[发明专利]一种喷灌机的施肥控制系统

说明书

技术领域

本发明属于灌溉施肥技术领域，尤其涉及一种喷灌机的施肥控制系统。

背景技术

水肥一体化技术(Fertigation)又称灌溉施肥，是现代种植业生产的一项综合水肥管理措施。近几年，我国农业规模化集约化生产不断加快，圆形和平移式喷灌机凭借适应性强、单机控制范围大、喷洒均匀性高、自动化程度高等诸多优点得到了快速推广和应用。这些大型喷灌机包括圆形喷灌机(又称中心支轴式喷灌机)、平移式喷灌机等，其中以圆形喷灌机推广面积最大。据不完全统计，2011年全国新增圆形喷灌机超过3000台套，截止2014年底，全国圆形喷灌机保有量15000台套，灌溉面积600万亩左右，约占喷灌总面积的13％。应用圆形喷灌机对作物进行喷灌施肥，可以提高水肥利用效率，最大限度地减少对环境的污染。

在实际的圆形和平移式喷灌机水肥一体化技术中，只是简单地利用隔膜泵或注肥泵将肥液注入到喷灌机主输水管内，没有过多的考虑供水单元与注肥单元的配合，导致喷洒肥液不均匀、喷洒效率低、肥料利用率低等问题。其次圆形和平移式喷灌机喷灌施肥时机组处于行走状态，对施肥装置的工作性能要求较高。当圆形喷灌机尾枪或地角臂系统在地角区域周期性的开启与关闭，使管道出水口的压力发生变化时以及当喷灌机在行走过程中遇到道路、河渠、建筑物等田间障碍，需要关闭部分喷头时，喷灌机的入机流量发生变化、但注肥泵的注肥流量却保持恒定，就会导致喷洒的肥液浓度不均，整体的肥液喷洒均匀性下降，影响作物的生长与产量。现有圆形和平移式喷灌机以及实现水肥一体化技术设备的一般只是基于设备的简单耦合，肥料罐/肥料池、搅拌器、注肥泵及配套管道构成，不具备精准计算及控制装置，仅实现肥液的生成、注入、实施粗放型施肥。

因此从精确灌溉施肥的角度出发，为了实现圆形和平移式喷灌机高均匀度喷灌施肥作业，开发研制与其配套应用的控制系统，解决尾枪启闭等造成的水压波动、调节注肥泵流量随着供水单元的供水流量变化，保证整个喷灌范围内施肥浓度及施肥量的精准和恒定，对灌溉施肥进行精确控制，对提高农作物产量、提高肥料利用率，保护生态环境等具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何精确控制灌溉施肥的施肥浓度和施肥量。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种喷灌机的施肥控制系统，所述施肥控制系统用于圆形或平移式喷灌机，所述系统包括恒压供水单元、控制单元以及施肥执行单元；

所述控制单元根据灌溉要求以及圆形或平移式喷灌机的固有参数生成第一控制信号和第二控制信号；

所述恒压供水单元与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发送的所述第一控制信号进行供水压力的调整和供水流量的调整；

所述施肥执行单元与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发送的所述第二控制信号配置对应浓度和对应体积的肥液，并且调整向圆形或平移式喷灌机注入肥液的流量。

优选地，所述恒压供水单元包括第一变频器、压力传感器以及供水水泵；所述压力传感器用于测量圆形或平移式喷灌机首部主输水管的压力，并将测量的压力信号传递给所述第一变频器，由所述第一变频器根据所述圆形或平移式喷灌机主输水管的压力调整所述供水水泵的供水压力；所述第一变频器根据所述第一控制信号调整所述供水水泵的供水压力和供水流量。

优选地，所述施肥执行单元包括注肥泵、第二变频器以及肥液容器；

所述肥液容器用于盛放肥液，所述注肥泵与所述肥液容器连接，用于将所述肥液容器内的肥液注入所述圆形或平移式喷灌机；所述第二变频器根据所述第二控制信号控制所述注肥泵的注肥流量。

优选地，所述控制单元包括处理器、温度传感器、流量传感器以及人机交互终端；

所述温度传感器安装于所述圆形或平移式喷灌机的首部主输水管中，并且将检测的给水温度传递给所述处理器；

所述人机交互终端与所述处理器连接，用于设置所述灌溉要求，并将所述灌溉要求传递给所述处理器；其中所述灌溉要求包括肥料类型、单位面积施肥量以及所述圆形或平移式喷灌机喷洒到田间的肥液的浓度；

所述流量传感器安装于所述恒压供水单元的出水管道内，用于将检测的所述恒压供水单元的供水流量传递给所述处理器；

所述处理器，根据所述温度传感器上传的温度、所述流量传感器上传的流量、所述圆形或平移式喷灌机的固有参数以及所述灌溉要求生成所述第二控制信号和第一控制信号。