[实用新型]水肥一体化远程控制和智能管理系统

摘要

本实用新型提供了一种水肥一体化远程控制和智能管理系统，包括固体肥料精确定量上料系统、肥水循环搅磨溶混系统、多角度注肥漩涡混匀系统、多单元灌溉设施系统、信息采集系统、智能分析控制管理系统。本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷和空白，提供一种集土壤和农田气象信息采集、数据快速分析处理、水肥管理辅助决策、信息远程传输、固体肥料自动循环研磨溶混、肥液浓度和用量精确控制、多单元集成智能化管理于一体的机械和信息系统。适于与喷灌、滴灌、微喷灌等灌溉设施结合，对多种农作物进行水肥一体化智能管理，亦可作为作物水肥一体化栽培技术研发及相关理论研究的试验辅助平台。

主权项

一种水肥一体化远程控制和智能管理系统，其特征在于包括固体肥料精确定量上料系统、肥水循环搅磨溶混系统、多角度注肥漩涡混匀系统、多单元灌溉设施系统、信息采集系统、智能分析控制管理系统；所述的固体肥料精确定量上料系统，包括旋转载料台、载肥仓、输肥管、负压吸肥泵、称重箱、电动排肥器；所述的旋转载料台包括电机一、齿轮组、载物圆盘和仓袋支撑架；所述的齿轮组包括一个主动齿轮和一个从动齿轮；主动齿轮安装在电机一的转子上，从动齿轮安装于载物圆盘的正下方，连接在载物圆盘的中心轴上，用于带动载物圆盘旋转，主动齿轮和从动齿轮啮合连接；所述的仓袋支撑架是一个圆形框架；仓袋支撑架以载物圆盘的圆心为中心，沿载物圆盘圆周等距离均匀设置；每个仓袋支撑架由两个半圆形框架即半圆形框架一和半圆形框架二组成；半圆形框架一位于靠近载物圆盘圆心的一侧，其底部固定在载物圆盘上；半圆形框架一一侧的纵边框通过合页与半圆形框架二一侧的纵边框连接，以此将半圆形框架二可活动地固定在载物圆盘上；半圆形框架二能通过合页绕半圆形框架一一侧的纵边框转动，两半圆形框架另一侧的纵边框，通过插销、挂钩或锁具实现暂时的固定和解离，从而形成可开闭的圆形仓袋支撑架；所述的仓袋支撑架用于放置圆筒形的载肥仓或肥料包装袋；在所述的仓袋支撑架顶部和底部的圆形框上均安装有均匀分布的固定夹，用于撑开和固定包装袋；所述的负压吸肥泵包括泵头一和电机二；在所述的泵头一的径向一侧安装进肥口，另一侧安装出气口，在出气口处安装滤网；在所述的泵头一的轴向上端安装电机二，下端安装真空储料仓，真空储料仓下端安装出肥口；所述输肥管的进肥端可活动地插置于载肥仓或肥料包装袋内；输肥管的出肥端与负压吸肥泵的进肥口连接；所述的称重箱安装于负压吸肥泵的出肥口的正下方，用于承接由出肥口排出的肥料并称重；称重箱的底部安装电动排肥器，用于向溶肥罐中注入固体肥料；所述的电动排肥器，包括凹槽轮、排肥盒、电机三和端盖；所述的凹槽轮安装于排肥盒内；凹槽轮的一端与电机三的转子连接，凹槽轮的另一端与端盖连接；所述的肥水循环搅磨溶混系统，包括肥料研磨搅打溶混泵、溶肥罐、储液罐、给水管、主输水管一、混肥分支输水管、肥液输送管一、肥液输送管二、肥液输送管三、肥液输送管四、肥液输送管五、肥液输送管六、电动三通阀、肥液过滤器、给水泵和灌溉水过滤器；所述的肥料研磨搅打溶混泵，包括泵头二和电机四；所述的泵头二包括泵壳、研磨头、叶轮和泵轴；所述的泵壳，在其轴向一侧连接一个圆筒形的进液口一；在其径向上连接一个开口向上的圆筒形的出液口一；泵壳内安装研磨头、叶轮和泵轴；所述的研磨头和叶轮从左 到右依次套接在泵轴上；泵轴的右端与电机四的转子连接；所述的研磨头是一个圆柱体斜齿轮；在研磨头圆柱体的柱体表面按照相同方向均匀分布若干条斜齿，既有利于水肥通过，也能增强研磨效果；所述的叶轮为8叶片半开式叶轮，叶轮包括8个叶轮叶片和一个盖板；所述的盖板为一圆形铸铁板，8个叶轮叶片由盖板圆心向圆周方向呈辐射状排列在盖板一侧的板面上，并与盖板连为一体，起截流和导流作用；相邻两个叶轮叶片的夹角为45度；所述的溶肥罐，其罐体为圆筒或为横截面呈圆弧形的圆筒，底部为弧形底；所述的横截面呈圆弧形的圆筒，其横截面的圆弧为四分之三圆，即圆弧的长度占同心同半径完整圆形周长的四分之三；所述的溶肥罐安装于称重箱和电动排肥器的正下方；在溶肥罐罐体上部一侧安装进液口二，在溶肥罐罐底中央安装出液口二；所述的储液罐，其罐体为圆筒或为横截面呈圆弧形的圆筒，底部为弧形底；所述的横截面呈圆弧形的圆筒，其横截面的圆弧为四分之三圆，即圆弧的长度占同心同半径完整圆形周长的四分之三；所述的储液罐与溶肥罐并列摆放在一起；在储液罐罐体上部一侧安装进液口三，在储液罐罐底中央安装出液口三；所述的混肥分支输水管的一端与主输水管一连接，混肥分支输水管的另一端安置于顶部开口的溶肥灌的正上方,或与溶肥罐上的进液口二连接；所述的肥液输送管一的一端与电动三通阀连接，另一端与溶肥罐上的进液口二连接；所述的肥液输送管二的一端与溶肥罐底部的出液口二连接，另一端与肥料研磨搅打溶混泵上的进液口一连接；所述的肥液输送管三的一端与肥料研磨搅打溶混泵上的出液口一连接，另一端与电动三通阀连接；所述的肥液输送管四的一端与电动三通阀连接，另一端与储液罐上的进液口三连接；所述的肥液输送管五的一端与储液罐底部的出液口三连接，另一端与肥液过滤器的进液口四连接；所述的肥液输送管六的一端与肥液过滤器的出液口四连接；所述的给水泵通过给水管与灌溉水过滤器连接，所述的灌溉水过滤器与主输水管一的进水端连接；所述的多角度注肥漩涡混匀系统包括注肥泵、肥液输送管七、肥液输送管八、肥液输送管九、肥液输送管十、分流器和多角注肥漩涡混匀器；所述的注肥泵包括泵头三和电机五；所述的泵头三的轴向一侧连接电机五，泵头三的径向两侧分别设有进液口五和出液口五；所述的进液口五与肥液输送管六连接；所述的出液口五通过肥液输送管七与分流器的进液口六连接，所述分流器的出液口六、出液口七和出液口 八分别与肥液输送管八、肥液输送管九、肥液输送管十连接；所述的多角注肥漩涡混匀器，包括混肥缸体、注肥孔和旋翼；所述的混肥缸体为一圆柱型管件，两端分别为进水端和出水端，进水端和出水端各设有一个法兰；所述的注肥孔包括注肥孔一、注肥孔二和注肥孔三，按下面所述的规则均匀分布于混肥缸体上：在混肥缸体的纵向上，自混肥缸体进水端到出水端，注肥孔一、注肥孔二和注肥孔三分别位于混肥缸体的四分之一、二分之一和四分之三位置处；在混肥缸体的横向上，注肥孔一、注肥孔二和注肥孔三等距离分布于混肥缸体上，相邻两个注肥孔的正投影与混肥缸体的正投影圆心所成的夹角为120度；所述的旋翼焊接于混肥缸体的出水端，旋翼包括三个旋翼叶片和一个漩涡出水环；所述的漩涡出水环位于混肥缸体出水端管腔的中间，漩涡出水环的外壁与围绕其外壁等距离分布的三个旋翼叶片的一端连接；所述的三个旋翼叶片的另一端焊接于混肥缸体出水端管腔的内壁上，相邻两个旋翼叶片的夹角为120度；每个旋翼叶片与混肥缸体纵轴线所成的左旋轴向夹角为5度；所述的多角注肥漩涡混匀器的进水端连接主输水管一；所述的多角注肥漩涡混匀器上的注肥孔一、注肥孔二和注肥孔三分别连接肥液输送管八、肥液输送管九和肥液输送管十；所述的多单元灌溉设施系统，包括主输水管二、单元分支管、灌水终端分支管、灌水终端、主输水管截流电磁阀、单元分支电磁阀、灌水终端分支电磁阀；所述的主输水管二的进水端与多角注肥漩涡混匀器的出水端连接；主输水管二上连接有单元分支管；在所述的单元分支管上，靠近其与主输水管二连接处安装单元分支电磁阀；在所述的主输水管二上，靠近其与每个单元分支管的连接处，且在连接处位于来水的上游位置安装主输水管截流电磁阀；所述的灌水终端分支管的一端与单元分支管连接，另一端与灌水终端连接；所述的灌水终端包括喷头、微喷带、滴灌带、喷灌机直接用于实施喷水、滴水和灌水的设施；在所述的灌水终端分支管上靠近其与单元分支管连接处安装灌水终端分支电磁阀；每个单元分支管连通的灌水终端有效灌溉面积根据灌溉工程设计要求或按照土壤肥力、作物长势事先设定；实施水肥管理时，根据各单元分支管的排列顺序，依次灌溉或灌溉+施肥；即在开通某一个单元分支管上单元分支电磁阀和所有灌水终端分支电磁阀时，该单元分支管下游的主输水管截流电磁阀和上游的各单元分支管上的单元分支电磁阀均关闭，以防止灌溉水进入非灌溉区域的管道内，便于对各灌溉单元集中供水，既有利于维持较高的水压，又能节省灌溉时间；所述的信息采集系统包括土壤和农田气象信息采集系统、水肥及机械运转信息采集系统；所述的土壤和农田气象信息采集系统，包括土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤信 息数据采集存取器，雨量传感器、蒸发传感器、气温传感器、风速传感器、光照度传感器、日照辐射传感器、气象信息数据采集存取器、农田气象监测支架和无线收发器；所述的土壤湿度传感器和土壤温度传感器，根据土壤含水量和土壤温度测定的需要安装于地表以下相应土层；所述的土壤信息数据采集存取器带有防水防潮外壳，安置于农田地表，通过数据线分别与土壤湿度传感器和土壤温度传感器连接；所述的蒸发传感器安置于作物行间或作物棵间；所述的雨量传感器、气温传感器、风速传感器、光照度传感器、日照辐射传感器和气象信息数据采集存取器均安装于农田气象监测支架上；所述的雨量传感器、气温传感器、风速传感器、光照度传感器和日照辐射传感器均通过数据线与气象信息数据采集存取器连接；在土壤信息数据采集存取器和气象信息数据采集存取器上均安装无线收发器，用于向中央控制管理台发射采集到的数据；所述的水肥及机械运转信息采集系统，包括称重传感器、液体流量传感器、液位传感器、固体悬浮物浓度传感器、压力传感器、旋转编码器、转速传感器；所述的液体流量传感器包括液体流量传感器一、液体流量传感器二、液体流量传感器三和液体流量传感器四；所述的压力传感器包括压力传感器一和压力传感器二；所述的称重传感器，安装于所述称重箱的底部，用于计量肥料的重量；所述的液体流量传感器一安装于混肥分支输水管上，靠近混肥分支输水管的出水端，用于监测由给水泵经混肥分支输水管直接注入溶肥罐内的水量；所述的液位传感器包括液位传感器一和液位传感器二，分别安装于溶肥罐和储液罐的底部，用于监测罐内肥液的液位；所述的固体悬浮物浓度传感器和液体流量传感器二均安装于溶肥罐底部的出液口二处，分别用于监测固体肥料溶解的程度和肥液流量；所述的压力传感器一安装在肥液输送管五上，位于肥液过滤器进液口四的前端；所述的压力传感器二安装在肥液输送管六上，位于肥液过滤器出液口四的后端，用于监测肥液过滤器的堵塞程度；所述的液体流量传感器三安装在肥液输送管六上，位于压力传感器二之后和分流器之前，用于监测注肥量；所述的旋转编码器安装于电机一上，用于监测电机一的转速和旋转载料台的旋转位移；所述的转速传感器安装于电机三上，用于监测电机三的转速和电动排肥器的排肥量；所述的各单元分支管上均安装有液体流量传感器四，液体流量传感器四靠近单元分支电磁阀，用于监测单元分支管内水的流速及该灌溉单元的灌水量；所述的称重传感器、液体流量传感器一、液体流量传感器二、液体流量传感器三、液体 流量传感器四、液位传感器一、液位传感器二、固体悬浮物浓度传感器、压力传感器一、压力传感器二、旋转编码器和转速传感器均通过数据线与中央控制管理台连接；所述的智能分析控制管理系统，包括中央控制管理台、电脑、交流接触器、直流调速器、中间继电器、电机变频器、电磁阀、电动三通阀、压力开关、GPRS网络通讯终端设备、数据快速分析处理软件、水肥管理辅助决策系统软件、GPRS无线网络传输软件、精确定量智能控制系统软件；所述的交流接触器包括交流接触器一和交流接触器二；所述的电磁阀包括混肥输水电磁阀、主输水管截流电磁阀、单元分支电磁阀、灌水终端分支电磁阀；所述的电脑、中间继电器、交流接触器、直流调速器均安装在中央控制管理台上；所述的中间继电器、交流接触器、直流调速器均通过线路与电脑连接；所述的数据快速分析处理软件、水肥管理辅助决策系统软件、精确定量智能控制系统软件均安装在电脑上；所述的GPRS网络通讯终端设备通过无线网络与电脑连接，用于接收数据信息和发布控制指令；所述的中央控制管理台上的交流接触器一与电机二连接，用于控制电机二的启闭，从而控制负压吸肥泵的启闭；所述的中央控制管理台上的直流调速器与电机三连接，用于控制电机三的启闭和转速，从而调节电动排肥器的排肥量；所述的中央控制管理台上的交流接触器二与电机四连接，用于控制电机四的启闭，从而控制肥料研磨搅打溶混泵的启闭；所述的压力开关安装于肥液输送管三上，靠近肥料研磨搅打溶混泵上的出液口一处；压力开关通过线路，一端与交流接触器二连接，另一端与肥料研磨搅打溶混泵的电机四连接，当溶肥罐内的肥液全部输送完毕后，压力开关自动闭合，从而使电机四关闭；所述的混肥输水电磁阀安装于混肥分支输水管上，靠近液体流量传感器一且位于液体流量传感器一的上游，并通过线路与中央控制管理台上的中间继电器连接，用于控制由给水泵经混肥分支输水管直接注入溶肥罐内的水量；所述的电动三通阀的输水管路分别与肥液输送管一、肥液输送管三和肥液输送管四连接，所述的电动三通阀的电路与中央控制管理台连接，用于控制肥水混合液由肥料研磨搅打溶混泵上的出液口一，经肥液输送管三和肥液输送管一流入溶肥罐，或经肥液输送管三和肥液输送管四，流入储液罐；所述的电机变频器一安装于电机一上，并通过线路与中央控制管理台连接，用于控制电机一的转速和旋转载料台的旋转位移；所述的电机变频器二安装于给水泵上，并通过线路与中央控制管理台连接，用于控制给 水泵的启闭、给水速度和给水量；所述的电机变频器三安装于电机六上，并通过线路与中央控制管理台连接，用于控制电机六的启闭和转速大小，从而控制注肥泵的启闭、注肥速度；所述的多单元灌溉设施系统中的各主输水管截流电磁阀、单元分支电磁阀和灌水终端分支电磁阀均通过线路与中央控制管理台连接。