(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210955431.8 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 王新忠　方伟泉　赵中锋　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 张明明 (51)Int.Cl. A01G 31/02(2006.01) B01F 23/451(2022.01) B01F 35/21(2022.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于营养元素的温室营养液回液精准 配肥装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于营养元素的温室营 养液回液精准配肥装置及方法， 装置由控制器、 元素离子检测装置、 回液储存单元、 电动闸阀、 泵、 电磁比例阀、 混肥桶、 肥料储存单元、 压力传 感器以及储 液单元组成， 确定二次配方营养元素 离子的量， 在肥料桶中配置成营养液， 并泵入混 肥桶中， 再将回液暂存桶中的回收液泵入混肥桶 进行配肥， 对回收液进行二次配肥， 实现按一定 比例补充作物所需元素的功能， 并保持应有的ph 值和EC值。 本发明能够针对作物不同生长阶段需 求、 不同作物配方要求， 灵活实现自动配肥和营 养液回收液的二次配肥及再利用， 减少营养液回 收液排放， 降低营养液使用成本， 具有智能化、 精 细化、 绿色环保的特点。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115226619 A 2022.10.25 CN 115226619 A 1.一种基于营养元 素的温室营养液回液精准配肥装置， 其特 征在于， 包括： 回液储存单元， 包括m个回液储存桶和一个回液暂存桶(11)， 每个回液储存桶的出水口 与回液暂存桶(11)的入 水口连通， 且连通管路上设有m个电动闸阀、 泵A(9)和回路离子检测 装置(10)； 每 个回液储 存桶中设置有液位传感器C， 回液暂存桶1 1中设有液位传感器A； 混肥桶(13)， 入水口A与回液暂存桶(11)的出水口连通， 且连通管路上设有第十四电磁 比例阀(12)和泵H(54)； 混肥桶(13)内设有液位传感器B； 肥料储存单元， 包括n个肥料桶， 每个肥料桶与混肥桶(13)的入水口B连通， 且连通管路 上设有n个电磁比例阀和泵G(30)； 所述n个肥料桶包含至少一个存放酸的肥料桶、 至少一个 存放碱的肥 料桶， 其余的肥料桶存放无机盐； 控制器， 用于接收液位传感器C、 液位传感器A和液位传感器B的信号， 并控制电动闸阀、 泵A(9)、 第十四电磁比例阀(12)、 泵H(54)、 电磁比例阀和泵G(3 0)的工作状态。 2.根据权利要求1所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特 征在于， 还 包括： 储液单元， 包括p个储液桶， 所述混肥桶(13)的出水口通过主管路与储液桶的入水口连 通， 且连通管路上依次设有泵B(14)和第二电磁比例阀(23)， 每个储 液桶的出水口通过泵接 入各灌溉分支管路， 每个灌溉分支管路中均设有电动闸阀； 每个储液桶的入水 口还连接一 个电动闸阀， 且储 液桶中设有 液位传感器D， 所述液位传感器D将信号传输给控制器， 控制器 控制泵B(14)、 第二电磁比例阀(23)、 电动闸阀和灌溉分支管路上泵的工作状态。 3.根据权利要求1所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特征在于， 所述 回液储存桶 的出水口与回液暂存桶(11)的入水口连通管路上还设有回路离子检测装置(10)， 所述回路 离子检测装置(10)由N、 P、 K、 Ga、 Mg、 S、 EC和ph传感器组成， 用于检测配肥前管路中溶液的营 养元素离子含量、 E C和ph值。 4.根据权利要求2所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特征在于， 所述主管路上还 设有主路离子检测装置(16)， 所述主路离子检测装置(16)由N、 P、 K、 Ga、 Mg、 S、 EC和ph传感器 组成， 用于检测配肥后管路中溶 液的营养元 素离子含量、 E C和ph值。 5.根据权利要求2所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特征在于， 所述主管路上还 设有压力传感器(15)， 用于检测管路中的营养液压力， 并传输给控制器， 进而控制 泵B(14) 的工作压力。 6.根据权利要求1所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特征在于， 所述混肥桶(13) 通过第一电磁比例阀(5 3)与水源管路连通。 7.根据权利要求1所述的温室营养液回液精准配肥装置， 其特征在于， 所述n个肥料桶 与清水管路连通。 8.一种基于权利要求1 ‑7任一项所述的温室营养液回液精准配肥装置的方法， 其特征 在于： 确定二次配方营养元素离子的量， 在肥料桶中配置成营养液， 并泵入混肥桶(13)中， 再将回液暂存桶(1 1)中的回收液泵入混肥桶(13)进行配肥。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述二 次配方营养元素离子的量的确定过 程为： 选定配肥所使用的水溶无机盐为NH4NO3、 KH2PO4、 K2SO4、 KNO3、 Ga(NO3)2、 GaCl2、 MgSO4， 配 肥所使用的酸碱为H3PO4、 H2SO4、 HNO3和NaOH， 定义每种配肥的求解变量分别为x1、 x2、 x3、 x4、 x5、 x11、 x6、 x10、 x7、 x8和x9； 标准液中N、 K、 Ca、 Mg、 P、 S对应的离子含量为分别为A、 B、 C、 D、 E、 F，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115226619 A 2回收液中N、 K、 Ca、 Mg、 P、 S 对应离子的含量分别为a、 b、 c、 d、 e、 f， 二次配方是将标准液中各营 养元素离子浓度减去回收液中各 营养元素离子浓度； 根据离子配方确定x1和x9的值， 即NH4+、 NaOH的量； 基于选定的无机盐和定义的求解变量， 若 使x11＝0， 由x5d0＝D‑d求 解x5， 即确定Ga2+的量； 若 由 和x5d0+x11d0＝D‑d确 定Ga2+的量； 由x6e0＝E‑e求解x6， 即确定Mg2+的量； 令x3、 x4＝0， 若 根据x2c0+2x3c0+x4c0＝C‑c和x2b0+x10b0＝B‑b求得x2、 x10， 即确 定PO43‑的量； 若 令x10＝0， 由x2b0+x10b0＝B‑b求得x2， 从而确定PO43‑的量； 根据x2c0+2x3c0+x4c0＝C‑c、 x6f0+x3f0＝F‑f和x1k+x4k+2x5k+x8k＝A‑a， 求得x3、 x4、 x8的 值， 即确定K+、 NO3‑的量； 由x6f0+x3f0+x7f0≥F‑f和x7＝{minx7|x7f0‑x6f0‑x3f0}确定x7， 即SO42‑的量； 其中： a0表示NH4+的摩尔质量， b0表示PO43‑的摩尔质量， c0表示K+的摩尔含量， d0表示Ga2+ 的摩尔质 量， e0表示Mg2+的摩尔质 量， f0表示SO42‑的摩尔质 量， k表示NO3‑的摩尔质 量， i是 与NH4+的质量比。 10.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 还包括： 配肥结束后， 混肥桶(13)中的肥 料泵入储液桶中， 通过控制各灌溉分支管路上的泵和电动闸阀， 实现灌溉。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115226619 A 3