一种远程监控水肥药一体化系统

1.本发明属于农业设备技术领域，尤其涉及一种远程监控水肥药一体化系统。


背景技术：

2.在农业生产中，经常需要对农作物施加肥料、药液以及水分灌溉，其中水肥的比例对于施肥效果也具有重要影响，但是目前我国农业生产问题仍存在灌溉效率低、自动化水平低、成本高、管理粗放等问题。在现使用的水肥一体化系统中存在以下缺陷：1）在肥料和药液加水堆成肥料或药液原液时，缺乏对原液进行搅拌的搅拌机构，使得肥液或者药液并未充分进行溶解，也存在浓度不均匀的情况；2）在施肥、施药和灌溉过程中缺乏过滤装置，使得水体和原液中的砂石等杂质并未得到充分过滤，容易造成田间管道的堵塞；3）在施肥、施药和灌溉作业时，每次作业均需要作业人员到现场进行操作，需要耗费大量的人力资源，增加维护成本；4）施肥、施药和灌溉作业的自动化程度低，作业人员对田间的管理过程繁琐；5）肥料、药液和灌溉用水的用量难以控制，很难实现精准的施肥、用药和灌溉。
3.综上所述，在现有水肥药一体化技术中对于水肥药的精准灌溉和远程自动化控制等的问题，尚缺乏有效的解决方案。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种远程监控水肥药一体化系统。
5.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种云控制水肥药械一体化智能系统，包括施肥施药设备、灌溉设备、过滤设备、监测设备和远程监控设备。监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其信号输出端与远程监控设备连接；远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程监控；过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，负责过滤水体中的各种杂质，避免堵塞管道。本发明将物联网及信息化技术应用到水肥药一体化系统中，实现了水肥药一体化系统的远程操作和智能监控。
6.所述的灌溉设备包括灌溉主管、加压泵以及各田间主管道，每组田间管道上均连接有阀门和阀门远程控制设备。
7.所述的施肥施药设备包括混肥罐和若干个储肥罐和储药罐，以及能够对混肥罐中物料进行搅拌的搅拌电机，所述的混肥罐对肥料和药液进行搅拌混合，所述的储肥罐和储药罐对混合的肥料和药液进行储存。
8.所述的监测设备用于监测系统中的管道压力、管道流量和罐内液位，其信号输出端与远程监控设备连接。
9.所述的远程监控设备接收信号并将数据传输至服务器，其信号输出端与施肥施药设备、灌溉设备等待控装置控制端连接，实现施肥施药设备、灌溉设备的远程监控。
10.所述的过滤设备由砂石过滤器和网式过滤器组成，用于过滤水体中的各种杂质，
避免堵塞管道。
11.作为本技术优选的技术方案，所述的灌溉设备中灌溉主管出水口与加压泵进水口连接；所述的加压泵的出水口与各田间主管道连接，避免田间管道内压力低。
12.作为本技术优选的技术方案，施肥施药设备、灌溉设备和过滤设备与进水主管道连接，进水主管道首端连接潜水泵，由潜水泵将地下水注入进水主管道；所述的进水主管道上设有进水总阀；所述的进水主管道出水口连接过滤设备中砂石过滤器的进水口，砂石过滤器的出水口连接网式过滤器的进水口，网式过滤器的出水口并联连接混肥罐加水管和灌溉设备，过滤设备可过滤掉水体和肥药原液中的残渣和杂质，避免管道堵塞；所述的混肥罐加水管与混肥罐进水口相连接；上述所有连接处均连接有电动阀门。
13.作为本技术优选的技术方案，过滤设备中的砂石过滤器和网式过滤器均设有排污口，所述的排污口处连接有电动阀门，所述的电动阀门由远程监控设备控制，可定时将过滤器中过滤出的残渣和杂质及时冲洗掉，也避免过滤器的堵塞。
14.作为本技术优选的技术方案，所述的混肥罐出水口连接循环泵，由循环泵将混肥罐中的肥液或者药液通过管道注入到储肥罐或储药罐中；所述的储肥罐和储药罐出水口通过支管道连接柱塞泵，通过柱塞泵将肥液或药液注入进水主管道中；所述的储肥罐和储药罐的进水口、出水口均连接有电动阀门。
15.作为本技术优选的技术方案，所述的监控设备包括压力传感器、流量传感器和液位传感器；所述的压力传感器包括安装在进水主管道上的第一压力传感器和安装在灌溉主管的出水口上的第二压力传感器，压力传感器信号输出端通过rs485通信线连接至远程监控设备；所述的流量传感器包括安装在灌溉主管的出水口的第一流量传感器和安装在柱塞泵出水管路上的第二流量传感器，流量传感器信号输出端通过rs485通信线连接至远程监控设备；所述的液位传感器包括安装在混肥罐中的第一液位传感器、安装在储肥罐中的第二液位传感器和安装在储药罐中的第三液位传感器，液位传感器信号输出端通过rs485通信线连接至远程监控设备；压力传感器的部署可实时观测到管道内压力情况，避免压力过大导致损坏管道或压力过小导致管内水流过小；流量传感器和液位传感器的部署，可实现精准的管控灌溉、施肥和施药的用量，还可结合远程监控设备实现作业的自动化。
16.作为本技术优选的技术方案，远程监控设备中包括具有控制器和4g网关的配电柜，所述的控制器的输入端与各传感器输出端分别通过rs485信号线相连，控制器的输出端与各设备中电动阀门、潜水泵、循环泵、柱塞泵、加压泵和搅拌电机的使能端分别电连接，控制器可根据各传感器的信号去控制各设备的启停；所述的4g网关通过modbus协议与控制器连接，4g网关通过4g信号与服务器进行通信，实现系统的远程监控。
17.作为本技术优选的技术方案，所述的田间阀门远程控制设备，由太阳能板进行供电，通过lora信号与远程监控设备中的控制器进行通信，避免田间线路的繁杂，降低维护成本。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明可通过远程监控设备（比如pc端和移动端等）进行远程监控，对施肥量、施药量、灌溉量、作业时间、作业地块等进行实时调控，也实现了施肥施药作业过程的自动化，操作便捷。
19.（2）本发明将水肥药一体化技术相整合，实现了相对完善的施肥、施药和灌溉体
系，可根据作物需求进行精准的施肥、施药和灌溉。
20.（3）本发明在水肥药一体化设备中加入过滤设备，其中包括砂石过滤器和网式过滤器，可对水体和肥药原液进行二级过滤，避免其中的杂质和残渣堵塞管道。
21.（4）本发明在运行作业阶段可节约多名作业人员，有效减少了人力资源的浪费，降低了人为操作的误差，并对运行作业阶段的各种数据实现了清晰化、数字化管理。
22.（5）本发明在田间地块的管道阀门采用由太阳能电板供电和lora通信控制的远程控制阀门，避免的田间线路的繁琐，降低了后期的维护成本。
23.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
25.图1是本发明的远程控制水肥药一体化系统组成示意图。
26.图2是本发明的远程控制水肥药一体化系统中远程监控设备原理图。
27.图3是本发明的远程控制水肥药一体化系统中田间阀门远程控制设备组成示意图。
28.其中，附图标记为：0、水源；1、潜水泵；2、搅拌电机；3、混肥罐；4、第一液位传感器；5、循环泵；6、第一压力传感器；7、第二液位传感器；8、储肥罐；9、储药罐；10、第一流量传感器；11、第三液位传感器；12、柱塞泵；13、电动阀门；14、砂石过滤器；15、网式过滤器；16、加压泵；17、第二压力传感器；18、第二流量传感器；19、灌溉主管道；20、砂石过滤器排污口；21、网式过滤器排污口；22、田间阀门远程控制设备；23、进水主管道；24、田间管道；25、混肥罐加水管；26、远程监控设备；221、电磁阀；222、支撑杆；223、太阳能电板；224、lora控制装置。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实用例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为本发明的限定。
30.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.图1是本发明的远程控制水肥药一体化系统组成示意图。如图1所示，在一种优选的实施方式中，其包括与水源0连接的潜水泵1，潜水泵1连接进水主管道23，进水主管道连接了过滤设备、施肥设备和灌溉设备。所述的过滤设备中包括砂石过滤器14和网式过滤器15，砂石过滤器14和网式过滤器15可采用现有技术，在此不详述。所述的施肥设备包括混肥罐3、储肥罐8和储药罐9，以及能够对混肥罐3中物料进行搅拌的搅拌电机2，在本实施例中设置了一个混肥罐3、一个储肥罐8和一个储药罐9为例进行说明，具体应设置几个储存罐盛
装何种肥料或药液，可按实际情况而定。每个罐体的内部均配有液位传感器，可随时监测罐体内部原液的液位或体积。所述的灌溉设备包括灌溉主管道19、加压泵16和田间管道24，灌溉主管道19上连接有加压泵16和田间管道24，加压泵16负责调节田间管道24内的压力。
32.具体地，进水主管道23上设有进水总阀13，进水主管道23出水端连接砂石过滤器14，砂石过滤器14的出水口连接网式过滤器15，网式过滤器15的出水口并联连接灌溉主管道19和混肥罐加水管25；所述的灌溉主管道19并联连接至少一组田间管道24，每个田间管道上均设置有田间阀门远程控制设备22，用于控制一组田间管道24的通断；所述的混肥罐加水管25出水口与混肥罐3连接。
33.具体地，混肥罐3对作业人员加入的肥料或者药液以及通过混肥罐加水管25注入的水进行混合，混合后通过循环泵5将混合液注入对应的储肥罐8或者储药罐9。储肥罐8或者储药罐9出水口连接柱塞泵12，由柱塞泵12将储肥罐8或者储药罐9中的混合液直接注入进水主管道23中。
34.具体地，砂石过滤器14上安装有排污口20，网式过滤器15上安装有排污口21，排污口上均按照有电动阀门，可受远程监控设备控制，定时自动将过滤器中过滤出的残渣和杂质及时冲洗掉，避免堵塞过滤器，也可手动控制。
35.具体地，进水主管道23上安装有第一压力传感器6，负责实时监测进水压力；灌溉主管道19上安装有第二压力传感器17和第二流量传感器18，负责实时监测出水压力和出水流量；混肥罐3中安装有第一液位传感器4，负责实时监测混肥罐3内的液位或体积；储肥罐8中安装有第二液位传感器7，负责实时监测储肥罐8内的液位或体积；储药罐9中安装有第三液位传感器11，负责实时监测储药罐9内的液位或体积。
36.具体地，该远程控制水肥药一体化系统中的远程监控设备26包括具有控制器和4g网关的配电柜，根据实际需求还可在远程监控设备26上配置操作显示屏。各传感器信号输出端局均由rs485线与远程监控设备26中的控制器相连接，远程监控设备26中控制器的输出端与各设备中电动阀门13、潜水泵1、循环泵5、柱塞泵12、加压泵16和搅拌电机2的使能端分别电连接，控制器可根据各传感器的信号去控制各设备的启停；所述的4g网关通过modbus协议与控制器连接，4g网关通过4g信号与服务器进行通信，实现系统的远程监控。
37.具体地，在本实施方式中，远程监控设备26可根据第一液位传感器4的信号控制混肥罐加水管25上电动阀门的开关，当第一液位传感器4达到设定的最高液位时，远程监控设备26控制控制混肥罐加水管25上电动阀门关闭，然后根据作业人员设置打开储肥罐8或者储药罐9进口阀门，并启动循环泵5。当第一液位传感器4达到设定的最低液位或者第二液位传感器7或第三液位传感器11达到设定的最高液位时，则停止循环泵5，并关闭对应罐体进水口阀门，打开对应罐体出水口阀门，同时启动柱塞泵12，将肥料或药液注入进水主管道23。当第二液位传感器7或第三液位传感器11达到设定的最低液位时，或者达到第一流量传感器10设定的流量值时，停止柱塞泵12并关闭对应罐体出水口的阀门。从而实现精准的施肥、施药和操作过程的自动化。
38.具体地，在本实施方式中，远程监控设备26可根据安装在灌溉主管道19上的第二流量传感器18控制灌溉水量。在灌溉过程中，当第二流量传感器18达到设定的数值时，远程监控设备26将控制潜水泵1停止。
39.具体地，在本实施方式中，除田间阀门远程控制设备22中的阀门以外，其他阀门均
为电动阀门。作为优选地，电动阀门均可由远程监控设备进行远程控制，还可进行手动控制，电动阀门可采用现有技术，在此不详述；田间阀门远程控制设备22，采用电磁阀门，电磁阀门可采用现有技术，在此不详述。
40.具体地，如图3所示，田间阀门远程控制设备22包括电磁阀221、支撑杆222、太阳能电板223和lora控制装置224。支撑杆222上连接太阳能电板223和lora控制装置224；lora控制装置224与太阳能电板223采用电连接，与电磁阀221采用电连接。
41.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方法结合。
42.以上所述,以上实施例仅用以说明本技术的技术方案,而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。