關(guān)于溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)及研究

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1、...頁(yè)眉關(guān)于溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)的研究1　系統(tǒng)功能托普物聯(lián)網(wǎng)自2008年，開始著手農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和推廣，已經(jīng)成功做過(guò)不少的案例，并且現(xiàn)在和浙江大學(xué)合作，有著強(qiáng)大的技術(shù)支持，和推廣團(tuán)隊(duì)，托普物聯(lián)網(wǎng)力致于做物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)頭軍，將中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展愿望實(shí)現(xiàn)。溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)包括FICS-1型(用于現(xiàn)代溫室)和FICS-2型(用于普通溫室)兩種類型,系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能。(1)人工干預(yù)灌溉施肥功能:根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門的灌溉施肥參數(shù),可實(shí)現(xiàn)一次性多個(gè)閥門的自動(dòng)灌溉施肥控制。(2)定時(shí)定量灌溉施肥功能:根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門的灌溉施肥參數(shù),系統(tǒng)可

2、實(shí)現(xiàn)一個(gè)月內(nèi)多個(gè)閥門的自動(dòng)灌溉施肥控制。(3)條件控制灌溉施肥功能:利用土壤水勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)土壤的含水量,實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門的全自動(dòng)灌溉施肥控制。(4)過(guò)濾器反沖洗功能:當(dāng)自沖洗過(guò)濾器兩端的壓差達(dá)到設(shè)定壓力時(shí),計(jì)算機(jī)可自動(dòng)控制過(guò)濾器逐一進(jìn)行沖洗。(5)多種控制方式的穿插和記憶保存功能:控制方式的優(yōu)先級(jí)別順序?yàn)檫^(guò)濾器反沖洗>人工干預(yù)>定時(shí)定量=條件控制。(6)灌溉施肥信息的統(tǒng)計(jì)、查詢、打印功能。(7)溫室內(nèi)外環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。(8)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)顯示功能。(9)系統(tǒng)傳感器的通斷選擇及校正功能。(10)系統(tǒng)的報(bào)警及安全保護(hù)功能。(11)田間電磁閥的任意分組功能。(

3、12)水泵恒壓變頻控制功能。2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)....頁(yè)腳...頁(yè)眉2.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)溫室滴灌施肥智能化系統(tǒng)的主要設(shè)表1。系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)表計(jì)參數(shù)見表12.2　系統(tǒng)構(gòu)成溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)由控制計(jì)算機(jī)、首部管路系統(tǒng)、一次傳感器和田間滴灌系統(tǒng)四部分構(gòu)成,系統(tǒng)構(gòu)成框圖見圖1。....頁(yè)腳...頁(yè)眉圖1　系統(tǒng)構(gòu)成圖2.3　首部管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)首部管路系統(tǒng)由過(guò)濾裝置、灌溉控制管路、計(jì)量設(shè)備、混肥控制管路和營(yíng)養(yǎng)液母液組成,FICS-1型和FICS-2型系統(tǒng)的首部管路分別如圖2和圖3所示。兩種結(jié)構(gòu)形式的不同點(diǎn)是混肥控制管路部分,FICS-1型的水肥混合是在混肥桶內(nèi)進(jìn)行的,FI

4、CS-2型的水肥混合是直接在系統(tǒng)首部主管道內(nèi)進(jìn)行的,不同的混肥方式,其控制方法也不盡相同。....頁(yè)腳...頁(yè)眉圖2　FICS-1型溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)系統(tǒng)首部灌溉控制管路主要由水泵、過(guò)濾器、計(jì)量設(shè)備、主控閥組成。系統(tǒng)首部安裝了自沖洗過(guò)濾器裝置,該裝置主要用于凈化水質(zhì),提高了過(guò)濾器清洗的自動(dòng)化程度,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)量設(shè)備為電子水表(FICS-1型)、流量計(jì)(FICS-2型),可以精確的計(jì)量每組閥門的灌溉施肥量?；旆士刂乒苈酚墒┓时?、水肥混合控制閥、文丘里注肥器和營(yíng)養(yǎng)液組成。文丘里注肥器是水肥混合裝置,施肥泵給文丘里注肥器提供工作壓力,水肥混合控制閥的作用

5、是調(diào)節(jié)注肥頻率,改變水肥的混合比。整個(gè)混肥管路是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工作系統(tǒng),有利于系統(tǒng)的混肥控制,提高了混肥質(zhì)量。....頁(yè)腳...頁(yè)眉圖3　FICS-2型溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)2.4　計(jì)算機(jī)硬件選型設(shè)計(jì)2.4.1　FICS-1型系統(tǒng)硬件選型大型聯(lián)棟現(xiàn)代溫室規(guī)模一般為1~2hm2,栽培方式多為基質(zhì)栽培,種植作物以高檔花卉、特菜等高附加值的植物為主。這種溫室便于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度、光照度、CO2濃度的監(jiān)測(cè)控制。因此,該套溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)除具有灌溉、施肥的控制功能外,還要具有監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)外環(huán)境因子的功能,以方便人工進(jìn)行控制。根據(jù)這些特點(diǎn),選擇了控制功能強(qiáng)、操

6、作方便、抗干擾性好、美觀大方的觸摸屏(NT)和可編程控制器(PLC)作為現(xiàn)代溫室的控制計(jì)算機(jī)。依據(jù)模擬量、開關(guān)量的多少確定相應(yīng)的I/O模塊數(shù)量。2.4.2　FICS-2型系統(tǒng)硬件選型日光溫室單棟面積較小,一般為300~700m2,但一個(gè)種植區(qū)的溫室數(shù)量可多達(dá)上百棟,因此,系統(tǒng)的控制規(guī)模相對(duì)較大,考慮系統(tǒng)的造價(jià)因素,比較PLC、工控機(jī)和單片機(jī)等性價(jià)比,最終選擇了工控機(jī)作為控制計(jì)算機(jī)較為適宜。其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng),控制開出量多,但造價(jià)較低。3　系統(tǒng)的工作原理....頁(yè)腳...頁(yè)眉3.1　灌溉控制灌溉分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制3種灌溉控制方式,不論哪一種控制方式,

7、當(dāng)達(dá)到灌溉開始條件時(shí),先打開田間閥和主控閥,然后啟動(dòng)水泵,開始進(jìn)行灌溉。當(dāng)一組閥門灌溉結(jié)束時(shí),先打開下一組閥門,再關(guān)閉正在灌溉的閥門(水泵一直處于運(yùn)行狀態(tài))。當(dāng)所有需要灌溉的田間閥灌溉完畢,先關(guān)閉水泵,再關(guān)閉主控閥和田間閥,這樣,一個(gè)灌溉過(guò)程結(jié)束。3.2　施肥控制營(yíng)養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制三種。當(dāng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液施肥時(shí),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營(yíng)養(yǎng)液pH、EC值,利用文丘里注肥器進(jìn)行水肥混合,同時(shí)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合營(yíng)養(yǎng)液的pH、EC值,根據(jù)pH、EC設(shè)定值與檢測(cè)值之間的偏差來(lái)調(diào)整混肥閥的注肥頻率,在短時(shí)間內(nèi)使?fàn)I養(yǎng)液的檢測(cè)值和設(shè)定值之

8、差達(dá)到允許的范圍內(nèi)。當(dāng)一