一种经济型水肥一体化系统的设计
发布时间：2021-11-15 00:18
我国作为农业大国,农业用水量巨大,占总用水量的70%,传统农业漫灌模式造成了大量不必要的水资源浪费。实施水肥一体化技术是减少农业用水浪费的重要举措之一。采用恒压供水、多级过滤器、多通道比例施肥机和无线网关等设备,辅以电导率（EC）、酸碱度（pH）、田间土壤墒情等土壤传感器,结合远程控制等技术,设计一种经济型水肥一体化系统。该系统在计算施肥比例时,施肥量可根据主管水流量而变化,同时利用压力变送器测量肥桶液位高度间接得到施肥量,通过增量PID算法减少肥桶液位波动产生的误差,实现精准施肥。试验结果表明,该系统能保证出水器的平均出水量不小于3.85 L/h,10 s采样周期的注肥量和设定值相比误差不超过10%,手机远程控制系统响应时间不超过3 s,达到生产要求的同时节水节肥。
【文章来源】：现代农业装备. 2020,41(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
水肥一体化系统组成
恒压供水技术比较成熟,一般选用具有PID调节功能的变频器获得比较稳定的水压和流量[7]。灌溉首部的变频器电柜、增压泵和压力表组成闭环系统,为田间管道提供稳定的流量和水压,保证田间出水器以稳定的流量灌溉。变频器电柜采用ABB ACS510系列,该变频器具有PID调节功能。压力表的量程为0～1.0 MPa,对应4～20 mA的电流信号输出,直接接入变频器模拟输入端。变频器电柜的主要逻辑功能如图2所示,具有远程/本地、工频/变频功能。图2中,1KM是工频驱动接触器,2KM是变频驱动接触器,两者具有互锁功能,同一时间只能有一个接触器接通。1KA是液位开关,当水源缺水时,1KA断开。当拨盘开关切换到远程控制时,远程触点107接通,继电器2KA的线圈通电,变频器RUN端子接通,变频器开始工作。变频器检测到的压力可以输出到AO端口,该端口接入PLC的模量输入端子即可监控水压的变动范围。2.2 远程控制网关设计
为实现PLC的远程控制功能,设计一个网关用于PLC与手机通信,如图3所示。网关的CPU采用STM32F103系列芯片。CPU采用基于RS485的PPI协议与PLC连接,同时也采用RS485与具有4G/2G/GPRS功能的DTU模块通信。此类硬件组合应用广泛,可满足远程控制要求[8]。网关构建了PLC与手机进行交互连接的桥梁,实现手机实时监控PLC,从而控制多通道比例施肥机。2.3 多通道比例施肥机设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁阀开关模式下文丘里施肥器吸肥特性研究[J]. 周良富,金永奎,薛新宇. 农业工程学报. 2019(22)
[2]液态有机肥与氮肥配施对棉花生理特性及产量的影响[J]. 徐瑞强,徐海东,董合林,苏丽丽,唐江华,徐文修,范小利. 中国农学通报. 2019(13)
[3]肥水一体化滴灌系统中过滤器技术的研究与进展[J]. 邵伟,侯加林,李天华,牛子孺,李玉华. 中国农机化学报. 2018(10)
[4]基于PLC与变频器的恒压供水系统设计[J]. 白蕾,孟娇娇,辛旗. 电子测量技术. 2018(04)
[5]基于多传感器的精准变量施肥控制系统[J]. 陈满,金诚谦,倪有亮,徐金山,李泽锋. 中国农机化学报. 2018(01)
[6]农业水肥一体化的发展现状与对策分析[J]. 易文裕,程方平,熊昌国,袁志英. 中国农机化学报. 2017(10)
[7]基于Fluent的文丘里管结构参数对吸肥性能的影响[J]. 张晓明,鲍安红,谢守勇,邱振宇. 江苏农业科学. 2017(18)
[8]基于PPI协议和GPRS网络的供水管网远程监控系统设计[J]. 赵振宇,张国钧. 仪表技术与传感器. 2017(05)
[9]基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,岳学军,罗瑜清. 农业工程学报. 2012(08)
本文编号：3495642
【文章来源】：现代农业装备. 2020,41(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
水肥一体化系统组成
恒压供水技术比较成熟,一般选用具有PID调节功能的变频器获得比较稳定的水压和流量[7]。灌溉首部的变频器电柜、增压泵和压力表组成闭环系统,为田间管道提供稳定的流量和水压,保证田间出水器以稳定的流量灌溉。变频器电柜采用ABB ACS510系列,该变频器具有PID调节功能。压力表的量程为0～1.0 MPa,对应4～20 mA的电流信号输出,直接接入变频器模拟输入端。变频器电柜的主要逻辑功能如图2所示,具有远程/本地、工频/变频功能。图2中,1KM是工频驱动接触器,2KM是变频驱动接触器,两者具有互锁功能,同一时间只能有一个接触器接通。1KA是液位开关,当水源缺水时,1KA断开。当拨盘开关切换到远程控制时,远程触点107接通,继电器2KA的线圈通电,变频器RUN端子接通,变频器开始工作。变频器检测到的压力可以输出到AO端口,该端口接入PLC的模量输入端子即可监控水压的变动范围。2.2 远程控制网关设计
为实现PLC的远程控制功能,设计一个网关用于PLC与手机通信,如图3所示。网关的CPU采用STM32F103系列芯片。CPU采用基于RS485的PPI协议与PLC连接,同时也采用RS485与具有4G/2G/GPRS功能的DTU模块通信。此类硬件组合应用广泛,可满足远程控制要求[8]。网关构建了PLC与手机进行交互连接的桥梁,实现手机实时监控PLC,从而控制多通道比例施肥机。2.3 多通道比例施肥机设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁阀开关模式下文丘里施肥器吸肥特性研究[J]. 周良富,金永奎,薛新宇. 农业工程学报. 2019(22)
[2]液态有机肥与氮肥配施对棉花生理特性及产量的影响[J]. 徐瑞强,徐海东,董合林,苏丽丽,唐江华,徐文修,范小利. 中国农学通报. 2019(13)
[3]肥水一体化滴灌系统中过滤器技术的研究与进展[J]. 邵伟,侯加林,李天华,牛子孺,李玉华. 中国农机化学报. 2018(10)
[4]基于PLC与变频器的恒压供水系统设计[J]. 白蕾,孟娇娇,辛旗. 电子测量技术. 2018(04)
[5]基于多传感器的精准变量施肥控制系统[J]. 陈满,金诚谦,倪有亮,徐金山,李泽锋. 中国农机化学报. 2018(01)
[6]农业水肥一体化的发展现状与对策分析[J]. 易文裕,程方平,熊昌国,袁志英. 中国农机化学报. 2017(10)
[7]基于Fluent的文丘里管结构参数对吸肥性能的影响[J]. 张晓明,鲍安红,谢守勇,邱振宇. 江苏农业科学. 2017(18)
[8]基于PPI协议和GPRS网络的供水管网远程监控系统设计[J]. 赵振宇,张国钧. 仪表技术与传感器. 2017(05)
[9]基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,岳学军,罗瑜清. 农业工程学报. 2012(08)
本文编号：3495642
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