[发明专利]一种水肥一体化灌溉系统及灌溉方法

权利要求书

1.一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：包括沿水流方向依次设置于水流管道上的变频水泵、总电磁阀及比例积分调节阀，所述比例积分调节阀的第一分水口经比例施肥泵连接施肥管道，比例积分调节阀的第二分水口连接流量传感器，所述流量传感器的输出端连接有PH/EC传感器，所述PH/EC传感器分别连接各个灌溉区域的分电磁阀，所述分电磁阀设置于各个灌溉区域的灌溉管道上，各个灌溉区域还分别设置有土壤湿度传感器，土壤湿度传感器、PH/EC传感器及流量传感器分别与控制器的输入端相连，控制器的输出端分别与变频水泵、总电磁阀、比例积分调节阀及比例施肥泵相连。

2.如权利要求1所述的一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述流量传感器采用涡轮流量传感器。

3.如权利要求1所述的一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述变频水泵与电磁阀之间设置有碟片式过滤器。

4.如权利要求3所述的一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述变频水泵的压力控制信号线与控制器的水泵控制接口相连，总电磁阀和分电磁阀的信号线与控制器的总电磁阀接口相连，比例积分调节器的信号线与控制器的4-20ma输出接口相连，土壤湿度传感器、流量传感器和PH/EC传感器分别与控制器的传感器接口相连。

5.如权利要求4所述的一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：所述控制器内存储有作物生长需水模型及作物生长水肥模型，所述作物生长需水模型如下：

其中，当前土湿为土壤湿度传感器采集到的湿度数据，流量为流量传感器采集到的水流量，目标土湿、土壤渗透系数及转换系数均根据经验设定；

所述作物生长水肥模型如下：

其中，已施肥量为根据流量传感器采集到的流量计算出的当前已施肥量，通过取土样检验土壤中氮、磷、钾等元素的含量，确定土壤基础肥力。

6.如权利要求5所述的一种水肥一体化灌溉系统，其特征在于：还包括远程服务器，所述控制器通过无线网关与远程服务器进行通信。

7.利用权利要求1至6任一项所述的一种水肥一体化灌溉系统进行灌溉的方法，其特征在于：分别包括控制方法A和/或控制方法B，所述控制方法A为利用水进行灌溉的控制方法，所述控制方法B为将水和肥料混合之后进行施肥的控制方法；

所述控制方法A依次包括以下步骤：

（1）在控制器上选择灌溉模式，此时控制器控制比例积分调节阀及施肥泵关闭；

（2）打开变频水泵；

（3）打开所需灌溉区域的分电磁阀，开始灌溉；

（4）水流流经流量传感器，流量传感器采集当前管道内的水流量，并计算出当前灌溉区域内已灌溉的水量；同时土壤湿度传感器实时采集当前灌溉区域的土壤湿度，并将数据发送至控制器；

（5）控制器将当前灌溉区域内已灌溉的水量、当前灌溉区域的土壤湿度及当前灌溉时间输入作物生长需水模型，结合系统当前运行时间，计算出当前灌溉区域的最优灌溉方案，并按照此方案进行自动灌溉作业；

（6）当前灌溉区域灌溉完成之后，控制器控制当前灌溉区域的分电磁阀关闭，然后返回步骤（3）；

（7）控制器判断所有区域是否全部完成灌溉，若是，则关闭所有分电磁阀、总电磁阀及变频水泵，一次灌溉过程完成，若否，则返回步骤（3），继续进行下一区域的灌溉；

所述控制方法B依次包括以下步骤：

（1）在控制器上选择水肥一体化模式，此时控制器自动将比例积分调节阀调整至两路对开状态，同时打开变频水泵和施肥泵；

（2）打开所需施肥区域的分电磁阀；

（3）调节比例积分调节阀及比例施肥泵，肥料与水混合之后形成水肥混合液，开始施肥；

（4）PH/EC传感器采集水肥混合液的电导率EC值和酸碱度PH值，流量传感器采集水肥混合液的流量，并计算出当前灌溉区域内已灌溉的流量，控制器将采集到的电导率EC值、酸碱度PH值及流量值输入作物生长水肥模型，结合系统当前运行时间，由控制器计算出最优施肥方法；

（5）调节比例积分调节阀和比例施肥泵的开度，将输出的水肥浓度调整至最优，并按照此最优施肥方法进行施肥；

（6）当前施肥区域施肥完成之后，控制器控制当前施肥区域的分电磁阀关闭，然后返回步骤（2）；

（7）控制器判断所有施肥区域是否全部完成施肥，若是，则关闭所有分电磁阀、总电磁阀及变频水泵，一次施肥过程完成，若否，则返回步骤（2），继续进行下一施肥区域的施肥。