一種遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地面灌溉技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合 調(diào)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，溫、光、水、肥、氣是作物生長(zhǎng)的五大要素，其中水分和養(yǎng)分是作物生長(zhǎng) 必需的兩大要素，適宜的水分條件和合理的養(yǎng)分供應(yīng)是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基本保證。水分脅 迫，養(yǎng)分缺乏及其二者供應(yīng)的不同步性，是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，以肥調(diào)水， 以水促肥，水肥耦合成為解決農(nóng)業(yè)問題的共識(shí)。
[0003] 滴灌施肥不當(dāng)容易造成鹽分流失或根區(qū)鹽分積累，會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，引起水 和肥料浪費(fèi)，造成多余肥料對(duì)作物的不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 水肥耦合灌溉是肥料隨同灌溉水一同進(jìn)入田間的一種灌溉方式，是施肥技術(shù)和灌 溉技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)。本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合調(diào)控系統(tǒng)， 用于提高西北干旱地區(qū)棉花膜下滴灌種植條件下的水分養(yǎng)分利用率和作物產(chǎn)量。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括自動(dòng)灌溉系統(tǒng)和施 肥系統(tǒng)，所述自動(dòng)灌溉系統(tǒng)包括水栗、微處理器、土壤水分傳感器、電磁閥、遠(yuǎn)傳水表、無線 通信裝置、水表采集器和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，所述水栗連接水源，通過灌溉主管連接電磁閥，灌 溉主管連接各個(gè)支管，所述遠(yuǎn)傳水表連接支管的進(jìn)水口，所述遠(yuǎn)傳水表通過并聯(lián)方式連接 水表采集器，水表采集器和土壤水分傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)連接無線通信裝置，無線通信裝 置通過無線網(wǎng)絡(luò)將總數(shù)據(jù)傳送到微處理器，微處理器通過無線網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，遠(yuǎn) 程監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)微處理器數(shù)據(jù)控制水栗工作;所述施肥系統(tǒng)包括施肥罐，所述施肥罐連接 于遠(yuǎn)傳水表一側(cè)。
[0007] 優(yōu)選的，所述土壤水分傳感器用于采集土壤水分信息并傳送至所述微處理器。
[0008] 優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)傳水表是閥門、水表一體化設(shè)計(jì)的智能遠(yuǎn)傳水表。
[0009] 優(yōu)選的，還包括水表集中器，水表集中器連接水表采集器，采用微功率無線方式對(duì) 其管轄的所述水表采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)，所述水表集中器通過無線網(wǎng)絡(luò)與所 述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。所述水表集中器與所述遠(yuǎn)傳水表、所述水表采集器共同組 成遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。
[0010] 優(yōu)選的，包括一套灌溉施肥制度:棉花生長(zhǎng)周期中的8次灌溉，每次灌溉時(shí)的8類水 肥配比處理，每類處理均有3個(gè)重復(fù);所述灌溉施肥制度是依據(jù)北疆地區(qū)多年來棉花膜下滴 灌水肥耦合效應(yīng)的諸多研究成果而制定，具體內(nèi)容如表1、表2所示：
[0011] 表1小區(qū)單次灌溉量(m3)
[0013]表2小區(qū)單次尿素施用量(kg)
[0015] 優(yōu)選的，所述施肥系統(tǒng)是一個(gè)手動(dòng)控制的施肥裝置，所述施肥罐連接于所述遠(yuǎn)傳 水表的水流下游一側(cè)，每個(gè)灌溉小區(qū)均安裝有一個(gè)所述遠(yuǎn)傳水表和一個(gè)所述施肥罐，負(fù)責(zé) 該灌溉小區(qū)的灌溉施肥。
[0016] 優(yōu)選的，還包括過濾器，所述過濾器連接電磁閥，可過濾水栗中雜質(zhì)。
[0017] 優(yōu)選的，在每個(gè)灌溉日，通過人機(jī)交互或遠(yuǎn)程通信方式，在所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)上遠(yuǎn) 程開啟所述水栗和所述電磁閥，所述水源經(jīng)所述過濾器、所述灌溉干管、所述灌溉支管流入 各灌溉小區(qū)，同時(shí)根據(jù)各灌溉小區(qū)的水肥配比處理，在所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)上設(shè)置各所述遠(yuǎn) 傳水表閥門的定時(shí)開閉時(shí)間，通過人工的方式將定量的速溶性氮肥倒入所述灌溉支管一端 的所述施肥罐中，使水肥經(jīng)過所述灌溉支管、所述灌溉毛管、所述滴頭直至作物根部。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明以此最優(yōu)灌溉施肥方案為基礎(chǔ)，設(shè)置8類不同的水肥 配比處理，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)在棉花生長(zhǎng)周期的不同階段提供適宜的水分和養(yǎng)分，這樣可 以避免灌溉過程中人為因素的不利影響，提高操作的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)以肥調(diào)水、以水促肥，提 高水分利用率和作物產(chǎn)量，發(fā)揮精準(zhǔn)灌溉施肥的最大功效。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明所涉及的遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合調(diào)控系統(tǒng)總體框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用 于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021] -種遠(yuǎn)程計(jì)量棉花膜下滴灌水肥耦合調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括自動(dòng)灌溉系統(tǒng)和施 肥系統(tǒng)，所述自動(dòng)灌溉系統(tǒng)包括水栗1、微處理器2、土壤水分傳感器3、電磁閥4、遠(yuǎn)傳水表5、 無線通信裝置6、水表采集器7和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)8,所述水栗1連接水源，通過灌溉主管連接電 磁閥4,灌溉主管連接各個(gè)支管，所述遠(yuǎn)傳水表5連接支管的進(jìn)水口，所述遠(yuǎn)傳水表5通過并 聯(lián)方式連接水表采集器7,水表采集器7和土壤水分傳感器3通過無線網(wǎng)絡(luò)連接無線通信裝 置6,無線通信裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)將總數(shù)據(jù)傳送到微處理器2,微處理器2通過無線網(wǎng)絡(luò)連 接遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)8,遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)微處理器數(shù)據(jù)控制水栗1工作;所述施肥系統(tǒng)包括施 肥罐9，所述施肥罐連接于遠(yuǎn)傳水表一側(cè)。
[0022]所述土壤水分傳感器3用于采集土壤水分信息并傳送至所述微處理器2。所述遠(yuǎn)傳 水表5是閥門、水表一體化設(shè)計(jì)的智能遠(yuǎn)傳水表。
[0023] 還包括水表集中器，水表集中器連接水表采集器，采用微功率無線方式對(duì)其管轄 的所述水表采集器7進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)，所述水表集中器通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程 監(jiān)控平臺(tái)8實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。所述水表集中器與所述遠(yuǎn)傳水表5、所述水表采集器7共同組成遠(yuǎn) 程抄表系統(tǒng)。
[0024] 本發(fā)明還包括一套灌溉施肥制度:棉花生長(zhǎng)周期中的8次灌溉，每次灌溉時(shí)的8類 水肥配比處理，每類處理均有3個(gè)重復(fù);所述灌溉施肥制度是依據(jù)北疆地區(qū)多年來棉花膜下 滴灌水肥耦合效應(yīng)的諸多研究成果而制定，具體內(nèi)容如表1、表2所示：
[0025] 表1小區(qū)單次灌溉量(m3)
[0027]表2小區(qū)單次尿素施用量(kg)
[0029] 其中，灌溉量W1、W2與氮肥施用量【、似、似、財(cái)配合組成8類水肥配比處理，即： W1N1、W1N2、W1N3、W1N4、W2N1、W2N2、W2N3、W2N4,每類水肥配比處理均有3個(gè)重復(fù)，共計(jì)24個(gè) 處理，隨機(jī)分布在24個(gè)灌溉小區(qū)，灌區(qū)布局如表所示：

[0031] 所述施肥系統(tǒng)是一個(gè)手動(dòng)控制的施肥裝置，所述施肥罐9連接于所述遠(yuǎn)傳水表的 水流下游一側(cè)，每個(gè)灌溉小區(qū)均安裝有一個(gè)所述遠(yuǎn)傳水表5和一個(gè)所述施肥罐9,負(fù)責(zé)該灌 溉小區(qū)的灌溉施肥。
[0032] 還包括過濾器，所述過濾器連接電磁閥4,可過濾水栗1中雜質(zhì)。
[0033] 其中：
[0034] 微處理器2,微處理器2通過無線網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)8,遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)微處 理器數(shù)據(jù)控制水栗1工作。本實(shí)施例可采用Jennie公司生產(chǎn)的JN5139型微處理器。該芯片集 成了一個(gè)32位16MHz主頻的RISC處理器，代碼效率、代碼大小方面高度優(yōu)化，其內(nèi)置的193KB 的ROM存儲(chǔ)器集成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和網(wǎng)狀網(wǎng)通信的完整協(xié)議棧，96KB的RAM存儲(chǔ)器可以支持網(wǎng) 狀路由和控制器功能，而不需要外部擴(kuò)展任何的存儲(chǔ)器空間。同時(shí)，它擁有4路12位的模擬 量輸入，2路11位的模擬量輸出，2個(gè)比較器，溫度傳感器，2個(gè)應(yīng)用