[发明专利]基于物联网的葡萄水肥一体化可编程控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于物联网的葡萄水肥一体化可编程控制系统及方法，包括：现场控制器，无线路由，物联网平台，多个无线IO模块，数据采集器，多个流量传感器，多个电磁阀，多个变频水泵；所述葡萄水肥一体化灌溉系统的每个支路上均设置有变频水泵、流量传感器、电磁阀；每个支路连接的每个滴管上均设置有流量传感器；所述变频水泵接收现场控制器的调速指令。本发明能够基于物联网平台远程指导葡萄种植的水肥一体化灌溉施肥，利于推广；能够准确高效地判断滴管堵塞情况；能够应对不同的堵塞级别针对性地做出处理措施，提高水肥一体化的灌溉施肥量的控制精准度。

技术领域

本发明涉及葡萄种植技术领域，尤其涉及一种基于物联网的葡萄水肥一体化可编程控制系统及方法。

背景技术

水肥一体化是一种将灌溉与施肥融为一体的农业技术，作物在吸收水分的同时吸收养分。水肥一体化技术可根据作物的状况和土壤的理化性质状况，有效的控制水肥的供给量和比例，最终达到充分发挥水肥耦合效应，提高水肥利用率的目的。针对葡萄种植，水肥一体化技术能够增加葡萄产量，提高果实中维生素含量；能够避免传统葡萄种植采用的大水漫灌和施肥方式的水量和肥量过高的情况；能够大大提高水分利用率和肥料利用率，节能节水，适用于缺水地区。

但是，现有的葡萄种植水肥一体化技术也存在一些问题。一方面，水肥一体化是一种新技术，与传统的灌溉施肥技术不同，在农户种植时需要对大量设备进行操作，增加了学习成本，对农户产生了一定的使用门槛。另一方面，水肥一体化系统多采用滴灌方式，滴灌滴头的堵塞问题非常常见，一旦堵塞，则会造成各个分区的灌溉施肥量不均匀，对葡萄果实的品质产生不良影响。例如发明专利CN106818416B，给出了一种水肥一体滴灌技术的监控系统，其通过设置大量传感器和执行器，对水肥一体化系统进行监控，但是并未涉及如何应对堵塞情况的问题，也没有涉及如何解决农户种植不易操作设备的问题。

现有技术中对于上述问题给出了一些解决方案，但是都存在一些缺陷。例如，发明专利CN108617470B，提出一种弹性覆盖自疏通防堵滴灌管及其自疏通方法，其在滴灌管上设置独特的喇叭状的滴头结构实现滴灌管的自疏通功能。但是，该发明的滴头结构复杂，会带来更多的不确定性，可能产生更多的故障，并且，在杂质已经堵塞滴头的情况下进行处理，很可能为时已晚。例如，发明专利CN110692339B，提出一种智慧农业水肥一体化灌溉系统及其灌溉方法，其根据灌溉水流速调节颗粒肥料的加入量，从而避免肥料过多而造成堵塞情况。但是，该发明采用颗粒肥料，颗粒肥料添加装置直接连接在管路上，会导致肥料不能充分地溶于液体，容易造成滴管的堵塞情况。此外，发明专利CN104110890B，基于泵调节前后的流量改变值是否在阈值范围内，来判断是否出现堵塞情况。但是在水肥一体化灌溉系统中，由于滴管的管径是非常小的，阻尼力较高，在这种前提条件下，增加泵速或泵压，则难以根据流量改变值来判断是否堵塞。原因在于，如果增加的泵速较小，则由于当前的饱和水平导致流量以及水压的改变量非常小，难以检测，且检测值误差较大，无法准确判断堵塞情况；但是，若为了获得较为明显的流量改变量和水压改变量而猛然激增泵压，则会对滴管造成破坏，易造成滴管损裂、滴头损坏，得不偿失。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于物联网的葡萄水肥一体化可编程控制系统及方法。

技术方案：

第一方面，本发明提出一种基于物联网的葡萄水肥一体化可编程控制系统，包括：现场控制器，无线路由，物联网平台，多个无线IO模块，数据采集器，多个流量传感器，多个电磁阀，多个变频水泵；

数据采集器获取多个流量传感器的数据，并通过无线IO模块与现场控制器电连接；

多个电磁阀通过无线IO模块与现场控制器电连接；

多个变频水泵通过无线IO模块与现场控制器电连接；

现场控制器通过无线路由器与物联网平台通信连接；