基于PSO优化Fuzzy-PID精量灌溉控制系统设计

精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。实验结果表明:该系统与传统PID控制相比,上升时间减少了4.10 s,超调量降低了14.57%,调节时间减少了27.4 s;相比于Fuzzy-PID控制,上升时间减少了4.30 s,超调量降低了0.37%,调节时间减少了20 s。该系统响应速度快、配比精度高、稳定,具有一定的应用价值。     

基于物联网的水肥精准管控系统设计

为了解决农业灌溉过程中管路流速幅动过大、设备受控距离较短等问题,结合水肥一体化灌溉、LoRaWAN远距离传输通讯、PLC的PWM占空比及PID闭环控制等多种技术,设计了一个水肥精准管控系统。该系统在工作时可以实现水肥流量的恒速控制、肥料间的精确配比及环境参数的实时监测等功能,实现了农业生产的精细化、网络化、智能化管理。     

有机栽培水肥一体化系统设计与试验

A water and fertilizer integrated system for organic cultivation was designed. The system integrated functions of preparing and compounding organic liquid as well as automatical irrigation. Through different subroutines of the system, the aerobic fermentation of organic materials, liquid filtration, compounding and dilution of stock solution, and decision and execution of irrigation strategy can be conducted. Thus, the integration of preparation and management of nutrient solution in organic cultivation, as well as high efficiency and fine management in water and fertilizer could be achieved. In order to verify the reliability and applicability of the system, coconut chaff was selected as organic matrix and non soil and organic cultivation experiment of cucumber was carried out in the solar greenhouse. The results showed that the system was operated stably in preparation of organic liquid and management of water and fertilizer was good in cucumber cultivation. The mechanization and automation of organic fertilizer and water management was implemented. The yield of cucumber was up to 48165kg/hm2, the content of total soluble sugar, vitamin C and titratable acidity were 2.7%, 99.2mg/kg and 008%, respectively. The development and application of this system would break through the bottleneck that existed in water and fertilizer management in organic cultivation, and it had important realistic significances.     

基于PLC的寒地水稻水肥一体化灌溉系统设计

为了加快垦区水稻水肥一体化技术的应用发展,提高水稻生产中自动化、信息化水平。根据水稻在不同生长期的需水、需肥量要求,设计了以PLC为控制核心,通过无线通信方式,实现对水稻农田的土壤水分、水位、设备工作状态等数据进行采集分析的系统,可实现远程或现场控制执行设备自动完成农田灌溉和施肥控制,提高灌溉和施肥的均匀性、及时性和简便性。利用上位机管理软件将各项数据统一存入数据库,供管理者和生产者进行数据分析和对比,为垦区水稻的现代化生产和水稻产品质量安全管理提供可靠的保障。     

基于模糊PID控制的水肥一体化设备的设计

针对智能水肥一体机的水肥混合过程,结合PID控制、模糊控制理论等完成水肥一体化设备,控制器主要是基于模糊的PID控制的规则,以多元数据为依托的控制系统。水肥一体机设备的整体平台主要包括分析层、平台管理层、控制层及资源层几个方面。本次设计的PID控制的自动水肥一体机旨在解决控制对象复杂影响控制系统准确性的问题,应用PID算法提高整体系统的稳定性及响应速度。     

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。     

西瓜水肥一体化灌溉研究进展

水资源短缺和肥料利用率低是我国农业发展面临的突出问题。水肥一体化灌溉是将灌溉与施肥融为一体的灌溉模式,可根据作物不同生育时期需水需肥规律,将水分和养分定时定量按比例精准提供到作物根部。?本文综述了国内外水肥一体化灌溉及相关技术研究进展、西瓜全生育期水肥需求规律和水肥一体化灌溉模式对西瓜生长发育、产量及品质的影响,分析了水肥一体化灌溉面临的问题并提出相关解决方案。深入研究水肥一体化灌溉理论、优化灌溉设备、改变传统灌溉施肥方式可为指导西瓜节水、节肥、优质、高产提供理论依据。     

水肥浓度智能感知与精准配比系统研制与试验

为解决农场当地当时的复合肥料精准化配料问题,本研究将水肥一体化智能灌溉施肥系统作为研究对象,构建了水肥浓度智能感知与精准配比系统。首先提出现场在线水肥溶液智能感知模型的快速建立方法,利用数据分析算法从传感器实时监测的一系列浓度梯度的肥料溶液中挖掘出模型。其次基于上述模型设计水肥浓度智能感知与精准配比系统的框架结构,阐述系统工作原理;并通过三种水体模拟在线配肥验证了该系统原位指导水肥浓度配比的有效性,同时评价了水体电导率对水肥配比浓度的干扰。试验结果表明,正则化条件下二阶的多项式拟合曲线是表达溶液电导率与水肥浓度的变化关系最优的模型,相关系数R²均大于0.999,由此模型可得出用户关心的复合肥各指标浓度。三种水体模拟在线配肥结果表明,水体会干扰电导率导致无法准确反演水肥配比的浓度,相对偏差值超过了0.1。因此,本研究提出的在线水肥智能感知与精准配比系统实现了消除当地水体电导率对水肥配比准确性的干扰,通过模型计算实现复合肥精准化配比,并得出各指标浓度。该系统结构简单,配比精准,易与现有水肥一体机或者人工配肥系统结合使用,可广泛应用于设施农业栽培、果园栽培和大田经济作物栽培等环境下的精准智能施肥。     

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。     

膜下滴灌水肥一体化研究进展

水资源短缺和肥料利用效率偏低是制约我国农业可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥一体化技术是将节水灌溉、按需施肥与覆膜农艺措施集成的高效灌水施肥技术,具有节水节肥、减蒸抑盐、提质增效和减少化肥投入等优点。综述了膜下滴灌水肥一体化技术对水肥利用效率、土壤水盐分布运移,氮磷钾养分在土壤-作物系统的吸收、转化、迁移规律和对土壤理化性质的影响,以及水肥耦合模型研究和滴灌水肥一体化发展历程,分析了膜下滴灌技术目前存在的问题并提出了对策建议。     

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。     

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     

滴灌施肥水肥耦合对温室无土栽培水果黄瓜产量的影响

试验对温室内无土栽培的水果黄瓜在不同生育阶段进行了不同的水肥耦合试验,旨在揭示黄瓜产量与灌水量及施肥配比的内在关系.结果表明:生育期最优灌水量为3 975 m3/hm2左右,最优施肥配比为N:P2O5:K2O=2:1:3;5、6、10月份的最优灌水量为试验的中水,7-9月份的最优灌水量为试验的高水,最优施肥配比在5-10月份,都为N:P2O5:K2O=2:1:3,与全生育期规律一致.     

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。     

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。     

水肥耦合微喷灌溉对香蕉生长和产量的影响

在水肥耦合微喷灌溉仅为微喷灌溉后撒肥或传统人工淋灌撒肥处理的70%施肥量条件下,研究水肥耦合微喷灌溉对香蕉生长和产量的影响。结果表明:水肥耦合微喷灌溉可减少香蕉施肥量30%以上;较传统人工淋灌撒肥,在香蕉营养生长盛期和生殖生长期缺水干旱的雷州半岛,缩短香蕉生育期24.9 d,增加产量17.6%,在香蕉生殖生长期缺水干旱的珠江三角洲,缩短香蕉生育期12.3 d,增加产量12.1%。     

不同灌溉方式下脐橙生育特性及品质的水肥一体调节效应

探索了不同灌溉方式下(常规灌溉、分根区固定灌溉和分根区交替灌溉)脐橙生育特性及品质的水肥一体调节效应,为脐橙高效生长和优质奠定基础。结果表明,相比高肥水质量比(氮与水质量比),低肥水质量比使脐橙萌芽率降低了5.18%~11.54%,枝梢平均生长量降低了9.10%~25.51%,开花率降低了19.81%~27.09%,果实横径降低了1.73%~11.66%,可溶性固形物提高1.00%~12.00%,糖提高2.08%~11.93%,酸变化幅度为-4.39%~25.58%,Vc变化幅度为-15.78~12.31%,单株产量降低7.56~15.00%。相比常规灌溉,分根区固定灌溉下萌芽率降低了14.13%~18.14%,枝梢平均生长量下降了12.64%~21.44%,开花率提高了13.46%~22.45%,果实横径降低了5.02%~12.89%,可溶性固形物、糖、酸和Vc分别提高35.64%~48.00%、51.09%~56.95%、271.53%~314.76%、77.98%~95.16%,单株产量降低30.10~32.02%;分根区交替灌溉下萌芽率降低了6.59%~8.84%,枝梢平均生长量下降了5.03%~12.55%,开花率提高了6.16%~9.07%,果实横径降低了0.34%~4.00%,可溶性固形物、糖、酸和Vc分别提高4.95%~19.00%、2.12%~23.52%、8.16%~63.09%、3.90%~19.46%,单株产量降低12.40%~20.30%。因此,低肥水质量比及分根区交替灌溉方式对脐橙产量影响较小,可降低冗余生长且显著提高品质。     

不同灌溉方式下水肥一体化对玉米养分吸收规律的影响

探讨了在不同灌溉条件下,对玉米植株养分吸收规律的影响.试验以山东省磨山为试验地,在水肥一体化基础上,开展不同灌溉方式对玉米植株养分吸收规律的探究,设置不灌溉(CK)、沟灌(T1)、喷灌(T2)、滴灌(T3)4种灌溉方式.研究表明:拔节期、抽丝期、成熟期3个时期,玉米植株干物质积累量都呈现出T3>T2>T1>CK;氮、磷...