈传感器和执行器；采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的。本发明能够实现对水溶性肥料使用的精准控制，在水费一体化过程中起到节肥、省时、省力的作用，其中，调速系统采用的步阶参数、微分因子、积分因子三个约束参数能使系统很快调整到稳态运行，从而提高装置对水溶性肥料使用的精准性，并简化操作。

技术领域

本发明涉及农业施肥设备领域，具体地说，涉及一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法。

背景技术

水肥一体化是当今科技、绿色农业发展的必然趋势。严格控制水、肥的用量是水肥一体化的核心，肥料的使用量、使用时机更是重中之重。

水肥一体化所用的肥料必须是水溶性的，结合灌溉系统做到水肥同施。现阶段水肥同施的方法主要是在灌溉管道中采用文丘里施肥器(或文丘里变种施肥器)的方式进行，其装置结构如图1所示，在灌溉管道1的旁侧加设U形管道，在U形管道的中间部位连接肥料管道2，并在U形管道的两个管口之间的灌溉管道1上安装截止阀11。这种文丘里施肥器的主要弊端在于：1、给灌溉系统带来了泄压，不适用于带压的灌溉系统中；2、解决了泄压的问题，但是无法控制单位时间的施肥量，无法做到精准施肥。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水溶性肥料精准施肥装置及施肥方法，以解决上述的技术问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水溶性肥料精准施肥装置，其特征在于：包括电控系统、调速系统、回馈传感器和执行器；

所述回馈传感器包括安装在灌溉管道上的水流量计和安装在肥料管道上的注肥流量计，用于动态感知单位时间注肥量的变化，并将感知结果送入电控系统，形成下一个调整周期；

所述电控系统，用于根据采集的回馈传感器的数据及设定的定时定量模式或保护稀释比模式，计算出下一步的注肥量调整趋势及目标，并将计算结果发送到调速系统；

所述调速系统，用于根据从电控系统接收的计算结果结合设定的调速步阶因子、微分运算因子及积分运算因子，通过调整输出电流的方式达到调节的目标值；

所述执行器为安装在肥料管道上的注肥泵，用于根据调速系统输出的不同电流工作在不同功率下，从而单位时间内向灌溉系统注入不同量的肥料。

进一步地说，所述电控系统，还用于人机交互，进行定时定量模式、保护稀释比模式的参数输入，及回馈传感器的参数标定。

所述水溶性肥料精准施肥装置的施肥方法，采用实时回馈、动态调整电流以达到调整执行器输出功率的方法达到精准施肥的目的，包括如下步骤：

1、设置装置工作在定时定量模式或者保护稀释比模式下，并进行相关参数的设定；其中：

1A、定时定量模式下，设置施肥时间、施肥总量，装置将在设定时间内均匀向灌溉系统注入设定施肥总量的肥料；

1B、稀释比保护模式下，设置肥料和灌溉用水的最大比例，装置将确保在不大于该设置比例的情况下，尽快向灌溉系统注入肥料；

2、回馈传感器同时采集灌溉水的实时流量及注入肥料的实时流量；

3、电控系统根据步骤1的设置及步骤2的采集数据进行计算，得到下一步调速系统需要的调速趋势及要达到的目标值；

4、调速系统根据电控系统的计算目标，结合预设的步阶、微分、积分参数动态调整输出到执行器的电流；

5、执行器根据调速系统输入的电流，工作在对应的功率下，从而控制向注肥系统注入不同的肥料量。

6、重复步骤2到步骤5，最终达到稳态工作。