CN204652957U - 自动水肥一体化灌溉施肥控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，包含供水泵电机M、供水管道电磁阀F1或电动阀、施肥电磁阀F2或电动阀、中央控制器PLC1和至少一组土壤信息采集器，设有人机交互式输入输出设备HMI至少一组探测器，中央控制器PLC1接收土壤信息采集器所采集到的农田土壤信息进行分析处理后，发出控制信号控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的动作。与现有技术相比，本实用新型能够根据农田作物生长需要，根据土壤墒情实施灌水，在进行灌溉的同时自动实施施肥作业，自动化程度高，特别是灌溉和施肥同步进行，水肥配合更加精准，能够大大降低人工控制的随意性，避免浪费和施肥不足的情况发生。

Description

自动水肥一体化灌溉施肥控制装置

所属技术领域

本实用新型属于农业灌溉技术领域，具体地是一种自动水肥一体化灌溉施肥控制装置。

背景技术

目前农业生产中，作物的灌水和施肥通常是单独进行的，在实际生产中，也有滴灌或喷灌***中进行施肥的，但施肥较为随意，多数是根据管理人员的经验判断来确定是否需要施肥和施肥量的，常常造成浪费或施肥不足的情况。

随着农业现代化和解放生产力进程的加快，农业自动化控制在农业生产中越来越重要，特别是灌溉和施肥的控制，是一项复杂而且不易掌握的工作，因此灌溉和施肥自动化的实现十分迫切。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能在农业生产中，对农田灌溉***实现自动灌溉和施肥作业的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

包括供水管道、供水泵电机M、至少一个液肥罐，供水管道上设有电磁阀F1或电动阀中的至少一种，液肥罐设有比例施肥泵，液肥罐的出液管路中设有电磁阀F2或电动阀的至少一种，其改进在于：设有中央控制器PLC1和至少一组土壤信息采集器。

所述中央控制器PLC1设有至少两路信号输出端、至少一路信号输入端和人机交互输入输出总线。

人机交互输入输出总线连接有人机交互式输入输出设备HMI，该人机交互式输入输出设备为显示器与输入键盘或触摸屏中的一种，优选为触摸屏。

所述土壤信息采集器包含分析处理器PLC2和至少一组探测器，该分析处理器PLC2接收探测器收集到的土壤信息并分析转换，通过输入输出总线或者无线传输机构输送到中央控制器PLC1的信号输入端。

中央控制器PLC1的信号输出端至少控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀。 

进一步地，上述供水管道的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的电压回路中设有控制开关KA，中央控制器PLC1通过控制供水管道上的 电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀电压回路中的控制开关KA的断开或闭合，进而控制控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的工作。

中央控制器PLC1的信号输入端接收土壤信息采集器所采集到的农田土壤信息进行分析处理后，发出控制信号控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的动作。

进一步地，本实用新型中央控制器PLC1优选永宏简易型PLC主机，优选型号为FATEK PLC B1-14MR；所述土壤信息采集器的分析处理器PLC2优选永宏简易型PLC主机，优选型号为FATEK PLC B1-L4AD。

再进一步地，上述的探测器为FDS-100或SM2801M型号的农田土壤墒情检测仪；所述电磁阀或电动阀为PH300流量调节电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型能够根据农田作物生长需要，根据土壤墒情实施灌水，在进行灌溉的同时自动实施施肥作业，自动化程度高，特别是灌溉和施肥同步进行，水肥配合更加精准，能够大大降低人工控制的随意性，避免浪费和施肥不足的情况发生。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的电路图。

图2为本实用新型实施例1的***架构图。

图3为本实用新型实施例1灌溉***的平面图。

图4为本实用新型实施例2的电路图。

图5为本实用新型实施例3的电路图。

图中所示：A1-A4为继电器，F1-F3为电磁阀，HMI为显示屏，Led1为信号灯，M为电机，KA1-KA4为控制开关,KM为接触器,KM1为接触器KM的触点,IC1-IC7、PLC1、PLC2为集成芯片，X1-X6为接线端子，Qf为手控开关，Q1-Q2为传感器。

具体实施方式

实施例1：参照图1-3，为本实用新型应用于一个灌溉***的实施例，包括供水管道、供水泵电机M、6个液肥罐、中央控制器PLC1、一组土壤信息采集器和两个为工作设备提供直流电源的芯片IC1和IC2，供水管道上设有电磁阀F1，每个液肥罐均设有比例施肥泵，液肥罐的出液管路中设有电磁阀F2，为PH300流量调节电磁阀。

所述中央控制器PLC1设有至少5路信号输出端、至少一路信号输入端和人机交 互输入输出总线。

中央控制器PLC1选永宏简易型PLC主机，型号为FATEK PLC B1-14MR，通过人机交互输入输出总线连接有人机交互式输入输出设备HMI，该人机交互式输入输出设备为触摸屏。

所述土壤信息采集器的分析处理器PLC2选永宏简易型PLC主机，型号为FATEKPLC B1-L4AD，连接于中央控制器PLC1的信号输入端，当然也可通过输入/输出总线连接，传感器Q1、Q2选用SM2801M型号的传感器进行农田土壤墒情检测，连接于分析处理器PLC2的信号输入端。

当然，上述探测器的传感器也可由FDS-100或型号的农田土壤墒情检测仪所替换。

中央控制器PLC1的信号输出端控制供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3。

中央控制器PLC1的4路信号输出设置4个继电器A1-A4，通过继电器的控制触点分别控制供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3，即供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3的电压回路中的控制开关KA分别为继电器A1-A3的控制触点。

继电器A4的控制触点KA4控制接触器KM的工作，通过接触器KM控制供水泵电机M的工作。

由于需要连接传感器和电磁阀，同时要保持同时传输信号的流畅，尽可能地减少信号损失的现象，中央控制器PLC1优选永宏简易型PLC主机，优选了型号为FATEK PLC B1-14MR，采用可驱动触摸显示屏，构成全自动水肥一体化***的计算机控制中心，控制中心可以进行逻辑编程控制。结合触摸屏技术，具有操作简单传输信息速度快和稳定强的特点。内部集成了32位人机界面处理软硬件***，可独立完成图形界面、背光、触摸屏的处理和控制工作，触摸屏智能液晶显示终端自带1GBFlash存储器，可预置百张全屏图片，FLASH可扩展，显示速度快，适合图像或图片支持任意大小图片显示、图片裁剪，支持画点、线、圆、矩形和多边形等常用GUI功能，多组态控件如：按钮控件、文本控件、仪表控件等。控制中心标准接口，支持传感器和电磁阀设备接连。将个串口连接，控制板串口与电脑连接，把提前设计好的操作程序输入PCL控制器，选择相应的按钮控件、图标控件。连接调试传感器和电磁阀线路。

所述土壤信息采集器的分析处理器PLC2优选永宏简易型PLC主机，优选型号为 FATEK PLC B1-L4AD，传感器选用SM2801M或FDS-100型号的传感器进行农田土壤墒情检测，或SM2801M或FDS-100型号的是一种高精度、高可靠性、受土壤质地影响不明显的快速土壤水分测量传感器，可远距离传输信号，可长期埋设于土壤或基质内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量，直接接入控制中心，实现土壤水分实时监测。测量区域：以中央探针为中心，围绕中央探针的直径为7cm、高为7cm的圆柱体土壤或基质的各种理化性状、地形的差异作用、气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分状况有不同的影响，地表特征与土壤水分状况也存在着依次的相关性。

灌溉施肥设备中，选用了较为精确的比例施肥泵，可实现定量施肥，更加科学合理。在灌溉施肥设备水源入口设计碟片式过滤器，灌溉施肥设备出口设计网片式过滤器，保证***运行稳定。

为实现精确的流量调节，选用了PH300型号的电磁阀，该电磁阀具有手动内、外放水的特性，能保持阀门箱内干燥，有调节其流量控制可实现精确的流量调节，并可简单控制开关阀门，具有耐高温玻璃纤维加强尼龙阀体，其水平/直角阀一体结构和内置螺栓，安装方便。

液肥罐的出液管路中选用了美标UPVC直通式止回阀，适用于各种液体环境，耐酸耐碱，摒弃了传统止回阀阀的弹簧或重锤设计，密封性更强，安装时对封水的最小水压无要求，且水阻更低和耐压高。

采用的比例施肥泵，施肥精确度较高，使用方便。施肥泵是以流动的压力水为动力，结构紧密水压流失小，且不需要其他任何外力设施，用其内的水动力为引擎，带其内部的活塞和连杆，将液体肥料添加剂直接吸入并且溶于水流之中。这个装置在一个圆柱体内上下运动，将水压出去的同时，此装置将装在底部容器里的液体肥料通过导管均匀的吸入到水流中。

在农田使用水肥一体化设备时常常会出现管道堵塞的现象，是因为水源附近难以避免会有杂质，杂质被吸入后发生堵塞，易对设备造成损坏，因此在入水口设置碟片过滤器，出水口设置网片过滤器。

实施例2：参照附图4，为本实用新型实施例2的电路图，与实施例1相比，本实施例的不同在于：供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3的电压回路中的控制开关KA为可控硅元件，中央控制器PLC1的3路信号输出控制所述可控硅元件的工作，进而控制供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电 磁阀F2、F3的工作。

实施例3：参照附图5，为本实用新型实施例3的电路图，与实施例2相比，本实施例的不同在于：中央控制器PLC1设有无线传输控制模块IC7，所述土壤信息采集器设有无线传输控制模块IC6，土壤信息采集器可设置多组并与中央控制器PLC1之间通过无线传输，可大面积对农田信息进行采集。

所述供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3的电压回路中的控制开关均设有无线传输控制模块IC3-IC5,通过无线传输控制模块IC3-IC5进一步控制可控硅元件的工作，进而控制供水管道上的电磁阀F1和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3的工作。控制供水管道上的电磁阀F1或液肥罐的出液管路中的电磁阀F2、F3可以根据农田划分的片区设置多块进行分片控制。

需要说明的是，以上仅是本实用新型的优选实施方式，不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：包含供水管道中的供水泵电机M、供水管道上的电磁阀F1、液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀、中央控制器PLC1和至少一组土壤信息采集器，所述中央控制器PLC1设有至少两路信号输出端、至少一路信号输入端和人机交互输入输出总线；

人机交互输入输出总线连接有人机交互式输入输出设备HMI；

土壤信息采集器包含分析处理器PLC2和至少一组探测器，该分析处理器PLC2接收探测器收集到的土壤信息并分析转换，通过输入输出总线或者无线传输机构输送到中央控制器PLC1的信号输入端；

中央控制器PLC1的信号输出端至少控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀；

中央控制器PLC1的信号输入端接收土壤信息采集器所采集到的农田土壤信息进行分析处理后，发出控制信号控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的动作。

2.根据权利要求1所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述供水管道中的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的电压回路中设有控制开关KA，中央控制器PLC1通过控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀电压回路中的控制开关KA的断开或闭合，进而控制控制供水管道上的电磁阀F1或电动阀和液肥罐的出液管路中的电磁阀F2或电动阀的工作。

3.根据权利要求1或2所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述人机交互式输入输出设备为触摸屏。

4.根据权利要求1或2所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的中央控制器PLC1或土壤信息采集器的分析处理器PLC2为永宏简易型PLC主机，其型号分别为FATEK PLC B1-14MR和FATEK PLC B1-L4AD。

5.根据权利要求3所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的中央控制器PLC1或土壤信息采集器的分析处理器PLC2为永宏简易型PLC主机，其型号分别为FATEK PLC B1-14MR和FATEK PLC B1-L4AD。

6.根据权利要求1或2所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的探测器为FDS-100或SM2801M型号的农田土壤墒情检测仪；所述电磁阀或电动阀为PH300流量调节电磁阀。

7.根据权利要求3所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的探测器为FDS-100或SM2801M型号的农田土壤墒情检测仪；所述电磁阀或电动阀为PH300流量调节电磁阀。

8.根据权利要求4所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的探测器为FDS-100型号的农田土壤墒情检测仪；所述电磁阀或电动阀为PH300流量调节电磁阀。

9.根据权利要求5所述的自动水肥一体化灌溉施肥控制装置，其特征在于：所述的探测器为FDS-100型号的农田土壤墒情检测仪；所述电磁阀或电动阀为PH300流量调节电磁阀。