一种水肥一体化智能灌溉系统及方法与流程

本发明涉及灌溉，具体地，涉及一种水肥一体化智能灌溉系统及方法。

背景技术：

1、水肥一体化灌溉是一种现代农业技术，通过将水分与肥料结合，达到提高作物产量和资源利用效率的目的，这种灌溉方式可以实现精准施肥，减少肥料浪费，并通过滴灌喷灌等技术将营养物质直接送达植物根部或表面，不仅提高了水分的使用效率，还有助于节约劳动成本，提高农业生产的可持续性，是现代农业发展中的重要方向。

2、然而，传统的灌溉系统通常依赖于固定的灌溉计划，这种方式未能及时反映天气变化或土壤条件的实时变化，缺乏实时监测，农民常常无法根据当前的气象条件(如降雨、温度变化)和土壤湿度进行调整，可能导致过度灌溉或缺水，并且肥料的施用往往是基于经验或固定比例，导致肥料使用不均，产生肥料流失或挥发，影响了灌溉和肥料的利用效率，不仅造成了经济损失，还会对水资源的利用以及土壤的环境产生负面影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水肥一体化智能灌溉系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水肥一体化智能灌溉系统，所述系统包括环境监测模块、水肥调控模块和水肥一体机；

3、所述环境监测模块包括气象环境监测站和土壤墒情监测站，所述环境监测模块通过气象环境监测站实时获取气象参数，并通过土壤墒情监测站实时获取土壤参数；

4、所述水肥调控模块包括滴灌单元、地插微喷单元以及吊挂微喷单元，所述水肥调控模块通过所述环境监测模块提供的数据信息结合当前作物信息，实时计算水肥的灌溉量、灌溉时机和水肥比例；

5、其中，所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元均基于土壤湿度、当前作物土壤湿度阈值和雨水预报确定灌溉时机；

6、其中，所述滴灌单元基于目标土壤湿度、当前土壤湿度、灌溉深度、灌溉区域面积和滴灌效率确定水肥灌溉量，所述地插微喷单元基于作物系数、作物蒸散量和灌溉区域面积确定水肥灌溉量，所述吊挂微喷单元基于当前风速、最大允许风速、作物蒸散量和灌溉区域面积确定水肥灌溉量；

7、其中，所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元均基于基础肥液浓度、当前作物的需肥量差值和总需肥量确定水肥比例；

8、所述水肥一体机根据所述水肥调控模块的灌溉量、灌溉时机和水肥比例的运算结果自动进行灌溉施肥操作。

9、优选的，所述水肥一体机包括灌溉管路、灌溉控制阀、给水泵、肥料管路、肥料控制阀以及肥料泵；

10、其中，所述水肥一体机根据所述水肥调控模块的灌溉量、灌溉时机和水肥比例的运算结果，自动对所述灌溉管路、所述灌溉控制阀、所述给水泵、所述肥料管路、所述肥料控制阀以及肥料泵的开关进行调控。

11、优选的，所述系统还包括远程监控模块，所述远程监控模块包括移动端app和4g/5g通信模块，所述远程监控模块通过所述4g/5g通信模块获取水供给流量、肥液供给流量、气象参数以及土壤参数，并传输至所述移动端app进行数据查询，并对所述水肥一体机进行远程控制。

12、优选的，所述气象环境监测站获取未来三天内的雨水预报，所述土壤墒情监测站获取当前的土壤湿度，如所述雨水预报为无雨水天气，且所述土壤湿度低于所述当前作物土壤湿度阈值时，则所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元的灌溉时机为需要施肥。

13、优选的，所述滴灌单元的水肥灌溉量计算公式为：其中，θt为目标土壤湿度，θc为当前土壤湿度，d为灌溉深度，a为灌溉区域面积，ef为滴灌效率；

14、所述地插微喷单元的水肥灌溉量计算公式为：im＝ks×et0×am，其中，ks为作物系数，et0为参考蒸发量，am为灌溉区域面积；

15、所述吊挂微喷单元的水肥灌溉量计算公式为：其中，eth为作物蒸散量，ah为灌溉区域面积，w为当前风速，wmax为最大允许风速。

16、优选的，所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元的水肥比例计算公式为：其中，fb为基础肥液浓度，δn为当前作物的需肥量差值，nt为总需肥量。

17、优选的，所述气象环境监测站的气象参数包括天气温度、湿度、风速、降水量以及日照量，所述土壤墒情监测站的土壤参数包括土壤湿度、温度以及盐分。

18、优选的，所述水肥一体机通过给水泵连接有蓄水模块，所述蓄水模块包括水箱、砂石过滤器和反冲洗过滤器，所述水箱与所述砂石过滤器通过管体相连接，所述砂石过滤器与所述反冲洗过滤器通过管体相连接，所述反冲洗过滤器与所述给水泵通过管体相连接。

19、本发明还提供了一种水肥一体化智能灌溉方法，包括以下步骤：

20、步骤1、根据气象环境监测站实时获取气象参数，根据土壤墒情监测站实时获取土壤参数；

21、步骤2、对灌溉区域划定灌溉单元，灌溉单元包括滴灌单元、地插微喷单元以及吊挂微喷单元；

22、步骤3、根据土壤参数和气象参数结合滴灌、地插微喷和吊挂微喷特性计算各灌溉单元所需的水肥灌溉量和水肥比例；

23、步骤4、根据土壤湿度、作物需水情况及天气预报确定最佳灌溉时机；

24、步骤5、水肥一体机根据步骤3和步骤4的计算结果自动执行灌溉和施肥操作。

25、优选的，步骤31、根据目标土壤湿度，当前土壤湿度，灌溉深度，灌溉区域面积和滴灌效率计算滴灌单元的水肥灌溉量；

26、步骤32、根据作物系数、作物蒸散量和灌溉区域面积计算地插微喷单元的水肥灌溉量；

27、步骤33、根据当前风速、最大允许风速、作物蒸散量和灌溉区域面积计算吊挂微喷单元的水肥灌溉量。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的水肥一体化智能灌溉系统通过环境监测模块实时获取气象和土壤参数，设定滴灌单元、地插微喷单元和吊挂微喷单元，根据气象参数、土壤参数结合各灌溉单元以及作物信息自动计算灌溉量、时机和水肥比例，有效提高水肥利用效率，降低水肥浪费，优化作物生长环境，提升农业生产效益，同时促进资源可持续利用。

1.一种水肥一体化智能灌溉系统，所述系统包括环境监测模块、水肥调控模块和水肥一体机，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述水肥一体机包括灌溉管路、灌溉控制阀、给水泵、肥料管路、肥料控制阀以及肥料泵；

3.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述系统还包括远程监控模块，所述远程监控模块包括移动端app和4g/5g通信模块，所述远程监控模块通过所述4g/5g通信模块获取水供给流量、肥液供给流量、气象参数以及土壤参数，并传输至所述移动端app进行数据查询，并对所述水肥一体机进行远程控制。

4.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述气象环境监测站获取未来三天内的雨水预报，所述土壤墒情监测站获取当前的土壤湿度，如所述雨水预报为无雨水天气，且所述土壤湿度低于所述当前作物土壤湿度阈值时，则所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元的灌溉时机为需要施肥。

5.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述滴灌单元的水肥灌溉量计算公式为：其中，θt为目标土壤湿度，θc为当前土壤湿度，d为灌溉深度，a为灌溉区域面积，ef为滴灌效率；

6.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统及方法，其特征在于：所述滴灌单元、所述地插微喷单元和所述吊挂微喷单元的水肥比例计算公式为：其中，fb为基础肥液浓度，δn为当前作物的需肥量差值，nt为总需肥量。

7.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述气象环境监测站的气象参数包括天气温度、湿度、风速、降水量以及日照量，所述土壤墒情监测站的土壤参数包括土壤湿度、温度以及盐分。

8.根据权利要求1所述的一种水肥一体化智能灌溉系统，其特征在于：所述水肥一体机通过给水泵连接有蓄水模块，所述蓄水模块包括水箱、砂石过滤器和反冲洗过滤器，所述水箱与所述砂石过滤器通过管体相连接，所述砂石过滤器与所述反冲洗过滤器通过管体相连接，所述反冲洗过滤器与所述给水泵通过管体相连接。

9.一种水肥一体化智能灌溉方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种水肥一体化智能灌溉方法，其特征在于：