CN206993711U - 一种自动化农田施肥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化农田施肥装置，包括管道运输***、电路连接***以及控制***，利用PLC控制控制器处理土壤检测单元、肥料液检测单元实时反馈的肥液信息和土壤，及时驱动控制阀调节配置肥料的PH值和EC值，施肥流量和施水流量，保证施肥中肥料的酸碱度、浓度和土壤温湿度符合标准，从而实现精准施肥，确保农作物充分吸收。

Description

一种自动化农田施肥装置

技术领域

本实用新型涉及农业施肥装置领域，具体的说，是一种自动化农田施肥装置。

背景技术

随着人口的不断增长，人类一方面需要继续提高作物产量，另一方面又 需防止因化肥施用量过高和施用方式不当而引起的环境污染。解决这个问题的关键技术之一是综合调控土壤－作物***中水分、养分等的运移、贮存、转化以及相应的生态效应，以达到增加产量、节约水肥资源、提高环境质量的目的。

仅从施肥来看，传统的施肥方法就有撒施、集中施（包括穴施、沟施、环状及放射施等）、分层施用、叶面施用等，以上施肥方法虽然在不同程度上有利于提高肥料的利用效率，但结果都不太理想。近年来，随着节水灌溉技术的发展，与其相结合的自动灌溉施肥***技术的应用引起人们的关注。自动灌溉施肥***是定量供给作物水分和养分及维持适宜水分和养分浓度的有效方法。但是，现有的自动灌溉施肥装置往往不能实现真正的精确施肥，例如重力自压式施肥装置，虽然不需额外的加压设备成本较低，布置简单，但是利用重力施肥、对地形条件有要求、施肥效率较低、施肥均匀性低；还有现有的施肥装置，不易控制加入肥料的浓度，即肥料的加入属定性的，不适合对养分控制要求严格的温室栽培的需要；无法调节肥料温度，影响植物的充分吸收。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化农田施肥装置，解决现有缺陷，能够实现高度自动化地精确施肥。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种自动化农田施肥装置包括管道运输***、电路连接***以及控制***；所述管道运输***包括肥料桶、蓄水池、压力混合箱、施肥头、导管、温度调节箱，肥料桶通过导管经第一控制阀、肥液泵接压力混合箱的一个进口，过滤器通过导管经第二控制阀、水泵接压力混合箱的另一个进口，同时压力混合箱的出口经流量计、第三控制阀与温度调节箱的进口管道连接；所述温度调节箱的出口通过第四控制阀与施肥头管道连接；

所述管道运输***还包括设置在压力混合箱与流量计之间通过导管连接的测试杯；

所述电路连接***包括控制箱、接线盒、电缆线，所述接线盒通过电缆线分别与控制箱、第一控制阀、第二控制阀连接；所述控制箱通内腔设置的控制器过电缆线分别与第三控制阀和第四控制阀连接。

所述肥料桶的出口通过导管与第一控制阀的进口连接；所述第一控制阀的出口通过导管与肥液泵的进口连接；所述肥液泵的出口通过导管连接压力混合箱的侧面进口；所述蓄水池的出口通过导管与水泵的进口连接；所述水泵的出口通过导管与第二控制阀的进口连接；所述过滤器设置于水泵与第二控制阀之间并通过导管连接；所述第二控制阀通过导管连接压力混合箱顶面的进口；所述高压混合箱的出口通过导管连接第三控制阀的进口；所述第三控制阀的出口通过导管连接温度调节箱的进口；所述温度调节箱的出口通过导管分别连接四个第四控制阀的进口；所述第四控制阀的出口通过导管连接施肥头，且在施肥头上设置有湿度传感器和温度传感器；所述测试杯设置在压力混合箱与第三控制阀之间且与接出的导管连接，且测试杯内部设置有传感器、传感器；所述接线盒通过电缆线分别与控制箱、第一控制阀、第二控制阀连接；所述控制箱还通过电缆线分别与第三控制阀和第四控制阀连接；

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述控制***包括用于处理输入信号和监测反馈信号的控制单元、用于监测肥料液情况的肥料液检测单元、用于监测土壤情况的土壤检测单元、用于驱使控制阀工作的执行单元；所述控制单元包括控制器；所述肥料液检测单元包括肥液检测电路、pH传感器、EC传感器，且pH传感器、EC传感器通过肥液检测电路与控制单元电性连接；所述土壤检测单元包括土壤检测电路、湿度传感器和温度传感器，且湿度传感器和温度传感器通过土壤检测电路与控制单元电性连接；所述执行单元包括驱动电路、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀，且第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀分别通过驱动电路与控制单元电性连接。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述控制器为PLC控制器，具体型号为三菱FX2N系列的FX2N-32MR-4AD，因为本装置采用了多种类型的传感器，将这些传感器输出的模拟信号输入到PLC之前需要进行模数转换，采用此型号的控制器，可以直接选用FX2N-4AD的扩展模块来进行模数转换，可减少了电路的复杂程度，并且使用方便。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述PLC控制器的控制面板彩色触摸屏，提供了良好的人机交互界面。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述肥料桶的内腔设置有搅拌器，且搅拌器为机械搅拌装置，具体为电机驱动的螺旋叶片或者搅拌架，搅动水和肥料进行融合溶解，提高溶解效率，使肥料溶解充分。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一控制阀、第三控制阀、第四控制阀为电磁阀，利用电磁阀的快速响应，高灵敏度，精确控制流量。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第二控制阀为PSV压力安全阀，利用PSV安全阀在帮助卸掉封闭***内多余压力，从而保护设备。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述压力混合箱与第三控制阀之间的导管上还设置有流量计，具体采用型号为TC-DCCGQ的电磁流量传感器，精确放映肥料液的流动情况。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述导管为PVC材质的导管，具有防腐，防耐压的性能，刚好适用于肥料的运输。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述施肥装置还包括无线通讯单元，实现远程监控。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）通过自动控制***，不仅节省了人力，而且消除了人工施肥中的人为造成的施肥量或者施肥浓度的误差。

（2）通过控制器实时处理反馈的肥料液pH值、EC值，进而控制肥料的配置，调节至适宜于农作物吸收的酸碱度和浓度，从而达到精准施肥。

（3）通过控制器及时处理湿度传感器和温度传感器反馈的土壤湿度和温度的情况，进而控制施水或者施肥的流量，从而使土壤始终保持在适宜的温湿度下。

（4）通过设置压力混合箱使，利用压力使肥料混合更加充分，设置温度调节箱，调节肥料到合适温度，进而使农作物吸收更加充分。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的控制***原理框图。

图3为本实用新型的流程图。

其中，1、肥料桶；2、搅拌器；3、蓄水池；4、导管；5、过滤器；6、用户终端；7、接线盒；8、肥液泵；9、第一控制阀；10、压力混合箱；11、第二控制阀；12、控制箱；13、第三控制阀；14、pH传感器；15、EC传感器；16、温度调节箱；17、电缆线；18、施肥头；19、流量计；20、水泵；21、第四控制阀；22、湿度传感器；23、温度传感器；24、测试杯；30、控制单元；40、肥料液检测单元；401、肥液检测电路；50、土壤检测单元；501土壤检测电路；60、执行单元；601、驱动电路。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种自动化农田施肥装置，如图1所示，包括管道运输***、电路连接***以及控制***；

所述管道运输***包括肥料桶1、蓄水池3、压力混合箱10、施肥头18、导管4、温度调节箱16；所述压力混合箱10的一个进口通过第一控制阀9、肥液泵8与肥料桶1管道连接；所述压力混合箱10的另一个进口通过水泵20、第二控制阀11、过滤器5管道连接；所述压力混合箱10的出口通过流量计19、第三控制阀13与温度调节箱16的进口管道连接；所述温度调节箱16的出口通过第四控制阀21与施肥头18管道连接；

所述管道运输***还包括设置在压力混合箱10与之间且通过导管4连接的测试杯24；

所述电路连接***包括控制箱12、接线盒7、电缆线17，所述接线盒7通过电缆线17分别与控制箱12、第一控制阀9、第二控制阀11连接；所述控制箱12通过电缆线17分别与第三控制阀13和第四控制阀21连接。

所述肥料桶1的出口通过导管与第一控制阀9的进口连接；所述第一控制阀9的出口通过导管4与肥液泵8的进口连接；所述肥液泵8的出口通过导管4连接压力混合箱10的侧面进口；所述蓄水池3的出口通过导管4与水泵20的进口连接；所述水泵20的出口通过导管4与第二控制阀11的进口连接；所述过滤器5设置于水泵20与第二控制阀11之间并通过导管4连接；所述第二控制阀11 通过导管4连接压力混合箱10顶面的进口；所述压力混合箱10的出口通过导管4连接第三控制阀13的进口；所述第三控制阀13的出口通过导管4连接温度调节箱16的进口；所述温度调节箱16的出口通过导管4分别连接四个第四控制阀21的进口；所述第四控制阀21的出口通过导管连接施肥头18，且在施肥头18上设置有湿度传感器22和温度传感器23；所述测试杯24设置在压力混合箱10与第三控制阀13之间且与接出的导管4连接，且测试杯24内部设置有pH传感器14、EC传感器15；所述接线盒7通过电缆线17分别与控制箱12、第一控制阀9、第二控制阀11连接；所述控制箱12内置的控制器通过电缆线17分别与第三控制阀13第四控制阀21连接。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图2所示，所述一种自动化农田施肥装置还包括用于处理输入信号和监测反馈信号的控制单元30、用于监测肥料液情况的肥料液检测单元40、用于监测土壤情况的土壤检测单元50、用于驱使控制阀工作的执行单元60；所述控制单元30包括控制器；所述肥料液检测单元40包括肥液检测电路401、pH传感器14、EC传感器15，且pH传感器14、EC传感器15通过肥液检测电路与控制单元30电性连接；所述土壤检测单元50包括土壤检测电路501、湿度传感器22和温度传感器23，且湿度传感器22和温度传感器23通过土壤检测电路501与控制单元30电性连接；所述执行单元60包括驱动电路601、第一控制阀9、第二控制阀11、第三控制阀13、第四控制阀21，且第一控制阀9、第二控制阀11、第三控制阀13、第四控制阀21分别通过驱动电路601与控制单元30电性连接。

所述控制器为PLC控制器，具体型号为三菱FX2N系列的FX2N-32MR-4AD，因为本装置采用了多种类型的传感器，将这些传感器输出的模拟信号输入到PLC之前需要进行模数转换，采用此型号的控制器，可以直接选用FX2N-4AD的扩展模块来进行模数转换，可减少了电路的复杂程度，并且使用方便。

所述PLC控制器的控制面板彩色触摸屏，提供了良好的人机交互界面。

所述肥料桶的内腔设置有搅拌器，且搅拌器2为机械搅拌装置，具体为电机驱动的螺旋叶片或者搅拌架，搅动水和肥料进行融合溶解，提高溶解效率，使肥料溶解充分。

所述第一控制阀9、第三控制阀13、第四控制阀21为电磁阀，利用电磁阀的快速响应，高灵敏度，精确控制流量。

所述第二控制阀11为PSV压力安全阀，利用PSV安全阀在帮助卸掉封闭***内多余压力，从而保护设备。

所述压力混合箱10与第三控制阀13之间的导管上还设置有流量计19，具体采用型号为TC-DCCGQ的电磁流量传感器，精确放映肥料液的流动情况。

所述导管4为PVC材质的导管，具有防腐，防耐压的性能，刚好适用于肥料的运输。

所述施肥装置还包括无线通讯单元，实现远程监控。

实施例3：

本实施例的一种自动化农田施肥装置，其肥料的浓度制的流程如图3所示，PLC控制器调用初始化程序，初始化采集和显示处理程序，然后启动自动控制装置也就是第一控制阀进行肥料的配置，在肥料配置过程中，测试杯中的pH传感器和EC传感器实时采集肥液的pH值和EC值并反馈给处理器进行比较判断。

若是EC值小于预设值的下限则控制阀控制从肥料桶吸肥增加EC值，若是EC值大于上限，则自动从蓄水池补水来稀释肥料浓度，如此循环直到EC值达到上限。

若是pH值大于预设值的上限则控制阀控制从肥料桶补充弱酸来降低pH值，若是pH值小于下限，则自动从蓄水池补水来稀释酸浓度，如此循环知道pH达到下限。

从而使肥液始终处在pH值不低于预设值下限，EC值不高于预设值上限的条件下，达到精准肥料配置。

实施例4：

本实施例的一种自动化农田施肥装置，其工作原理为：通过电源供电后，肥料桶1中的搅拌器2启动使肥料充分溶解，然后PLC控制器控制第一控制阀9按照预先设置的目标比例开始进行肥料配置。

配置的肥料在压力混合箱10中经过加压处理从而充分混合，混合后的肥料会经过测试杯24进行pH值和EC值的检测，pH传感器14和EC传感器15把采集信息反馈给PLC处理器，PLC经过判断比较后，再通过驱动第一控制阀9和第二控制阀11来补充肥料或者补充水量来校正pH值和EC值，直到肥液始终处在pH值不低于预设值下限，EC值不高于预设值上限的条件下，接着通过埋在土壤下的施肥头18把肥料运输到土壤中。

进一步地，PLC处理器接收温度传感器23和湿度传感器22反馈的土壤情况，经判断比较后通过控制第三控制阀13和第四控制阀21来调整施肥或者施水的流量，并且通过温度调节箱16调节肥料的温度，以至于肥料达到适宜农作物吸收的温湿度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化农田施肥装置，其特征在于：包括管道运输***、电路连接***以及控制***；

所述管道运输***包括肥料桶（1）、蓄水池（3）、压力混合箱（10）、施肥头（18）、导管（4）、温度调节箱（16），肥料桶（1）通过导管（4）经第一控制阀（9）、肥液泵（8）接压力混合箱（10）的一个进口，过滤器（5）通过导管（4）经第二控制阀（11）、水泵（20）接压力混合箱（10）的另一个进口，同时压力混合箱（10）的出口经流量计（19）、第三控制阀（13）与温度调节箱（16）的进口管道连接；所述温度调节箱（16）的出口通过第四控制阀（21）与施肥头（18）管道连接；

所述管道运输***还包括设置在压力混合箱（10）与流量计（19）之间的测试杯（24）；

所述电路连接***包括控制箱（12）、接线盒（7）、电缆线（17），所述接线盒（7）通过电缆线（17）分别与控制箱（12）、第一控制阀（9）、第二控制阀（11）连接；所述控制箱（12）内腔设置的控制器通过电缆线（17）分别与第三控制阀（13）和第四控制阀（21）连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述控制***包括用于处理输入信号和监测反馈信号的控制单元（30）、用于监测肥料液情况的肥料液检测单元（40）、用于监测土壤情况的土壤检测单元（50）、用于驱使控制阀工作的执行单元（60）；所述控制单元（30）包括控制器；所述肥料液检测单元（40）包括肥液检测电路（401）、pH传感器（14）、EC传感器（15），且pH传感器（14）、EC传感器（15）通过肥液检测电路与控制单元（30）电性连接；所述土壤检测单元（50）包括土壤检测电路（501）、湿度传感器（22）和温度传感器（23），且湿度传感器（22）和温度传感器（23）通过土壤检测电路（501）与控制单元（30）电性连接；所述执行单元（60）包括驱动电路（601）、第一控制阀（9）、第二控制阀（11）、第三控制阀（13）、第四控制阀（21），且第一控制阀（9）、第二控制阀（11）、第三控制阀（13）、第四控制阀（21）分别通过驱动电路（601）与控制单元（30）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述控制器为PLC控制器，具体型号为三菱FX2N系列的FX2N-32MR-4AD 。

4.根据权利要求3所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述PLC控制器的控制面板彩色触摸屏。

5.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述肥料桶（1）的内腔设置有搅拌器（2），且搅拌器（2）为机械搅拌装置，具体为电机驱动的螺旋叶片或者搅拌架。

6.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述第一控制阀（9）、第三控制阀（13）、第四控制阀（21）为电磁阀。

7.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述第二控制阀（11）为PSV压力安全阀。

8.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述流量计（19），具体为电磁流量传感器。

9.根据权利要求1所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述导管（4）为PVC材质的导管。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种自动化农田施肥装置，其特征在于：所述施肥装置还包括与控制器电性连接的无线通讯单元。