设施农业滴灌施肥智能化控制系统.doc

中国农业物联网领航者托普农业物联网设施农业滴灌施肥智能化控制系统设施农业滴灌施肥智能化控制系统是为实现现代设施农业智能化精细化控制而研发的一套设施农业自动监控系统，滴灌施肥智能化控制系统是现代设施农业的关键组成部分，在以色列、荷兰、法国、西班牙等设施农业发达国家，灌溉施肥全部采用智能化精量控制节水、节肥、省工、增产效果非常显著。我国正处于从传统设施农业向现代设施农业自动监控系统转变初期，随着经济的不断发展和设施农业由一家一户向规模化种植的不断转变，市场对该种设备的需求越来越大。设施农业滴灌施肥智能化控制系统，是我所的专利技术解决了该项技术长期依靠进口的技术难题，可广泛应用于温室大棚蔬菜、花卉、果树等作物的灌溉施肥智能化控制，具有较强的适用性和推广性。一、系统的功能1.1自动、手动控制功能控制柜上设置了手动自动开关用户可以用这两种方式进行灌溉施肥控制。当自动系统出现故障时，可采用手动系统进行控制，增加了系统控制的灵活性。1.2水泵的恒压变频控制功能水泵的恒压变频控制为系统提供一个恒定的管网压力，使管网压力不随打开田间阀数量的多少而变化，保证系统的安全可靠供水1.3人工干预灌溉施肥功能根据用户设定的不同作物多个阀门的灌溉施肥量，可实现一次性多个阀门的自动灌溉施肥控制。1.4定时定量灌溉施肥功能根据用户设定的不同作物多个阀门的灌溉施肥量、灌施起始时间、灌施结束时间、灌水周期等。系统可实现一个月内多个阀门的自动灌溉施肥控制。1.5条件控制灌溉施肥功能利用土壤水势传感器监测土壤的含水量，进行自动灌溉施肥控制。当土壤水势达到设定水势上限时。计算机自动启动系统进行施肥灌溉。当达到设定水势下限时，灌溉施肥停止计算机自动记录该阀门灌水量，其他阀门按此灌溉施肥量依次进行，这种控制方式可实现多个阀门的无人值守灌溉施肥控1.6智能化混肥功能根据作物生长所需营养液的酸碱度pH和浓度EC，计算机按照施肥配方的pH、EC设定值，将14种浓缩100倍的母液、1种5浓度的H2SO溶液与水自动混合配制，调节营养液的pH、EC达到作物正常生长所需的范围，以满足作物的生长要求。1.7灌溉施肥信息的统计、查询、显示功能该系统可记录每种作物单个阀门每天的灌溉施肥量和灌溉施肥次数，可连续存储180天记录信息。1.8系统运行的动态显示功能当系统运行时，系统主界面显示当前正在运行的程序、运行的阀门，使用户一目了然的掌握系统运行状态。1.9系统的安全保护功能当用户设置不当、系统出现异常情况时，计算机会及时发出声光报警，提醒用户介入处理。防止对系统或作物造成更大危害。二、设施农业自动监控系统的组成及主要技术参数2.1系统组成滴灌施肥智能化控制系统由中心控制计算机、系统首部装置、田间电磁阀和控制电缆、滴灌管网系统组成。系统组成见图1。中心控制计算机采用触摸屏和PLC系统首部装置：包括加压泵、施肥泵、过滤器、流量计、水肥自动混合系统、PHEC监测仪、机泵恒压变频控制柜。田间电磁阀和控制电缆：电磁阀采用AC24V塑料电磁阀，控制电缆采用铠装地埋控制电缆。2.2系统主要技术参数系统最大控制规模：15O亩；系统最大设计流量：80m3h；系统配套功率：75KW；田间电磁阀数量：8O路。三、系统的工作原理3.1灌溉控制灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制三种灌溉控制方式不论哪一种控制方式，当达到灌溉开始条件时，先打开田问阀和主控阀，然后启动水泵，开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时，先打开下一组阀门，再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕，先关闭水泵，再关闭主控阀和田间阀，这样。一个灌溉过程结束。3.2施肥控制营养液施肥控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制种。当进行营养液施肥时，计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液pH、EC值，利用文丘里注肥器进行水肥混合，同时在线实时监测混合营养液的pH、EC值，根据pH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率，在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门施肥结束时先打开下一组阀门，再关闭正在运行的阀门。当所有需要施肥的田间阀施肥完毕，先关闭施肥泵和水泵，再关闭正在打开的所有阀门，结束施肥控制。3.3过滤器自动反冲洗控制过滤器反冲洗有两种控制方式，一种为自动控制。一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压当过滤器由于堵塞两端差压达到设定值时，立即中断当前的工作，对过滤器组依次进行反冲洗，冲洗时间长度可任意设定，冲洗完毕，恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制：当认为过滤器需要反冲洗时，通过启动反冲洗程序界面上的启动键，随时可进行过滤器的反冲洗，冲洗方式与自动控制相同。3.4阀门分组系统共分为20个阀门组，每一个阀门组可任意设置14个阀门，分在同一个阀门组里的阀门同时进行灌溉，所以，整个系统最多控制80个电磁阀。系统主程序流程图如图2。四、系统的主要特点4.1功能强大操作简便拥有人工干预、定时定量、条件控制种灌溉施肥控制方式，用户可据实际选用。同时系统还拥有过滤器反冲洗、信息查询、安全保护等功能。4.2系统硬件配置高，性能稳定，价格低廉系统控制硬件选用进口的PLC和触摸屏，执行机构为进口的电磁阀、水泵，保证了系统的可靠性和稳定性。系统关键设备如自冲洗过滤器、文丘里注肥器、pHEC监测仪实现了国产化，降低了系统造价，该系统价格比同类进口产品低40左右。4.3节水、节肥、省工、降低劳动强度，提高自动化管