一种棉田水肥药一体化系统

技术领域

本发明属于农业灌溉施肥技术领域，具体涉及一种棉田水肥药一体化系统。

背景技术

我国是一个农业大国，每年农业灌溉用水量占全国用水总量的一半以上，但农业灌溉用水的利用率仅为发达国家的一半。这是由于在农业生产过程中农户为了追求高产，不按照科学的指导对棉田进行灌溉、施肥和打药，呈现出水、肥施用量逐年增加的现象，造成水、肥、药利用率不高的情况。因此，为提高水资源、肥料和农药的利用率，近年来大力发展灌溉、施肥、喷洒农药相结合的技术，以实现水肥药的同步管理和高效利用。根据棉花的生长条件数据调整，对棉花进行精准化的灌溉、施肥和喷洒农药，最终实现省水、省肥、省药、省工和高效利用的目的。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种棉田水肥药一体化系统，通过棉田信息采集系统的传感器采集棉田土壤信息和气象信息，无人机对棉田棉花植株进行拍照，传感器采集到的信息和无人机拍摄的图片通过通信模块传输到物联网云平台，物联网云平台给出灌溉施肥方案和棉田是否遭受到病虫害，管理人员登录物联网云平台对灌溉施肥方案进行确定，并确定棉田是否需要喷洒农药，管理人员通过云平台对控制系统对发出指令启动灌溉、施肥系统和施药系统，不仅提高棉田灌溉施肥打药自动化程度，减少了人工成本，还实现棉田高效用水用肥用药，减少了资源浪费。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种棉田水肥药一体化系统，包括控制系统、棉田信息采集系统、灌溉系统、施肥系统、施药系统和混合系统；所述控制系统包括触摸屏、STM32主控模块、AD转换模块、驱动模块、通信模块及物联网云平台；所述棉田信息采集系统包括温湿度传感器、土壤养分传感器、光照传感器、无人机、AD转换模块及通信模块；所述灌溉系统包括灌溉泵、电动阀、水流传感器、压力传感器、灌溉管道及止回阀；所述施肥系统包括液位传感器、肥液罐、过滤器、注肥泵、电动阀、水流传感器、注肥管道及止回阀；所述施药系统包括液位传感器、药液罐、注药泵、电动阀、水流传感器、注药管道及止回阀；所述混合系统包括电导率传感器、混合罐、搅拌器及压力传感器。

进一步的，所述控制系统通过通信模块与物联网云平台进行通信，所述STM32主控模块与AD转换模块电连接，所述AD转换模块与液位传感器、电导率传感器、水流传感器及压力传感器电连接，所述STM32主控模块与电动阀、止回阀通过数据线相连，所述灌溉泵、注肥泵及注药泵通过驱动模块与STM32主控模块电连接，所述触摸屏与STM32主控模块电连接。

进一步的，所述棉田信息采集系统的温湿度传感器、土壤养分传感器及光照传感器与AD转换模块电连接，用于将检测棉田环境温度、空气湿度、土壤湿度信息转换成数字量信号，通过无线通信模块发送给控制系统，无人机与通讯模块信号连接用于监测棉花是否遭受病虫害。

进一步的，所述灌溉系统的灌溉泵的进口与水源相连通，所述灌溉泵的出口与所述电动阀进水口相连通，所述电动阀出水口与所述水流传感器进口相连通所述水流传感器出口与所述灌溉管道相连接，所述灌溉管道与所述止回阀相连通，所述压力传感器设置于所述灌溉管道上。

进一步的，所述施肥系统的液位传感器安装在肥液罐壁上，所述肥液罐的出口与所述过滤器进口端相连通，所述过滤器的出口端与所述注肥泵的进口相连通，所述注肥泵的出口与所述电动阀的进口端相连通，所述电动阀的出口端与所述水流传感器的进口端相连通，所述水流传感器的出口端与所述注肥管道相连接，所述止回阀设置于注肥管道末端。

进一步的，所述施药系统的液位传感器安装在药液罐壁上，所述药液罐的出口与所述过滤器进口相连通，所述过滤器出口与所述注药泵的进口相连通，所述注药泵的出口与所述电动阀的进口端相连通，所述电动阀的进口端与所述水流传感器的进口端相连通，所述水流传感器的出口端与所述注药管道相连接，所述止回阀设置于注药管道末端。

进一步的，所述混合系统的液位传感器和电导率传感器安装在混合罐壁上，所述灌溉管道、注肥管道和注药管道通过止回阀的出口端与所述混合罐进口相连通，所述搅拌器位于混合罐内，所述压力传感器设置于所述出液管道上。

附图说明

图1本发明一种棉田水肥药一体化系统的总体原理示意图。

图2本发明一种棉田水肥药一体化系统的控制原理示意图。

图3本发明一种棉田水肥药一体化系统的控制原理图总体结构示意图。

其中，A-控制系统，B-棉田信息采集系统，C-灌溉系统，D-施肥系统，E-施药系统，F-混合系统，a1-触摸屏，a2-STM32主控模块，a3-AD转换模块，a4-驱动模块，a5-通讯模块，a6-物联网平台，b1-温度传感器，b2-土壤养分传感器，b3-光照传感器，b4-无人机，1-灌溉泵，2-电动阀，3-水流传感器，4-压力传感器，5-灌溉管道，6-液位传感器，7-肥液罐，8-过滤器，9-注肥泵，10-电动阀，11-水流传感器，12-注肥管道，13-液位传感器，14-药液罐，15-过滤器，16-注药泵，17-电动阀，18-水流传感器，19-注药管道，20-液位传感器，21-电导率传感器，22-混合罐，23-止回阀，24-止回阀，25-止回阀，26-搅拌器，27-压力传感器，28-出液管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-3所示，一种棉田水肥药一体化系统，包括控制系统A、棉田信息采集系统B、灌溉系统C、施肥系统D、施药系统E和混合系统F；所述控制系统包括触摸屏a1、STM32主控模块a2、AD转换模块a3、驱动模块a4、通信模块a5及物联网云平台a6；所述棉田信息采集系统B包括温湿度传感器b1、土壤养分传感器b2、光照传感器b3、无人机b4、AD转换模块a3及通信模块a5；所述灌溉系统C包括灌溉泵1、电动阀2、水流传感器3、压力传感器4、灌溉管道5及止回阀23；所述施肥系统D包括液位传感器6、肥液罐7、过滤器8、注肥泵9、电动阀10、水流传感器11、注肥管道12及止回阀24；所述施药系统包括液位传感器13、药液罐14、注药泵16、电动阀17、水流传感器18、注药管道19及止回阀25；所述混合系统包括液位传感器20、电导率传感器21、混合罐22、搅拌器26及压力传感器27。

进一步的，所述控制系统A通过通信模块a5与物联网云平台a6进行通信，所述STM32主控模块a2与AD转换模块a3电连接，所述AD转换模块a3与液位传感器(6、13、20)、电导率传感器21、水流传感器（3、11、18）及压力传感器（4、27）电连接，所述STM32主控模块a2与电动阀(2、10、17)、止回阀（23、24、25）通过数据线相连，所述灌溉泵1、注肥泵9及注药泵16通过驱动模块a4与STM32主控模块a2电连接，所述触摸屏a1与STM32主控模块a2电连接。

进一步的，所述棉田信息采集系统B的温湿度传感器b1、土壤养分传感器b2及光照传感器b3与AD转换模块a3电连接，用于将检测棉田环境温度、空气湿度、土壤湿度信息转换成数字量信号，通过通信模块a5发送给控制系统A，无人机b4与通讯模块a5信号连接用于监测棉花是否遭受病虫害。

进一步的，所述灌溉系统C的灌溉泵1的进口与水源相连通，所述灌溉泵1的出口与所述电动阀2进水口相连通，所述电动阀2出水口与所述水流传感器3进口相连通所述水流传感器3出口与所述灌溉管道5相连接，所述灌溉管道5与所述止回阀23相连通，所述压力传感器4设置于所述灌溉管道5上。

进一步的，所述施肥系统D的液位传感器6安装在肥液罐壁7上，所述肥液罐7的出口与所述过滤器8进口端相连通，所述过滤器8的出口端与所述注肥泵9的进口相连通，所述注肥泵9的出口与所述电动阀10的进口端相连通，所述电动阀10的出口端与所述水流传感器11的进口端相连通，所述水流传感器11的出口端与所述注肥管道12相连接，所述止回阀24设置于注肥管道末端。

进一步的，所述施药系统E的液位传感器13安装在药液罐14壁上，所述药液罐14的出口与所述过滤器15进口相连通，所述过滤器15出口与所述注药泵16的进口相连通，所述注药泵16的出口与所述电动阀17的进口端相连通，所述电动阀17的进口端与所述水流传感器18的进口端相连通，所述水流传感器18的出口端与所述注药管道19相连接，所述止回阀25设置于注药管道19末端。

进一步的，所述混合系统F的液位传感器20和电导率传感器21安装在混合罐22壁上，所述灌溉管道5、注肥管道12和注药管道19通过止回阀（23、24、25）的出口端与所述混合罐22进口相连通，所述搅拌器26位于混合罐22内，所述压力传感器27设置于所述出液管道28上。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。