關于溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)研究分析

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1、...頁眉關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)成功做過不少的案例，并且現(xiàn)在和浙江大學合作，有著強大的技術支持，和推廣團隊，托普物聯(lián)網(wǎng)力致于做物聯(lián)網(wǎng)領頭軍，將中國農(nóng)業(yè)發(fā)展愿望實現(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)主要實現(xiàn)以下功能。(1)人工干預灌溉施肥功能:根據(jù)用戶設定的不同作物多個閥門的灌溉施肥參數(shù),可實現(xiàn)一次性多個閥門的自動灌溉施肥控制。(2)定時定量灌溉施肥功能:根據(jù)用戶設定的不同作物多個閥門的灌溉施肥參數(shù),系統(tǒng)可實現(xiàn)一個月內(nèi)多個閥門

2、的自動灌溉施肥控制。(3)條件控制灌溉施肥功能:利用土壤水勢傳感器監(jiān)測土壤的含水量,實現(xiàn)多個閥門的全自動灌溉施肥控制。(4)過濾器反沖洗功能:當自沖洗過濾器兩端的壓差達到設定壓力時,計算機可自動控制過濾器逐一進行沖洗。(5)多種控制方式的穿插和記憶保存功能:控制方式的優(yōu)先級別順序為過濾器反沖洗>人工干預>定時定量=條件控制。(6)灌溉施肥信息的統(tǒng)計、查詢、打印功能。(7)溫室內(nèi)外環(huán)境因子的實時監(jiān)測功能。(8)系統(tǒng)運行狀態(tài)的動態(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)的報警及安全保護功能。(11)田間電磁閥的任意分組功能。(12)水泵恒壓變頻控制功能。2　系統(tǒng)總體

3、設計....頁腳...頁眉2.1　系統(tǒng)設計參數(shù)溫室滴灌施肥智能化系統(tǒng)的主要設表1。系統(tǒng)設計參數(shù)表計參數(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)由控制計算機、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。....頁腳...頁眉圖1　系統(tǒng)構(gòu)成圖2.3　首部管路系統(tǒng)設計首部管路系統(tǒng)由過濾裝置、灌溉控制管路、計量設備、混肥控制管路和營養(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)進行的,FICS-2型的水肥混合是直接在系統(tǒng)首部主管道內(nèi)進行的,不同的混

4、肥方式,其控制方法也不盡相同。....頁腳...頁眉圖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、過濾器、計量設備、主控閥組成。系統(tǒng)首部安裝了自沖洗過濾器裝置,該裝置主要用于凈化水質(zhì),提高了過濾器清洗的自動化程度,降低了勞動強度。計量設備為電子水表(FICS-1型)、流量計(FICS-2型),可以精確的計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是調(diào)節(jié)注肥頻率,改變水肥的混合比。整個混肥管路是一個相對獨立的工作系統(tǒng),有利于系

5、統(tǒng)的混肥控制,提高了混肥質(zhì)量。....頁腳...頁眉圖3　FICS-2型溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)2.4　計算機硬件選型設計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。這種溫室便于實現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度、光照度、CO2濃度的監(jiān)測控制。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)測溫室內(nèi)外環(huán)境因子的功能,以方便人工進行控制。根據(jù)這些特點,選擇了控制功能強、操作方便、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)代溫室的控制計算機。依據(jù)模

6、擬量、開關量的多少確定相應的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,但一個種植區(qū)的溫室數(shù)量可多達上百棟,因此,系統(tǒng)的控制規(guī)模相對較大,考慮系統(tǒng)的造價因素,比較PLC、工控機和單片機等性價比,最終選擇了工控機作為控制計算機較為適宜。其優(yōu)點是計算能力強,控制開出量多,但造價較低。3　系統(tǒng)的工作原理....頁腳...頁眉3.1　灌溉控制灌溉分為人工干預、定時定量、條件控制3種灌溉控制方式,不論哪一種控制方式,當達到灌溉開始條件時,先打開田間閥和主控閥,然后啟動水泵,開始進行灌溉。當一組閥門灌溉結(jié)束時,先打開下一組閥門,再關閉正

7、在灌溉的閥門(水泵一直處于運行狀態(tài))。當所有需要灌溉的田間閥灌溉完畢,先關閉水泵,再關閉主控閥和田間閥,這樣,一個灌溉過程結(jié)束。3.2　施肥控制營養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預、定時定量、條件控制三種。當進行營養(yǎng)液施肥時,計算機系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設定好的營養(yǎng)液pH、EC值,利用文丘里注肥器進行水肥混合,同時在線實時監(jiān)測混合營養(yǎng)液的pH、EC值,根據(jù)pH、EC設定值與檢測值之間的偏差來調(diào)整混肥閥的注肥頻率,在短時間內(nèi)使營養(yǎng)液的檢測值和設定值之差達到允許的范圍內(nèi)。當一