輕簡式水肥一體化灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究.pdf

1、溫室無土栽培作物所需的養(yǎng)分和水分均需從灌溉營養(yǎng)液中汲取，研究水肥一體化灌溉系統(tǒng)對提高設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥利用率、實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉與施肥具有十分重要的意義。為改善溫室水肥一體化灌溉的現(xiàn)狀，本文運(yùn)用嵌入式控制器與HMI觸控終端，設(shè)計(jì)了一套輕簡式水肥一體化灌溉系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對溫室環(huán)境信息、水肥信息的在線監(jiān)測和滴灌執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制;同時(shí)，依據(jù)作物不同生長期的養(yǎng)分需求，分析并確定了適宜作物各個(gè)生長時(shí)期需求的肥水比例，為實(shí)現(xiàn)水肥精準(zhǔn)混合提供了決策依據(jù)。試驗(yàn)

2、證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用便捷，可用于溫室無土栽培的水肥一體化灌溉。
　　基于輕簡式設(shè)計(jì)原則，研制了一種水肥一體化灌溉系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)采用輕型的鋁型材配以萬向輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，體積小，方便溫室內(nèi)的移動(dòng)和使用。系統(tǒng)由STM32控制器、Ec值等傳感器、模擬量采集模塊、繼電器模塊、HMI觸控終端等部分組成。STM32借助模擬量采集板實(shí)時(shí)采集溫室環(huán)境信息及水肥信息，并與HMI觸控終端進(jìn)行信息實(shí)時(shí)交互，人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示參數(shù)信息并偵聽灌溉或施肥等命

3、令，經(jīng)STM32解析正確后驅(qū)動(dòng)繼電器模塊完成灌溉或施肥任務(wù)。
　　系統(tǒng)利用Penman-Monteith方程建立適合本系統(tǒng)的灌溉量算法。通過計(jì)算作物的蒸發(fā)蒸騰，計(jì)算出滴灌時(shí)長，通過對滴灌時(shí)間的控制來控制灌溉量。系統(tǒng)分手動(dòng)控制與自動(dòng)控制兩種灌溉控制模式。手動(dòng)模式下，滴灌量由用戶設(shè)定;自動(dòng)模式下，依據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測的水肥參數(shù)，判斷是否進(jìn)行灌水或施肥操作，其滴灌時(shí)長由Penman-Monteith方程換算得到。
　　本研究以新津春4號黃

4、瓜為研究對象，參考黃瓜灌溉研究中成熟的營養(yǎng)液配方，選定相應(yīng)元素肥料配制營養(yǎng)液母液，并對營養(yǎng)液的稀釋比例進(jìn)行標(biāo)定，確定了黃瓜不同生長期適宜的肥水比例，為系統(tǒng)水肥的精準(zhǔn)混合提供依據(jù)。
　　在試驗(yàn)溫室進(jìn)行了水肥灌溉系統(tǒng)的試驗(yàn)分析:1.施肥作業(yè)前營養(yǎng)液母液自混合3min以上，能夠消除營養(yǎng)液母液沉淀產(chǎn)生的水肥不均勻問題，水肥灌溉系統(tǒng)電導(dǎo)率Ec控制精度誤差≤0.02(mS·cm-1)，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.83％，能夠滿足溫室無土栽培作物的灌溉施肥