基于变论域模糊PID的水肥控制策略研究

【目的】设计用于三通道灌溉施肥机的变论域模糊比例积分微分（PID）水肥配比控制器,为水肥一体机灌溉过程中水肥配比的精准控制提供支持。【方法】结合自动化技术和智能控制算法,设计变论域模糊PID水肥配比控制策略,通过流量传感器实时监测水肥一体机灌溉过程中的水肥配比,采用变论域模糊PID控制策略调控阀门开度改变吸肥泵的回水量,实现对灌溉溶液中水肥配比的控制,并以蔬菜上海青为对象,通过田间试验对该算法的控制效果进行试验验证。【结果】与传统PID控制系统相比,变论域模糊PID控制系统的水肥配比波动和超调量均较小,到达稳态的时间缩短了5~25 s;变论域模糊PID控制的水肥配比误差不超过5%。田间试验结果表明,与使用传统人工灌溉施肥相比,采用变论域模糊PID控制策略的水肥一体化系统灌溉上海青可以节水14.92%,节省尿素14.68%,节省过磷酸钙12.76%,且上海青的平均全长、株高、开展度、叶片数分别提高了15.86%,17.67%,18.92%和21.73%,产量提高了41.73%。【结论】 实现了水肥一体机水肥配比的变论域模糊PID控制,设计的水肥一体机的性能可以满足实际生产需求。     

基于云平台的设施水肥一体化控制系统设计与实现

传统设施园艺生产过程中水资源的管理方式粗放,灌溉施肥方式落后、水肥资源浪费严重,不合理的施肥方式会造成土壤中残留肥料,对环境造成污染。为提高设施作物的水肥利用效率和作物产量,本研究围绕设施精准灌溉施肥技术研究基于云平台的设施水肥一体化控制系统。采用模块化的思想,设计了以STM32为控制终端的智能水肥一体化控制系统,实时采集水肥参数,利用灌溉施肥控制算法,实行闭环反馈控制,保证水肥溶液配制的精确性;采用触摸屏组态技术,设计了人机交互系统,拥有手动、定时定量、配肥等多种操作模式;利用物联网技术,设计了水肥一体化远程监控EMCP云平台,实现了云平台间的实时通信,满足了设施作业的网络化管理和智能化控制要求。     

基于物联网技术的水肥一体化服务云平台

在如今物联网技术快速发展背景下,为推动我国农业事业的更好发展,要做好水肥一体化服务云平台建设工作。在具体平台建设工作开展中,要加强平台架构设计、加强平台整体设计,这样才能保证平台建设的科学性与合理性。     

芹菜水肥一体化氮磷钾配比试验研究

水肥一体化技术因具有节水、节肥、省工等优点,从而得到大面积的推广应用,已经成为芹菜设施栽培的主要方式之一,但同时芹菜氮磷钾肥料的配比也很重要。本试验以芹菜为研究对象,通过芹菜不同氮磷钾配比的水肥一体化技术,研究不同氮磷钾配比对芹菜的产量和品质的影响,从而得出芹菜水肥一体化技术中最佳氮磷钾配比,为芹菜水肥一体化技术的应用提供参考。     

不同水肥配比对土壤氮素的影响

试验通过研究不同水肥配比对土壤中硝态氮和铵态氮含量的影响及硝态氮在土壤中的垂直分布研究,探索通过调控水肥配比和N素形态配比,提高水肥利用效率的施肥模式。     

基于模糊自适应PID的温室水肥一体化控制系统研究

本文针对模糊自适应PID的温室水肥一体化控制系统进行研究。针对配肥单元和施肥单元的模块设置问题,通过间接称重的方式,减少了肥料与外界产生的污染,提高了混肥罐中固体肥料的精度;针对配肥单元产生的误差,采用迭代学习控制提前加入停机量,降低了补偿误差值。针对精准配肥控制问题,提出了一种基于模糊自适应的PID算法,将专家经验输入到模糊规则库中,控制器能够根据模糊规则自动推理出最佳设定值,提高了实验精度和效率,并基于PLC和触摸屏等设备开发了水肥一体化控制系统。     

智能水肥一体化管控平台的设计与实现

当前水肥一体化技术已日渐普及,但其线上管控平台还存在不少问题,如管理比较简单,缺少手动预设和自动生成水肥策略功能等,因此设计和实现了一种智能水肥一体化管控平台.管控平台拥有完善的机构、用户、温室、机器和权限等系统管理功能,实时采集、展示和分析土壤、环境等传感器数据和水肥数据,能够及时对异常情况进行多种方式的告警,能够线上手动或自动帮助农户预设水肥策略等.实际运行结果说明,该管控平台的架构与模块设计合理,用户友好度高,功能比较全面和灵活,提高了水肥一体化技术的自动化和智能化水平.     

氮磷配比及水肥配比对春小麦产量的影响初报

以春小麦品种甘春24号为指示品种,研究了不同氮磷配比和水肥配比对春小麦产量的影响.试验结果表明,在播种密度为675万株/hm2时,最优氮磷配比为 P2O5180 kg/hm2、 N 240 kg/hm2,产量可达8333.33 kg/hm2;水肥配比各处理组合中,以灌水3000 m3/hm2,氮磷配比为 P2O5180 kg/hm2、 N 240 kg/hm2时经济效益最高,产量达8300.00 kg/hm2     

基于物联网技术的水肥一体化智能管理系统

为实现蔬菜大棚数字化管理,设计了基于物联网技术的水肥一体化智能管理系统。传感器采集蔬菜大棚土壤温湿度、空气温湿度、光照条件等环境信息,然后将数据上传至云服务器,云平台对数据进行整理,分析制定蔬菜需水量,氮、磷、钾混合比例和施肥时间等管理计划。经试验,基于数字化管理施肥,2017年植株氮、磷、钾积累量分别增加了13.9%、6.2%、6.6%,对比人工经验控制和基于物联网技术,物联网技术的数字化管理施肥优化了氮、磷、钾肥配比,使蔬菜、水果对氮、磷、钾养分吸收更充分。     

一种花卉种植水肥一体化控制系统的设计

为实现家庭花卉种植灌溉施肥无人值守的自动化调节,设计出一种花卉种植水肥一体化控制系统。在分析花卉种植水肥一体化控制系统基本要求的基础上,阐述该系统的总体设计方案和各部分构成,并根据运行测试结果提出改进方向。该控制系统以西门子可编程控制器（PLC）为核心,采用传感器技术,通过设计好的控制程序来实时检测土壤湿度和电导率,并与预设的花卉生长所需水肥阈值进行比较,来决定是否报警。该控制系统以灌溉施肥泵为执行机构,有手动和自动两种工作模式供用户根据需要进行切换。经运行测试,该控制系统运行稳定可靠、操作简单、成本较低,适合推广应用。     

水肥一体化对绿萝生长指标和水肥利用率的影响

【目的】探究水肥一体化对绿萝生长指标和水肥利用率的影响。【方法】本文以青叶绿萝为试验材料,研究了常规施肥（CK）、水肥一体化施肥（T1）,水肥一体化减量施肥（T2,灌水量、施肥量均为水肥一体化施肥的80%）3种施肥方式对绿萝生长指标、水分利用率和肥料利用率的影响。【结果】与CK 相比,T1、T2 处理的盆栽绿萝总根长、根系表面积、茎长、叶面积、SPAD值分别提高36.41%和14.19%、47.13%和11.53%、39.79%和8.13%、26.65%和9.05%、8.82%和1.39%;T1、T2 处理的N、P2O5、K2O 的利用率分别提高32.86%和6.19%、31.43%和8.72%、34.65%和4.82%,T1、T2 处理的水分利用率分别提高38.43%和8.33%。【结论】与常规施肥相比,水肥一体化技术的利用明显提高了绿萝的品质以及水分利用率和肥料利用率。     

前馈-反馈PID算法在水肥一体化控制系统中的应用

在大量研发工作的基础上,针对水肥一体化技术中存在的问题,提出在传统PID系统中引入前馈的控制方案,大大提高了系统的相应速度和稳定性。在资源有限的条件下,本系统能够充分利用水肥的增产效应,对我国农业的发展具有重要的意义。运用西门子s7-200 PLC对EC和p H值进行控制,阐述了EC和p H值的控制原理,PID控制原理以及前馈-反馈PID控制在s7-200 PLC中的应用。结果表明:这种方法都能实现对EC和p H值的精确控制,提高控制精度,满足生产的要求,同时实现自动化控制,节约时间和成本,提高效率。     

基于水肥一体化的苹果减肥施肥技术优化

【目的】筛选渭北旱塬苹果水肥一体化模式下化肥的最佳施用量,为苹果园精准化管理提供技术参考。【方法】以5年生矮化结果树‘玉华早富’苹果品种为试材,设置6个施肥处理：常规施肥模式（CT）,全年施用1.16 kg/株化肥,不施用有机肥,不灌水;双减模式（SJ）,全年施用0.92 kg/株化肥和20 kg/株有机肥,不灌水;水肥一体化模式WF1～WF4,全年分别施用0.92,0.78,0.66,0.56 kg/株化肥,施用有机肥和灌水量均相同,分别为20 kg/株和0.12 m³/株,测定不同处理苹果产量、单果质量、果实商品率、肥料偏生产力、果实品质及挥发性物质种类及其总含量等指标。采用主观层次分析法、客观熵权法对各单一指标赋权,再利用基于博弈论的组合赋权法计算各指标最终权重,然后用近似理想解（TOPSIS）法计算苹果综合评价值,建立评价苹果综合指标的数学模型,分析水肥一体化模式下不同化肥施用量对苹果综合评价值的影响。【结果】与CT相比,SJ处理苹果单果质量、产量、果实商品率虽有增加,但二者差异均不显著,而肥料偏生产力显著提高;WF1～WF4处理苹果单果质量、果实商品率、肥料偏生产力均明显增加,WF2、WF3处理苹果产量均增加,而WF1、WF4处理苹果产量均降低。与CT相比,WF1～WF4处理果实Vc、可溶性总糖、可溶性固形物、可滴定酸含量和固酸比、硬度及果皮花青苷含量总体无显著变化;挥发性物质种类总体也无显著变化,但其总含量除WF2处理外其余均显著下降。根据TOPSIS法确定的不同施肥处理的苹果综合评价值由高到低为WF2＞WF3＞WF4＞SJ＞WF1＞CT。通过综合评价寻优,当化肥施用量为0.73 kg/株时,苹果综合评价值最高,达到了0.72,可知在与CT和SJ处理相比化肥施用量减少37.07%和20.65%的情况下,能提高苹果的综合评价值。【结论】渭北旱塬地区水肥一体化模式下化肥最佳施用量为0.73 kg/株,其中N 0.28 kg/株,P₂O₅ 0.14 kg/株,K₂O 0.31 kg/株,氮、磷、钾肥按照2∶1∶2.2的质量比施用,此条件下苹果综合表现最优。     

基于ZigBee的水肥一体化智能灌溉系统设计

针对农业灌溉过程中水资源浪费严重以及施肥造成的环境污染现象,设计了基于ZigBee的水肥一体化智能灌溉系统。系统将实时采集到的数据通过ZigBee网络传送至服务器,用户在服务器端通过组态王软件控制水池、肥料池或者混合池电磁阀的打开,进而用滴灌的方式对农田进行水或者水肥的灌溉。试验结果表明,系统在1 500 m的范围内能够正常将数据采集模块采集到的数据传送至服务器,同时服务器的控制模块在人为的条件下能够对大田进行灌溉。     

不同水肥配比对小麦产量的影响——基于多因素响应面分析

[目的]明确不同水肥配比对小麦株高、穗粒数和千粒重等生育性状的影响,以及不同生育性状之间的相关性,寻求最佳水肥配施方案.[方法]以绵麦44为材料,利用多因素响应面分析法,通过三因素三水平的响应面优化试验,建立小麦生育性状二次回归方程.[结果]响应面分析表明,回归模型显著.施氮量和灌水量与株高正相关,影响极显著;施磷量与...     

作物水肥耦合产量效应模型研究进展

水、肥是提高农业生产力的关键,能否充分发挥水肥的增产效应对我国粮食安全与农业可持续发展具有重要意义.如何通过有效的措施,更好地协调水肥关系,以达到合理经济地利用水分和养分是农业研究的目的.按作物种类进行归纳,并对多种作物水肥产量效应模型进行了总结,发现干旱缺水以水为主效,底墒充足和降水丰富时,水肥配合存在阈值反应,养分和水分之间以及两者耦合与作物之间存在着协同、顺序加和及表观拮抗等作用.     

基于云模型的节能项目综合评价方法

节能项目评价是节能工作的重要内容。通过分析总结影响节能项目的因素,应用云理论中的云综合评判法对这些因素做出评价,得出的节能项目水平评价结果以云模型结果呈现,能够分析节能项目的薄弱环节,进一步指导节能项目建设。介绍了节能项目及其评价指标、云模型的数字特征和综合云的算法。通过建立二级指标的综合云模型、评语集的云模型等,将节能项目水平的评价结果以概率分布的形式给出。经实例证实,该模型的评价结果直观、可靠,对节能项目评价具有重要的指导意义。     

基于深度学习的水肥药一体化系统的研究与设计

本文介绍了一种基于深度学习方法判断作物生长状态并自动完成水、肥、药施用的装置,该装置利用Raspberry Pi驱动摄像头获取实时叶片图像,将图像预处理后作为网络输入,判断作物是否需要浇水、施肥或喷药,并将判断结果发送至PLC控制器,由PLC控制自吸泵、电磁阀和电机运动完成施药、浇水、施肥作业。     

新疆和田地区葡萄水肥一体化技术与传统水肥管理方式的对比分析

水肥一体化技术是一项新型的现代化农业技术,它具有高效节水、节肥、经济、环保的优越性。和田地区葡萄种植面积广,常年干旱少雨,高效节水技术普及率低,农业用水效率不高,水资源浪费严重。本研究通过对和田地区葡萄水肥一体化技术与传统水肥管理方式进行分析总结,提出了该地区葡萄水肥一体化技术应用的建议,填补了该地区葡萄水肥一体化管理研究方面的空白。