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設(shè)施農(nóng)業(yè)自動監(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)是為實現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)智能化精細化控制而研發(fā)的一套設(shè)施農(nóng)業(yè)自動監(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、西班牙等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達國家，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)自動監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變初期，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和設(shè)施農(nóng)業(yè)由一家一戶向規(guī)?；N植的不斷轉(zhuǎn)變，市場對該種設(shè)備的需求越來越大。設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)，解決了該項技術(shù)長期依靠進口的技術(shù)難題，可廣泛應(yīng)用于溫室大棚蔬菜、花卉、果樹等作物的灌溉施肥智能化控制，具有較強的適用性和推廣性。

一、系統(tǒng)的功能

1.1 自動、手動控制功能

控制柜上設(shè)置了手動／自動開關(guān)．用戶可以用這兩種方式進行灌溉施肥控制。當自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可采用手動系統(tǒng)進行控制，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)提供一個恒定的管網(wǎng)壓力，使管網(wǎng)壓力不隨打開田間閥數(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)定的不同作物多個閥門的灌溉施肥量，可實現(xiàn)一次性多個閥門的自動灌溉施肥控制。

1.4 定時定量灌溉施肥功能

根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個閥門的灌溉施肥量、灌施起始時間、灌施結(jié)束時間、灌水周期等。系統(tǒng)可實現(xiàn)一個月內(nèi)多個閥門的自動灌溉施肥控制。

1.5 條件控制灌溉施肥功能

利用土壤水勢傳感器監(jiān)測土壤的含水量，進行自動灌溉施肥控制。當土壤水勢達到設(shè)定水勢上限時。計算機自動啟動系統(tǒng)進行施肥灌溉。當達到設(shè)定水勢下限時，灌溉施肥停止．計算機自動記錄該閥門灌水量，其他閥門按此灌溉施肥量依次進行，這種控制方式可實現(xiàn)多個閥門的無人值守灌溉施肥控制。

1.6 智能化混肥功能

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

1.7 灌溉施肥信息的統(tǒng)計、查詢、顯示功能

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

1.8 系統(tǒng)運行的動態(tài)顯示功能

當系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)主界面顯示當前正在運行的程序、運行的閥門，使用戶一目了然的掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)。

1.9 系統(tǒng)的安全保護功能

當用戶設(shè)置不當、系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，計算機會及時發(fā)出聲光報警，提醒用戶介入處理。防止對系統(tǒng)或作物造成更大危害。

二、設(shè)施農(nóng)業(yè)自動監(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)由中心控制計算機、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)組成見圖1。

中心控制計算機采用觸摸屏和PLC系統(tǒng)首部裝置：包括加壓泵、施肥泵、過濾器、流量計、水肥自動混合系統(tǒng)、PH—EC監(jiān)測儀、機泵恒壓變頻控制柜。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)、定時定量、條件控制三種灌溉控制方式．不論哪一種控制方式，當達到灌溉開始條件時，先打開田問閥和主控閥，然后啟動水泵，開始進行灌溉。當一組閥門灌溉結(jié)束時，先打開下一組閥門，再關(guān)閉正在灌溉的閥門(水泵一直處于運行狀態(tài))。當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。一個灌溉過程結(jié)束。

3.2 施肥控制

營養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預(yù)、定時定量、條件控制 種。當進行營養(yǎng)液施肥時，計算機系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營養(yǎng)液PH、EC值，利用文丘里注肥器進行水肥混合，同時在線實時監(jiān)測混合營養(yǎng)液的PH、EC值，根據(jù)PH、EC設(shè)定值與檢測值之間的偏差來調(diào)整混肥閥的注肥頻率，在短時間內(nèi)使營養(yǎng)液的檢測值和設(shè)定值之差達到允許的范圍內(nèi)。當一組田間閥門施肥結(jié)束時．先打開下一組閥門，再關(guān)閉正在運行的閥門。當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)閉正在打開的所有閥門，結(jié)束施肥控制。

3.3 過濾器自動反沖洗控制

過濾器反沖洗有兩種控制方式，一種為自動控制。一種為計算機手動控制。自動控制是利用差壓開關(guān)監(jiān)測過濾器進、出口兩端差壓．當過濾器由于堵塞．兩端差壓達到設(shè)定值時，立即中斷當前的工作，對過濾器組依次進行反沖洗，沖洗時間長度可任意設(shè)定，沖洗完畢，恢復(fù)系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)。過濾器反沖洗手動控制：當認為過濾器需要反沖洗時，通過啟動反沖洗程序界面上的啟動鍵，隨時可進行過濾器的反沖洗，沖洗方式與自動控制相同。

3.4 閥門分組

系統(tǒng)共分為20個閥門組，每一個閥門組可任意設(shè)置1～4個閥門，分在同一個閥門組里的閥門同時進行灌溉，所以，整個系統(tǒng)最多控制80個電磁閥。

三、系統(tǒng)的工作原理

3.1 灌溉控制

灌溉分為人工干預(yù)、定時定量、條件控制三種灌溉控制方式．不論哪一種控制方式，當達到灌溉開始條件時，先打開田問閥和主控閥，然后啟動水泵，開始進行灌溉。當一組閥門灌溉結(jié)束時，先打開下一組閥門，再關(guān)閉正在灌溉的閥門(水泵一直處于運行狀態(tài))。當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。一個灌溉過程結(jié)束。

3.2 施肥控制

營養(yǎng)液施肥控制方式也分為人工干預(yù)、定時定量、條件控制 種。當進行營養(yǎng)液施肥時，計算機系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營養(yǎng)液PH、EC值，利用文丘里注肥器進行水肥混合，同時在線實時監(jiān)測混合營養(yǎng)液的PH、EC值，根據(jù)PH、EC設(shè)定值與檢測值之間的偏差來調(diào)整混肥閥的注肥頻率，在短時間內(nèi)使營養(yǎng)液的檢測值和設(shè)定值之差達到允許的范圍內(nèi)。當一組田間閥門施肥結(jié)束時．先打開下一組閥門，再關(guān)閉正在運行的閥門。當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)閉正在打開的所有閥門，結(jié)束施肥控制。

3.3 過濾器自動反沖洗控制

過濾器反沖洗有兩種控制方式，一種為自動控制。一種為計算機手動控制。自動控制是利用差壓開關(guān)監(jiān)測過濾器進、出口兩端差壓．當過濾器由于堵塞．兩端差壓達到設(shè)定值時，立即中斷當前的工作，對過濾器組依次進行反沖洗，沖洗時間長度可任意設(shè)定，沖洗完畢，恢復(fù)系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)。過濾器反沖洗手動控制：當認為過濾器需要反沖洗時，通過啟動反沖洗程序界面上的啟動鍵，隨時可進行過濾器的反沖洗，沖洗方式與自動控制相同。

3.4 閥門分組

系統(tǒng)共分為20個閥門組，每一個閥門組可任意設(shè)置1～4個閥門，分在同一個閥門組里的閥門同時進行灌溉，所以，整個系統(tǒng)最多控制80個電磁閥。

四、系統(tǒng)的主要特點

4.1 功能強大．操作簡便

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

4.2 系統(tǒng)硬件配置高，性能穩(wěn)定，價格低廉

系統(tǒng)控制硬件選用進口的PLC和觸摸屏，執(zhí)行機構(gòu)為進口的電磁閥、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)備如自沖洗過濾器、文丘里注肥器、PH／EC監(jiān)測儀實現(xiàn)了國產(chǎn)化，降低了系統(tǒng)造價，該系統(tǒng)價格比同類進口產(chǎn)品低40％左右。

4.3 節(jié)水、節(jié)肥、省工、降低勞動強度，提高自動化管理水平

4.4 實用性強．適用范圍廣

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