[发明专利]一种果园简易水肥一体化自动控制注肥系统及方法

说明书

本发明公开了一种果园简易水肥一体化自动控制注肥系统及注肥控制方法，系统包括基于Arduino数据采集子系统、基于树莓派控制系统、App远程控制单元，基于树莓派控制系统根据获取到的数据，能够自动完成土壤预润湿时间控制任务、水肥混合比调控和注肥时间控制任务、冲洗管道时间控制任务，整个系统及方法具备简单易操作、抽肥精度高、水肥比例调控精确的特点，且系统性能稳定性好、安全性高。

技术领域

本发明涉及一种果园农业自动化设备，具体涉及一种果园简易水肥一体化自动控制注肥系统及方法。

背景技术

传统的果园施肥方式通常是通过人力方式将肥料进行施撒，再通过沟渠对果园果树进行大水漫灌，以达到对果园灌溉施肥的效果。然而，传统施肥方式无法根据果树的实际需求及土壤状况进行科学合理施肥，进而容易造成果园土壤中的营养元素比例失衡、缺失等情况，还易造成水肥浪费和土壤污染。针对传统果园施肥方式所存在的问题，本系统结合水肥一体化技术设计了一种果园简易水肥一体化自动注肥机设备，而水肥一体化技术是现代农业中将水和肥按照科学比例混合进行浇灌的新技术。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种果园简易水肥一体化自动控制注肥系统及方法，具备简单易操作、抽肥精度高、水肥比例调控精确的特点，且系统性能稳定性好、安全性高。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种果园简易水肥一体化自动控制注肥系统，它包括基于Arduino数据采集子系统、基于树莓派控制系统、App远程控制单元。

基于树莓派控制系统分别与Arduino数据采集子系统、泵连接，与App远程控制单元通信连接，用户通过按键输入或App远程控制方式输入标准水肥比参数，基于树莓派控制系统根据用户输入的标准水肥比、Arduino数据采集系统反馈的水速、肥速去调节泵的吸肥速率，控制水肥比。

所述Arduino数据采集子系统，包括微控制器Arduino、霍尔流量传感器，Arduino通过霍尔流量传感器采集水速、肥速数据，采用串口通信方式，将数据传递到基于树莓派控制系统处理器中。

所述基于树莓派控制系统，包括树莓派处理器、直流电源单元、输入设备、显示设备、水泵控制单元和蜂鸣器。

基于树莓派控制系统根据获取到的数据，能够自动完成土壤预润湿时间控制任务、水肥混合比调控和注肥时间控制任务、冲洗管道时间控制任务。

所述直流电源单元，采用直流电源转换器，将220V家用交流电转换输出为额定直流电压24V，额定直流电流为2A，直流电源输出稳态直流电压、直流电流，为吸肥泵提供稳态功率；

所述树莓派处理器对输入设备和显示设备控制，矩阵键盘为输入设备，其每行每列按键电路配置树莓派GPIO引脚，使其一一对应；显示设备为LCD1602与树莓派处理器通信遵循I2C协议，需要对树莓派操作系统的I2C数据接口进行相应的配置。

按键输入模块、显示设备LCD1602与树莓派物理电路连接，基于树莓派控制系统可获取水肥比标准值并显示灌溉数据；

所述水泵控制单元，连接吸水泵和吸肥泵，树莓派处理器通过调速模块调控吸肥泵功率，树莓派处理器通过改变PWM占空比改变树莓派GPIO输出引脚上电压，控制电机开启、做功功率、关闭。实现小信号控制大功率电机目标，通过控制吸肥泵功率控制肥速，实时调控水肥比，直到系统达到稳态；

树莓派处理器通过继电器对蜂鸣器进行控制，冲洗管道时间过后，实现报警，提示用户灌溉注肥作业结束。