水肥一体化固体肥混施装备及其控制系统研发
发布时间：2021-07-16 19:03
随着水肥一体化技术的发展,水肥一体化装备得到快速发展,但大都施用的是液体肥料或事先将固体肥溶解成液体肥,缺少直接施用固体肥的水肥一体化装备。本文设计了一种水肥一体化固体肥混施装备及其自动控制系统,可实现固体肥料的添加、溶解和施用的同步进行。由肥液浓度检测并反馈,改变加肥速度和供水流量,实现了混施装备的出口肥液浓度均匀可调。控制系统采用模糊PID控制算法进行闭环调控,可快速响应并稳定地调节肥液浓度,提高了施肥性能。本文的主要研究工作及研究成果如下:（1）水肥一体化固体肥混施装备设计设计了一种水肥一体化固体肥混施装备,可按需灌溉和施肥,同时进行固体肥料的添加、溶解和施用。混施装备主要由加肥机构、供水机构、混肥机构、输出机构和供能系统组成。加肥机构采用电机带动螺杆旋转送料的方式,供水机构采用直流泵直接抽取水源,通过混肥机构加快固体肥料溶解,最后由输出机构将肥液施到田间。混施装备由蓄电池供电,可由太阳能板进行电量补充。根据实际需求和试验选择合适的结构参数,初步完成了混施装备的结构设计,确定了施肥性能参数,整体施肥均匀系数约为46.29%。（2）水肥一体化固体肥混施控制系统设计构建了水肥一体化混...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水肥一体化系统示意图
江苏大学硕士学位论文11图2.3供水机构Fig.2.3Watersupplyorganization2.2.3混肥机构为方便固体肥料的溶解，设计了混肥机构，肥料经过加肥机构落入混肥桶中，水源经过供水机构进入混肥桶中，水肥在混肥桶中混合均匀。为了使固体肥料快速溶解并混合均匀，在混肥桶内安装过滤网，防止肥料堆积在混肥桶底部。当肥料添加量较小时，进水管偏心安装在混肥桶的外壁，利用水流切向冲击滤网桶中的肥料，同时推动水肥溶液旋转，使肥料能充分溶解。当肥料添加量较大时，需添加搅拌器对混合肥液进行搅拌，选用直流电机通过轴套连接搅拌叶轮，其中直流电机安装在加肥机构一旁，垂直中心由一根轴连接旋转叶轮，放置在滤网桶内，在混施装备运行时，进水和加肥的同时进行搅拌，以保证肥液混合均匀。混肥机构的两种方式如图2.4所示。（a）水流切向冲击溶解（b）搅拌溶解（a）Tangentialimpactdissolutionofwaterflow（b）Stirtodissolve图2.4混肥机构Fig.2.4Mixedfertilizerorganization2.2.4输出机构本设计初期拟应用在南方水稻等种植区域，由于南方多水，多采用渠灌，所以只需将水肥一体化固体肥混施装备与灌溉系统末端结合，将混施装备的肥液出口接到渠灌内，让肥液自然流出即可。后期为提高混施装备的适应性，开发出应用于管道灌溉系统的输出机构，在混施装备出口处安装高压注肥装置，通过管道抽取混肥桶中的肥液并注入到主管路中，最终随管道流动到末端，由多组喷头喷洒到田间。
江苏大学硕士学位论文11图2.3供水机构Fig.2.3Watersupplyorganization2.2.3混肥机构为方便固体肥料的溶解，设计了混肥机构，肥料经过加肥机构落入混肥桶中，水源经过供水机构进入混肥桶中，水肥在混肥桶中混合均匀。为了使固体肥料快速溶解并混合均匀，在混肥桶内安装过滤网，防止肥料堆积在混肥桶底部。当肥料添加量较小时，进水管偏心安装在混肥桶的外壁，利用水流切向冲击滤网桶中的肥料，同时推动水肥溶液旋转，使肥料能充分溶解。当肥料添加量较大时，需添加搅拌器对混合肥液进行搅拌，选用直流电机通过轴套连接搅拌叶轮，其中直流电机安装在加肥机构一旁，垂直中心由一根轴连接旋转叶轮，放置在滤网桶内，在混施装备运行时，进水和加肥的同时进行搅拌，以保证肥液混合均匀。混肥机构的两种方式如图2.4所示。（a）水流切向冲击溶解（b）搅拌溶解（a）Tangentialimpactdissolutionofwaterflow（b）Stirtodissolve图2.4混肥机构Fig.2.4Mixedfertilizerorganization2.2.4输出机构本设计初期拟应用在南方水稻等种植区域，由于南方多水，多采用渠灌，所以只需将水肥一体化固体肥混施装备与灌溉系统末端结合，将混施装备的肥液出口接到渠灌内，让肥液自然流出即可。后期为提高混施装备的适应性，开发出应用于管道灌溉系统的输出机构，在混施装备出口处安装高压注肥装置，通过管道抽取混肥桶中的肥液并注入到主管路中，最终随管道流动到末端，由多组喷头喷洒到田间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的水肥一体化实验系统设计[J]. 李晓晓,宋健,魏文庆. 实验室研究与探索. 2019(09)
[2]农业高效节水灌溉模式选择研究进展[J]. 张亮,周薇,李道西. 排灌机械工程学报. 2019(05)
[3]滴灌水肥一体化条件下覆膜对玉米生长及土壤水肥热的影响[J]. 戚迎龙,史海滨,李瑞平,赵举,李彬,李敏. 农业工程学报. 2019(05)
[4]2014-2016年我国种植业化肥施用状况及问题[J]. 徐洋,杨帆,张卫峰,孟远夺,姜义. 植物营养与肥料学报. 2019(01)
[5]基于模糊控制的水肥一体化控制策略[J]. 王丽娟,吕途,马刚,毛媛媛. 江苏农业科学. 2018(23)
[6]基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,齐志明,王新坤,蔡彬,郑珍. 农业工程学报. 2018(23)
[7]溶解混施水肥一体化装置施肥性能试验研究[J]. 张志洋,李红,陈超,夏华猛. 排灌机械工程学报. 2018(11)
[8]溶解混施水肥一体化装置设计与试验[J]. 张志洋,李红,陈超,夏华猛. 节水灌溉. 2018(04)
[9]模糊控制模型在水肥一体化中的应用研究[J]. 吴景来,李家春,陈跃威,王永涛,卢剑锋. 中国农村水利水电. 2018(02)
[10]水肥精量配比灌溉系统设计[J]. 张育斌,魏正英,简宁,涂晶洁,朱火美. 农机化研究. 2017(12)
博士论文
[1]滴灌压差施肥肥液浓度变化及其对水肥分布影响研究[D]. 韩启彪.扬州大学 2018
硕士论文
[1]水肥精准配比控制系统研发[D]. 王孝龙.西北农林科技大学 2018
[2]PAC技术在智能灌溉施肥系统中的应用研究[D]. 段益星.华中农业大学 2013
本文编号：3287580
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水肥一体化系统示意图
江苏大学硕士学位论文11图2.3供水机构Fig.2.3Watersupplyorganization2.2.3混肥机构为方便固体肥料的溶解，设计了混肥机构，肥料经过加肥机构落入混肥桶中，水源经过供水机构进入混肥桶中，水肥在混肥桶中混合均匀。为了使固体肥料快速溶解并混合均匀，在混肥桶内安装过滤网，防止肥料堆积在混肥桶底部。当肥料添加量较小时，进水管偏心安装在混肥桶的外壁，利用水流切向冲击滤网桶中的肥料，同时推动水肥溶液旋转，使肥料能充分溶解。当肥料添加量较大时，需添加搅拌器对混合肥液进行搅拌，选用直流电机通过轴套连接搅拌叶轮，其中直流电机安装在加肥机构一旁，垂直中心由一根轴连接旋转叶轮，放置在滤网桶内，在混施装备运行时，进水和加肥的同时进行搅拌，以保证肥液混合均匀。混肥机构的两种方式如图2.4所示。（a）水流切向冲击溶解（b）搅拌溶解（a）Tangentialimpactdissolutionofwaterflow（b）Stirtodissolve图2.4混肥机构Fig.2.4Mixedfertilizerorganization2.2.4输出机构本设计初期拟应用在南方水稻等种植区域，由于南方多水，多采用渠灌，所以只需将水肥一体化固体肥混施装备与灌溉系统末端结合，将混施装备的肥液出口接到渠灌内，让肥液自然流出即可。后期为提高混施装备的适应性，开发出应用于管道灌溉系统的输出机构，在混施装备出口处安装高压注肥装置，通过管道抽取混肥桶中的肥液并注入到主管路中，最终随管道流动到末端，由多组喷头喷洒到田间。
江苏大学硕士学位论文11图2.3供水机构Fig.2.3Watersupplyorganization2.2.3混肥机构为方便固体肥料的溶解，设计了混肥机构，肥料经过加肥机构落入混肥桶中，水源经过供水机构进入混肥桶中，水肥在混肥桶中混合均匀。为了使固体肥料快速溶解并混合均匀，在混肥桶内安装过滤网，防止肥料堆积在混肥桶底部。当肥料添加量较小时，进水管偏心安装在混肥桶的外壁，利用水流切向冲击滤网桶中的肥料，同时推动水肥溶液旋转，使肥料能充分溶解。当肥料添加量较大时，需添加搅拌器对混合肥液进行搅拌，选用直流电机通过轴套连接搅拌叶轮，其中直流电机安装在加肥机构一旁，垂直中心由一根轴连接旋转叶轮，放置在滤网桶内，在混施装备运行时，进水和加肥的同时进行搅拌，以保证肥液混合均匀。混肥机构的两种方式如图2.4所示。（a）水流切向冲击溶解（b）搅拌溶解（a）Tangentialimpactdissolutionofwaterflow（b）Stirtodissolve图2.4混肥机构Fig.2.4Mixedfertilizerorganization2.2.4输出机构本设计初期拟应用在南方水稻等种植区域，由于南方多水，多采用渠灌，所以只需将水肥一体化固体肥混施装备与灌溉系统末端结合，将混施装备的肥液出口接到渠灌内，让肥液自然流出即可。后期为提高混施装备的适应性，开发出应用于管道灌溉系统的输出机构，在混施装备出口处安装高压注肥装置，通过管道抽取混肥桶中的肥液并注入到主管路中，最终随管道流动到末端，由多组喷头喷洒到田间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的水肥一体化实验系统设计[J]. 李晓晓,宋健,魏文庆. 实验室研究与探索. 2019(09)
[2]农业高效节水灌溉模式选择研究进展[J]. 张亮,周薇,李道西. 排灌机械工程学报. 2019(05)
[3]滴灌水肥一体化条件下覆膜对玉米生长及土壤水肥热的影响[J]. 戚迎龙,史海滨,李瑞平,赵举,李彬,李敏. 农业工程学报. 2019(05)
[4]2014-2016年我国种植业化肥施用状况及问题[J]. 徐洋,杨帆,张卫峰,孟远夺,姜义. 植物营养与肥料学报. 2019(01)
[5]基于模糊控制的水肥一体化控制策略[J]. 王丽娟,吕途,马刚,毛媛媛. 江苏农业科学. 2018(23)
[6]基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,齐志明,王新坤,蔡彬,郑珍. 农业工程学报. 2018(23)
[7]溶解混施水肥一体化装置施肥性能试验研究[J]. 张志洋,李红,陈超,夏华猛. 排灌机械工程学报. 2018(11)
[8]溶解混施水肥一体化装置设计与试验[J]. 张志洋,李红,陈超,夏华猛. 节水灌溉. 2018(04)
[9]模糊控制模型在水肥一体化中的应用研究[J]. 吴景来,李家春,陈跃威,王永涛,卢剑锋. 中国农村水利水电. 2018(02)
[10]水肥精量配比灌溉系统设计[J]. 张育斌,魏正英,简宁,涂晶洁,朱火美. 农机化研究. 2017(12)
博士论文
[1]滴灌压差施肥肥液浓度变化及其对水肥分布影响研究[D]. 韩启彪.扬州大学 2018
硕士论文
[1]水肥精准配比控制系统研发[D]. 王孝龙.西北农林科技大学 2018
[2]PAC技术在智能灌溉施肥系统中的应用研究[D]. 段益星.华中农业大学 2013
本文编号：3287580
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