精准灌溉施肥自动控制系统的研发

随着现代农业的发展,将灌溉与施肥有效结合,实现精准及自动化控制是现代农业的一个发展趋势。依据作物生长过程中对水肥的动态需求,确定了精准灌溉施肥自动控制系统的控制要求及相关性能指标,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,开发了灌溉施肥自动控制系统,实现了上位机软件对灌溉和施肥的自动控制与运行。系统具有手动和自动两种控制模式,具有响应速度快、可靠性高、数据自动记录保存、操作简便等优点。试验运行结果表明:该自动控制系统设计方案合理,系统运行可靠,能够满足设施作物精准灌溉施肥的要求。     

水肥一体化循环灌溉系统的设计与试验

结合我国水肥一体化灌溉发展的需求,设计了一套水肥一体化循环灌溉系统。系统采用椰糠基质栽培,主要由配肥系统、灌溉系统、营养液循环系统3大部分组成。系统通过控制肥水的EC、p H值和进入灌溉管道的肥水量来实现自动施肥灌溉,并具有营养液循环回收的功能。它能够执行较精确的施肥过程,预防肥液浪费,提高水肥利用效率。经实际运用证明,该系统运行稳定、操作方便,EC值控制精度为±0.2 m S/cm、p H值控制精度为±0.2。水肥一体化循环灌溉系统用水量是传统土壤栽培的66.7%,黄瓜产量是传统土壤栽培的1.16倍,用工量是传统土壤栽培的63.2%。运用该系统能够达到节约用水、提高产量、节省用工的目的。     

基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统

为了实现自动灌溉控制,节约农田灌溉用水,设计了一套集农田土壤温湿度监测、泵和电磁阀控制、远程管理的灌溉远程监控系统.该系统以433 MHz频率为核心开发无线传感器网络节点,完成农田土壤温湿度实时监测.基于ARM9微处理器S3C2410构建基站,对比已存储在数据库中的限值,由基站控制泵和电磁阀的启闭,并通过GPRS无线传输方式进行灌溉系统的远程实时监控,远程监控中心采用Citect组态软件实现数据、人机界面管理.试验中,选用4组无线传感器网络节点,分别测得25 cm深度土壤的温度和湿度,数据采样时间间隔为30 min,基站根据土壤信息控制泵与阀门的开闭,并通过GPRS无线网络传输至远程监控中心.试验表明系统使用灵活、功耗低、人机界面友好,能较好地满足农田灌溉远程监控的应用需求.     

基于物联网的果园药水肥一体化控制系统设计与实现

针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。     

基于有效氮现场快速检测的水肥一体化系统设计

为了提高肥料利用率,将近红外光谱检测技术与水肥一体化技术结合,研究设计一套基于有效氮现场快速检测的水肥一体化系统,主要包括数据监测模块、灌溉施肥模块及控制模块。该系统可以根据实时氮素监测,并综合EC值、pH值及作物环境参数数据,实现精准定量施肥灌溉,提高农作物产量和品质,减少环境污染。     

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。     

茶园水肥一体化灌溉施肥装置研究与设计

为提高茶园施肥精度,本文以茶树水肥需求量为基础设计了一种水肥一体化灌溉施肥装置。它由灌溉施肥系统和控制系统组成,通过确定最佳的肥液混合比例,调节吸肥腔与进水腔的体积比,实现水和肥的精确配比。试验运行表明,该装置施肥精度满足设计要求。     

基于ARM的智能灌溉控制系统

以智能化、自动化、精确化的灌溉和施肥控制作为研究对象，介绍了智能灌溉控制的系统结构、工作原理和功能要求。阐述了基于ARM的控制系统硬件结构、信号检测与处理.在硬件平台搭建完成的前提下,介绍控制系统的软件开发工作.首先,建立嵌入式软件开发环境,移植启动代码BOOTLOADER和嵌入式操作系统μClinux到目标板.其次,介绍了系统应用程序,包括主控制程序,用户操作界面程序,键盘程序以及S3C44B0X一些相关功能模块驱动程序的开发.最后用常规PID和补偿纯滞后的SMITH预估器相结合的控制方法对肥料离子浓度EC值进行了闭环控制研究.使用结果证明，离子浓度EC值稳态控制精度达0.01,调节时间小于200S;相对传统灌溉方式而言，实现了智能化、自动化、精确化的灌溉和施肥控制，节约了水资源和肥料，有效地提高了劳动生产率。     

移动式果园水肥药一体化装置决策和控制系统设计

为保证果园作物的良好生长,符合果园个体种植模式需要,设计一个基于专家决策系统的移动式果园水肥药一体化决策和控制系统。该系统配套设备采用轮式结构,控制系统以PLC为核心,以Modbus通讯协议的传感器来检测系统运行参数;人机交互界面设计通过触摸屏实现。通过蒸发量、降雨量、干旱系数制定果园灌溉决策,利用土壤EC值和pH值建立数学模型,制定果园施肥决策。试验结果表明,专家决策系统能够根据干旱系数得到灌溉决策,利用土壤EC值计算施肥量并结合土壤pH值得到施肥决策;控制系统能够将水肥溶液EC值保持在1 500μs/cm,且当管道出口压力值小于管道入口压力值的3/4后自动启动加压泵,当过滤器出口压力值小于入口压力值100 kPa后启动过滤器的自动反冲洗过程,保证过滤器和管道的畅通,满足果园的实际需求。     

温室精细灌溉自动控制系统及其应用分析

文章针对温室灌溉自动化程度低、灌溉模式落后、植株吸水性差等问题,以单片机为核心模块,利用传感器实时采集土壤含水量,设计精准灌溉自动控制系统,并围绕系统组成、试验结果、分析内容,探究了温室精细灌溉自动控制系统及其应用情况。试验表明,当温室灌溉控制系统响应满足设计值时,土壤的平均水分占比约为70.5%,满足温室作物生长环境需求,具有良好的实用性和控制精度。     

水肥控制自适应系统的设计与试验

新疆是全国最大的优质商品棉生产基地，而灌溉施肥在棉花生产中占据着极其重要的地位。为减少棉花实际生产中的水肥浪费，提高水肥利用效率，提出一种基于自适应理论以pH值为控制目标的控肥方法，设计了一套以PLC为控制器核心的水肥控制自适应系统。系统不仅具有灌溉、施肥、自清洗等基本功能，还可精准调控水肥混合比例和施肥量。研究为新疆棉花的种植提供了科学可行的水肥决策依据，也为用户提供了一套科学有效的灌溉施肥方案。     

基于太阳能的自动灌溉系统设计

随着现代农业的进步,智能农业得到快速发展。传统农业灌溉大多采用大水漫灌的方式,水资源浪费严重,为了节约水资源和减少人力投入,智能灌溉系统成为研究热点。由于各地的农业生产条件不同,对灌溉系统的需求也不同。本文针对广东省人多地少和丘陵山区用电困难的现状,以单片机为核心,设计了基于太阳能的自动灌溉系统。该系统由单片机系统板、人机界面、土壤湿度传感器、太阳能板、铅酸蓄电池、充电控制器和直流水泵组成。湿度传感器将收集到的信息传给单片机,再由单片机控制水泵开关进行灌溉,实现智能化灌溉的需求,为山区农业发展提供参考。     

基于PLC的微灌变频控制系统的设计与应用

我国田间节水灌溉自动化技术相对落后,为增加节水节能效率,针对农业灌溉过程中,灌溉系统、灌溉方案的选择缺乏灵活性,缺乏友好的人机交互界面,操作复杂等情况,研究并设计了基于PLC技术的微灌变频控制系统。该控制系统通过电动机变频调速的方法,调节水泵运行工况,从而保证微灌系统在设定压力下稳定运行,并通过触摸屏实时显示、监测和控制系统运行的各工况参数,提高了作物灌溉方案选择的灵活性。田间试验表明,该系统人机界面良好,能够较好地满足微灌系统不同压力的需要,并可以灵活设定和选择灌溉方案,达到节水灌溉的目的。同时由于电机的变频控制具有较好的节能作用,与传统恒压灌溉的方式比,进一步降低了能源的浪费。     

基于PLC的自动灌溉施肥监控系统设计

随着自动化技术在农业生产应用中的不断深入,自动灌溉施肥技术在农业灌溉中的应用越来越广泛,但在实际使用过程中,由于无法准确获取农田含水量和肥料含量,容易造成水资源的浪费及农田肥料匮乏或过饱和,影响农业生产。为此,设计了基于PLC的自动灌溉施肥监控系统,对自动灌溉施肥系统的工作原理进行简要分析,完成了自动灌溉施肥监控系统总体结构的设计,并通过硬件设计,确定了合理可靠的功能模块,最后完成了自动灌溉施肥监控系统的软件流程设计。实际应用表明:监控系统能够实时检测农田的含水量和含肥量,并根据需求供给水分和肥料,确保农田作物能够时刻保持充足的水分和足够的营养,且可在农田缺水状态或农作物缺肥状态下进行报警。该监控系统功能齐全、控制精度高,在较大程度上节约了水资源和农业生产成本,提高了自动灌溉施肥效率,具有一定的推广价值。     

自动灌溉施肥机工作状态监测系统

针对自动灌溉施肥机对工作状态稳定性要求高的需求,对自动灌溉施肥机供水、吸肥、营养液配制和灌溉/施肥等各个环节工作状态设计了相应的监测装置和监测方法.智能控制器根据各个环节工作状态的监测结果对自动灌溉施肥机进行决策控制.最后进行了样机试制和性能试验.结果表明:自动灌溉施肥系统工作状态稳定,能够满足温室精确灌溉和营养液精确配比、施肥的要求,解决了自动灌溉施肥机工作状态的监测问题.     

温室滴灌施肥智能化控制系统研制

详细介绍了温室滴灌施肥智能化控制系统的总体设计、硬件选型、软件开发、系统的主要功能和特点。通过试验证明该系统PH、EC调节品质好，性能稳定可靠，操作简便，实用性强，可广泛应用于蔬菜、花卉等作物的灌溉施肥智能化控制，并已形成系列化产品，将促进我国设施农业的现代化发展。     

温室袋培番茄的水肥精准调控系统设计与试验

针对温室袋培番茄人工灌溉施肥劳动强度大、水肥资源浪费及智能化程度不高等问题,设计了一套基于光合辐射和袋培番茄所需水肥规律的智能灌溉施肥控制系统。采用C#语言对上位机进行开发,用SQL Server软件建立了数据库,用GX Works2软件对PLC程序进行编写,通过上位机调取数据库中传感器实时传输的数据和番茄需水规律计算出灌溉施肥量和灌溉施肥时间,并通过PLC Monitor Unity软件改变PLC程序中出水泵的工作时间,保证PLC每天对番茄进行合理灌溉施肥。对构建的智能灌溉施肥系统进行了不同时间内的出水量均匀性以及EC值、pH值响应时间试验,结果表明:在4.5min时最低均匀系数为98.61%,在9min时最低均匀系数为99.02%,在12min时最低均匀系数为99.16%,EC值在系统运行25s时稳定,稳定后保持在(1.290±0.03) m S/cm以内,pH值在系统运行20s时稳定,稳定后保持在6.00±0.07以内。针对温室袋培番茄灌溉施肥,系统可根据光合辐射变化制定不同的灌溉施肥量,不仅减轻了人工劳动强度,还具有响应速度快、灌溉施肥精确及所用水肥量符合番茄生长需求的特点。     

基于PLC和物联网感应的智能灌溉节水系统设计

为了减少水资源浪费,实现高精准农业灌溉,基于PLC和物联网技术,结合ZigBee与GPRS通讯技术,研究并设计了一种智能灌溉节水系统。系统通过无线传感器网络节点采集土壤湿度信息,以湿度偏差及偏差变化率作为输入量,建立模糊控制规则库,搭建了实验平台。试验结果表明:该智能灌溉节水系统具有设计合理、运行可靠、实用性强的优点,很好地满足了无线灌溉控制的要求,解决了传统灌溉水资源浪费大、稳定性差的问题,实现了节水灌溉的目的,在农业灌溉方面有很高的实际生产应用价值。     

基于ARM和STM32的树苗无线灌水智能控制系统设计

全球日益变暖带来的干旱问题越来越严重,而全球水资源需求迅速膨胀,水资源紧缺制约着全球经济的发展。为了减少水资源浪费,实现高精准农业灌溉,设计了一套无线自动控制的树苗灌溉系统,基于S3C2410A微处理器、移动数据业务,可以通过动态人机界面将采集到的数据展现给操作人员。系统运行结果表明:灌区监控系统具有设计合理、运行可靠、实用性强的特点,很好满足了树苗无线自控灌溉的要求,解决了传统灌溉水资源浪费大、稳定性差的问题,在树苗灌溉方面有很高的实际生产应用价值。     

大田作物早期田间管理及灌溉技术

针对大田作物主要指水稻、大豆、玉米等为主的粮食作物进行分析,随着广大人民群众对于粮食需求量的与日俱增,为了切实保障粮食作物稳定供应,需要加强大田作物高产技术研究,采取合理及科学措施提高大田作物产量和品质。不仅可以满足市场供应和需求,同时也可以让我国农业经济从整体上得到较快的发展。重点介绍了大田作物早期田间管理及灌溉技术,以供相关专业人士进行参考和借鉴。