智能溫室水肥一體化裝備設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 趙鵬飛1 2 王旭峰1 2 胡 燦1 2 徐 燦3 郭文松1 2 賀小偉1 2 王 龍1 2 邢劍飛1 2 1 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 新疆阿拉爾 843300 2 新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工 程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 新疆阿拉爾 843300 3 廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所 廣州 510630 摘 要 目前 設(shè)施園藝營養(yǎng)液多采用先配后用的模式 成本高 效率低 同時(shí)溫室內(nèi)環(huán)境對(duì)作物生長至關(guān)重要 為此 設(shè)計(jì)了一套智能溫室水肥一體化裝備 該裝備由灌溉管路 配肥裝置 環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組 成 可以實(shí)現(xiàn)水肥的按需動(dòng)態(tài)混合 栽培環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制等功能 配肥裝置采用蠕動(dòng)泵與文丘里吸肥器的 組合設(shè)計(jì) 并在主管道安裝靜態(tài)混合器 有效提高配肥速度與精度 達(dá)到了營養(yǎng)液現(xiàn)用現(xiàn)配 及時(shí)混合的目的 且 設(shè)計(jì)有環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng) 以維持溫室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定 控制系統(tǒng)軟件基于Microsoft Foundation Classes MFC 面 向?qū)ο箝_發(fā) 設(shè)計(jì)有簡潔明了的人機(jī)交互界面以及功能分區(qū) 試驗(yàn)驗(yàn)證表明 蠕動(dòng)泵與文丘里的組合可以有效 提高吸肥精度 溫室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠維持溫室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定 控制軟件系統(tǒng)穩(wěn)定 人機(jī)交互便捷 裝備整 體運(yùn)行穩(wěn)定 可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能 為水肥一體化灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的思路和技術(shù)支撐 關(guān)鍵詞 水肥一體化 智能控制系統(tǒng) 人機(jī)交互 微軟基礎(chǔ)類庫 中圖分類號(hào) S224 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1003 188X 2022 09 0224 05 0 引言 我國農(nóng)業(yè)種植區(qū)域分布廣闊 各地域水資源差異 較大 水資源不足和肥料利用率低是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā) 展的兩大問題 1 合理保護(hù)和利用水資源的重要對(duì) 策之一就是轉(zhuǎn)換生產(chǎn)方式 促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 轉(zhuǎn)型 且發(fā)展高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)是大勢所趨 2 4 與傳統(tǒng)灌溉方式相比 水肥一體化技術(shù)在節(jié)水 節(jié)肥 節(jié)藥 增產(chǎn)及提高經(jīng)濟(jì)效益等方面效果顯 著 5 7 但是 目前我國設(shè)施園藝生產(chǎn)中 營養(yǎng)液大多 采用先配后用的方法 即在儲(chǔ)水池將營養(yǎng)液配置好后 用水泵抽送到相應(yīng)灌溉區(qū) 8 此方法無法按照植物 生長所需動(dòng)態(tài)配置營養(yǎng)液 存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力 資源浪費(fèi) 等問題 為此 國內(nèi)外學(xué)者對(duì)此深入研究 孫宜田等 人針對(duì)混肥精度不高的問題 設(shè)計(jì)了適用于營養(yǎng)液混 合的模糊控制器 將灌溉 施肥 施藥有機(jī)結(jié)合起來 收稿日期 2021 07 10 基金項(xiàng)目 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)南疆重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展研究項(xiàng)目 2019DB001 2020年省級(jí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項(xiàng) 粵財(cái)農(nóng) 2020 100號(hào) 作者簡介 趙鵬飛 1995 男 山西呂梁人 碩士研究生 E mail zpf2234264 163 com 通訊作者 邢劍飛 1994 男 新疆沙灣人 講師 E mail 591101353 qq com 使肥料和藥液隨適量的灌水進(jìn)入作物根系有效區(qū)域 從而提高了混肥的精度和實(shí)時(shí)性 即提高了肥效 9 以色列的NETAFIM公司研發(fā)了由泵站 過濾系統(tǒng) 施 肥灌溉系統(tǒng) 閥門控制系統(tǒng)和田間灌溉管網(wǎng)組成的水 肥一體化灌溉設(shè)備 可將配備好的肥料溶液與經(jīng)凈水 按一定比例自動(dòng)混合 隨后進(jìn)入田間滴灌管網(wǎng) 實(shí)現(xiàn) 對(duì)作物的水肥一體化補(bǔ)給 10 胡昕宇等人研究了基 于壓差式施肥罐的均勻施肥方法 基于肥料連續(xù)方程 推導(dǎo)了解析解 由計(jì)算機(jī)控制流入施肥罐的流量和直 接流過主管道進(jìn)入灌溉系統(tǒng)的流量 基本實(shí)現(xiàn)了灌溉 過程中均勻施肥 11 徐燦等人基于蠕動(dòng)泵進(jìn)行了水 肥藥一體機(jī)裝備設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 采用管道內(nèi)混肥方式 實(shí)現(xiàn)了按照作物實(shí)際需求現(xiàn)用現(xiàn)配施肥模式 具有較 好的應(yīng)用價(jià)值 12 綜上所述 水肥一體化在節(jié)水節(jié)肥等多方面的優(yōu) 勢使其必將成為我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向 為 此 針對(duì)現(xiàn)有水肥一體機(jī)所存在的問題 設(shè)計(jì)了一套 智能溫室水肥一體化裝備 可以實(shí)現(xiàn)水肥的按需動(dòng)態(tài) 混合 栽培環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)等功能 皆在為水肥 一體化灌溉裝備的設(shè)計(jì)提供新的思路和技術(shù)支撐 1 裝備組成及工作原理 1 1 裝備組成 智能溫室水肥一體化裝備由灌溉管路 配肥裝 422 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期 置 環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成 其關(guān)鍵硬 件結(jié)構(gòu)清單如表1所示 表1 水肥一體裝備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)清單 Table 1 Structural parameter of the pneumatic device 裝備名稱結(jié)構(gòu)件型號(hào)參數(shù)數(shù)量 灌溉管路 接頭4分12 彎頭4分36 PE管4分6m 電磁閥4分常閉3 過濾器Y型疊片過濾器1 自吸泵500W 1 泄壓閥4分1 配肥裝置 蠕動(dòng)泵57步進(jìn)電機(jī)四輥?zhàn)尤鋭?dòng)泵3 文丘里吸肥器4分3 靜態(tài)混合器4分1 環(huán)境監(jiān)測與 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 光照傳感器0 10V 1 補(bǔ)光燈0 10V 3 CO2傳感器0 10V 1 溫濕度傳感器0 10V 1 土壤溫濕度傳感器0 5V 1 水幕濕簾15cm 1 風(fēng)扇12V 3 控制系統(tǒng) 顯示器13 3寸1 控制板Inter UP2 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器4A 24V 3 繼電器24V 3 數(shù)據(jù)采集卡USB DAQ V1 2 1 無線通信模塊ATK LORA 01 1 在工作過程中 對(duì)用戶輸入的土壤濕度信息及作 物生長階段進(jìn)行施肥量和灌溉量的計(jì)算 控制系統(tǒng)根 據(jù)以上信息進(jìn)行配肥控制指令生成 并驅(qū)動(dòng)配肥裝置 蠕動(dòng)泵不同轉(zhuǎn)速配比進(jìn)行水肥配置 控制系統(tǒng)由控制 板 顯示器 數(shù)據(jù)采集卡與繼電器等組成 可對(duì)光照 CO2濃度 溫濕度等環(huán)境信息采集并通過風(fēng)扇 濕簾和 燈光進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié) 也可對(duì)自吸泵 蠕動(dòng)泵 電 磁閥等裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令 1 2 工作原理 水肥一體化裝備啟動(dòng)后 輸入作物信息 環(huán)境調(diào) 節(jié)系統(tǒng)隨即開始對(duì)溫室內(nèi)光照 溫濕度等信息采集 當(dāng)溫室內(nèi)環(huán)境不在理想狀況時(shí) 如溫室內(nèi)溫度超出植 物生長所需條件時(shí)自動(dòng)報(bào)警并啟動(dòng)濕簾與散熱風(fēng)機(jī) 進(jìn)行溫室溫度調(diào)節(jié) 溫度達(dá)標(biāo)則自動(dòng)關(guān)閉 當(dāng)二氧化 碳濃度超出限度時(shí) 自動(dòng)開啟散熱風(fēng)機(jī) 自然光不足 時(shí) 控制系統(tǒng)自動(dòng)開啟3組LED植物組培燈進(jìn)行補(bǔ) 光 反之啟動(dòng)遮光簾 當(dāng)栽培基質(zhì)溫度過高或濕度不 足時(shí) 控制系統(tǒng)自動(dòng)打開自吸泵和噴灌管道電磁閥執(zhí) 行噴灌程序 直至基質(zhì)傳感器數(shù)值回歸規(guī)定范圍內(nèi) 當(dāng)需要供肥時(shí) 用戶通過觸控屏輸入作物生長現(xiàn) 階段需要的水肥比例 控制系統(tǒng)啟動(dòng)自吸泵和電磁 閥 自吸泵從水箱中抽取灌溉水 蠕動(dòng)泵從肥液桶中 抽取母液 通過蠕動(dòng)泵出口處浮子流量計(jì)中浮子位置 所對(duì)應(yīng)玻璃管刻度即可知道肥液流速是否與設(shè)定值 吻合 浮子流量計(jì)頂部出口連接至文丘里吸肥器 肥 液在文丘里吸肥器的作用下匯入灌溉管道 隨后與灌 溉水一同經(jīng)過SK型靜態(tài)混合器 將灌溉水和肥液均 勻混合成營養(yǎng)液 靜態(tài)混合器出口管串聯(lián)兩個(gè)T型 等徑三通接頭 將管道分為3路 分別為滴灌管路 噴 灌管路和漫灌管路 在各個(gè)管道安裝常閉型直動(dòng)式 兩位兩通電磁閥并串聯(lián)一個(gè)球形閥 營養(yǎng)液從靜態(tài)混 合器出來后 根據(jù)具體灌溉類型選擇對(duì)應(yīng)電磁閥即可 實(shí)現(xiàn)不同的作業(yè)方式 如噴灑葉面肥 只需開啟噴灌 管道電磁閥即可 要施加根部肥 只開啟滴灌管道電 磁閥即可 為防止操作失誤導(dǎo)致管道內(nèi)壓力過大 在 管路中設(shè)置有泄壓閥 以保護(hù)管路運(yùn)行正常 2 關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 1 關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì) 在溫室水肥一體化系統(tǒng)中 配肥裝置是其核心所 在 混肥裝置由蠕動(dòng)泵 文丘里施肥器和靜態(tài)混合器 等組成 如圖1所示 1 水箱 2 過濾器 3 吸水泵 4 減壓閥 5 廢液閥 6 手動(dòng)球閥 7 電磁閥 8 靜態(tài)混合器 9 流量計(jì) 10 蠕動(dòng)泵 圖1 水肥灌溉系統(tǒng)示意圖 Fig 1 Schematic diagram of water and fertilizer irrigation system 522 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期 目前 文丘里吸肥器是水肥一體機(jī)吸肥裝置主要 使用設(shè)備 但在吸肥過程中水壓損失較大 工作時(shí)對(duì) 壓力和流量的變化敏感 其運(yùn)行工況的波動(dòng)會(huì)造成水 肥混合比的波動(dòng) 13 因此 為彌補(bǔ)文丘里吸肥器存在 的問題 以維持滴灌系統(tǒng)正常運(yùn)行及壓力和流量能保 持恒定 采用蠕動(dòng)泵與文丘里相結(jié)合的方式 實(shí)現(xiàn)定 量定比供肥 蠕動(dòng)泵是抽取肥液的理想設(shè)備 可以有效控制流 量大小 且流量均勻 同時(shí)斷電時(shí)轉(zhuǎn)子起到閥門的作 用 可防止肥液回流 14 工作時(shí) 通過電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)子上的輥?zhàn)幽雺罕霉?將液體碾出泵體后 泵 管形成真空 可將后面的液體吸進(jìn)泵體 后面的輥?zhàn)?又將液體擠出泵體 循環(huán)往復(fù) 實(shí)現(xiàn)肥液抽取的目的 只需要控制電機(jī)轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)對(duì)蠕動(dòng)泵的精準(zhǔn)控制 根據(jù)蠕動(dòng)泵泵頭輥?zhàn)訑?shù)的不同 分雙輥?zhàn)?三輥 子和四輥?zhàn)?種類型 劉俊萍等人通過定體積計(jì)時(shí)法 對(duì)3種類型蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速與流量關(guān)系進(jìn)行了測量 結(jié)果 表明 四輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)蠕動(dòng)泵輥?zhàn)有D(zhuǎn)交替擠壓泵管頻率 高 出液速度穩(wěn)定 為蠕動(dòng)泵最優(yōu)結(jié)構(gòu) 15 并得出如公 式 1 所示的流量與轉(zhuǎn)速關(guān)系式 即 Q 0 032r 0 0165 1 式中 Q 四輥?zhàn)尤鋭?dòng)泵實(shí)際流量 L min r 轉(zhuǎn)速 r min 綜上所述 選用高碩科技公司生產(chǎn)的S01型四輥 子泵頭蠕動(dòng)泵 其電機(jī)種類為兩相四線制57型步進(jìn) 電機(jī) 電機(jī)電壓范圍為3 50V 電機(jī)功率范圍為30 50W 最高流速2000mL min 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用壹 勝電子科技公司生產(chǎn)的DM556型驅(qū)動(dòng)器 文丘里吸肥器結(jié)構(gòu)簡單 成本低廉 不需要額外 動(dòng)力 通過軟管與文丘里喉部連接 即可將肥液吸入 滴灌管道 16 可以提高肥液匯入主管道的速度與效 率 保證肥液與水流交匯處肥液能全部進(jìn)入主管道 同時(shí)防止水壓過大產(chǎn)生分流影響肥液正常流動(dòng) 對(duì)軟 管和蠕動(dòng)泵起到保護(hù)作用 當(dāng)灌溉水從自吸泵流出 到達(dá)文丘里吸肥器喉道 時(shí) 管徑減小 流速增大 在喉道會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓 利用負(fù) 壓可自動(dòng)吸取蠕動(dòng)泵抽取的肥液 在不施肥時(shí) 蠕動(dòng) 泵停止工作 內(nèi)部轉(zhuǎn)子相當(dāng)于閉合閥門 可以防止水 流流入軟管和蠕動(dòng)泵內(nèi) 同時(shí)較大流速水流通過文丘 里吸肥器喉道時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓 可以進(jìn)一步防止水流流 入軟管與蠕動(dòng)泵內(nèi)部 文丘里吸肥器的應(yīng)用在提高 水肥混合穩(wěn)定性的同時(shí)不會(huì)對(duì)灌溉產(chǎn)生影響 本裝備在水肥交匯處加裝外螺紋接口1 2 文丘 里吸肥器 實(shí)物圖如圖2所示 其允許最小流量為 0 29m3 h 最大流量0 81m3 h 吸肥可達(dá)37L h 圖2 文丘里吸肥器結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 2 Schematic diagram of venturi fertilizer absorber structure 靜態(tài)混合器是一種利用固定在管內(nèi)壁混合單元體 來改變液體在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的高效混合設(shè)備 如圖3 所示 當(dāng)水和肥液通過靜態(tài)混合器內(nèi)部的混合單元 時(shí) 會(huì)不斷地被混合單元轉(zhuǎn)向和分割 同時(shí)產(chǎn)生渦流 達(dá)到快速混合均勻的效果 具有安裝方便 不消耗能 源的顯著優(yōu)勢 是一種非常理想的混肥設(shè)備 綜合考慮管路設(shè)計(jì) 選用型號(hào)為SK 68620SK型 靜態(tài)混合器 其管壁透明 材質(zhì)為UPVC 口徑DN20 公稱外徑25mm 壓力等級(jí)1 0MPa 圖3 靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 3 Schematic diagram of static mixer structure 2 2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 編程軟件選用Microsoft Visual Studio中微軟基礎(chǔ) 類庫 Microsoft Foundation Classes MFC 進(jìn)行編寫 該軟件是一個(gè)微軟公司以C 形式封裝Windows的 Application Programming Interface 包含有應(yīng)用程序框 架 可以減少應(yīng)用程序開發(fā)人員的工作量 17 其中 包含大量Windows句柄封裝和很多Windows的內(nèi)建控 件和組件的封裝 可在編程界面直接調(diào)用封裝函數(shù) 控件或組件即可完成目標(biāo)程序編寫 操作簡單易上 手 編寫出的程序可以直接轉(zhuǎn)化為 exe格式 使其能 在Windows系統(tǒng)環(huán)境中完美運(yùn)行 具有非常好的兼容 性 18 系統(tǒng)要求隨時(shí)監(jiān)測影響植物生長最主要的環(huán)境變 量 即空氣溫濕度 光照強(qiáng)度 二氧化碳濃度和基質(zhì)溫 濕度 并在環(huán)境變量不理想時(shí)自動(dòng)控制并報(bào)警 同時(shí) 根據(jù)設(shè)置進(jìn)行營養(yǎng)液精確配比與自動(dòng)施肥 使栽培環(huán) 境滿足植物生長所需 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如 622 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期 圖4所示 圖4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 Fig 4 Flow chart of control system design 利用MFC編程軟件調(diào)用函數(shù)基礎(chǔ)庫類封裝包進(jìn) 行面向?qū)ο缶幊?可以方便快捷地設(shè)計(jì)人機(jī)交互界 面 通過人機(jī)交互界面觸摸屏可以實(shí)時(shí)顯示所采集數(shù) 據(jù)的結(jié)果 發(fā)出控制命令并監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài) 實(shí) 現(xiàn)各種系統(tǒng)控制功能 軟件系統(tǒng)分為環(huán)境監(jiān)測及控 制 施肥控制與灌溉 警報(bào)界限設(shè)定等 環(huán)境監(jiān)測及控 制窗口主要包括CO2濃度曲線 光照強(qiáng)度曲線等環(huán)境 變量曲線信息 還包括自動(dòng) 手動(dòng)控制模塊 對(duì)補(bǔ)光 燈 散熱風(fēng)機(jī)等的控制按鈕等 施肥控制與灌溉窗口主要包括無線通信與設(shè)置模 塊 自動(dòng)施肥模塊 施肥量記錄圖標(biāo) 肥路通斷控制按 鈕與手動(dòng)施肥控制模塊 通過簡潔明了的人機(jī)交互界面 可以有效地實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)目標(biāo)功能與需求 提高作業(yè)效率 3 樣機(jī)與試驗(yàn)驗(yàn)證 在塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室內(nèi) 搭建水肥一體化智能控制裝備并進(jìn)行試驗(yàn) 溫室長 1 9m 寬1m 占地面積1 9m2 實(shí)物如圖5所示 圖5 樣機(jī)實(shí)物圖 Fig 5 Prototype physical drawing 為驗(yàn)證性能是否達(dá)標(biāo) 依次設(shè)定蠕動(dòng)泵流量為 300 900 1500mL min 設(shè)定工作時(shí)間為1min 觀察蠕 動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況 并用量筒收集測量蠕動(dòng)泵抽取的溶 液 每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)5次 取平均值為實(shí)際流量 流量 精度計(jì)算如公式2所示 12 記錄表如表2所示 1 Vt t qs q s 100 2 式中 蠕動(dòng)泵流量精度 Vt 量筒內(nèi)液體體積 mL t 液體注入量筒時(shí)間 min qs 流量設(shè)定值 mL min 表2 蠕動(dòng)泵流量試驗(yàn)結(jié)果 Table 2 Flow test results of peristaltic pump 設(shè)定流量 mL min 1實(shí)際流量 mL min 1精度 300 287 67 95 89 600 593 35 98 89 900 910 56 98 82 1200 1216 23 98 65 1500 1521 46 98 57 為進(jìn)一步驗(yàn)證水肥混合效果 在完成蠕動(dòng)泵流量 試驗(yàn)后 進(jìn)行水肥混合試驗(yàn) 用蠕動(dòng)泵吸取深色 粘稠 液體 并經(jīng)文丘里管匯入灌溉管路 分別收集靜態(tài)混 合器混合前后的水該肥混合溶液于試管中 觀察發(fā) 現(xiàn) 相比混合器前的溶液 經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后液 體顏色均勻且無拉絲 靜態(tài)混合器功能正常 隨后進(jìn)行裝備穩(wěn)定性試驗(yàn) 開啟水泵與各電磁閥 722 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期 和球形閥 蠕動(dòng)泵設(shè)置流量1500mL min 隨后依次關(guān) 閉灌溉管路 當(dāng)全部管路關(guān)閉時(shí) 管道內(nèi)壓力增大 減 壓閥隨即打開 混合液流入廢液桶 管道內(nèi)壓力恢復(fù) 則灌溉管路功能正常 為保證環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 對(duì)其進(jìn)行 功能檢測驗(yàn)證 首先 依次手動(dòng)打開各調(diào)節(jié)模塊 查看 各對(duì)應(yīng)設(shè)備是否可以正常運(yùn)行 對(duì)環(huán)境允許范圍進(jìn)行 設(shè)置 其次 采用人為干擾方式對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行干 涉 具體為通過加熱 輸入二氧化碳?xì)怏w等方式驗(yàn)證 風(fēng)機(jī)是否可以自動(dòng)開啟 通過遮擋光照傳感器 驗(yàn)證 LED植物組培燈是否自動(dòng)開啟 再次 通過輸入干燥 氣體 將基質(zhì)溫濕度傳感器插入缺水基質(zhì)中 驗(yàn)證灌 溉系統(tǒng)噴灌模式是否開啟且噴灑均勻等 通過一系列試驗(yàn)驗(yàn)證 蠕動(dòng)泵流量精度能夠滿足 實(shí)際應(yīng)用需求 靜態(tài)混合器可以有效將水肥混合 灌 溉管路和各灌溉模式功能正常 環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng) 也穩(wěn)定可靠 4 結(jié)論 1 從智能溫室實(shí)際施肥與環(huán)境調(diào)節(jié)需求出發(fā) 結(jié) 合多個(gè)傳感器設(shè)計(jì)了環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)和蠕動(dòng)泵與文丘 里吸肥器相結(jié)合的水肥混合灌溉模式 可以有效監(jiān)測 并控制溫室內(nèi)環(huán)境 同時(shí) 蠕動(dòng)泵與文丘里吸肥器的 組合可以實(shí)現(xiàn)定量定比供肥 提高供肥效率和穩(wěn)定 性 最后 利用靜態(tài)混合器 提高水肥混合效率和混合 度 能夠?qū)崿F(xiàn)智能溫室實(shí)際需求 2 控制系統(tǒng)程序基于MFC面向?qū)ο缶帉?可直接 生成 exe程序 在Windows環(huán)境下兼容性好 結(jié)合顯 示窗口使軟件具有非常好的人機(jī)交互 同時(shí)目標(biāo)數(shù)據(jù) 顯示清晰 控制簡單易上手 3 在塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 室完成樣機(jī)搭建與性能檢測試驗(yàn) 結(jié)果表明 裝置性 能可靠 運(yùn)行穩(wěn)定 能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能 參考文獻(xiàn) 1 付雨晴 丑潔明 董文杰 氣候變化對(duì)我國農(nóng)作物宜播 種面積的影響 J 氣候變化研究進(jìn)展 2014 10 2 110 117 2 王恒 韓慶祥 水資源合理保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展策略研究 J 工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020 4 157 158 3 黃玫 我國水肥一體化技術(shù)的商業(yè)模式研究 D 北京 北京交通大學(xué) 2018 4 馬文麗 水肥一體化發(fā)展現(xiàn)狀與展望 J 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2018 38 18 47 5 高鵬 簡紅忠 魏樣 等 水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與 發(fā)展前景 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2012 8 250 257 6 黃語燕 王濤 劉現(xiàn) 等 水肥一體化循環(huán)灌溉系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)與試驗(yàn) J 節(jié)水灌溉 2019 8 94 97 101 7 楊培嶺 任樹梅 發(fā)展我國設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的對(duì) 策研究 J 節(jié)水灌溉 2001 2 7 9 43 8 李愷 尹義蕾 侯永 中國設(shè)施園藝水肥一體化設(shè)備應(yīng) 用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2018 38 4 16 21 9 孫宜田 李青龍 孫永佳 等 基于模糊控制的水肥藥 一體化系統(tǒng)研究 J 農(nóng)機(jī)化研究 2015 37 8 203 207 10 拜耳和Netafim開發(fā)新智能灌溉方法 J 世界農(nóng)藥 2018 40 1 59 11 胡昕宇 嚴(yán)海軍 陳鑫 基于壓差式施肥罐的均勻施肥 方法 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2020 36 1 119 127 12 徐燦 劉霓紅 程俊峰 等 基于蠕動(dòng)泵的水肥藥一體化 裝備設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)機(jī)化研究 2022 44 4 63 70 13 韓啟彪 黃興法 劉洪祿 等 6種文丘里施肥器吸肥 性能比較分析 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2013 44 4 113 117 136 14 張德利 張守東 李井衛(wèi) 蠕動(dòng)泵在液體施肥機(jī)中的應(yīng) 用及性能分析 J 鄉(xiāng)村科技 2017 12 88 89 15 劉俊萍 李吉鵬 史永杰 等 水肥一體化灌溉裝置蠕 動(dòng)泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化 J 節(jié)水灌溉 2021 2 70 74 16 韓啟彪 馮紹元 黃修橋 等 我國節(jié)水灌溉施肥裝置 研究現(xiàn)狀 J 節(jié)水灌溉 2014 12 76 79 83 17 朱堯 基于MFC的油田數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng) D 荊州 長江大學(xué) 2014 18 李輝 MEMS自動(dòng)氣象站遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理 控制與可視化 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) D 南京 東南大學(xué) 2016 下轉(zhuǎn)第235頁 822 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期 content has no significant effect on the results and the interaction between internodes and compression positions has an effect on the results The impact is extremely significant and the interaction between the water content and the compres sion position has a significant impact on the results multiple comparative analysis can be obtained the comparison be tween the sixth inter node and the second inter node and the fourth inter node have a significant impact on the result and the second inter node and the fourth inter node comparison has a significant impact on the results the comparison between the water content of 23 3 and the water content of 34 9 42 4 55 7 and 64 6 has a significant impact on the results and the water content is between 34 9 and 42 4 The mutual comparison is significant the moisture content is 42 4 and 55 7 and the moisture content is 55 7 and 64 6 The relationship between the maximum compressive load force of the industrial hemp in the 3 internodes is Section 6 Section 4 Section 2 the rela tionship of the maximum compressive load force on the 5 kinds of moisture content is 23 9 34 9 42 4 55 7 64 6 2 compressions the relationship between the maximum compressive load force on the position is knotted un knot ted The research results can be used to optimize the parameters of the stripping machine and improve the technical refer ence Key words industrial hemp compression mechanical properties 上接第228頁 Abstract ID 1003 188X 2020 09 0224 EA Design and Test of W ater and Fertilizer Integrated Equipment in Intelligent Greenhouse Zhao Pengfei1 2 Wang Xufeng1 2 Hu Can1 2 Xu Can3 Guo Wensong1 2 He Xiaowei1 2 Wang Long1 2 Xing Jianfei1 2 1 College of Mechanical and Electronic Engineering Tarim University Alar 843300 China 2 The Key Laboratory of College 3 Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment Guangzhou 510630 China Abstract At present most nutrient solution in protected gardening are prepared first and then used which is costly and inefficient At the same time the environment in greenhouse is also very important to the growth of crops Therefore a set of intelligent greenhouse water and fertilizer integration equipment is designed which can dynamically mix water and fer tilizer according to needs and monitor the cultivation environment in real time The equipment consists of irrigation pipe line fertilizer distribution device environmental monitoring control system and control system The fertilizer distribution device adopts the combined design of peristaltic pump and venturi fertilizer absorber and a static mixer is installed in the main pipeline which effectively improves the speed and precision of fertilizer distribution and realizes the instant distribu tion and timely mixing of nutrient solutions At the same time an environmental monitoring and control system is designed to keep the greenhouse environment stable The control system software is developed based on microsoft foundation classes and has a concise human computer interface and functional partitions Experiments show that the combination of peristaltic pump and venturi tube can effectively improve the accuracy of fertilizer absorption Greenhouse environment monitoring and regulation system can keep the greenhouse environment stable the control software system stable the man machine inter action convenient the overall operation of equipment stable and achieve the target function which provides new ideas and technical support for the design of water and fertilizer integrated irrigation system Key words integration of water and fertilizer intelligent control system man machine interaction microsoft foundation classes 532 2022年9月 農(nóng)機(jī)化研究 第9期