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1、...页眉关于温室滴灌施肥智能化控制系统的研究1 系统功能托普物联网自2008年，开始着手农业物联网的研发和推广，已经成功做过不少的案例，并且现在和浙江大学合作，有着强大的技术支持，和推广团队，托普物联网力致于做物联网领头军，将中国农业发展愿望实现。温室滴灌施肥智能化控制系统包括FICS-1型(用于现代温室)和FICS-2型(用于普通温室)两种类型,系统主要实现以下功能。(1)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参数,可实现一次性多个阀门的自动灌溉施肥控制。(2)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参数,系统可实现一个月内多个阀门
2、的自动灌溉施肥控制。(3)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,实现多个阀门的全自动灌溉施肥控制。(4)过滤器反冲洗功能:当自冲洗过滤器两端的压差达到设定压力时,计算机可自动控制过滤器逐一进行冲洗。(5)多种控制方式的穿插和记忆保存功能:控制方式的优先级别顺序为过滤器反冲洗>人工干预>定时定量=条件控制。(6)灌溉施肥信息的统计、查询、打印功能。(7)温室内外环境因子的实时监测功能。(8)系统运行状态的动态显示功能。(9)系统传感器的通断选择及校正功能。(10)系统的报警及安全保护功能。(11)田间电磁阀的任意分组功能。(12)水泵恒压变频控制功能。2 系统总体
3、设计....页脚...页眉2.1 系统设计参数温室滴灌施肥智能化系统的主要设表1。系统设计参数表计参数见表12.2 系统构成温室滴灌施肥智能化控制系统由控制计算机、首部管路系统、一次传感器和田间滴灌系统四部分构成,系统构成框图见图1。....页脚...页眉图1 系统构成图2.3 首部管路系统设计首部管路系统由过滤装置、灌溉控制管路、计量设备、混肥控制管路和营养液母液组成,FICS-1型和FICS-2型系统的首部管路分别如图2和图3所示。两种结构形式的不同点是混肥控制管路部分,FICS-1型的水肥混合是在混肥桶内进行的,FICS-2型的水肥混合是直接在系统首部主管道内进行的,不同的混
4、肥方式,其控制方法也不尽相同。....页脚...页眉图2 FICS-1型温室滴灌施肥智能化控制系统系统首部灌溉控制管路主要由水泵、过滤器、计量设备、主控阀组成。系统首部安装了自冲洗过滤器装置,该装置主要用于净化水质,提高了过滤器清洗的自动化程度,降低了劳动强度。计量设备为电子水表(FICS-1型)、流量计(FICS-2型),可以精确的计量每组阀门的灌溉施肥量。混肥控制管路由施肥泵、水肥混合控制阀、文丘里注肥器和营养液组成。文丘里注肥器是水肥混合装置,施肥泵给文丘里注肥器提供工作压力,水肥混合控制阀的作用是调节注肥频率,改变水肥的混合比。整个混肥管路是一个相对独立的工作系统,有利于系
5、统的混肥控制,提高了混肥质量。....页脚...页眉图3 FICS-2型温室滴灌施肥智能化控制系统2.4 计算机硬件选型设计2.4.1 FICS-1型系统硬件选型大型联栋现代温室规模一般为1~2hm2,栽培方式多为基质栽培,种植作物以高档花卉、特菜等高附加值的植物为主。这种温室便于实现室内温度、湿度、光照度、CO2浓度的监测控制。因此,该套温室滴灌施肥智能化控制系统除具有灌溉、施肥的控制功能外,还要具有监测温室内外环境因子的功能,以方便人工进行控制。根据这些特点,选择了控制功能强、操作方便、抗干扰性好、美观大方的触摸屏(NT)和可编程控制器(PLC)作为现代温室的控制计算机。依据模
6、拟量、开关量的多少确定相应的I/O模块数量。2.4.2 FICS-2型系统硬件选型日光温室单栋面积较小,一般为300~700m2,但一个种植区的温室数量可多达上百栋,因此,系统的控制规模相对较大,考虑系统的造价因素,比较PLC、工控机和单片机等性价比,最终选择了工控机作为控制计算机较为适宜。其优点是计算能力强,控制开出量多,但造价较低。3 系统的工作原理....页脚...页眉3.1 灌溉控制灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3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,先打开田间阀和主控阀,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
7、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、条件控制三种。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
