基于柱塞泵与单片机的可控施肥机设计与喷灌试验

为了实现水肥一体化施肥装备流量精确且无水头损失,设计了一种基于柱塞泵与单片机的高精度可控施肥机,开展了恒流模式下6个流量梯度的喷灌系统施肥均匀性试验;以喷头总流量变化幅度为变量,设计了在1∶10的水肥配比下2种灌溉总流量变化幅度的不同工况,对比启、闭可控施肥机恒定水肥比例模式对水肥一体化支管内肥料浓度稳定性的影响效果.试验结果表明,高精度可控施肥机在流量分别为100,200,400,600,800,1 000 L/h的6种恒流模式时,喷灌均匀系数C_U为99.33%~99.71%、变异系数C_V为0.35%~0.75%;C_U,C_V与施肥机流量分别呈正相关与负相关关系,且喷头喷洒肥液的电导率总平均值E_C_-与施肥机流量之间具有显著的正相关性.在恒定水肥比例模式时,试验组管道内肥液浓度在160 s时趋于稳定,且稳定后肥液电导率与目标值偏差率小于4%.高精度可控施肥机恒流模式试验表明施肥机大流量下施肥均匀性变异系数仅为小流量下的50%,且改变施肥机的流量是水肥一体化喷灌系统实现高均匀度变量施肥的一种有效途径;试验证明恒水肥配比模式可有效减小支管肥料浓度受外界的影响.     

水肥一体化施肥机变量吸肥系统的设计与试验

依据现代农业生产中作物施肥与灌溉融为一体的发展趋势,对水肥一体化施肥机的关键部分—吸肥系统进行结构设计及吸肥通道的变量吸肥展开研究。设计了基于射流器并联的水肥一体化施肥机三通道吸肥系统,通过Solid Works三维软件建立水肥一体化水肥一体化施肥机三通道吸肥系统三维结构,并应用Flo EFD对吸肥系统吸肥性能进行仿真分析。构造了5种边界条件方案进行吸肥性能仿真分析对比,并以进口压力0. 5MPa出口压力0. 1MPa为例进行性能试验,结果表明:吸肥系统各通道吸肥精度最高可达98. 1%。对三吸肥通道的变量吸肥进行了控制器及管道机械部件的设计,并通过试验验证其可行性,旨在为水肥一体化施肥机的深入研究和发展提供参考。     

水肥一体化施肥机吸肥器结构优化及试验

为探究水肥一体化施肥机吸肥器结构对吸肥量的影响及吸肥通道吸肥量差值较大的问题,运用Solidw-Works设计并联1条、2条、3条射流泵的吸肥器模型;并利用FloEFD对3种吸肥器的吸肥量进行分析.综合对比数值模拟结果可知:吸肥器的最优结构为并联3条射流泵.此外,通过改变主管道长度和射流泵间距对吸肥器结构进行优化并分析...     

基于蠕动泵的水肥药一体化装备设计与试验

目前,设施园艺生产中营养液或农药主要是在较大的水池中由人工调配,占地面积大,效率低,成本高,费时费力,严重制约了我国设施农业的发展。为此,设计了水肥药一体化智能装备,主要由主泵、蠕动泵、EC和pH传感器等部分组成,可在灌溉的管道内进行配肥或配药,精度高,省时省力,现用现配,无需配备较大的水池。同时,设计了该装备的整体结构、控制系统以及人机交互界面,并进行验证试验,结果表明:主泵和蠕动泵的流量精度分别为94.89%和96.69%,ec调控误差为0.68%,pH调控误差为1.42%,具备较好的应用价值。     

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。     

黑龙江省半干旱区玉米喷灌水肥耦合效应试验研究

干旱和土壤贫瘠是限制干旱半干旱地区农业发展的主要因素。因此,合理制定不同喷灌水量的玉米施肥方案,对玉米产量效应具有重要意义。在喷灌施肥条件下,采用311-A最优混合设计,开展春玉米水肥耦合大田试验。通过对试验数据的分析研究,发现影响玉米产量的主要因素依次是氮肥用量、灌水量和磷肥用量。各个因素交互作用对玉米产量的影响都表现为正效应,其效应顺序为:N×水P×NP×水。春玉米全生育期喷灌水肥耦合最佳组合为:磷肥134.4kg/hm~2、氮肥282.5kg/hm~2、灌水量1 061.0m~3/hm~2,产量为15 853kg/hm~2。     

基于PIPENET的在线式水肥一体化施肥机管路优化设计

现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同,但针对不同应用场景,管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别,为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时,通过PIPENET软件对设计管路进行仿真,提出优化设计,选择合适水泵,以供给文丘里管合适的流量和压力,提升设备吸肥效率和稳定性。通过试验验证仿真结果,在研究条件下仿真结果与验证试验结果各点压力差异小于5.5%,通过对比证明,PIPENET软件可以用于施肥机管路辅助设计,尤其在进行水泵选型时可以快速确定水泵参数,根据流速修正管路管径,加速设计过程,提高设备可靠性。     

水肥一体化技术在桑园中的应用

近年来,四川省深入实施乡村振兴战略,川桑产业全面振兴.在一系列加快建设现代农业"10+3"产业体系,推进农业大省向农业强省跨越的方针政策下,蚕桑产业大力稳步发展,水肥一体化技术也开始在桑园中应用.它在一定程度上改变了传统桑园的灌溉、施肥方式,极大地降低了桑园管理的人工成本,提升了土地资源利用率.基于此,本文围绕水肥一体...     

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...     

喷灌条件下冬小麦的水肥利用特征研究

对喷灌条件下冬小麦对水肥的利用进行了研究,探讨了不同灌溉水量对冬小麦产量、耗水规律以及对土壤中硝态氮含量的影响,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额。试验结果表明随着灌溉水量的增加,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少,主要以消耗灌溉水为主;小麦生长期间对土壤中硝态氮的吸收随土壤深度的不同而有所区别;在3个灌溉水平下,随着灌水量的减少,灌溉水的利用效率逐渐升高,经济灌溉量为209.3 mm。     

水肥一体化灌溉施肥机吸肥性能试验研究

为满足灌溉施肥和多营养调配的需求,设计了一款简易型3通道施肥机。通过试验的方法,研究不同灌溉主管进口压力、流量和吸肥通道开启个数对吸肥量的影响规律,以及施肥水泵的水力规律。结果表明:主管进口压力、吸肥通道开启个数对吸肥量有影响,主管进口流量对吸肥量无影响。3个吸肥通道全部开启时,随主管进口压力的增大,总吸肥量逐渐减小;开启1个或2个吸肥通道时,总吸肥量在一定压力范围内基本保持不变,随后逐渐减小。建立了总吸肥量与主管进口压力、吸肥通道开启个数的回归模型,可用于吸肥量估算。水泵效率随主管进口压力的增大而增大,当3个吸肥通道全部开启时施肥水泵效率最高。所揭示的施肥机的吸肥规律及施肥水泵的水力规律,可为施肥水泵的选型设计提供参考。     

喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应的田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应进行了研究,探讨了不同灌水施肥处理对冬小麦产量,耗水规律以及对土壤中全氮,硝态氮含量等的影响,建立反映冬小麦产量与施肥量,灌水量关系的数学模型,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额,施肥量。     

水肥一体化系统首部研究现状与展望

为分析当前水肥一体化系统首部存在的问题及探索其发展方向,首先,以施肥机和灌溉系统匹配方式为依据,对系统首部进行分类,阐明支管路注肥旁通式系统首部和主管路肥料预混式系统首部的结构和原理;其次,总结常见的施肥机控制系统实现方式,分析单机控制系统和网络型控制系统的控制方式和控制逻辑,以及各种控制方式的优缺点;第三,对目前新兴的水肥一体化+新技术(装备)进行总结,阐述水肥一体化与传统技术装备融合的过程中出现的新技术、新装备;第四,指出系统首部存在的主要问题,主要论证首部控制系统的控制逻辑难以农艺管理相适应、难以按相应阈值自动启停等短板问题,以及土壤与作物生理信息原位在线检测技术、按不同作物的需水需肥规律进行水肥决策等难点问题;最后,探讨系统首部的发展方向,终端型设备向小型化便携式发展,控制中心型系统首部与边缘计算的智能网关相结合,智能控制系统应与具体种植模式和庄稼结合精细化设计,从而实现无人化管理。     

水动注入式滴灌施肥机水肥均匀性研究

为了探究在灌溉系统中水动注入式滴灌施肥机灌水与施肥的分布特征,在整个灌溉施肥周期进行测试,对各滴头进行连续取样,并采用光度比色法作为检测肥液浓度的方法,从而分析灌水和施肥均匀性。结果表明:施肥机的灌水和施肥均匀性良好,各项统计指标均在98%以上,且各滴头的灌水流量与施肥量受滴头到支管进口与毛管进口的距离影响。     

水肥一体化条件下苹果园的水肥管理

文中就水肥一体化适宜的区域以及适宜的时期进行了具体的介绍,提出了水肥一体化条件下苹果园的水肥管理措施,希望能够为相关工作人员提供参考以及借鉴.     

浅析一种高效水肥一体化灌溉设备

水肥一体化灌溉技术,肥效快且有很高的养分利用率,能够有效避免肥料在较干表层土中施入导致无法有效溶解、挥发失效、影响施肥效果的问题,特别是对于一些尿素态、铵态氮肥施入地表造成挥发损失的问题发挥着重要作用,能够有效减少肥料应用,提高肥料利用率.所以推广应用高效水肥一体化灌溉设备,对于提高水肥一体化灌溉技术应用具有重要的促进...     

葡萄水肥一体化氮肥减量试验小结

我国诸多葡萄产区土壤处于亚健康状态,因养分失衡造成了土壤酸碱化、次生盐渍化等一系列问题。平衡施肥能显著提高葡萄产量、品质和生产效益。试验设4个处理,常规施肥、追肥减氮20%、追肥减氮40%和追肥减氮60%,从萌芽至开花幼果形成阶段,各处理基本一致,无明显差异,但在果实的转色期、成熟期,由于氮肥施用量减少后,有所提前。在对产量和效益影响方面,处理2的表现最好。     

喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应的田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应进行了研究,探讨了不同灌水施肥处理对冬小麦产量、耗水规律以及对土壤中全氮、硝态氮含量等的影响,建立反映冬小麦产量与施肥量、灌水量关系的数学模型,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额、施肥量     

温室智能水肥一体化微喷灌装置设计

为了提高现代化温室的自动化控制功能,提高温室作物的产量,设计了一种新型基于PID反馈调节的微喷灌溉装置。该装置采用单片机反馈调节功能,可根据实测环境的温度和湿度进行水肥一体化灌溉,保证了作物的水分和肥料的供给,有效地提高了作物的产量。采用AT89C52单片机作为水肥一体化灌溉的控制器,使用模糊PID控制算法对微灌管的流量进行调节,具有多路控制功能,在无人值守的情况下,可以实现温度和湿度的实时监测,性价比较高,灵活性较好。对水肥一体化微喷灌装置进行了测试,结果表明:系统运行较为平稳,没有发生较大的振荡,控制效果较好。对不同滴灌量下的作物产量进行了测试,得到了最大产量下合适的灌溉量。