2 李 小 利 , 孫 文 磊 , 龔 捷 凱 , 等 . 采 棉 機(jī) 摘 錠 座 管 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 動(dòng) 力 學(xué) 仿 真 分 析 J . 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 與 制 造 , 2 0 1 1 ( 1 1 ) : 1 8 1 - 1 8 3 . 3 張 有 強(qiáng) , 馬 少 輝 , 丁 旺 才 . 采 棉 機(jī) 摘 錠 采 摘 過(guò) 程 的 動(dòng) 力 學(xué) 分 析 J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 2 , 2 8 ( 1 3 ) : 5 4 - 5 8 . 4 L y u N , L e e B , S a i t o u K . O p t i m a l s u b a s s e m b l y p a r t i t i o n i n g o f s p a c e f r a m e s t r u c t u r e s f o r i n - p r o c e s s d i m e n s i o n a l a d j u s t a b i l i t y a n d s t i f f n e s s J . J o u r n a l o f M e c h a n i c a l D e s i g n , 2 0 0 6 , 1 2 8 ( 3 ) : 5 2 7 - 5 3 5 . 5 H a d a d H , R a m e z a n i A . F i n i t e e l e m e n t m o d e l u p d a t i n g o f a v e h i c l e c h a s s i s f r a m e C / / P r o c e e d i n g s o f t h e 2 0 0 4 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n N o i s e a n d V i b r a t i o n E n g i n e e r i n g , 2 0 0 4 : 1 8 1 7 - 1 8 3 1 . 6 姚 艷 春 , 杜 岳 峰 , 朱 忠 祥 , 等 . 基 于 模 態(tài) 的 玉 米 收 獲 機(jī) 車(chē) 架 振 動(dòng) 特 性 分 析 與 優(yōu) 化 J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 5 , 3 1 ( 1 9 ) : 4 6 - 5 3 . 7 曹 樹(shù) 謙 , 張 文 德 , 蕭 龍 翔 . 振 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 模 態(tài) 分 析 - 理 論 , 試 驗(yàn) 與 應(yīng) 用 M . 天 津 : 天 津 大 學(xué) 出 版 社 , 2 0 0 1 . 8 王 想 到 , 胡 東 方 , 杜 艷 平 . 玉 米 收 獲 機(jī) 底 盤(pán) 車(chē) 架 有 限 元 分 析 及 試 驗(yàn) J . 中 國(guó) 農(nóng) 機(jī) 化 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 4 , 3 5 ( 2 ) : 2 1 3 - 2 1 5 , 2 3 4 . 9 徐 灝 . 機(jī) 械 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 中 的 安 全 系 數(shù) 和 許 用 應(yīng) 力 J . 機(jī) 械 強(qiáng) 度 , 1 9 8 1 ( 2 ) : 3 9 - 4 5 . 1 0 王 青 , 徐 港 . A N S Y S 梁 單 元 的 理 論 基 礎(chǔ) 及 其 選 用 方 法 J . 三 峽 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) ( 自 然 科 學(xué) 版 ) , 2 0 0 5 , 2 7 ( 4 ) : 3 3 6 - 3 4 0 . 1 1 李 英 明 . A N S Y S 梁 單 元 與 實(shí) 體 單 元 分 析 比 較 J . 中 國(guó) 科 技 信 息 , 2 0 1 5 ( 2 ) : 1 4 6 - 1 4 7 . 1 2 杜 寶 江 , 陳 長(zhǎng) 松 , 吳 恩 啟 , 等 . 基 于 A N S Y S 梁 單 元 與 實(shí) 體 單 元 的 組 合 建 模 研 究 J . 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 與 研 究 , 2 0 1 3 , 2 9 ( 4 ) : 6 1 - 6 3 . 1 3 俞 德 津 , 陳 南 . 重 型 半 掛 車(chē) 架 有 限 元 靜 態(tài) 分 析 J . 專(zhuān) 用 汽 車(chē) , 2 0 0 7 ( 3 ) : 3 2 - 3 5 . 1 4 譚 建 國(guó) . 使 用 A N S Y S 6 . 0 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 M . 北 京 : 北 京 大 學(xué) 出 版 社 , 2 0 0 2 . 1 5 蔣 紅 旗 , 王 繁 生 . 起 重 機(jī) 吊 臂 結(jié) 構(gòu) 有 限 元 模 態(tài) 分 析 J . 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) , 2 0 0 6 , 3 7 ( 3 ) : 2 0 - 2 2 . 黃 語(yǔ) 燕 , 劉 善 文 , 陳 永 快 , 等 . 溫 室 基 質(zhì) 栽 培 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 建 J . 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) , 2 0 1 9 , 4 7 ( 2 1 ) : 2 7 8 - 2 8 1 . d o i : 1 0 . 1 5 8 8 9 / j . i s s n . 1 0 0 2 - 1 3 0 2 . 2 0 1 9 . 2 1 . 0 6 7 溫 室 基 質(zhì) 栽 培 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 建 黃 語(yǔ) 燕 , 劉 善 文 , 陳 永 快 , 劉 現(xiàn) , 鄭 鴻 藝 , 王 濤 ( 福 建 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 數(shù) 字 農(nóng) 業(yè) 研 究 所 , 福 建 福 州 3 5 0 0 0 3 )摘 要 : 結(jié) 合 作 物 智 能 化 施 肥 發(fā) 展 的 需 求 , 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 通 過(guò) 蠕 動(dòng) 泵 吸 取 肥 料 母 液 , 使 肥 液 按 設(shè) 定 比 例 與 水 混 合 成 設(shè) 置 的 濃 度 , 并 通 過(guò) 控 制 肥 液 的 E C 值 、 p H 值 和 肥 液 進(jìn) 入 灌 溉 管 道 的 灌 溉 時(shí) 間 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 水 肥 一 體 化 自 動(dòng) 施 肥 的 系 統(tǒng) 。 本 設(shè) 計(jì) 的 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 采 用 可 編 程 控 制 器 ( P L C ) 作 為 控 制 器 , 觸 摸 屏 作 為 監(jiān) 控 設(shè) 備 , 能 根 據(jù) 不 同 作 物 需 求 設(shè) 置 施 肥 、 灌 溉 策 略 , 且 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 分 區(qū) 域 灌 溉 , 不 同 區(qū) 域 水 肥 參 數(shù) 可 單 獨(dú) 設(shè) 置 , 自 動(dòng) 完 成 水 肥 一 體 化 灌 溉 。 它 能 夠 快 速 、 精 確 地 完 成 施 肥 , 配 好 1 桶 1 5 0 L 的 肥 液 , 約 需 9 0 s 。 將 該 系 統(tǒng) 運(yùn) 用 到 溫 室 基 質(zhì) 水 果 黃 瓜 栽 培 中 , 利 用 回 水 系 統(tǒng) , 大 約 能 節(jié) 水 1 9 . 4 % , 水 果 黃 瓜 平 均 產(chǎn) 量 為 4 0 7 6 1 k g / h m 2 。關(guān) 鍵 詞 : 水 肥 一 體 化 ; 灌 溉 ; 自 動(dòng) 施 肥 ; 蠕 動(dòng) 泵 ; P L C中 圖 分 類(lèi) 號(hào) : S 2 4 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 : A 文 章 編 號(hào) : 1 0 0 2 - 1 3 0 2 ( 2 0 1 9 ) 2 1 - 0 2 7 8 - 0 4 收 稿 日 期 : 2 0 1 8 - 1 0 - 1 5 基 金 項(xiàng) 目 : 福 建 省 發(fā) 改 委 五 新 項(xiàng) 目 ( 編 號(hào) : 2 0 1 5 4 8 9 號(hào) 、 閩 發(fā) 改 投 資 2 0 1 8 2 0 6 號(hào) ) ; 福 建 省 科 技 廳 公 益 專(zhuān) 項(xiàng) ( 項(xiàng) 目 : 2 0 1 6 R 1 0 1 5 - 2 ) ; 福 建 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 科 技 創(chuàng) 新 團(tuán) 隊(duì) ( 編 號(hào) : S T I T 2 0 1 7 - 2 - 1 2 ) ; 福 建 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 數(shù) 字 農(nóng) 業(yè) 科 技 服 務(wù) 團(tuán) 隊(duì) ( 編 號(hào) : k j f w 2 2 ) ; 福 建 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 院 管 A 類(lèi) 項(xiàng) 目 ( 編 號(hào) : A 2 0 1 7 - 3 6 ) ; 福 州 市 科 技 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 ( 編 號(hào) : 榕 科 2 0 1 7 3 4 7 號(hào) ) 。 作 者 簡(jiǎn) 介 : 黃 語(yǔ) 燕 ( 1 9 8 7 ) , 女 , 福 建 福 州 人 , 碩 士 研 究 生 , 研 究 實(shí) 習(xí) 員 , 主 要 從 事 農(nóng) 業(yè) 電 氣 化 與 自 動(dòng) 化 研 究 。 E - m a i l : 6 4 4 6 2 1 0 4 3 q q . c o m 。 通 信 作 者 : 陳 永 快 , 碩 士 研 究 生 , 助 理 研 究 員 , 主 要 從 事 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 研 究 。 E - m a i l : 8 6 4 6 7 8 9 7 q q . c o m 。我 國(guó) 植 物 施 肥 往 往 “ 大 水 大 肥 ” , 水 肥 施 用 方 式 為 復(fù) 合 肥 隨 水 沖 施 , 導(dǎo) 致 養(yǎng) 分 投 入 比 例 不 合 理 , 水 肥 利 用 效 率 較 低 1 。 針 對(duì) 這 些 問(wèn) 題 , 有 必 要 對(duì) 水 肥 一 體 化 營(yíng) 養(yǎng) 液 灌 溉 技 術(shù) 進(jìn) 行 深 入 研 究 , 開(kāi) 發(fā) 出 響 應(yīng) 快 速 、 精 度 高 的 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 。 水 肥 一 體 化 技 術(shù) 是 在 壓 力 作 用 下 將 肥 料 溶 液 注 入 灌 溉 管 道 , 根 據(jù) 設(shè) 定 的 灌 溉 參 數(shù) 和 施 肥 參 數(shù) , 為 作 物 提 供 其 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 所 需 的 水 分 和 養(yǎng) 分 , 能 有 效 地 減 少 人 力 , 提 高 水 肥 利 用 率 , 達(dá) 到 增 產(chǎn) 增 收 的 效 果 2 - 4 。 隨 著 水 肥 一 體 化 技 術(shù) 的 成 熟 , 設(shè) 施 產(chǎn) 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 , 如 荷 蘭 、 以 色 列 等 , 均 已 經(jīng) 普 及 推 廣 水 肥 一 體 化 技 術(shù) , 并 形 成 產(chǎn) 品 系 列 , 如 以 色 列 N E T A F I M 公 司 研 發(fā) 的 N e t a j e t 系 列 、 E l d a r - S h a n y 公 司 研 制 的 F r t i m i x 系 列 , 荷 蘭 P R I V A 公 司 研 發(fā) 的 N u t r i - l i n e 系 列 等 5 。 以 色 列 在 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 使 用 水 肥 一 體 化 技 術(shù) , 節(jié) 約 了 4 0 % 6 0 % 的 灌 溉 用 水 和 3 0 % 5 0 % 的 肥 料 6 。 當(dāng) 前 , 我 國(guó) 也 已 經(jīng) 開(kāi) 展 了 水 肥 一 體 化 技 術(shù) 引 進(jìn) 與 研 究 , 吸 肥 系 統(tǒng) 主 要 采 用 文 丘 里 吸 肥 器 , 如 李 加 念 等 設(shè) 計(jì) 了 文 丘 里 變 量 施 肥 裝 置 , 并 采 用 脈 沖 寬 度 調(diào) 制 ( P W M ) 技 術(shù) 調(diào) 節(jié) 施 肥 量 7 ; 袁 洪 波 等 利 用 文 丘 里 混 合 器 設(shè) 計(jì) 了 溫 室 水 肥 一 體 化 營(yíng) 養(yǎng) 液 調(diào) 控 系 統(tǒng) 8 ; 李 友 麗 等 利 用 文 丘 里 混 合 器 設(shè) 計(jì) 了 有 機(jī) 栽 培 水 肥 一 體 化 系 統(tǒng) 9 。 文 丘 里 施 肥 裝 置 具 有 調(diào) 節(jié) 壓 力 范 圍 有 限 , 對(duì) 主 管 流 量 穩(wěn) 定 性 要 求 較 高 , 系 統(tǒng) 壓 力 損 失 大 , 且 只 能 吸 取 液 體 等 缺 點(diǎn) 10 。 本 研 究 所 用 系 統(tǒng) 采 用 蠕 動(dòng) 泵 作 為 吸 肥 原 件 , 相 對(duì) 于 其 他 吸 肥 器 件 , 蠕 動(dòng) 泵 具 有 易 于 清 洗 和 清 潔 , 適 用 于 液 體 、 氣 體 、 兩 8 7 2 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2 0 1 9 年 第 4 7 卷 第 2 1 期 相 流 以 及 高 黏 流 體 , 無(wú) 密 封 件 、 無(wú) 閥 門(mén) , 控 制 精 度 高 , 流 量 適 應(yīng) 范 圍 廣 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 系 統(tǒng) 能 夠 將 肥 液 按 設(shè) 定 比 例 與 水 混 合 成 設(shè) 置 的 濃 度 , 并 借 助 灌 溉 管 道 和 滴 管 、 滴 箭 等 設(shè) 備 施 給 植 物 , 能 夠 執(zhí) 行 比 較 精 確 的 施 肥 過(guò) 程 。 該 系 統(tǒng) 可 應(yīng) 用 于 大 田 作 物 栽 培 、 溫 室 土 壤 栽 培 以 及 溫 室 無(wú) 土 基 質(zhì) 栽 培 模 式 。 根 據(jù) 無(wú) 土 基 質(zhì) 栽 培 模 式 營(yíng) 養(yǎng) 液 可 回 收 的 特 點(diǎn) , 本 研 究 所 用 系 統(tǒng) 還 另 外 設(shè) 計(jì) 了 回 液 池 、 過(guò) 濾 器 等 營(yíng) 養(yǎng) 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) , 將 其 應(yīng) 用 在 溫 室 基 質(zhì) 栽 培 系 統(tǒng) 中 , 能 有 效 地 提 高 水 肥 利 用 率 。 1 水 肥 一 體 化 系 統(tǒng) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理 1 . 1 系 統(tǒng) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 如 圖 1 所 示 , 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 主 要 由 配 肥 系 統(tǒng) 、 灌 溉 系 統(tǒng) 、 營(yíng) 養(yǎng) 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 等 三 大 部 分 組 成 。 配 肥 系 統(tǒng) 主 要 包 括 蓄 水 池 、 進(jìn) 水 水 泵 、 進(jìn) 水 電 磁 閥 、 混 肥 桶 、 混 肥 桶 液 位 傳 感 器 、 母 液 桶 、 蠕 動(dòng) 泵 、 可 溶 性 鹽 濃 度 ( E C ) 及 p H 值 傳 感 器 、 肥 液 出 水 水 泵 等 組 成 。 灌 溉 系 統(tǒng) 借 助 灌 溉 管 道 和 滴 管 、 滴 箭 等 設(shè) 備 施 水 肥 給 植 物 , 主 要 由 灌 溉 總 電 磁 閥 、 壓 力 表 、 流 量 表 、 灌 溉 管 道 、 分 區(qū) 灌 溉 電 磁 閥 、 栽 培 區(qū) 清 水 灌 溉 管 道 、 清 水 灌 溉 電 磁 閥 等 組 成 。 營(yíng) 養(yǎng) 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 主 要 由 回 收 管 道 、 回 收 池 、 浮 球 開(kāi) 關(guān) 、 回 收 池 水 泵 、 過(guò) 濾 器 、 紫 外 線(xiàn) 消 毒 裝 置 等 組 成 。 1 . 2 系 統(tǒng) 工 作 原 理 配 肥 系 統(tǒng) 是 水 肥 一 體 化 系 統(tǒng) 的 核 心 , 本 系 統(tǒng) 中 的 混 肥 桶 營(yíng) 養(yǎng) 液 調(diào) 控 采 用 基 于 E C 值 和 p H 值 的 營(yíng) 養(yǎng) 液 調(diào) 控 方 式 , 是 使 肥 料 母 液 和 水 充 分 混 合 , 并 達(dá) 到 預(yù) 設(shè) E C 值 、 p H 值 的 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程 。 營(yíng) 養(yǎng) 液 制 備 過(guò) 程 為 : 打 開(kāi) 進(jìn) 水 電 磁 閥 , 使 水 注 入 到 混 肥 桶 中 , 與 此 同 時(shí) , 母 液 桶 里 的 各 種 高 濃 度 肥 液 由 蠕 動(dòng) 泵 注 入 到 混 肥 桶 中 , 肥 液 出 水 水 泵 從 混 肥 桶 抽 出 肥 液 到 肥 液 回 流 支 管 后 再 回 流 至 混 肥 桶 , 安 裝 在 支 管 上 的 E C 值 、 p H 值 傳 感 器 檢 測(cè) 管 道 中 的 肥 液 濃 度 , 并 將 檢 測(cè) 得 到 的 濃 度 值 反 饋 到 控 制 系 統(tǒng) 與 設(shè) 定 值 進(jìn) 行 比 較 , 根 據(jù) 信 號(hào) 差 值 通 過(guò) 控 制 帶 動(dòng) 蠕 動(dòng) 泵 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 步 進(jìn) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié) 施 肥 量 。 當(dāng) 檢 測(cè) 到 的 E C 值 、 p H 值 達(dá) 到 設(shè) 定 值 時(shí) , 打 開(kāi) 灌 溉 總 電 磁 閥 和 相 應(yīng) 的 分 區(qū) 灌 溉 電 磁 閥 , 使 配 置 完 成 的 肥 液 進(jìn) 入 灌 溉 系 統(tǒng) 。 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 制 備 過(guò) 程 是 一 個(gè) 實(shí) 時(shí) 的 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程 , 即 連 續(xù) 不 斷 地 向 混 肥 桶 內(nèi) 加 入 水 和 肥 料 母 液 , 并 在 營(yíng) 養(yǎng) 液 制 備 的 同 時(shí) , 通 過(guò) 肥 液 出 水 水 泵 和 開(kāi) 啟 灌 溉 電 磁 閥 向 外 提 供 制 備 完 成 的 營(yíng) 養(yǎng) 液 , 實(shí) 現(xiàn) 隨 時(shí) 制 備 、 隨 時(shí) 灌 溉 。 灌 溉 系 統(tǒng) 采 用 分 區(qū) 灌 溉 方 式 , 當(dāng) 肥 液 配 制 完 成 時(shí) , 按 照 系 統(tǒng) 設(shè) 置 的 灌 溉 方 式 , 控 制 分 區(qū) 各 個(gè) 電 磁 閥 的 開(kāi) 閉 以 及 開(kāi) 閉 的 時(shí) 間 , 肥 液 借 助 灌 溉 管 道 和 滴 箭 、 滴 頭 等 設(shè) 備 施 給 植 物 。 此 外 , 當(dāng) 植 物 只 需 要 灌 溉 清 水 時(shí) , 打 開(kāi) 清 水 灌 溉 電 磁 閥 和 相 應(yīng) 的 分 區(qū) 電 磁 閥 完 成 清 水 灌 溉 。 在 營(yíng) 養(yǎng) 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 中 , 當(dāng) 液 位 到 達(dá) 一 定 高 度 時(shí) , 回 收 池 內(nèi) 的 回 收 液 經(jīng) 回 收 池 水 泵 、 過(guò) 濾 器 及 紫 外 線(xiàn) 消 毒 后 注 入 到 混 肥 桶 中 , 直 到 回 收 池 液 位 達(dá) 到 一 定 的 低 液 位 。 2 系 統(tǒng) 控 制 框 圖 及 控 制 原 理 2 . 1 系 統(tǒng) 控 制 框 圖 控 制 系 統(tǒng) 采 用 臺(tái) 達(dá) D V P - E S 2 系 列 可 編 程 控 制 器 ( P L C ) 作 為 控 制 器 , 維 控 L E V I 7 7 7 A 作 為 人 機(jī) 交 互 界 面 觸 摸 屏 。 如 圖 2 所 示 , 設(shè) 計(jì) 模 擬 量 輸 入 有 E C 值 、 p H 值 、 液 位 、 壓 力 、 流 量 。 E C 值 、 p H 值 的 變 化 控 制 蠕 動(dòng) 施 肥 泵 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 速 度 , 壓 力 如 果 超 出 管 道 承 受 范 圍 則 暫 停 設(shè) 備 并 報(bào) 警 。 設(shè) 計(jì) 數(shù) 字 量 輸 出 有 清 水 灌 溉 電 磁 閥 、 進(jìn) 水 電 磁 閥 、 肥 液 出 水 水 泵 、 灌 溉 總 電 磁 閥 、 灌 溉 分 區(qū) 電 磁 閥 、 蠕 動(dòng) 泵 、 報(bào) 警 器 等 。 2 . 2 系 統(tǒng) 控 制 內(nèi) 容 及 原 理 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 的 配 肥 系 統(tǒng) 必 須 完 成 2 種 控 制 , 即 各 種 母 液 配 比 控 制 和 施 肥 量 控 制 。 采 用 可 調(diào) 速 步 進(jìn) 電 機(jī) 控 制 蠕 動(dòng) 泵 轉(zhuǎn) 速 的 方 式 , 即 可 較 準(zhǔn) 確 地 控 制 施 肥 量 和 各 通 道 的 母 液 配 比 。 由 于 混 肥 桶 中 的 肥 液 混 合 具 有 在 線(xiàn) 性 , 因 此 肥 液 混 合 系 統(tǒng) 具 有 實(shí) 時(shí) 、 延 遲 和 不 確 定 等 特 性 , 系 統(tǒng) 的 滯 后 和 慣 性 較 大 , 所 以 肥 液 混 合 系 統(tǒng) 采 用 模 糊 控 制 法 進(jìn) 行 控 制 。 系 統(tǒng) 采 用 負(fù) 反 饋 閉 環(huán) 控 制 原 理 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 模 糊 控 制 。 首 先 , 將 輸 入 量 、 控 制 規(guī) 則 、 決 策 以 及 判 決 等 模 塊 均 模 糊 化 , 輸 入 量 模 糊 化 后 即 對(duì) 應(yīng) 于 一 定 等 級(jí) 的 隸 屬 度 。 然 后 , 制 定 輸 入 變 量 、 輸 出 控 制 變 量 及 其 論 域 對(duì) 應(yīng) 不 同 等 級(jí) 模 糊 集 中 的 各 個(gè) 語(yǔ) 言 變 量 的 隸 屬 度 。 根 據(jù) 實(shí) 際 經(jīng) 驗(yàn) 總 結(jié) 得 出 , 模 糊 控 制 規(guī) 則 是 用 語(yǔ) 言 變 量 形 式 表 示 的 模 糊 條 件 語(yǔ) 句 , 而 起 控 制 作 用 的 模 糊 集 則 是 以 模 糊 規(guī) 則 為 基 礎(chǔ) 的 模 糊 決 策 。 最 后 , 用 模 糊 判 決 方 法 得 到 輸 出 控 制 變 量 論 域 中 的 等 級(jí) 數(shù) , 再 經(jīng) 過(guò) 輸 出 精 確 化 , 輸 出 控 制 指 令 。 灌 溉 部 分 可 設(shè) 置 定 時(shí) 灌 溉 、 周 期 灌 溉 、 手 動(dòng) 灌 溉 等 3 種 灌 溉 方 式 。 定 時(shí) 灌 溉 即 指 定 在 某 一 天 的 某 段 時(shí) 間 內(nèi) 灌 溉 , 在 一 天 中 設(shè) 定 6 組 開(kāi) 始 灌 溉 時(shí) 間 , 設(shè) 定 每 段 時(shí) 間 灌 溉 量 , 可 以 選 擇 9 7 2 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2 0 1 9 年 第 4 7 卷 第 2 1 期 灌 溉 的 閥 門(mén) 號(hào) 。 周 期 灌 溉 即 指 定 在 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 的 循 環(huán) 灌 溉 , 設(shè) 定 周 期 灌 溉 時(shí) 間 段 內(nèi) 周 期 灌 溉 的 灌 溉 時(shí) 間 和 間 隔 時(shí) 間 , 可 以 選 擇 灌 溉 的 閥 門(mén) 號(hào) 。 手 動(dòng) 灌 溉 只 需 設(shè) 定 灌 溉 量 , 使 用 手 動(dòng) 灌 溉 按 鈕 開(kāi) 始 和 結(jié) 束 灌 溉 。 3 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì) 3 . 1 系 統(tǒng) 配 肥 軟 件 設(shè) 計(jì) 如 圖 3 所 示 , 開(kāi) 始 配 肥 時(shí) , 蠕 動(dòng) 泵 以 預(yù) 先 設(shè) 定 的 流 速 將 肥 液 注 入 混 肥 桶 內(nèi) , 同 時(shí) 將 實(shí) 時(shí) 采 集 的 E C 值 與 設(shè) 定 值 進(jìn) 行 比 較 , 判 斷 是 否 該 增 加 或 減 小 蠕 動(dòng) 泵 的 流 速 , 增 加 或 減 小 肥 料 流 速 是 通 過(guò) 改 變 帶 動(dòng) 蠕 動(dòng) 泵 的 步 進(jìn) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 實(shí) 現(xiàn) 的 , 即 改 變 輸 入 步 進(jìn) 電 機(jī) 控 制 器 信 號(hào) 的 脈 沖 頻 率 , 必 要 時(shí) 還 可 隨 時(shí) 停 止 加 入 肥 料 。 同 理 , 實(shí) 時(shí) 測(cè) 定 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 p H 值 , 如 果 測(cè) 得 的 p H 值 高 于 目 標(biāo) 值 , 開(kāi) 啟 酸 液 蠕 動(dòng) 泵 加 入 酸 液 , 調(diào) 整 p H 值 。 3 . 2 人 機(jī) 界 面 軟 件 設(shè) 計(jì) 人 機(jī) 界 面 可 以 從 P L C 中 實(shí) 時(shí) 采 集 數(shù) 據(jù) 并 發(fā) 出 控 制 命 令 、 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 狀 態(tài) , 同 時(shí) 可 生 成 報(bào) 表 、 歷 史 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 等 。 H M I 實(shí) 現(xiàn) 的 主 要 功 能 有 : ( 1 ) 顯 示 功 能 。 顯 示 測(cè) 量 值 、 設(shè) 備 運(yùn) 行 狀 態(tài) ; ( 2 ) 參 數(shù) 設(shè) 置 功 能 。 灌 溉 時(shí) 間 、 灌 溉 量 、 配 肥 參 數(shù) 等 的 設(shè) 置 ; ( 3 ) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 。 在 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 時(shí) , 歷 史 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 自 動(dòng) 按 設(shè) 定 頻 率 記 錄 數(shù) 據(jù) , 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 場(chǎng) 數(shù) 據(jù) 的 存 儲(chǔ) ; ( 4 ) 歷 史 數(shù) 據(jù) 查 詢(xún) 。 按 照 時(shí) 間 段 查 詢(xún) 歷 史 數(shù) 據(jù) ; ( 5 ) 實(shí) 時(shí) 曲 線(xiàn) 。 將 E C 值 、 p H 值 、 液 位 值 用 曲 線(xiàn) 的 形 式 實(shí) 時(shí) 表 示 出 來(lái) ; ( 6 ) 事 件 記 錄 。 對(duì) 用 戶(hù) 登 陸 退 出 、 控 制 輸 入 輸 出 、 數(shù) 據(jù) 上 下 限 報(bào) 警 事 件 進(jìn) 行 記 錄 存 儲(chǔ) 。 4 系 統(tǒng) 實(shí) 物 及 測(cè) 試 4 . 1 系 統(tǒng) 試 驗(yàn) 如 圖 4 所 示 , 試 驗(yàn) 在 福 建 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 示 范 農(nóng) 場(chǎng) 玻 璃 溫 室 中 進(jìn) 行 。 溫 室 長(zhǎng) 6 4 m 、 寬 5 5 m , 占 地 面 積 0 . 3 5 2 h m 2 。 大 棚 內(nèi) 設(shè) 有 內(nèi) 遮 陽(yáng) 系 統(tǒng) 、 外 遮 陽(yáng) 系 統(tǒng) 、 濕 簾 、 外 風(fēng) 機(jī) 、 頂 開(kāi) 窗 、 噴 霧 等 設(shè) 備 , 并 配 套 本 水 肥 一 體 化 施 肥 系 統(tǒng) 。2 0 1 8 年 5 月 1 9 日 在 溫 室 內(nèi) 定 植 夏 之 光 水 果 黃 瓜 幼 苗 ( 5 月 2 日 播 種 ) , 2 0 1 8 年 8 月 3 日 采 收 完 畢 。 采 用 基 質(zhì) 無(wú) 土 栽 培 方 式 進(jìn) 行 栽 培 , 選 擇 條 狀 的 椰 糠 基 質(zhì) 帶 作 為 栽 培 基 質(zhì) , 一 條 基 質(zhì) 帶 長(zhǎng) 1 m , 可 定 植 4 株 作 物 。 溫 室 內(nèi) 全 部 種 滿(mǎn) 水 果 黃 瓜 , 共 定 植 8 8 7 0 株 。 在 種 植 期 間 對(duì) 溫 室 內(nèi) 的 灌 溉 用 水 量 、 回 收 水 量 、 產(chǎn) 量 等 情 況 進(jìn) 行 統(tǒng) 計(jì) , 并 驗(yàn) 證 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 及 實(shí) 用 性 。 0 8 2 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2 0 1 9 年 第 4 7 卷 第 2 1 期 4 . 2 結(jié) 果 分 析 經(jīng) 測(cè) 試 , 水 肥 一 體 化 系 統(tǒng) 控 制 精 度 高 , 配 好 1 桶 1 5 0 L 的 肥 液 , 約 需 9 0 s , E C 值 控 制 精 度 為 ± 0 . 2 m S / c m , p H 值 控 制 精 度 為 ± 0 . 2 。 每 周 混 肥 桶 灌 溉 出 水 量 及 回 收 池 的 回 收 水 量 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 如 表 1 所 示 , 可 以 看 出 , 混 肥 桶 灌 溉 出 水 量 合 計(jì) 為 1 1 1 2 . 8 m 3 , 回 收 池 回 水 量 合 計(jì) 為 2 1 5 . 5 m 3 。 經(jīng) 計(jì) 算 , 本 研 究 所 栽 培 溫 室 黃 瓜 整 個(gè) 生 長(zhǎng) 周 期 共 需 消 耗 水 8 9 7 . 3 m 3 ( 混 肥 桶 灌 溉 出 水 量 - 回 水 池 回 水 量 ) , 利 用 回 收 系 統(tǒng) , 大 約 能 節(jié) 省 灌 溉 出 水 量 的 1 9 . 4 % 。 表 1 混 肥 桶 灌 溉 出 水 量 、 回 收 水 量 統(tǒng) 計(jì) 時(shí) 間 混 肥 桶 灌 溉 出 水 量 ( m 3 ) 回 收 池 回 水 量 ( m 3 ) 0 5 - 1 9 2 5 6 3 . 5 1 2 . 3 0 5 - 2 6 0 6 - 0 2 6 6 . 8 1 2 . 9 0 6 - 0 3 0 9 7 0 . 2 1 3 . 6 0 6 - 1 0 1 6 7 6 . 9 1 4 . 9 0 6 - 1 7 2 3 9 6 . 9 1 8 . 8 0 6 - 2 4 3 0 1 0 8 . 6 2 1 . 0 0 7 - 0 1 0 7 1 1 3 . 6 2 2 . 0 0 7 - 0 8 1 4 1 2 7 . 0 2 4 . 6 0 7 - 1 5 2 1 1 3 3 . 7 2 5 . 9 0 7 - 2 2 2 8 1 2 5 . 3 2 4 . 3 0 7 - 2 8 0 8 - 0 3 1 3 0 . 3 2 5 . 2 合 計(jì) 1 1 1 2 . 8 2 1 5 . 5由 表 2 可 知 , 溫 室 內(nèi) 水 果 黃 瓜 總 產(chǎn) 量 為 1 4 3 4 9 k g , 平 均 產(chǎn) 量 為 4 0 7 6 4 k g / h m 2 , 單 株 總 產(chǎn) 量 為 1 . 6 2 k g 。 表 2 溫 室 水 果 黃 瓜 產(chǎn) 量 時(shí) 間 產(chǎn) 量 ( k g ) 備 注 0 6 - 1 0 1 6 9 4 3 采 收 初 期 0 6 - 1 7 2 3 1 8 0 3 采 收 期 0 6 - 2 4 3 0 2 2 6 5 采 收 期 0 7 - 0 1 0 7 2 5 4 0 采 收 期 0 7 - 0 8 1 4 2 3 0 6 采 收 期 0 7 - 1 5 2 1 1 9 1 6 采 收 期 0 7 - 2 2 2 8 1 6 6 9 采 收 期 0 7 - 2 8 0 8 - 0 3 9 0 7 采 收 尾 期 合 計(jì) 1 4 3 4 9 5 結(jié) 論 本 研 究 所 用 水 肥 一 體 化 灌 溉 系 統(tǒng) 由 人 機(jī) 交 互 界 面 觸 摸 屏 ( H M I ) 、 可編程控 制 器 ( P L C ) 、 蠕 動(dòng) 泵、 母 液 桶、 混 肥 桶、 傳 感 器 、 電磁閥 、 管件等組 成, 采 用 基 于 E C 值 和 p H 值 的 營(yíng) 養(yǎng) 液 調(diào) 控 方 式, 能 夠 按照用戶(hù) 設(shè) 置 的 灌 溉 施 肥 方 式 , 通 過(guò) 機(jī) 器 上 的 一 套 線(xiàn) 性可調(diào)速蠕動(dòng) 泵 準(zhǔn) 確 地 配 置 出 符 合 配 方 設(shè) 定 比 例 要 求 的 營(yíng) 養(yǎng) 液, 并 輸 送到相應(yīng) 灌 溉 分 區(qū), 每 個(gè) 栽 培 分 區(qū) 水 肥 配 方 可 獨(dú) 立 設(shè) 置。 經(jīng)測(cè)試, 水肥一體 化系 統(tǒng)控制精度 高, 配 好 1 桶 1 5 0 L 的 肥 液 , 大 概 需 要 9 0 s , E C 值 控 制 精 度 為 ± 0 . 2 m S / c m 、 p H 值 控 制 精 度 為 ± 0 . 2 。 將 該 系 統(tǒng) 運(yùn) 用 到 溫 室 基 質(zhì) 栽 培 區(qū) 內(nèi) , 利 用 回 水 系 統(tǒng) , 大 約 能 節(jié) 水 1 9 . 4 % , 水 果 黃 瓜 平 均 產(chǎn) 量 為 4 0 7 6 1 k g / h m 2 。 本 系 統(tǒng) 具 有 較 廣 的 灌 溉 流 量 和 灌 溉 壓 力 適 應(yīng) 范 圍 , 能 夠 充 分 滿(mǎn) 足 大 田 作 物 栽 培 、 溫 室 土 壤 栽 培 以 及 溫 室 無(wú) 土 基 質(zhì) 栽 培 等 場(chǎng) 合 的 灌 溉 施 肥 需 要 。 參 考 文 獻(xiàn) : 1 江 新 蘭 , 楊 邦 杰 , 高 萬(wàn) 林 , 等 . 基 于 兩 線(xiàn) 解 碼 技 術(shù) 的 水 肥 一 體 化 云 灌 溉 系 統(tǒng) 研 究 J . 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 6 , 4 7 ( 增 刊 1 ) : 2 6 7 - 2 7 2 . 2 魏 全 盛 , 谷 利 芬 . 溫 室 智 能 水 肥 一 體 化 微 噴 灌 裝 置 設(shè) 計(jì) J . 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 , 2 0 1 7 ( 9 ) : 1 3 4 - 1 3 8 . 3 蔡 長(zhǎng) 青 , 侯 首 印 , 張 楨 , 等 . 溫 室 智 能 灌 溉 水 肥 一 體 化 監(jiān) 控 系 統(tǒng) J . 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) , 2 0 1 7 , 4 5 ( 1 0 ) : 1 6 4 - 1 6 6 . 4 孔 海 民 , 薛 晨 晨 , 邵 偉 強(qiáng) , 等 . 水 肥 一 體 化 精 量 化 施 肥 對(duì) 春 季 設(shè) 施 小 黃 瓜 產(chǎn) 量 的 影 響 和 效 益 分 析 J . 浙 江 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) , 2 0 1 6 , 5 7 ( 3 ) : 3 2 3 - 3 2 5 . 5 阮 俊 瑾 , 趙 偉 時(shí) , 董 晨 , 等 . 球 混 式 精 準(zhǔn) 灌 溉 施 肥 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 與 試 驗(yàn) J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 5 , 3 1 ( 增 刊 2 ) : 1 3 1 - 1 3 6 . 6 李 傳 哲 , 許 仙 菊 , 馬 洪 波 , 等 . 水 肥 一 體 化 技 術(shù) 提 高 水 肥 利 用 效 率 研 究 進(jìn) 展 J . 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 7 , 3 3 ( 2 ) : 4 6 9 - 4 7 5 . 7 李 加 念 , 洪 添 勝 , 馮 瑞 玨 , 等 . 基 于 脈 寬 調(diào) 制 的 文 丘 里 變 量 施 肥 裝 置 設(shè) 計(jì) 與 試 驗(yàn) J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 2 , 2 8 ( 8 ) : 1 0 5 - 1 1 0 . 8 袁 洪 波 , 李 莉 , 王 俊 衡 , 等 . 溫 室 水 肥 一 體 化 營(yíng) 養(yǎng) 液 調(diào) 控 裝 備 設(shè) 計(jì) 與 試 驗(yàn) J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 6 , 3 2 ( 8 ) : 2 7 - 3 2 . 9 李 友 麗 , 李 銀 坤 , 郭 文 忠 , 等 . 有 機(jī) 栽 培 水 肥 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 與 試 驗(yàn) J . 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 6 , 4 7 ( 增 刊 1 ) : 2 7 3 - 2 7 9 . 1 0 李 堅(jiān) , 劉 云 驥 , 王 丹 丹 , 等 . 日 光 溫 室 小 型 水 肥 一 體 灌 溉 機(jī) 設(shè) 計(jì) 及 其 控 制 模 型 的 建 立 J . 節(jié) 水 灌 溉 , 2 0 1 7 ( 4 ) : 8 7 - 9 1 . ( 上 接 2 7 2 頁(yè) ) 1 3 武 翠 卿 , 李 楠 , 張 帥 , 等 . 玉 米 秸 稈 自 干 后 的 材 料 力 學(xué) 性 質(zhì) 研 究 J . 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 , 2 0 1 6 , 3 8 ( 8 ) : 1 4 6 - 1 5 0 . 1 4 趙 春 花 , 張 鋒 偉 , 曹 致 中 . 豆 禾 牧 草 莖 稈 的 力 學(xué) 特 性 試 驗(yàn) J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 0 9 , 2 5 ( 9 ) : 1 2 2 - 1 2 6 . 1 5 趙 春 花 , 韓 正 晟 , 師 尚 禮 , 等 . 新 育 牧 草 莖 稈 收 獲 期 力 學(xué) 特 性 與 顯 微 結(jié) 構(gòu) J . 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 1 , 2 7 ( 8 ) : 1 7 9 - 1 8 3 . 1 6 張 秀 麗 , 袁 志 華 , 周 雪 花 , 等 . 煙 葉 主 脈 的 力 學(xué) 性 能 試 驗(yàn) 研 究 J . 河 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) , 2 0 1 4 , 4 8 ( 2 ) : 1 7 2 - 1 7 5 . 1 7 尚 蕾 , 宋 占 華 , 李 玉 道 , 等 . 煙 草 托 盤(pán) 育 苗 缽 苗 力 學(xué) 性 能 試 驗(yàn) J . 中 國(guó) 煙 草 科 學(xué) , 2 0 1 4 , 3 5 ( 3 ) : 9 9 - 1 0 3 . 1 8 J i a F F , L i u G S , L i u D S , e t a l . C o m p a r i s o n o f d i f f e r e n t m e t h o d s f o r e s t i m a t i n g n i t r o g e n c o n c e n t r a t i o n i n f l u e - c u r e d t o b a c c o l e a v e s b a s e d o n h y p e r s p e c t r a l r e f l e c t a n c e J . F i e l d C r o p s R e s e a r c h , 2 0 1 3 , 1 5 0 ( 8 ) : 1 0 8 - 1 1 4 . 1 9 孟 智 勇 , 張 保 占 , 馬 浩 波 , 等 . 采 收 成 熟 度 對(duì) 濃 香 型 烤 煙 烤 后 煙 葉 品 質(zhì) 的 影 響 J . 河 南 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) , 2 0 1 2 , 4 1 ( 2 ) : 5 9 - 6 3 .