马铃薯水肥一体化脉冲控制浓度自调整系统设计 —基于PLC控制

结合当前我国马铃薯水肥一体化灌溉的发展趋势及发展需求,设计了一款基于西门子PLC精确控制的水肥一体化系统,相比于单片机控制,系统在运行稳定性、混肥均匀性、系统响应时间、水肥利用率均得到了显著的提升.系统由水源工程、首部控制系统、输水网管组成.控制枢纽系统以西门子PLC为核心,配合远传压力表和电导率、酸碱度传感器可以实时...     

基于混合蚁群算法和变论域模糊控制的混肥系统设计

为使水肥溶液更好满足果树养分需求,设计一个果园水肥一体化混肥系统。系统采用液位传感器、pH值传感器和EC值传感器检测水肥溶液参数,采用逻辑控制调节水、肥量和溶液EC值,通过基于混合蚁群算法的变论域模糊控制调节水肥溶液pH值。系统仿真及运行试验表明,该算法能够实时调节伸缩因子,将水肥溶液的pH值保持在7.0,实现水肥溶液pH值的精准调节,满足果树生长需要。     

基于PLC的果园水肥一体化控制系统设计

为保证果园作物的养分需求,使水肥混合溶液更地好满足果树生长需要,设计了一个基于PLC的果园水肥一体化控制系统。系统以西门子S7-200 SMART PLC为核心,包括灌溉水过滤子系统、混肥子系统及施肥和反冲洗子系统,通过魂魄支持Modbus通讯协议的压力传感器、液位传感器、pH值传感器、EC值传感器和土壤湿度传感器来检测系统运行参数和土壤湿度。使用西门子SMART 1000 IE V3触摸屏完成了人机交互界面设计,包括开机界面、手动控制界面、自动控制界面、历史数据界面和动态监控界面,用户可以直观查询设备的运行参数、便捷制定灌溉施肥方案。试验结果表明:系统实现了水肥溶液的精准调节,在20s内可以将水肥溶液的pH值保持在7.0,在20min内将溶液EC值保持在1 500μS/cm,从而完成混肥过程,提高了水肥利用效率,保证了设备的高效、稳定运行,在我国果园种植中具有广阔的应用前景。     

水肥一体化远程自动控制系统设计及试验

结合我国智慧型农业和水肥一体化技术的发展趋势,设计了一套水肥一体化远程自动控制系统。系统由肥料稀释系统、均匀混合系统、远程自动控制系统、监测系统及田间喷灌系统组成,并应用了数据采集、数据处理、无线通讯、智能控制等技术。由可编程控制器(PLC)、无线通讯模块、触摸屏,以及EC、pH传感器、压力传感器、电磁阀、泵等部件构成完整的系统,通过触摸屏对施肥机实现本地控制,借助手机APP或电脑网站可以远距离控制施肥机完成相关指令。样机试验表明:施肥机能够实现远程自动控制,实时显示EC值、pH值、水压值,完成设定的多种施肥方案,准确记录单次水肥用量,吸肥性能较好,长时间运行表现出很好的稳定性。     

温室大棚溶解混施智能施肥机设计与实现

为了实现固体水溶性肥料高效溶解与精准施肥，设计了一种温室大棚溶解混施智能施肥机，主要由肥料搅拌单元、供水单元、吸肥单元及控制单元组成，水肥配比采用模糊PID控制调节方式。首先，依据固体水溶性肥料的自身特点搭建带有肥料搅拌装置的施肥设备硬件系统；然后，根据施肥设备混肥特性，建立肥料EC值调控模型，设计PID控制器；最后，采用模糊控制方法自适应调节PID参数，提出模糊PID控制系统设计方法。试验结果表明：使用模糊PID控制策略能够显著提高系统性能，特别是在减少系统滞后时间和保持系统稳定性方面。     

多通道比例施肥机设计与试验

针对目前比例施肥机性能参数差异大、自动化程度不一等突出问题,设计出一种具有"吸肥泵+注肥泵"双泵协同泵送系统的多通道比例施肥机,检测系统创新采用了探入式微管取样器设计,并对施肥机系统压力、流量及EC/pH控制精度和浓度调节响应时间进行了试验。结果表明:EC控制精度8%,pH控制精度±0.1,EC/pH调节响应时间120 s,水肥调节精准、响应快速、注肥均匀、运行稳定,能够满足大田、温室等不同灌溉规模用户的水肥一体化需求。     

水肥一体化设备设计及试验

针对目前基于文丘里吸肥管水肥机吸肥量不稳定、水肥混合均匀性不高等问题,设计了一种文丘里管加注肥泵的水肥一体化设备,并采用CFD数值模拟方法对SolideWorks绘制的水肥机三维模型进水口压力,速度及进肥口压力速度对水肥混合均匀性能的影响进行仿真分析并进行实验验证,为后续水肥机进水口压力速度及注肥口压力速度的选取提供数据支撑。试验结果表明:水肥机进水口速度0.8m/s、注肥口速度0.6m/s、压力为0.15MPa时,出口处离子浓度波动最小,水肥混合最均匀;在不同进水速度、注肥速度下水肥混合均匀度均系数均大于0.85,符合生产要求。     

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。     

溶解混施水肥一体化装置自动控制系统研制

为了提高溶解混施水肥一体化装置的施肥均匀性,解决水肥调控时灌溉量和质量浓度的综合控制问题,设计了溶解混施水肥一体化装置的自动控制系统.采用STM 32微控制器作为控制核心,通过肥料质量浓度标定试验,确定肥液质量浓度和电导率之间的关系,由电导电极及相关检测电路对出口肥液的质量浓度实时在线检测,将肥液质量浓度信号反馈回处理器,并生成控制信号,构建闭环控制回路;采用半桥式电路驱动直流水泵调节供水流量,采用PWM脉宽调制方法实时改变固体肥料添加速度,使出口的肥液质量浓度更加均匀、稳定.试验测定了装置施肥性能,结果表明在加入控制系统实时调节后,装置出口水肥溶液的均匀系数提高了31.46%.     

基于STM32的水肥一体机智能控制系统优化研究

以水肥一体机智能控制系统为研究对象,对作物生长过程中所需的水分及肥料进行分析,利用工控机作为上位机、STM 32控制板作为下位机,搭建水肥一体机智能控制系统.系统可根据作物生长状态、灌溉面积及环境参数,结合作物生长需求进行灌溉量和肥量的分析计算,并根据肥料溶解特性进行灌溉施肥时间的分配转换,在STM 32控制板的输出指...     

一体化灌溉施肥机电气控制系统优化研究

为进一步提升一体化灌溉施肥机的作业效率,在明确其结构组成与工作原理的基础上,对内部电气控制系统进行了优化研究。运用PID智能调节和PLC控制理论,对整机的电气装置和自动控制系统进行优化改进,包括调节控制模块、数据管理模块及智能监测模块等,并选定优化参数进行灌溉试验。结果表明:以肥液浓度C为指标,计算机理论浓度与灌溉试验浓度均可达到设定目标浓度状态,且二者吻合较好;优化后的一体化灌溉施肥机的水利用效率和肥料利用效率分别在原基础上提高22%和13%,大大缩短了施肥灌溉作业时间,验证了此优化研究的可行性,具有一定的应用价值。     

水肥一体化施肥机EC和pH改进自抗扰解耦控制

针对水肥一体化施肥机控制系统在交叉耦合、内外不确定条件下难以通过建立精确数学模型进行跟踪控制的问题,提出一种EC和pH改进自抗扰解耦控制策略。利用六次多项式曲线拟合对系统阶跃响应数据进行滤波处理,由面积法构建系统简化数学模型。选择静态解耦法实现系统解耦,对分解后的两个子系统分别设计自抗扰控制器并进行改进,给非线性状态误差反馈率添加类积分项,并引入模糊控制理论实现其参数在线自整定。仿真结果表明,系统EC和pH的调节时间分别为44 s和39 s,超调量分别为5.5%和0.3%,输出绝对误差分别小于0.1 mS/cm和0.2,该控制器能够实现系统高精度独立调节,相比于线性自抗扰和PID控制器,响应速度更快,抗干扰能力和鲁棒性更强。试验结果表明,该控制器调节误差与仿真结果吻合,并且能够使系统用水量、用肥量、用工量分别降低33.13%、35.75%、35.01%,作物产量提升15.16%,节水、节肥、节工和增产效果显著,具有很高的可行性。     

大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机设计与试验

为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。     

智能履带长行程水肥一体喷洒机设计

在信息化技术的支持之下，农业生产发生了巨大的变化，凭借着信息技术，农业生产逐渐实现集约化、高效化、智能化的发展。基于这种背景，设计了一种智能履带车驱动的长行程水肥一体喷洒装置，包含智能电机、梅花联轴器、支撑板、喷头、速度传感器等部件同时设计了高效控制系统，整个系统包括主页系统界面、监测系统界面、数据显示界面、实时参数界面等部分，并实时监测GPS、肥料EC值、PH值等信息，实时监控周围环境变化，同时将实时数据输送到控制终端，达到远程控制的目的，通过控制系统，不断根据环境调整肥料配比及喷洒速度，使整个作物的生长一机化，智能化。     

基于Web数据挖掘的水肥一体机功能参数实现

以水肥一体机控制系统中各功能参数为研究对象,对水肥一体机的结构组成及工作原理进行分析,并采用Web数据挖掘技术,对水肥一体机及作物生长大数据进行深度分析,形成水肥一体机工作过程知识数据库.将常规水肥一体机的传感系统数据与Web数据库中的知识参数进行比对,形成水肥一体机控制指令,操纵水肥一体机进行混肥、施肥及灌溉.根据水...     

基于物联网的水肥一体化系统设计与试验

为实现温室水肥一体化系统的监控和管理,设计基于物联网的水肥一体化系统。系统设计采用物联网架构,采集控制层通过STM32单片机采集温室环境参数,通过PLC采集执行模块的工作参数并控制水泵和阀门完成施肥灌溉,通过GPRS将数据传输到应用层。Web应用层采用B/S架构设计开发,以MySQL为数据库管理系统,以Java语言开发系统的功能模块。该系统经运行测试,水肥一体化执行模块通过PID控制响应速度快,超调量为6.8%,水肥混合液EC值最大绝对误差为0.5 mS/cm。     

膜下滴灌马铃薯对水肥调控的响应研究进展

马铃薯作为保证国家粮食安全的全球第四大粮食作物，对水肥需求量较大，水肥成为制约马铃薯可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥调控技术可通过合理的水肥配施达到节水节肥和水肥高效利用目的，在实现马铃薯高产优质的同时，提高作物根层土壤酶活性，稳定土壤肥力。本文综述了膜下滴灌水肥调控对马铃薯产量、品质、水肥利用和根层土壤酶活性的影响，旨在为马铃薯水肥调控技术的推广和应用提供重要借鉴和参考。