[发明专利]基于土壤作物互作模型的智能水肥装备及其优化调控方法

说明书

本发明公开了一种基于土壤作物互作模型的智能水肥装备及其优化调控方法，其结构包括供水蓄水系统、过滤系统和配肥输出系统。通过对植物生长状态的实时监测，确立动态施肥的参数量，利用环形重力传感器，实时采集重力参数，实现对决策施肥量的精准输送，确保用肥的科学性、高效率。

技术领域

本发明属于农业灌溉设备技术领域，具体涉及一种基于土壤作物互作模型的智能水肥装备及其优化调控方法。

背景技术

近年来，随着人口老龄化的加剧，农业种植领域急需进行机械化、智能化改造。农业施肥过程是农业种植领域的核心，传统的农业施肥劳动力强度大，而且对植株营养成分的判断主要通过农户自身的经验，往往存在偏差。水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体实现水肥耦合的农业高新实用技术，能高效实现水分和养分的时空匹配，确保植株对所需养分的及时吸收与利用，节水节肥、水肥利用率高，但是目前仍然缺少对植株营养成分进行判断的水肥控制系统。例如申请号为CN 209449221 U的实用新型专利公开一种基于物联网的水肥一体化自动灌溉系统。该系统可以根据种植区域植株的种类进行分区灌溉。专利号为CN 110419437 A的中国发明，公开了一种水肥调配装置以及水肥调配方法，采用光谱分析对目标作物营养元素进行预测，确定目标作物营养元素含量，控制营养液浓度配置。

专利号CN 209449221 U的实用新型专利：一种基于物联网的水肥一体化自动灌溉系统，此专利虽然可以满足不同种植区域不同作物在不同生长阶段对不同灌溉方式的需求，但是对于营养液配置浓度的决策，目前仍然采用对土壤湿度、肥料浓度、流量、雨量等参数进行采集、分析、决策确定营养液的配置浓度。这种决策方式存在滞后性和非直接性，对于传感器的采集精度要求高，营养液的配置误差较大。

专利号为CN 110419437 A的发明专利：一种水肥调配装置以及水肥调配方法，通过将EC和pH的测量值与预设值进行比较，应用模糊PID算法实现对营养液的配置。虽然模糊PID算法可以实现营养液配置的高精度，但是模糊PID算法需要选择合适的隶属度函数，隶属度函数选取直接影响配置精度。采用光谱分析对作物营养元素进行预测，确定目标作物营养元素含量，控制营养液浓度配置，虽然具有一定的科学性和机理性，但是采用光谱分析对目标作物营养元素进行预测的方法，受外部光环境影响较大，准确性较低，容易造成营养液的浪费，增加作物施肥成本。

发明内容

本专利针对以上存在的问题，提出了基于土壤-作物互作与优化调控模型的智能水肥装备。对于作物营养缺失情况的判断不再采用采集土壤湿度、肥料浓度、流量、雨量等参数的方法，而是通过对植物生长状态的实时监测，确立动态施肥的参数量。针对目前市场上缺少自主配肥的水肥装备，本专利利用环形重力传感器，实时采集重力参数，实现对决策施肥量的精准输送，确保用肥的科学性、高效率。

一种基于土壤作物互作模型的智能水肥装备，包括供水蓄水系统、过滤系统和配肥输出系统，其特征在于，所述供水蓄水系统与过滤系统相连接，所述过滤系统与配肥输出系统相连接，所述供水蓄水系统、过滤系统与配肥输出系统分别与智能控制柜连接。

作为优选，所述供水蓄水系统包括进水水泵、蓄水池和出水水泵，所述进水水泵与进水管一端连接，所述进水管的另一端从蓄水池的上端接入，所述蓄水池的下端连接出水管，所述出水管上设置有出水水泵。

作为优选，所述过滤系统包括沙石过滤器、排污水管和过滤器出水管，所述出水管从沙石过滤器顶端接入，所述出水管靠近沙石过滤器的一端设置有排污水管，所述过滤器出水管从沙石过滤器下端引出。

作为优选，所述配肥输出系统包括配肥进水管、配肥桶和配肥出水管，所述过滤器出水管从配肥桶的底端接入，所述过滤器出水管的出水口延伸至配肥桶内部的圆心处，所述配肥出水管设置在与配肥进水管相对位置的配肥桶上，所述配肥桶上端设置有肥料输送机构。

作为优选，所述过滤器出水管上设置有叠片过滤器，所述叠片过滤器上连接有排污管，所述排污管与叠片过滤器之间设有排污电磁阀，所述排污电磁阀与智能控制柜相连接。