[实用新型]基于双闭环的水肥一体化精准控制系统

说明书

本实用新型公开了基于双闭环的水肥一体化精准控制系统，包括过滤管路模块、田间管路模块、水肥配比模块、灌水量控制器及注肥量控制器，所述过滤管路模块与外部水源相连，所述过滤管路模块与田间管路模块相连，外部水源的水通过过滤管路模块过滤后输送至田间管路模块；所述水肥配比模块至少包括文丘里吸肥器及肥液桶，文丘里吸肥器与过滤管路模块相连，肥液桶与过滤管路模块及文丘里吸肥器相连，灌水量控制器与过滤管路模块相连，注肥量控制器与水肥配比模块相连，所述注肥量控制器与灌水量控制器电性相连。本实用新型的控制系统能够精确、快速的控制水肥比，实现精准施肥，节约水肥比例调节时间。

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉技术领域，更具体的说，是一种基于双闭环的水肥一体化精准控制系统。

背景技术

中国淡水资源总量约为2.8万亿立方米，但人口数量超过15亿，人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，是世界上淡水资源严重匮乏的国家之一。我国农业灌溉用水量占各行业总用水的60％以上，是名副其实的用水大户，水资源利用率低下；农业化肥年投入量高达6000万吨以上，每亩化肥施用量是世界平均施用量的4倍，化肥过度使用现象普遍。农业生产者对水与肥的施用仍以施用经验为指导，使用漫灌、沟灌等粗放式灌溉施肥方式，缺乏精确可靠的数据支撑，容易导致资源浪费、土壤板结、环境污染、烧坏作物等问题出现，且难以保持长久的高质量生产。为了提高水肥的利用效率，减少环境污染，保证作物高质量出产，水肥一体化技术应运而生。

国外对水肥一体化技术的设计与研究比国内早很多。以色列公司NETAFIM开发了福莱斯水肥一体化灌溉产品，该系统可以实时采集作物的生长环境信息和施肥灌溉过程信息，通过无线网络进行数据远程传输，系统控制器对信息进行处理生成灌溉施肥决策，具有远程控制功能。荷兰Priva公司研发的水肥一体化智能监控系统NutriFit，能够按照预设值，调节肥液EC值和pH值，使用微灌进行灌溉施肥。国外系统大多价格高昂，且难于维护，对我国农业灌溉施肥针对性不强，难于在国内进行大面积推广使用。

中国专利CN107544263A“基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统”利用RBF神经网络得到增量式PID控制算法的最佳参数组合，提高了PID参数整定的响应速度。但是该方法用一个控制器同时控制灌水量与注肥量，不能更为精确地控制实际注肥比。而且RBF神经网络需要较大的存储空间，PLC控制器内存容量小，难以将RBF神经网络布局到PLC中，不能对参数进行实时整定。公开号为CN112690078A的中国专利“一种智能水肥药一体化灌溉系统及方法”集合了供水设备、分区灌溉设备、配比设备、比例控制单元、恒压控制单元、分区控制器，能够保持灌溉系统供水压力恒定、实现均匀灌溉出水。该系统提高了灌溉效率，降低了成本，但配比设备采用的是比例控制单元，需较长时间才能到达稳定状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于双闭环的水肥一体化精准控制系统，该控制系统能够精确、快速的控制水肥比，实现精准施肥，节约水肥比例调节时间。

其技术方案如下：

基于双闭环的水肥一体化精准控制系统，包括过滤管路模块、田间管路模块、水肥配比模块、灌水量控制器及注肥量控制器，所述过滤管路模块与外部水源相连，所述过滤管路模块与田间管路模块相连，外部水源的水通过过滤管路模块过滤后输送至田间管路模块；所述水肥配比模块至少包括文丘里吸肥器及肥液桶，文丘里吸肥器与过滤管路模块相连，肥液桶与过滤管路模块及文丘里吸肥器相连，灌水量控制器与过滤管路模块相连，注肥量控制器与水肥配比模块相连，所述注肥量控制器与所述灌水量控制器电性相连。

进一步地，所述过滤管路模块至少包括第一过滤管路，以及设置于第一过滤管路上的一级过滤器、增压泵及二级过滤器，所述增压泵位于一级过滤器与二级过滤器之间，灌水量控制器与增压泵相连。