CN104472334A - 一种无土栽培灌溉循环控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种无土栽培灌溉循环控制系统，包括母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置、控制柜；其连接关系为，母液供应装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置依序连接；混肥装置分别与酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置连接；营养液储罐装置与酸液供应装置连接；控制柜分别与母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置有线或无线连接。本发明不仅节约了劳动成本，并且大大提高了肥料的利用率，达到高效高产的目的，可对滴灌后渗出的回水进行收集，过滤消毒后进行再利用。
Description
技术领域
本发明涉及农业自动化领域，具体涉及一种无土栽培灌溉循环控制系统结构技术领域。
背景技术
现有的大多数温室大棚施肥都采用人工管理，存在着设施落后、劳动强度大、配肥精度低、肥料浪费大等弊端，特别是种植规模较大时，对作物的施肥操作远远没有达到高效、高产的水平。
近年来，由于设施农业技术的推广和普及，水肥一体化技术得到了长足发展。其特点在于基于自动控制技术，将不同作物所需的肥料溶于灌溉水中，根据作物生长的最优pH值及EC值进行调节后，依据各种内外部因素，在作物最需要的时候进行滴灌。这样的施肥方式不仅节约劳动成本，并且大大提高了肥料的利用率，达到高效高产的目的。
发明内容
基于上述内容，本发明提出一种无土栽培灌溉循环控制系统。
本发明采用采用如下技术方案实现。
一种无土栽培灌溉循环控制系统，本发明包括母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置、控制柜；其连接关系为，母液供应装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置依序连接；混肥装置分别与酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置连接；营养液储罐装置与酸液供应装置连接；控制柜分别与母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置有线或无线连接。
本发明所述的母液供应装置包括有１个或多个母液池，母液池内设置有液位传感器、搅拌装置；母液池一端连接有清水进水管道，另一端连接有出水管道；出水管道依序通过过滤器、流量传感器与混肥装置连接。根据选定的配方，母液供应装置完成控制肥料浓度、肥料溶解、均匀混合及精确注入混肥装置的功能。
本发明所述的酸液供应装置包括有酸液桶，酸液桶上的酸液出口分别与混肥装置和营养液储罐装置连接，供pH调节使用。
本发明所述的清水储罐装置包括有清水储罐，清水储罐内设置有液位传感器；液位传感器，用于反馈和控制罐内储液量。清水储罐上的清水出口依序通过过滤器、流量传感器分别与混肥装置和母液供应装置连接。根据选定的配方，通过流量计精确控制输出的清水量，实现母液和营养液配方调节。
本发明所述的回水回收装置包括依序连接的回水收集管道、回水收集池、过滤消毒装置、回水储罐；回水储罐、回水收集池内分别设置有液位传感器；回水收集池内还设置有EC传感器和pH传感器。回水收集管道收集滴灌后的回水汇入回水收集池，经过泵、过滤消毒装置、流量传感器、电磁阀后进入回水储罐，回水储罐出口依次通过过滤器、泵、流量传感器、电磁阀后进入混肥装置。回水回收装置用于收集滴灌后渗出的回水，实现回水再利用。回水储罐安装有液位传感器，用于反馈和控制罐内储液量。回水出口依次通过过滤器、泵、流量传感器、电磁阀后进入混肥装置。根据选定的配方，通过流量计精确控制注入混肥装置内的回水量，实现营养液配方调节。
本发明所述的混肥装置包括有混肥桶，设置在混肥桶内的EC传感器、pH传感器和液位传感器。混肥桶容量可根据实际需要改变。根据选定的配方及混肥桶容量，将母液、清水、回水定量注入混肥桶后，通过泵、循环电磁阀、清水电磁阀、酸液电磁阀、抽取电磁阀的协同工作，完成营养液充分混合、pH调制，然后抽入营养液储罐装置。
本发明所述的营养液储罐装置包括有营养液储罐，设置在营养液储罐内的EC传感器、pH传感器和液位传感器。根据选定的灌溉策略，需要灌溉时，开启泵、抽取电磁阀，关闭循环电磁阀，营养液进入灌溉主管路。同时控制柜实时监测营养液储罐内pH值，如果pH值变高，则停止灌溉，开启泵、循环电磁阀，关闭抽取电磁阀，在内部循环过程中，通过酸液电磁阀控制酸液注入量，实现pH值的二次调节。
本发明所述的灌溉控制装置包括依序连接的泵、电磁阀和滴灌管。滴灌管分别设置在1个或多个片区，每个片区增压阀和电磁阀接入滴灌主管道。根据设定的灌溉规则，通过营养液储罐装置、增压泵、电磁阀的协同工作，完成灌溉。
控制柜内装有主控制器、数字输入输出模块、信号转换模块、通信模块、驱动部件、保护部件、人机界面等。用于实现传感器、执行机构的硬件接口，以及人机交互、通信接口等功能。控制软件运行于主控制器之上，是系统的核心，完成所有的传感器信号采集、执行机构协调控制、人机交互、错误报警输出、通讯控制等功能。控制软件提供手动及自动操作模式；可设置不同用户权限；可设置多个配方及调用规则；可设置多种灌溉规则；提供定时操作功能；提供各种警告及错误报警；具有升级接口。
本发明的有益效果为：本发明不仅节约了劳动成本，并且大大提高了肥料的利用率，达到高效高产的目的。本发明基于无土栽培技术，可对滴灌后渗出的回水进行收集，过滤消毒后进行再利用，不仅节约了种植成本，并且极大的节约水资源，减小环境污染。
附图说明
图1为本发明主要部件原理简图；
图2为本发明一个实施例的技术方案结构图。
图2中：1.电磁阀，2.流量计，3.泵，4.过滤器，5.电磁阀，6.搅拌器，7.母液池，8.液位传感器，9.电磁阀，10.流量计，11.泵，12.过滤器，13.电磁阀，14.搅拌器，15.母液池，16.液位传感器，17.电磁阀，18.流量计，19.泵，20.过滤器，21.电磁阀，22.搅拌器，23.母液池，24.液位传感器，25.电磁阀，26.流量计，27.泵，28.过滤器，29.清水储罐，30.液位传感器，31.电磁阀，32.流量计，33.泵，34.过滤器，35.回水储罐，36.液位传感器，37.电磁阀，38.流量计，39.过滤消毒装置，40.泵，41.液位传感器，42.回水收集池，43.EC传感器，44.pH传感器，45.回水收集管道，46.增压泵，47.电磁阀，48.增压泵，49.电磁阀，50.电磁阀，51.电磁阀，52.流量计，53.泵，54.EC传感器，55.pH传感器，56.营养液储罐，57.液位传感器，58.电磁阀，59.酸液桶，60.电磁阀，61.酸液桶，62.电磁阀，63.电磁阀，64.泵，65.EC传感器，66.pH传感器，67.液位传感器，68.混肥桶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释。
如图2所示，1—24组成母液供应装置，本实施例中母液供应装置包括3套母液池，以其中第1套（1—8）说明其工作原理：配制母液时，将一定量水溶性肥料放入母液池7中，系统根据设定的母液浓度计算出需要放入的清水量，开启泵27和电磁阀5，根据流量计26计算清水输出量，到达预定值时关闭泵27和电磁阀5。放入清水的同时搅拌器6开启，搅拌一定时间后母液配置过程完毕。需要混肥时，系统根据设定的配方计算出每次混肥需要的母液量，开启泵3和电磁阀1，将母液抽入混肥桶68，根据流量计2计算母液输出量，到达预定值时关闭泵3和电磁阀1，本次母液输出完毕。
58—61组成酸液供应装置，酸液桶59和61内装有一定浓度酸液，通过电磁阀58和60注入混肥装置和营养液储罐装置，供pH调节使用。
25—30组成清水储罐装置，液位传感器30用于检测和控制储水量，当液位低于某个设定值时补充清水，保证清水储罐一直储满清水。当母液供应装置或者混肥装置需要使用清水时，开启泵27和对应的电磁阀，根据流量计26计算清水输出量，到达预定值时关闭泵27和对应的电磁阀。
31—45组成回水回收装置，滴灌后渗出的回水通过回水收集管道45流入回水收集池42，当回水到达一定液位时，开启泵40和电磁阀37，将回水抽至回水储罐内备用，通过流量计37可得到回收的回水量。当混肥装置需要使用回水时，开启泵33和电磁阀31，根据流量计32计算回水输出量，到达预定值时关闭泵33和电磁阀31。
62—68组成混肥装置，系统工作时，根据当前配方和混肥桶68容量，先将一定量的母液、清水、回水抽至混肥桶68，然后开启泵64、循环电磁阀62，关闭抽取电磁阀63，营养液开始内部循环，在循环过程中实现母液与清回水充分混合，循环过程中检测pH传感器66输出值并与配方设定值比较，通过清水及酸液的注入完成pH值调节；pH调节完成后开启抽取电磁阀63，关闭循环电磁阀62，将调制完成的营养液抽入营养液储罐56。如果营养液储罐为满，则重复上述过程，否则暂停等待。
50—57组成营养液储罐装置，液位传感器57用于检测和控制储液量，当液位高于某个设定值时混肥装置暂停工作。当液位低于某个设定值时暂停灌溉。根据设定的灌溉规则，当需要灌溉时，开启泵53和输出电磁阀51，关闭循环电磁阀50，营养液进入灌溉主管道。如果pH传感器55输出值高于设定值，则开启泵53和循环电磁阀50，关闭输出电磁阀51，营养液进入内部循环，通过酸液电磁阀58的开启关闭，进行pH值二次调制。如果pH传感器55或EC传感器54输出值超限，输出报警信号。
46—49组成灌溉控制装置，灌溉可分为若干个片区，本实施例划分为2个片区。根据设定的灌溉规则，需要对片区1进行灌溉时，打开营养液输出泵53，电磁阀51，增压泵46，电磁阀47，营养液进入片区1滴灌管，灌溉完成后关闭以上机构。片区2灌溉时，打开营养液输出泵53，电磁阀51，增压泵48，电磁阀49，营养液进入片区1滴灌管，灌溉完成后关闭以上机构。
69为控制柜。柜内控制器、驱动器、IO模块、通信模块等可以有多种实现方式，本实施例采用鸿格基于C语言编程的uPAC控制器作为主控制器，基于ModBus的IO模块，继电器+接触器作为驱动器。可使用以太网、ModBus进行远程通信，实现远程监控。
Claims (8)
1.一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于：包括母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置、控制柜；其连接关系为，母液供应装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置依序连接；混肥装置分别与酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置连接；营养液储罐装置与酸液供应装置连接；控制柜分别与母液供应装置、酸液供应装置、清水储罐装置、回水回收装置、混肥装置、营养液储罐装置、灌溉控制装置有线或无线连接。
2.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的母液供应装置包括有母液池，母液池内设置有液位传感器、搅拌装置；母液池一端连接有清水进水管道，另一端连接有出水管道；出水管道依序通过过滤器、流量传感器与混肥装置连接。
3.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的酸液供应装置包括有酸液桶，酸液桶上的酸液出口分别与混肥装置和营养液储罐装置连接。
4.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的清水储罐装置包括有清水储罐，清水储罐内设置有液位传感器；清水储罐上的清水出口依序通过过滤器、流量传感器分别与混肥装置和母液供应装置连接。
5.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的回水回收装置包括依序连接的回水收集管道、回水收集池、过滤消毒装置、回水储罐；回水储罐、回水收集池内分别设置有液位传感器；回水收集池内还设置有EC传感器和pH传感器。
6.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的混肥装置包括有混肥桶，设置在混肥桶内的EC传感器、pH传感器和液位传感器。
7.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的营养液储罐装置包括有营养液储罐，设置在营养液储罐内的EC传感器、pH传感器和液位传感器。
8.根据权利要求１所述的一种无土栽培灌溉循环控制系统，其特征在于，所述的灌溉控制装置包括依序连接的泵、电磁阀和滴灌管。
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