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水肥一体化实行方案

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精准灌溉水肥一体机主动把持系统

精准灌溉水肥一体机主动把持系统

发布日期:2018-10-25 作者: 点击:

摘要:随着现代农业的发展,将灌溉与施肥有效联合,实现精准及主动化

  把持是现代农业的一个发展趋势••。根据作物生长过程中对水肥的动态需求,断定了精准灌溉施肥主动把持系统的把持请求及相干性能指标,通过系统硬件选型¶••⊿人机界面软件开发以及系统的综合调试,开发了灌溉施肥主动把持系统,实现了上位机软件对灌溉和施肥的主动把持与运行••。系统具有手动和主动及远程网络把持模式,具有响应速度快¶••⊿可靠性高¶••⊿数据主动记载保存¶••⊿操作简便等优点••。实验运行成果表明:该主动把持系统设计方案合理,系统运行可靠,能够满足设施作物精准灌溉施肥的请求••。

引言:

  灌溉施肥是将灌溉和施肥有效联合在一起的现代农业技巧,其生产过程可控,水肥利用率高,具有节水¶••⊿节肥¶••⊿省工¶••⊿增效等优势,因而在现代农业生产中利用越来越广泛••。目前市场上主流的灌溉施肥设备大多是从荷兰¶••⊿以色列等国家进口,其价格高昂,难认为普通农户所吸收,因而针对我国农业生产实际,研发实用的精准灌溉施肥系统迫在眉睫••。我司针对目前市场对灌溉施肥机的应用需求,在广泛调研的基础上,根据农业种植需求进行灌溉施肥机的研发,以下介绍研发的精准灌溉施肥主动把持系统,以供参考••。

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1.灌溉施肥系统的基础构成及把持请求

1.1 灌溉施肥系统组成

灌溉施肥系统重要由给水系统¶••⊿灌溉施肥机¶••⊿监控系统¶••⊿回水池¶••⊿补水系统和杀菌消毒装置等组成,一个范例的灌溉施肥系统构成••。

1.2 系统把持请求

  根据水肥一体化灌溉生产请求,系统能实时感知营养液浓度EC值和P H值,当EC值和P H 值在设定的领域内,系统根据把持请求,定时定量主动灌溉,满足植物生长需要••。当EC值或PH 值超出设定值,则根据程序主动进行营养液浓度调控;系统具有主动和手动把持功效,用户可以选择主动和手动两种方法进行灌溉施肥把持,增长了系统把持的机动性和安全性;系统根据用户把持需要,可进行分区轮灌;系统具有完善的掩护措施••。

1.3 系统工作原理

  营养液浓度和酸碱度直接影响作物生长的状态,灌溉施肥系统在工作过程中要将营养液浓度和酸碱度把持在合适的领域内••。通常用电导率(EC)来表现营养液的浓度,这一指标代表的是营养液中总盐分的离子浓度,常用单位为毫西门子厘米(mS/cm)或者微西门子/厘米(μS/cm)••。大多数作物根系在pH值为5.5~6.5左右的微酸环境下生长良好,但是营养液在循环应用过程中因盐类的生理反响等原因,会导致pH常产生变更,超出最佳pH值领域,进而会对根系的正常生长和功效产生影响,因此必须通过添加低浓度酸液来调节营养液的pH值••。系统工作时,经配料系统精准提取氮磷钾原液在混杂桶内与水搅拌,充分混杂,通过在线传感器实时监测营养液的EC值和pH值等参数,并通过把持系统主动把持电磁阀开关的占空比来实现EC 值和pH 值的调控,然后经循环水泵将营养液输送到作物种植区域,实现水¶••⊿肥的准确灌溉••。灌溉施肥系统的核心设备是灌溉施肥机及其主动把持系统,本设计的精准灌溉施肥机重要由配料系统¶••⊿混杂罐¶••⊿变频恒压水泵¶••⊿定量计¶••⊿营养液罐¶••⊿酸液罐¶••⊿电磁阀以及主动把持系统等组成,灌溉施肥机的机体结构••。

2. 主动把持系统

本机主动把持系统重要由系统硬件和软件两部分组成把持系统原理图••。

2.1 系统硬件选型

2.2 软件设计

系统软件设计重要包含上位机人机界面软件和下位机把持软件的设计••。

2.2.1 人机交互软件

  人机界面是操作人员与下位机(PLC)之间沟通的平台,用来实现操作者与盘算机把持系统之间的信息交互作用••。人机界面用来显示下位机(PLC)的I/O 状态和各种系统信息,吸收操作人员发出的各种命令和设置的参数,并将它们传送给下位机(PLC)••。在综合考虑系统的性价比及可靠性的基础上,本系统上位机选用西门子触摸屏,人机界面软件采用西门子编程软件编写,为系统把持软件界面图••。该系统主菜单由手动/主动把持,历史数据查询与曲线,报警查询及系统简介等界面组成,人机界面友爱••。在设备主动把持界面,可以进行EC值和pH值参数的设定,循环水泵开启工作时间的设定,同时能实时显示EC¶••⊿PH¶••⊿水压等传感器数据••。实现人机交换以及PLC 与上位机软件信息交互••。

2.2.2 下位机把持软件

下位机把持软件采用编程软件进行编程,程序流程图••。该软件是把持系统的核心,在编程环境下以梯形图方法在PC 机上编制,经调试编辑后下载至PLC••。实现的重要功效如下:

(1) 系统采集的重要参数包含EC值¶••⊿pH值¶••⊿压力和回水池水位••。由于系统EC值和pH 值波动领域较大,变更速度快,如果传感器发生故障导致系统的营养液浓度和酸碱度超出设定领域,会影响作物的生长,严重时甚至会导致作物绝收••。故而系统的EC 值和pH 值传感器各设两路检测回路,一路信号数据作为系统把持参数,另外一路信号数据作为监测信号,若两个传感器检测数据相差过大且超过必定领域,则判定其中一个传感器涌现故障,发出报警信号,从

而降低系统因传感器故障而导致误操作的概率••。

(2) 当EC值超过上限或者pH值超过下限时,采用向回水池中补水的方法促使系统EC值和pH值回归正常数值区间,若此时回水池水位处于高限,则系统报警,提示管理人员进行应急处理,同时系统将未添加高浓度营养液和酸液的灌溉水接供给种植区••。

(3) 当系统处于多灌区同时工作状态时,采用轮灌模式工作••。若灌溉过程中,系统产生压力过高或者过低的异常情况时,系统将发出管路堵塞或者漏水的警告••。

(4) 手动把持模式下,系统各可控部件依附操作人员经验把持••。但循环水泵与分灌区电磁阀之间有联锁关系,即至有一个灌区的电磁阀开启后,循环水泵才会启动工作,以防止系统无出水回路导致压力过高,设备损坏••。

3.调试与运行

  根据把持请求,设计制作电气把持线路,将PLC¶••⊿触摸屏以及PC机按照请求进行连接••。在PC机上编好PLC把持梯形图程序并下载到PLC中,将触摸屏组态软件下载到触摸屏,用专用通信电缆将触摸屏和PLC相连接,进行触摸屏和PLC联机调试••。经过相应模仿调试无误后,本系统在永定田农农业科技75秒赛车番茄无土栽培进行生产运作,实现大棚内五个滴灌栽培区域的营养液供给,按照分区轮灌的模式工作,经过半年多的实际运行,系统运行稳固,性能可靠,达到预期设计请求,实地运行时系统的EC值和pH值实时响应曲线••。

4. 结语

 精准灌溉施肥把持系统采用通用PLC 技巧为把持核心,以把持软件为载体,实现了对设施园艺作物种植的水肥准确把持,各部件有序组合与协调作业¶••⊿具有完善的安全的掩护措施¶••⊿对系统设备的参数进行了优化匹配;以触摸屏为人机交互界面,便于系统参数设定和读取,实现了人性化操作••。

  本项目设计的精准灌溉施肥系统采用了主动把持与系统结构相联合的一体化设计,大大进步了灌溉施肥的可靠性和正确度,系统运行稳固可靠,人机界面友爱,价格只有进口设备的1/5,有很好的推广利用价值


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