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設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本介紹

設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)智能化精細(xì)化控制而研發(fā)的一套設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵組成部分，在以色列、荷蘭、法國(guó)、西班牙等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，灌溉施肥全部采用智能化精量控制．節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產(chǎn)效果非常顯著。

我國(guó)正處于從傳統(tǒng)設(shè)施農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變初期，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和設(shè)施農(nóng)業(yè)由一家一戶向規(guī)模化種植的不斷轉(zhuǎn)變，市場(chǎng)對(duì)該種設(shè)備的需求越來(lái)越大。設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)，解決了該項(xiàng)技術(shù)長(zhǎng)期依靠進(jìn)口的技術(shù)難題，可廣泛應(yīng)用于溫室大棚蔬菜、花卉、果樹(shù)等作物的灌溉施肥智能化控制，具有較強(qiáng)的適用性和推廣性。

一、系統(tǒng)的功能

1.1 自動(dòng)、手動(dòng)控制功能

控制柜上設(shè)置了手動(dòng)／自動(dòng)開(kāi)關(guān)．用戶可以用這兩種方式進(jìn)行灌溉施肥控制。當(dāng)自動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可采用手動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，增加了系統(tǒng)控制的靈活性。

1.2 水泵的恒壓變頻控制功能

水泵的恒壓變頻控制為系統(tǒng)提供一個(gè)恒定的管網(wǎng)壓力，使管網(wǎng)壓力不隨打開(kāi)田間閥數(shù)量的多少而變化，保證系統(tǒng)的安全可靠供水

1.3 人工干預(yù)灌溉施肥功能根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門(mén)的灌溉施肥量，可實(shí)現(xiàn)一次性多個(gè)閥門(mén)的自動(dòng)灌溉施肥控制。

1.4 定時(shí)定量灌溉施肥功能

根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門(mén)的灌溉施肥量、灌施起始時(shí)間、灌施結(jié)束時(shí)間、灌水周期等。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一個(gè)月內(nèi)多個(gè)閥門(mén)的自動(dòng)灌溉施肥控制。

1.5 條件控制灌溉施肥功能

利用土壤水勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)土壤的含水量，進(jìn)行自動(dòng)灌溉施肥控制。當(dāng)土壤水勢(shì)達(dá)到設(shè)定水勢(shì)上限時(shí)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行施肥灌溉。當(dāng)達(dá)到設(shè)定水勢(shì)下限時(shí)，灌溉施肥停止．計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄該閥門(mén)灌水量，其他閥門(mén)按此灌溉施肥量依次進(jìn)行，這種控制方式可實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門(mén)的無(wú)人值守灌溉施肥控制。

1.6 智能化混肥功能

根據(jù)作物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度PH和濃度EC，計(jì)算機(jī)按照施肥配方的PH、EC設(shè)定值，將1—4種濃縮100倍的母液、1種5％濃度的H2SO 溶液與水自動(dòng)混合配制，調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液的PH、EC達(dá)到作物正常生長(zhǎng)所需的范圍，以滿足作物的生長(zhǎng)要求。

1.7 灌溉施肥信息的統(tǒng)計(jì)、查詢、顯示功能

該系統(tǒng)可記錄每種作物單個(gè)閥門(mén)每天的灌溉施肥量和灌溉施肥次數(shù)，可連續(xù)存儲(chǔ)180天記錄信息。

1.8 系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)顯示功能

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)主界面顯示當(dāng)前正在運(yùn)行的程序、運(yùn)行的閥門(mén)，使用戶一目了然的掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

1.9 系統(tǒng)的安全保護(hù)功能

當(dāng)用戶設(shè)置不當(dāng)、系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒用戶介入處理。防止對(duì)系統(tǒng)或作物造成更大危害。

二、設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及主要技術(shù)參數(shù)

2.1 系統(tǒng)組成

滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)由中心控制計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)首部裝置、田間電磁閥和控制電纜、滴灌管網(wǎng)系統(tǒng)組成。系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1。

中心控制計(jì)算機(jī)采用觸摸屏和PLC系統(tǒng)首部裝置：包括加壓泵、施肥泵、過(guò)濾器、流量計(jì)、水肥自動(dòng)混合系統(tǒng)、PH—EC監(jiān)測(cè)儀、機(jī)泵恒壓變頻控制柜。田間電磁閥和控制電纜：電磁閥采用AC24V塑料電磁閥，控制電纜采用鎧裝地埋控制電纜。

2.2 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)最大控制規(guī)模：15O畝；系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)流量：80m3／H；系統(tǒng)配套功率：7．5KW；田間電磁閥數(shù)量：8O路。

三、系統(tǒng)的工作原理

3.1 灌溉控制

灌溉分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制三種灌溉控制方式．不論哪一種控制方式，當(dāng)達(dá)到灌溉開(kāi)始條件時(shí)，先打開(kāi)田問(wèn)閥和主控閥，然后啟動(dòng)水泵，開(kāi)始進(jìn)行灌溉。當(dāng)一組閥門(mén)灌溉結(jié)束時(shí)，先打開(kāi)下一組閥門(mén)，再關(guān)閉正在灌溉的閥門(mén)(水泵一直處于運(yùn)行狀態(tài))。當(dāng)所有需要灌溉的田間閥灌溉完畢，先關(guān)閉水泵，再關(guān)閉主控閥和田間閥，這樣。一個(gè)灌溉過(guò)程結(jié)束。

3.2 施肥控制

營(yíng)養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制 種。當(dāng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液施肥時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營(yíng)養(yǎng)液PH、EC值，利用文丘里注肥器進(jìn)行水肥混合，同時(shí)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合營(yíng)養(yǎng)液的PH、EC值，根據(jù)PH、EC設(shè)定值與檢測(cè)值之間的偏差來(lái)調(diào)整混肥閥的注肥頻率，在短時(shí)間內(nèi)使?fàn)I養(yǎng)液的檢測(cè)值和設(shè)定值之差達(dá)到允許的范圍內(nèi)。當(dāng)一組田間閥門(mén)施肥結(jié)束時(shí)．先打開(kāi)下一組閥門(mén)，再關(guān)閉正在運(yùn)行的閥門(mén)。當(dāng)所有需要施肥的田間閥施肥完畢，先關(guān)閉施肥泵和水泵，再關(guān)閉正在打開(kāi)的所有閥門(mén)，結(jié)束施肥控制。

3.3 過(guò)濾器自動(dòng)反沖洗控制

過(guò)濾器反沖洗有兩種控制方式，一種為自動(dòng)控制。一種為計(jì)算機(jī)手動(dòng)控制。自動(dòng)控制是利用差壓開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器進(jìn)、出口兩端差壓．當(dāng)過(guò)濾器由于堵塞．兩端差壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，立即中斷當(dāng)前的工作，對(duì)過(guò)濾器組依次進(jìn)行反沖洗，沖洗時(shí)間長(zhǎng)度可任意設(shè)定，沖洗完畢，恢復(fù)系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)。過(guò)濾器反沖洗手動(dòng)控制：當(dāng)認(rèn)為過(guò)濾器需要反沖洗時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)反沖洗程序界面上的啟動(dòng)鍵，隨時(shí)可進(jìn)行過(guò)濾器的反沖洗，沖洗方式與自動(dòng)控制相同。

3.4 閥門(mén)分組

系統(tǒng)共分為20個(gè)閥門(mén)組，每一個(gè)閥門(mén)組可任意設(shè)置1～4個(gè)閥門(mén)，分在同一個(gè)閥門(mén)組里的閥門(mén)同時(shí)進(jìn)行灌溉，所以，整個(gè)系統(tǒng)最多控制80個(gè)電磁閥。

三、系統(tǒng)的工作原理

3.1 灌溉控制

灌溉分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制三種灌溉控制方式．不論哪一種控制方式，當(dāng)達(dá)到灌溉開(kāi)始條件時(shí)，先打開(kāi)田問(wèn)閥和主控閥，然后啟動(dòng)水泵，開(kāi)始進(jìn)行灌溉。當(dāng)一組閥門(mén)灌溉結(jié)束時(shí)，先打開(kāi)下一組閥門(mén)，再關(guān)閉正在灌溉的閥門(mén)(水泵一直處于運(yùn)行狀態(tài))。當(dāng)所有需要灌溉的田間閥灌溉完畢，先關(guān)閉水泵，再關(guān)閉主控閥和田間閥，這樣。一個(gè)灌溉過(guò)程結(jié)束。

3.2 施肥控制

營(yíng)養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制 種。當(dāng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液施肥時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營(yíng)養(yǎng)液PH、EC值，利用文丘里注肥器進(jìn)行水肥混合，同時(shí)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合營(yíng)養(yǎng)液的PH、EC值，根據(jù)PH、EC設(shè)定值與檢測(cè)值之間的偏差來(lái)調(diào)整混肥閥的注肥頻率，在短時(shí)間內(nèi)使?fàn)I養(yǎng)液的檢測(cè)值和設(shè)定值之差達(dá)到允許的范圍內(nèi)。當(dāng)一組田間閥門(mén)施肥結(jié)束時(shí)．先打開(kāi)下一組閥門(mén)，再關(guān)閉正在運(yùn)行的閥門(mén)。當(dāng)所有需要施肥的田間閥施肥完畢，先關(guān)閉施肥泵和水泵，再關(guān)閉正在打開(kāi)的所有閥門(mén)，結(jié)束施肥控制。

3.3 過(guò)濾器自動(dòng)反沖洗控制

過(guò)濾器反沖洗有兩種控制方式，一種為自動(dòng)控制。一種為計(jì)算機(jī)手動(dòng)控制。自動(dòng)控制是利用差壓開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器進(jìn)、出口兩端差壓．當(dāng)過(guò)濾器由于堵塞．兩端差壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，立即中斷當(dāng)前的工作，對(duì)過(guò)濾器組依次進(jìn)行反沖洗，沖洗時(shí)間長(zhǎng)度可任意設(shè)定，沖洗完畢，恢復(fù)系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)。過(guò)濾器反沖洗手動(dòng)控制：當(dāng)認(rèn)為過(guò)濾器需要反沖洗時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)反沖洗程序界面上的啟動(dòng)鍵，隨時(shí)可進(jìn)行過(guò)濾器的反沖洗，沖洗方式與自動(dòng)控制相同。

3.4 閥門(mén)分組

系統(tǒng)共分為20個(gè)閥門(mén)組，每一個(gè)閥門(mén)組可任意設(shè)置1～4個(gè)閥門(mén)，分在同一個(gè)閥門(mén)組里的閥門(mén)同時(shí)進(jìn)行灌溉，所以，整個(gè)系統(tǒng)最多控制80個(gè)電磁閥。

四、系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

4.1 功能強(qiáng)大．操作簡(jiǎn)便

擁有人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制 種灌溉施肥控制方式，用戶可據(jù)實(shí)際選用。同時(shí)系統(tǒng)還擁有過(guò)濾器反沖洗、信息查詢、安全保護(hù)等功能。

4.2 系統(tǒng)硬件配置高，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉

系統(tǒng)控制硬件選用進(jìn)口的PLC和觸摸屏，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為進(jìn)口的電磁閥、水泵，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備如自沖洗過(guò)濾器、文丘里注肥器、PH／EC監(jiān)測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，降低了系統(tǒng)造價(jià)，該系統(tǒng)價(jià)格比同類進(jìn)口產(chǎn)品低40％左右。

4.3 節(jié)水、節(jié)肥、省工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化管理水平

4.4 實(shí)用性強(qiáng)．適用范圍廣

可廣泛應(yīng)用于蔬菜、花卉、果樹(shù)、食用菌的灌溉施肥管理，具有較強(qiáng)的通用性。⑥控制精度高，試驗(yàn)證明：系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)液濃度EC、酸堿度PH的調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，控制精度可達(dá)到EC≤EC±0．1mS／Cm、PH≤PH±0.2。