一種根據(jù)作物生長基質(zhì)變化自動施肥的系統(tǒng)和設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及作物施肥領(lǐng)域，具體是指一種根據(jù)作物生長基質(zhì)變化自動施肥的系統(tǒng) 和設(shè)備及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)業(yè)發(fā)展受到越來越多的關(guān)注，在農(nóng)業(yè)方發(fā)展面開始朝著自動化和無人化的方向 邁進(jìn)。在提供作物最適宜的生長環(huán)境的同時，人們對作物所處生長環(huán)境的性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān) 督，W保障作物W最好的生長速度生長。
[0003] 在現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中育苗基質(zhì)發(fā)揮著非常重要的作用，不僅能夠?yàn)檗r(nóng)作物 生長提供一定的營養(yǎng)物質(zhì)還能很好的維系農(nóng)作物根系的生長，固定農(nóng)作物秩苗為種子抽芽 和根系生長發(fā)育提供精良的條件。有±育苗的基質(zhì)為營養(yǎng)±或一樣通常泥±。無±育苗的 基質(zhì)種類較多，有沙、堿石、滬渣、木屑、炭化稻殼、賠石、珍珠巖、巖棉、泥炭薛等質(zhì)料。相宜 的基質(zhì)應(yīng)是容重較小，既能牢固秩苗，又易搬運(yùn);總清閑度較大，氛圍容積與毛細(xì)管容積配 比適當(dāng)，水氣比適中，有利于根系的呼吸、吸取和生長發(fā)育；不攜帶病蟲害；資源富厚，取材 方便，本錢低廉。但上述基質(zhì)的理化性質(zhì)、±壤或水環(huán)境中的營養(yǎng)條件、酸堿度等并不是常 常滿足作物需求。
[0004] CN201310230043.4公開了一種基質(zhì)栽培作物的灌概決策方法及灌概系統(tǒng)，該方法 包括下列步驟:使用標(biāo)定后的電介質(zhì)型±壤水分傳感器進(jìn)行基質(zhì)水分?jǐn)?shù)據(jù)的采集;采用基 于動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)值模擬方法，建立基質(zhì)水分運(yùn)移和作物根系分布模型；由基質(zhì)濕潤體 含水量與預(yù)設(shè)的作物灌概目標(biāo)含水量進(jìn)行比較，W及模型得到的基質(zhì)濕潤體和作物根區(qū)的 匹配程度進(jìn)行灌概數(shù)據(jù)決策，并依據(jù)該方法發(fā)明了一種基質(zhì)栽培作物的灌概決策。
[0005] 但上述專利只是提供一種檢測基質(zhì)中水分來預(yù)設(shè)灌概水量的方法，但作物的生長 過程中，基質(zhì)影響因素有很多，水只是其中一種條件，上述專利并不能檢測±壤基質(zhì)或者水 環(huán)境中的其他性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，并根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)來及時補(bǔ)充作物所需肥料，也沒有研究報(bào)道 根據(jù)作物生長基質(zhì)變化來實(shí)現(xiàn)自動施肥的方法和設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種根據(jù)作物生長基質(zhì)變化自動施肥的系統(tǒng)，其特 征在于該系統(tǒng)包括作物生長基質(zhì)檢測模塊、中央分析控制模塊W及自動施肥模塊；
[0007] 其中作物生長基質(zhì)檢測模塊測定作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)，包括作物生長基質(zhì)檢測設(shè) 備；
[000引中央分析控制模塊中包括生長基質(zhì)分析模塊、運(yùn)算模塊、輸入模塊，輸入模塊連接 生長基質(zhì)分析模塊，生長基質(zhì)分析模塊連接運(yùn)算模塊；
[0009] 所述生長基質(zhì)分析模塊接收生長基質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與生長基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對 進(jìn)行基質(zhì)變化分析，并輸出基質(zhì)變化結(jié)果到運(yùn)算模塊；
[0010] 所述運(yùn)算模塊中設(shè)有基質(zhì)變化結(jié)果與施肥信息之間的運(yùn)算公式，根據(jù)運(yùn)算公式得 到與基質(zhì)變化結(jié)果相匹配的施肥信息，并傳輸?shù)阶詣邮┓誓K；
[0011] 所述輸入模塊包括施肥信息參數(shù)的輸入端和作物相關(guān)信息輸入端W及作物生長 基質(zhì)數(shù)據(jù)輸入端；
[0012] 自動施肥模塊根據(jù)施肥信息對作物施肥；
[0013] 所述基質(zhì)變化偏離值由作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測值和作物生長基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù) 據(jù)比對來確定，確定方法為當(dāng)所述作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)變化檢測值-作物生長基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 即為該物生長基質(zhì)變化偏離值；
[0014] 所述作物生長基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)是指依據(jù)特定作物品種生長生理需要來確定的生長 基質(zhì)數(shù)據(jù)，在檢測作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)前預(yù)存在中央分析控制系統(tǒng)中；
[0015] 所述作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)包括基質(zhì)理化性質(zhì)、基質(zhì)或水環(huán)境營養(yǎng)元素含量、基質(zhì)濕 度、基質(zhì)或水環(huán)境pH值、基質(zhì)或水環(huán)境中有益生物菌含量的數(shù)據(jù)；
[0016] 所述基質(zhì)包括±壤、沙、堿石、滬渣、木屑、炭化稻殼、賠石、珍珠巖、巖棉、泥炭薛； 所述基質(zhì)理化性質(zhì)包括容重、總孔隙度、大孔隙比、小空隙比；包括所述基質(zhì)營養(yǎng)元素包括 氮、憐、鐘、有機(jī)質(zhì)；
[0017] 優(yōu)選的，所述作物生長基質(zhì)檢測設(shè)備包括基質(zhì)理化性質(zhì)檢測儀器、營養(yǎng)元素含量 檢測儀器、濕度檢測儀、pH檢測計(jì)。
[0018] 優(yōu)選的，所述作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)還可通過預(yù)先輸入;所述預(yù)先輸入是指工作人員 將采用化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)方法檢測得到的作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)或歷史分析結(jié)果數(shù)據(jù)通過輸入模塊輸 入到中央分析控制模塊中。
[0019]優(yōu)選的，所述中央分析控審臘塊中的運(yùn)算公式為：φ片巧=/(F,/?，W,C,7'，M,0);
[0020] 所述預(yù)算公式中爭表示基質(zhì)變化結(jié)果與作物相關(guān)信息的組合；
[0021] 所述運(yùn)算公式f表示組合巧與施肥信息之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0022] 所述施肥信息包括肥料品種、肥料總重量、濃度、施肥時間W及自動施肥方式；
[0023] 運(yùn)算公式中所述S表示基質(zhì)變化結(jié)果;所述P表示作物相關(guān)信息;所述F表示肥料的 品種;所述R表示所述肥料各品種的重量比例;所述W表示所述每畝所施肥料的重量;所述C 表示肥料的濃度;所述T表示施肥時間，表示檢測得到基質(zhì)變化結(jié)果后開始施肥的時間，即 施肥起始時間;所述Μ表示自動施肥方式;所述0表示其他信息；
[0024] 所述其他信息包括施肥周期、自動施肥流量、異常信息；
[0025] 其中運(yùn)算公式中的5、口少、3、胖、(：、1\1、0可^在自動施肥前通過輸入模塊進(jìn)行人工 設(shè)定、調(diào)整或保存。
[0026] 優(yōu)選的，所述作物相關(guān)信息包括作物品種、作物占地面積、作物生長時期；
[0027] 所述作物品種包括花生、大豆、西紅柿、白菜、水稻、棉花、蓮截、紅馨；
[0028] 所述作物生長時期包括播種期、苗期、花期、結(jié)芙期、成熟期。
[0029] 優(yōu)選的，自動施肥前可選擇預(yù)存的運(yùn)算公式中的各自動施肥信息值。
[0030] 優(yōu)選的，所述肥料品種F包括氮肥、鐘肥、憐肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī) 碳肥、水溶性肥料；
[0031] 所述施肥方式Μ包括深施、淺施、表施、勻施、沖施、莖葉表面施、撒施、條施、穴施、 環(huán)施、噴施。
[0032] 優(yōu)選的，其中所述基質(zhì)變化結(jié)果為±壤營養(yǎng)元素缺鐘時，所述施肥時間0 < Τ <地， 每畝所施肥料的重量為Ig含w含50kg，肥料品種為鐘肥。
[0033] 優(yōu)選的，其中所述基質(zhì)變化結(jié)果為±壤容重偏大時，所述施肥時間0 ^ T ^地，每畝 所施肥料的重量為Ig含W含50kg，肥料品種為有機(jī)肥。
[0034] 優(yōu)選的，所述自動施肥模塊中包括肥料組成自動調(diào)配系統(tǒng)W及自動施肥噴灌或微 灌系統(tǒng)；
[0035] 所述肥料組成自動調(diào)配系統(tǒng)是指能夠接受施肥信息數(shù)據(jù)自動配置所需肥料的系 統(tǒng)，包括稱量系統(tǒng)、攬拌系統(tǒng)、肥料輸送系統(tǒng)；
[0036] 所述自動施肥噴灌系統(tǒng)包括固定式噴灌系統(tǒng)、半固定式噴灌系統(tǒng)W及移動式噴灌 系統(tǒng)；
[0037] 所述自動施肥微灌系統(tǒng)包括滴灌系統(tǒng)、微噴灌系統(tǒng)、霧噴系統(tǒng)、地埋灌概系統(tǒng)、小 管出流灌系統(tǒng)W及滲灌系統(tǒng)。
[0038] 本發(fā)明還提供一種根據(jù)作物生長基質(zhì)變化自動施肥的設(shè)備組，其特征在于包括作 物生長基質(zhì)檢測設(shè)備、中央分析控制設(shè)備W及自動施肥設(shè)備并依次連接；
[0039] 所述作物生長基質(zhì)檢測設(shè)備是指檢測作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)并傳輸給中央分控制模 塊的設(shè)備；
[0040] 所述中央分析控制設(shè)備是指能夠?qū)z測到的作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)與作物生長基質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析得到基質(zhì)變化偏離值，能夠通過運(yùn)算將基質(zhì)變化偏離值與施肥信息 相匹配，并且還能夠輸入肥信息參數(shù)和作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)的設(shè)備；
[0041] 所述自動施肥設(shè)備是指能夠接受中央分析控制系統(tǒng)輸出的施肥信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行 自動施肥操作的系統(tǒng)，包括肥料組成自動調(diào)配裝置和自動施肥噴灌或滴灌裝置。
[0042] 本發(fā)明還提供應(yīng)用上述系統(tǒng)或設(shè)備組解決作物生長基質(zhì)變化的自動施肥方法，其 中所述作物品種包括花生、大豆、西紅柿、白菜、水稻、棉花、蓮截、紅馨;所述肥料品種包括 氮肥、鐘肥、憐肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī)碳肥、水溶性肥料、植物生長所需的中 量元素和微量元素。
[0043] 本發(fā)明還提供一種根據(jù)作物生長基質(zhì)變化自動施肥的設(shè)備組，其特征在于包括作 物生長基質(zhì)檢測設(shè)備、中央分析控制設(shè)備W及自動施肥設(shè)備并依次連接；
[0044] 所述作物生長基質(zhì)檢測設(shè)備是指檢測作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)并傳輸給中央分控制模 塊的設(shè)備；
[0045] 所述中央分析控制設(shè)備是指能夠?qū)z測到的作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)與作物生長基質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析得到基質(zhì)變化結(jié)果，能夠通過運(yùn)算將基質(zhì)變化結(jié)果與施肥信息相匹 配，并且還能夠輸入肥信息參數(shù)和作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)的設(shè)備，；
[0046] 所述自動施肥設(shè)備是指能夠接受中央分析控制系統(tǒng)輸出的施肥信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行 自動施肥操作的系統(tǒng)，包括肥料組成自動調(diào)配裝置和自動施肥噴灌或滴灌裝置。
[0047] 本發(fā)明還提供應(yīng)用上所述系統(tǒng)或設(shè)備組解決作物生長基質(zhì)變化的自動施肥方法， 其中所述作物品種包括花生、大豆、西紅柿、白菜、水稻、棉花、蓮截、紅馨;所述肥料品種包 括氮肥、鐘肥、憐肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī)碳肥、水溶性肥料。
[004引本發(fā)明的有益效果：
[0049] 1、解決作物在生長期間生長基質(zhì)變化的情況下，自動施肥W補(bǔ)償作物所處基質(zhì)環(huán) 境變化對其生長的影響；
[0050] 2、節(jié)約人力成本，自動檢測生長基質(zhì)變化情況，實(shí)現(xiàn)自動化施肥；
[0051] 3、自動調(diào)節(jié)作物的生長發(fā)育和形態(tài)建成、縮短培養(yǎng)周期、提高品質(zhì)，而且能夠大大 減少能耗，降低成本；
[0052] 4、該方法具有監(jiān)控和管理功能，實(shí)現(xiàn)作物生長期間自動施肥系統(tǒng)更加智能化和人 性化。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明：
[0化4] 實(shí)施例1
[0055] W生長期蓮截作為實(shí)驗(yàn)作物，采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)來解決根據(jù)作物生長基質(zhì)變 化的自動施肥問題，該系統(tǒng)包括作物生長基質(zhì)檢測模塊、中央分析控制模塊W及自動施肥 模塊；
[0056] 其中作物生長基質(zhì)檢測模塊測定作物生長基質(zhì)數(shù)據(jù)，包括作物生長基質(zhì)檢測