一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统
技术领域
本发明涉及水肥控制系统技术领域，具体为一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统。
背景技术
水肥一体化是一项综合技术，涉及到农田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面，这项技术的优点是灌溉施肥的肥效快，养分利用率提高，可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢，最终肥效发挥慢的问题；尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题，既节约氮肥又有利于环境保护,所以水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高，据华南农业大学张承林教授研究，灌溉施肥体系比常规施肥节省肥料50％～70％；同时，大大降低了设施蔬菜和果园中因过量施肥而造成的水体污染问题。由于水肥一体化技术通过人为定量调控，满足作物在关健生育期“吃饱喝足”的需要，杜绝了任何缺素症状，因而在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标。
现有技术中的水肥配比大多还是人为进行控制，配比不精确，不能合理的为植物提供有效的水肥需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统，解决了不能精量配比水肥，不能科学合理为植物提供有效的水肥需求。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统，包括植物生理生态信息和环境信息采集系统、智能水肥控制设备、分区灌溉系统、故障报警系统和云平台，所述智能水肥控制设备包括支架，所述支架上固定安装有管道，所述管道上连接有压力表、压力传感器、脉冲电磁阀、混肥桶、液位计、流量计、隔离阀、施肥桶、注肥泵、施肥泵、文丘里注肥器、叠片过滤器、程序控制柜、强电控制柜与EC、PH采集系统。
优选的，所述EC、PH采集系统包括EC传感器、PH传感器与EH、PH显示柜。
优选的，所述生理生态信息和环境信息采集系统包括：果实大小、茎秆粗细、叶面温度、土壤温湿度、空气温湿度、光照强度等新信息采集，植物生理生态信息通过GPRS上传至云平台，环境信息通过LORA通讯方式实现分布式采集。
优选的，所述故障报警系统包括由压力表、流量计、液位计和水浸式漏水检测绳等元件组成。
优选的，所述分区灌溉系统由LORA智能网关、LORA灌溉控制器、脉冲电磁阀、管道组成，LORA智能网关通讯距离在1-3公里，可实现传感器信号采集和脉冲电磁阀的控制，LORA控制器和采集器使用3.7V锂电池供电。LORA灌溉控制器可采集电磁阀工作状态、电池电量、信号强弱和过水状态。分区灌溉系统可在云平台或APP上进行分组控制，实现分区轮灌。
优选的，所述云平台包括信息采集处理系统、数据库、智能决策系统、服务器端系统和手机APP，信息采集处理系统接收采集到的传感器信息和设备工作信息，并对其进行处理和存储，数据库主要是用来存储、处理和调用系统工作中各种数据；智能决策系统主要根据采集到的植物生理生态信息和环境信息，建立智能决策模型，并指导水肥智能控制设备工作。
一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统操作流程：
智能控制器可通过4G网络与云平台连接，并有触摸屏进行人机交互，可以设置EC、PH目标值，灌溉方案设置，故障恢复，作物生长信息查看，上传采集到的信息，接收云平台下达的指令，包括：4G网关、LORA网关、触摸屏、电源模块、传感器变送器、PLC。
智能水肥控制设备从进水口进水，经过压力表、压力传感器、进水电磁阀，三路肥液从施肥桶经过注肥泵打入混肥桶7进行均匀混合，通过高频隔离阀实现对水肥混合比例和EC、PH的精确调节，然后由注肥泵供给植物，并采集部分水肥混合液进入检测管道，进行EC、PH检测后混入混肥桶，水肥控制设备通过PLC和高频隔离阀进行PID调节，可实现EC±10％ms/cm和PH±0.2的精量调节，通过LORA灌溉控制器进行分区灌溉。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统。具备以下有益效果：
1、可以根据植物生理生态信息和环境信息智能决策需水需肥量，并通过智能水肥控制设备进行精量控制，通过LORA灌溉控制器进行分区灌溉，
2、本系统具有自动故障报警功能，能够实现基于植物生长信息的智能水肥供给，科学合理为植物提供有效的水肥需求，最终实现节水节肥和提高作物产量和品质，设备操作方便，自动化程度高，实现水肥供给智能化
附图说明
图1为本发明智能控制设备结构示意图；
图2为本发明控制设备管路流程图；
图3为本发明水肥控制系统框图。
其中，1、管道2、压力表3、压力传感器4、脉冲电磁阀5、EC传感器6、PH传感器7、混肥桶8、液位计9、流量计10、隔离阀11、支架12、叠片过滤器13、文丘里注肥器14、注肥泵15、EH、PH显示柜16、程序控制柜17、强电控制柜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统，包括植物生理生态信息和环境信息采集系统、智能水肥控制设备、分区灌溉系统、故障报警系统和云平台，智能水肥控制设备包括支架11，支架11上固定安装有管道1，管道1上连接有压力表2、压力传感器3、脉冲电磁阀4、混肥桶7、液位计8、流量计9、隔离阀10、施肥桶、注肥泵14、施肥泵、文丘里注肥器13、叠片过滤器12、程序控制柜16、强电控制柜17与EC、PH采集系统,强电控制柜17实现施肥泵、注肥泵14控制，给智能控制器供电。
EC、PH采集系统包括EC传感器5、PH传感器6与EH、PH显示柜15可以实现对混合后肥液的EC值、PH值的变化检测，目标值的设定和显示,；生理生态信息和环境信息采集系统包括：果实大小、茎秆粗细、叶面温度、土壤温湿度、空气温湿度、光照强度等新信息采集，植物生理生态信息通过GPRS上传至云平台，环境信息通过LORA通讯方式实现分布式采集,可广泛布置在田间不同位置，无需电缆线或太阳能供电，实现低功耗无线采集；故障报警系统包括由压力表2、流量计9、液位计8和水浸式漏水检测绳等元件组成,可根据压力、流量、液位和水浸式漏水检测绳等信号判断灌溉控制设备及本系统的故障，可以实现水肥控制设备和管路系统出现的漏水、堵塞、缺水、缺肥和断电等故障报警,压力、流量采集系统可实现对水肥控制设备及管路的压力、流量检测，实时检测设备工作状态和进肥量；分区灌溉系统由LORA智能网关、LORA灌溉控制器、脉冲电磁阀4、管道1组成，LORA智能网关通讯距离在1-3公里，可实现传感器信号采集和脉冲电磁阀的控制，LORA控制器和采集器使用3.7V锂电池供电,LORA灌溉控制器可采集电磁阀工作状态、电池电量、信号强弱和过水状态,分区灌溉系统可在云平台或APP上进行分组控制，实现分区轮灌；云平台包括信息采集处理系统、数据库、智能决策系统、服务器端系统和手机APP，信息采集处理系统接收采集到的传感器信息和设备工作信息，并对其进行处理和存储，数据库主要是用来存储、处理和调用系统工作中各种数据；智能决策系统主要根据采集到的植物生理生态信息和环境信息，建立智能决策模型，并指导水肥智能控制设备工作。
一种基于植物生理生态信息的智能水肥控制系统操作流程：
智能控制器可通过4G网络与云平台连接，并有触摸屏进行人机交互，可以设置EC、PH目标值，灌溉方案设置，故障恢复，作物生长信息查看，上传采集到的信息，接收云平台下达的指令，包括：4G网关、LORA网关、触摸屏、电源模块、传感器变送器、PLC。
智能水肥控制设备从进水口进水，经过压力表2、压力传感器3、脉冲电磁阀4，三路肥液从施肥桶经过注肥泵14打入混肥桶7进行均匀混合，通过高频隔离阀4实现对水肥混合比例和EC、PH的精确调节，然后由注肥泵14供给植物，并采集部分水肥混合液进入检测管道，进行EC、PH检测后混入混肥桶7，水肥控制设备通过PLC和高频隔离阀进行PID调节，可实现EC±10％ms/cm和PH±0.2的精量调节，通过LORA灌溉控制器进行分区灌溉。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
