基于模糊控制的水肥药一体化系统研究

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1、2015年8月农机化研究第8期基于模糊控制的水肥药一体化系统研究何青海，孙宜田，李青龙，孙永佳，沈景新(山东省农业机械科学研究院，济南250100)摘要:为了提高目前水肥药一体化系统的自动化程度，设计了一种智能水肥药一体化系统;针对系统混肥精度不高的问题，设计了适用于营养液混合的模糊控制器，并利用LabVIEW完成整个系统应用软件的开发。该系统不但能够实现独立灌溉、灌溉施肥一体化、灌溉施药一体化及水肥药一体化，而且还具备控制指令输入、系统工作监控和系统信息查询的功能。关键词:设施农业;水肥药一体化;模糊控制中图分类号:S36

2、5;TP273文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)08－0203－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.08.046［4］同作物都能获得最佳生长环境。周亮亮等(20120引言年)介绍一种适合农业温室的基于模糊控制的自动灌随着我国人口的快速增长和城镇化进程的加速，溉施肥控制系统，该系统可以自动或人工控制灌溉施［5］耕地面积减少、水资源匮乏等问题日益严峻。除此以肥时间和施肥量，实现节水和节肥灌溉。李加念等外，大水漫灌、过量施肥、滥用农药等现象严重地降低(2013年)设计了一种基于模糊控

3、制的肥液自动混合［1］了水肥药的利用率。近年来，为提高水资源、肥料装置，该装置采用粗细2级调节的控制策略:首先，自和农药的利用率，各级相关部门推广水肥药一体化技动调节电磁阀PWM控制的占空比进行混肥;然后，采术，该技术通过灌溉、施肥、喷药的有机结合，实现水用模糊控制算法进一步细调PWM的占空比，使混肥［6］肥药的同步管理和高效利用。浓度尽量逼近目标浓度。水肥药一体化技术的基本思想是:通过灌溉系统综上所述，我国目前没有一套实用、科学的产品，将肥液(可溶性固体肥料或液体肥料)、药液和灌溉水灌溉、施肥再与施药配合的水肥药一体系统的

4、自动化均匀、准确地输送到作物的根部土壤，然后把水分、养程度还很低，灌溉、施肥、施药更没有智能型交互式的分、药物按照作物全生育周期的需求进行设计，定量、控制系统。鉴于此，设计了一种基于模糊控制的水肥定时按比例直接提供给作物，最终实现省水、省肥、省药一体化系统，它由溉系统、注肥系统、注酸系统、施［2］药、省工和高效的目的。药系统、混合系统及控制系统组成，每个子系统既可国外灌溉施肥技术水平较高，与灌溉施肥技术配独立控制，也可以协同联合作业，即系统可以实现独套的自动控制系统也较完善和先进，国内的许多学者立灌溉、灌溉施肥、灌溉施药及水

5、肥药一体化的功能。在这方面也做了大量研究，且基于模糊控制灌溉施肥针对系统混肥精度不高的问题，设计了适用于营养液施药系统成为当前研究的热点。崔天时等(2010年)混合的模糊控制器;最后利用LabVIEW完成整个系统开发一种基于模糊控制的温室灌溉控制系统，采用应用软件的开发，可以通过交互式界面输入控制指MatLab工具箱设计模糊控制器，实现了温室灌溉需水令、监控系统工作及查询系统信息等。［3］量的模糊决策系统。王智乾等(2011年)基于PLC1系统总体设计的模糊控制器，构建了一套容温室灌溉控制系统框架，实现实时精确灌溉，并可依情

6、况调整设定值，使不1．1系统的组成水肥药一体化系统由灌溉系统、注肥系统、注酸收稿日期:2014－08－26基金项目:山东省现代农业产业技术体系创新团队建设专项(SDAIT系统、施药系统、混合系统和控制系统等组成，如图1－02－022－08);山东省农业重大应用技术创新项目所示。灌溉系统包括灌溉泵、控制阀、流量表、压力(2013)作者简介:何青海(1986－)，男，山东东营人，助理工程师，硕表、灌溉管道及止回阀等;注肥系统包括液位传感器、士，(E－mail)heqinghai1986@126．com。肥液灌、过滤器、注肥泵、控

7、制阀、流量表、注肥管道及通讯作者:孙宜田(1980－)，男，山东滕州人，工程师，硕士，(E－mail)sytde@163．com。止回阀等;注酸系统包括液位传感器、酸碱灌、过滤·203·2015年8月农机化研究第8期器、注酸泵、控制阀、流量表、注酸管道及止回阀等;施感器、pH值传感器、集液器、混合罐、搅拌器、出液管药系统包括液位传感器、药液灌、注药泵、控制阀、流道及压力表等;控制系统包括控制箱、触摸屏及DSP量表、注药管道及止回阀等;混合系统包括电导率传控制器等。1．灌溉管道2．压力表3．流量表4．控制阀5．灌溉泵6．控制箱

8、7．触摸屏8．DSP控制器9．液位传感器10．肥液灌11．过滤器12．注肥管道13．流量表14．控制阀15．注肥泵16．注酸管道17．流量表18．控制阀19．注酸泵20．过滤器21．酸碱灌22．液位传感器23．注药管道24．流量表25．控制阀26．注药泵27．药液灌28．液位传感器29．电