一种智慧农业基质的水肥检测补给系统的制作方法

本发明属于智慧农业，具体为一种智慧农业基质的水肥检测补给系统。

背景技术：

1、智慧农业基质的水肥检测补给系统是融合现代信息技术、传感技术、自动化控制技术等，针对农业栽培基质中水分和养分状况进行实时监测、精准分析与智能调控，以实现水肥高效供应与作物优质生长的综合性系统。智慧农业基质的水肥检测补给系统在应用中面临多重挑战。在数据采集与处理方面，传感器易受基质类型、盐分积累等因素干扰，导致测量误差，且多源数据因协议不统一而融合困难，边缘计算能力不足也影响实时响应。决策模型适应性不足，静态阈值难以满足作物动态需求，多目标优化算法复杂，且缺乏作物特异性模型，易导致水肥过量或不足。执行系统中，滴灌带堵塞、肥液沉淀等问题影响均匀性，设备兼容性差增加集成难度，故障诊断滞后易造成资源浪费。经济性上，高精度传感器、云端平台等成本高昂，农民接受度低且维护复杂，如ph电极需定期校准，施肥机易腐蚀。环境适应性方面，极端气候可能导致传感器误判，长期使用后基质板结或盐渍化也会影响测量精度。改进方向包括增强边缘智能、采用模块化设计、优化动态阈值及开发低成本解决方案，以提升系统可靠性和普及率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智慧农业基质的水肥检测补给系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧农业基质的水肥检测补给系统，该系统由于水肥原位采集模块、光谱分析模块、智能控制模块、数据传输与存储模块、连续进样模块、水肥补给执行机构、回液池、在线检测模块；

3、所述水肥原位采集模块预埋于栽培基质中，用于实时采集基质内的水肥样本；

4、所述光谱分析模块用于与水肥原位采集模块通过连续进样模块连接，用于发射特定波长激光对采集的水肥样本进行氮、磷、钾含量检测；

5、所述智能控制模块用于与光谱分析模块及水肥补给执行机构电性连接，用于根据检测结果调控水肥补给量；

6、所述数据传输与存储模块，用于实时传输并存储检测数据及控制指令。

7、优选地，所述水肥原位采集模块包括有：水肥采集盒、水肥储存盒、过滤渗透层、浮球液位检测开关；

8、所述水肥采集盒用于实时采集栽培基质内的水肥样本；所述水肥储存盒通过连通管道与水肥采集盒连接，用于存储采集的水肥样本；所述过滤渗透层设置于水肥采集盒的采集口处，用于过滤基质中的泥土颗粒；所述浮球液位检测开关设置于水肥储存盒内，用于检测水肥液位。

9、优选地，所述光谱分析模块包括有激光光源、多模激光分路器、测定参比光源线路、测定样品光源线路；

10、所述激光光源用于发射特定波长的检测激光；所述多模激光分路器通过石英光纤与激光光源连接，用于将激光分光为测定参比激光光束和测定样品激光光束；所述测定参比光源线路包括第一准直镜、参比光电探测器及参比透射比色皿；所述测定样品光源线路包括第二准直镜、样品光电探测器及样品透射比色皿。

11、优选地，所述连续进样模块包括有第一蠕动泵、第二蠕动泵、流量控制装置；

12、所述第一蠕动泵的进液端与水肥储存盒连通，出液端与样品透射比色皿的进液口连通；所述第二蠕动泵进液端与参比样本池连通，出液端与参比透射比色皿的进液口连通；所述流量控制装置用于调节第一蠕动泵和第二蠕动泵的进样流量。

13、优选地，所述智能控制模块包括有数据处理单元、决策单元和执行机构接口

14、所述数据处理单元用于接收光谱分析模块的检测数据，并计算水肥中氮、磷、钾的含量；所述决策单元用于根据预设的作物需求阈值，生成水肥补给控制指令；所述执行机构接口用于将控制指令传输至水肥补给执行机构。

15、优选地，所述水肥补给执行机构包括有施肥总管、在线自动配肥料单元、导流装置、回液池；

16、所述施肥总管，用于输送水肥溶液；所述在线自动配肥料模块主要连接于施肥总管上，用于在线配比氮、磷、钾水肥；所述导流装置预埋于栽培基质内，用于将多余的水肥导流至回液池；所述回液池用于收集回流的水肥溶液。

17、优选地，所述在线自动配肥料单元包括有：氮肥桶、钾肥桶、磷肥桶及微量元素桶、电磁流量计、电磁阀、吸肥泵和流量调节装置；

18、所述氮肥桶、钾肥桶、磷肥桶及微量元素桶，分别通过水肥管与施肥总管连通；所述电磁流量计设置于各水肥管上，用于检测水肥流量；所述电磁阀设置于各水肥管上，用于控制水肥通断；所述吸肥泵设置于各水肥管上，用于抽取水肥溶液；流量调节装置，用于根据智能控制模块的指令调节各水肥管的流量。

19、优选地，所述回液池在线检测模块包括有：液位检测器、原位检测模块、数据传输接口；

20、所述液位检测器设置于回液池内，用于检测回液池内的水肥液位；

21、所述原位检测模块设置于回液池的一侧，用于对回流的水肥进行氮、磷、钾含量检测；

22、所述数据传输接口用于将液位检测数据和原位检测数据传输至智能控制模块。

23、优选地，该控制方法的具体步骤如下：

24、步骤一：将水肥原位采集模块实时采集栽培基质内的水肥样本，并输送至光谱分析模块；

25、步骤二：通过光谱分析模块对水肥样本进行氮、磷、钾含量检测，并将检测数据传输至智能控制模块；

26、步骤三：通过智能控制模块根据检测数据及预设的作物需求阈值，生成水肥补给控制指令；

27、步骤四：通过在线自动配肥料模块根据控制指令，在线配比氮、磷、钾水肥，并通过施肥总管输送至栽培基质；

28、步骤五：通过导流装置将多余的水肥导流至回液池，回液池在线检测模块对回流的水肥进行液位和含量检测，并将数据反馈至智能控制模块；

29、步骤六：通过智能控制模块根据反馈数据，调整水肥补给策略，实现闭环控制。

30、优选地，所述中控台和输送泵之间电性连接有电线，所述输送泵的输出端固定安装有第二连接管，所述第二连接管的外表面固定安装有第一连接管，所述第一连接管的一端固定安装有肥料罐，所述肥料罐的内部设置有原位采集模块、光谱分析模块、在线自动配肥料模块、导流装置、回液池、液位检测器，所述中控台的内部固定安装有智能控制模块，所述输送泵的输出端固定安装有出水管。

31、本发明的有益效果如下：

32、1、本发明通过水肥原位采集模块能实时精准采集样本，光谱分析模块可快速检测氮、磷、钾含量，智能控制模块依结果调控补给量，实现精准施肥，连续进样模块保障样本稳定输送，水肥补给执行机构能在线配比并输送水肥，回液池在线检测模块可检测回流水肥情况，方法上，形成从采集、检测、控制到反馈调整的闭环，提升施肥科学性和效率，装置将各模块集成于肥料罐与中控台，结构紧凑，操作便捷，数据传输与存储模块实时传输存储数据，方便查看分析，整体实现了农业水肥管理的智能化、自动化，减少人力成本与资源浪费，提高作物产量和质量，推动农业向现代化、精细化方向发展，为可持续农业提供有力支持。

33、2、本发明通过精准采集与检测，水肥原位采集模块实时获取样本，光谱分析模块快速检测氮、磷、钾含量，为精准施肥提供数据支撑，其次，智能决策与执行，智能控制模块依据检测数据和作物需求阈值生成指令，在线自动配肥料模块按指令精准配比水肥并输送，满足作物生长需求，提高肥料利用率，再者，闭环反馈调节，导流装置将多余水肥导流至回液池，在线检测模块检测回流液位和含量并反馈，智能控制模块据此调整补给策略，形成闭环控制，能及时应对基质内水肥变化，该方法实现了水肥管理的自动化、智能化和精准化，减少人工干预，降低劳动强度，避免资源浪费，有助于提升作物产量和品质，推动农业向高效、可持续方向发展。