棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究
發(fā)布時間：2022-02-11 07:58
目前新疆棉花膜下滴灌種植主要通過施用固體水溶肥來提高作物的產(chǎn)量,由于固體水溶肥在肥水混合時得不到充分的溶解,因此極容易造成管路堵塞等問題,導(dǎo)致肥料的利用率降低。液態(tài)肥相比于固體水溶肥具有明顯優(yōu)勢,如肥效高、成本低和無環(huán)境污染等。目前我國液肥施用技術(shù)相對落后,主要體現(xiàn)在液態(tài)肥施用機械技術(shù)發(fā)展落后和地域環(huán)境和種植方式造成的施肥模式差異限制了施肥機械的推廣兩個方面。本文針對新疆棉田液態(tài)施肥系統(tǒng)現(xiàn)狀和施肥環(huán)境特點,設(shè)計了一套適用于新疆棉花膜下滴灌種植的棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng),實現(xiàn)了液態(tài)肥的精準(zhǔn)變量施肥,提高了液態(tài)肥料的利用率。本文的主要研究內(nèi)容分為以下幾點:（1）液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計。采用PLC、觸摸屏、變頻器、電磁閥、擠壓泵、壓力傳感器、流量傳感器等作為棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的核心組成部件,搭建液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計方面包括了硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計、決策流程設(shè)計、變量調(diào)速設(shè)計以及上位機的軟件程序設(shè)計。（2）PID控制算法的參數(shù)整定。根據(jù)系統(tǒng)要求對下位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件搭建設(shè)計方案;對控制系統(tǒng)中PID算法及原理進行綜述;完成了下位機監(jiān)控系統(tǒng)中壓力信息采集和流量控制單元的軟件設(shè)計,構(gòu)...
【文章來源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū)211工程院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
011-2018年新疆棉花種植數(shù)據(jù)圖
棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究3圖1-2文丘里施肥器圖1-3壓差式施肥機Fig.1-2VenturifertilizerFig.1-3Differentialpressurefertilizerapplicator20世紀(jì)80年代初，以色列在農(nóng)業(yè)灌溉過程中已開始應(yīng)用自動推進機械灌溉技術(shù)。施肥方式也從過去單一的肥料箱發(fā)展到多種模式，包括肥料箱、文丘里真空泵和水壓式肥料噴射器。并引進了計算機控制技術(shù)和設(shè)備，營養(yǎng)分配的均勻性有了明顯改善；進入21世紀(jì)，水肥一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用面積進一步擴大，與之相配套的水溶性肥料的開發(fā)和生產(chǎn)也同時取得了巨大的進步。2006年美國學(xué)者BlonquistJM等[24]通過設(shè)計了一種用于節(jié)水灌溉的土壤濕度傳感器，該傳感器采用電磁感應(yīng)器技術(shù)，能夠?qū)τ脷庀笳镜乃终羯⒘康膶崟r監(jiān)測；2008年美國學(xué)者年VellidisG等[25]開發(fā)了一種傳感器列陣與精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，通過構(gòu)建閉環(huán)控制模式，實現(xiàn)實時監(jiān)測農(nóng)作物土壤含水量的變化；2010年西班牙學(xué)者Antonio-Javier等[26]構(gòu)建了一種果園灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了135個土壤濕度傳感器、27個溫度傳感器用于果園的信息監(jiān)測，并構(gòu)建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)通過對傳感器采集的信息進行分析處理，將處理結(jié)果以控制的方式作用于電磁閥等執(zhí)行元件，使果園濕度始終保持在適合果樹生長的范圍內(nèi)實現(xiàn)了對果園的合理灌溉；2011年印度學(xué)者M.Nesa等[27]研制了一種果園自動化灌溉系統(tǒng)，即通過在果園的不同位置布設(shè)濕度傳感器，獲取果園氣象環(huán)境信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將數(shù)據(jù)信息傳送至控制中心，實現(xiàn)對果園的自動化灌溉；2014年墨西哥學(xué)者Gutierrez，J.等[28]將土壤濕度和溫度傳感器放置在作物的根區(qū)的方式構(gòu)建了分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、觸發(fā)器執(zhí)行器等實現(xiàn)了土壤數(shù)據(jù)的web應(yīng)用程序傳送；2015年希臘學(xué)者年KourgialasNN,
棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究3圖1-2文丘里施肥器圖1-3壓差式施肥機Fig.1-2VenturifertilizerFig.1-3Differentialpressurefertilizerapplicator20世紀(jì)80年代初，以色列在農(nóng)業(yè)灌溉過程中已開始應(yīng)用自動推進機械灌溉技術(shù)。施肥方式也從過去單一的肥料箱發(fā)展到多種模式，包括肥料箱、文丘里真空泵和水壓式肥料噴射器。并引進了計算機控制技術(shù)和設(shè)備，營養(yǎng)分配的均勻性有了明顯改善；進入21世紀(jì)，水肥一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用面積進一步擴大，與之相配套的水溶性肥料的開發(fā)和生產(chǎn)也同時取得了巨大的進步。2006年美國學(xué)者BlonquistJM等[24]通過設(shè)計了一種用于節(jié)水灌溉的土壤濕度傳感器，該傳感器采用電磁感應(yīng)器技術(shù)，能夠?qū)τ脷庀笳镜乃终羯⒘康膶崟r監(jiān)測；2008年美國學(xué)者年VellidisG等[25]開發(fā)了一種傳感器列陣與精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，通過構(gòu)建閉環(huán)控制模式，實現(xiàn)實時監(jiān)測農(nóng)作物土壤含水量的變化；2010年西班牙學(xué)者Antonio-Javier等[26]構(gòu)建了一種果園灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了135個土壤濕度傳感器、27個溫度傳感器用于果園的信息監(jiān)測，并構(gòu)建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)通過對傳感器采集的信息進行分析處理，將處理結(jié)果以控制的方式作用于電磁閥等執(zhí)行元件，使果園濕度始終保持在適合果樹生長的范圍內(nèi)實現(xiàn)了對果園的合理灌溉；2011年印度學(xué)者M.Nesa等[27]研制了一種果園自動化灌溉系統(tǒng)，即通過在果園的不同位置布設(shè)濕度傳感器，獲取果園氣象環(huán)境信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將數(shù)據(jù)信息傳送至控制中心，實現(xiàn)對果園的自動化灌溉；2014年墨西哥學(xué)者Gutierrez，J.等[28]將土壤濕度和溫度傳感器放置在作物的根區(qū)的方式構(gòu)建了分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、觸發(fā)器執(zhí)行器等實現(xiàn)了土壤數(shù)據(jù)的web應(yīng)用程序傳送；2015年希臘學(xué)者年KourgialasNN,
【參考文獻】：
期刊論文
[1]山區(qū)烤煙液肥深施機的設(shè)計[J]. 周茂茜,李家春,田莉,張賓賓,張雷. 農(nóng)機化研究. 2019(11)
[2]水氮調(diào)控對輕度鹽化土滴灌棉花生理特性與產(chǎn)量的影響[J]. 王振華,朱延凱,張金珠,李文昊,扁青永. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2018(06)
[3]基于Fuzzy-Smith控制器的營養(yǎng)液pH值調(diào)控系統(tǒng)研究[J]. 李帥帥,李莉,穆永航,王宏康,吳勇,SIGRIMIS N. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(S1)
[4]精量水肥灌溉系統(tǒng)控制策略及驗證[J]. 張育斌,魏正英,朱新國,胡楊,李林章. 排灌機械工程學(xué)報. 2017(12)
[5]水肥一體化對新疆膜下滴灌水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響[J]. 張磊,曾勝和,陳云,梁飛,王國棟. 新疆農(nóng)墾科技. 2017(11)
[6]新疆庫爾勒棉花化肥減量增效技術(shù)推廣現(xiàn)狀及建議[J]. 陳緒蘭,張嬌閣,劉萍,王春峰. 中國棉花. 2017(07)
[7]內(nèi)蒙古西部植棉區(qū)棉花膜下滴灌水肥一體化栽培技術(shù)規(guī)程[J]. 路戰(zhàn)遠(yuǎn),咸豐,張建中,陳立宇,楊建強,蘇和,張向前,程玉臣,宿志安,姜曉平. 棉花科學(xué). 2017(03)
[8]中國水肥一體化裝備的分類及發(fā)展方向[J]. 趙春江,郭文忠. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù). 2017(07)
[9]基于兩線解碼技術(shù)的水肥一體化云灌溉系統(tǒng)研究[J]. 江新蘭,楊邦杰,高萬林,晏清洪. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2016(S1)
[10]模糊與PI分段調(diào)控肥液EC的優(yōu)化設(shè)計與試驗[J]. 王海華,付強,孟繁佳,梅樹立,王俊衡,李莉. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(15)
博士論文
[1]中國棉花生產(chǎn)波動研究[D]. 譚硯文.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004
碩士論文
[1]機采棉膜下滴灌水肥一體化高效施用模式研究[D]. 李勇.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[2]基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)研究[D]. 梁錦昌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
本文編號：3619900
【文章來源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū)211工程院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
011-2018年新疆棉花種植數(shù)據(jù)圖
棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究3圖1-2文丘里施肥器圖1-3壓差式施肥機Fig.1-2VenturifertilizerFig.1-3Differentialpressurefertilizerapplicator20世紀(jì)80年代初，以色列在農(nóng)業(yè)灌溉過程中已開始應(yīng)用自動推進機械灌溉技術(shù)。施肥方式也從過去單一的肥料箱發(fā)展到多種模式，包括肥料箱、文丘里真空泵和水壓式肥料噴射器。并引進了計算機控制技術(shù)和設(shè)備，營養(yǎng)分配的均勻性有了明顯改善；進入21世紀(jì)，水肥一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用面積進一步擴大，與之相配套的水溶性肥料的開發(fā)和生產(chǎn)也同時取得了巨大的進步。2006年美國學(xué)者BlonquistJM等[24]通過設(shè)計了一種用于節(jié)水灌溉的土壤濕度傳感器，該傳感器采用電磁感應(yīng)器技術(shù)，能夠?qū)τ脷庀笳镜乃终羯⒘康膶崟r監(jiān)測；2008年美國學(xué)者年VellidisG等[25]開發(fā)了一種傳感器列陣與精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，通過構(gòu)建閉環(huán)控制模式，實現(xiàn)實時監(jiān)測農(nóng)作物土壤含水量的變化；2010年西班牙學(xué)者Antonio-Javier等[26]構(gòu)建了一種果園灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了135個土壤濕度傳感器、27個溫度傳感器用于果園的信息監(jiān)測，并構(gòu)建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)通過對傳感器采集的信息進行分析處理，將處理結(jié)果以控制的方式作用于電磁閥等執(zhí)行元件，使果園濕度始終保持在適合果樹生長的范圍內(nèi)實現(xiàn)了對果園的合理灌溉；2011年印度學(xué)者M.Nesa等[27]研制了一種果園自動化灌溉系統(tǒng)，即通過在果園的不同位置布設(shè)濕度傳感器，獲取果園氣象環(huán)境信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將數(shù)據(jù)信息傳送至控制中心，實現(xiàn)對果園的自動化灌溉；2014年墨西哥學(xué)者Gutierrez，J.等[28]將土壤濕度和溫度傳感器放置在作物的根區(qū)的方式構(gòu)建了分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、觸發(fā)器執(zhí)行器等實現(xiàn)了土壤數(shù)據(jù)的web應(yīng)用程序傳送；2015年希臘學(xué)者年KourgialasNN,
棉田液態(tài)肥變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究3圖1-2文丘里施肥器圖1-3壓差式施肥機Fig.1-2VenturifertilizerFig.1-3Differentialpressurefertilizerapplicator20世紀(jì)80年代初，以色列在農(nóng)業(yè)灌溉過程中已開始應(yīng)用自動推進機械灌溉技術(shù)。施肥方式也從過去單一的肥料箱發(fā)展到多種模式，包括肥料箱、文丘里真空泵和水壓式肥料噴射器。并引進了計算機控制技術(shù)和設(shè)備，營養(yǎng)分配的均勻性有了明顯改善；進入21世紀(jì)，水肥一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用面積進一步擴大，與之相配套的水溶性肥料的開發(fā)和生產(chǎn)也同時取得了巨大的進步。2006年美國學(xué)者BlonquistJM等[24]通過設(shè)計了一種用于節(jié)水灌溉的土壤濕度傳感器，該傳感器采用電磁感應(yīng)器技術(shù)，能夠?qū)τ脷庀笳镜乃终羯⒘康膶崟r監(jiān)測；2008年美國學(xué)者年VellidisG等[25]開發(fā)了一種傳感器列陣與精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，通過構(gòu)建閉環(huán)控制模式，實現(xiàn)實時監(jiān)測農(nóng)作物土壤含水量的變化；2010年西班牙學(xué)者Antonio-Javier等[26]構(gòu)建了一種果園灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了135個土壤濕度傳感器、27個溫度傳感器用于果園的信息監(jiān)測，并構(gòu)建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)通過對傳感器采集的信息進行分析處理，將處理結(jié)果以控制的方式作用于電磁閥等執(zhí)行元件，使果園濕度始終保持在適合果樹生長的范圍內(nèi)實現(xiàn)了對果園的合理灌溉；2011年印度學(xué)者M.Nesa等[27]研制了一種果園自動化灌溉系統(tǒng)，即通過在果園的不同位置布設(shè)濕度傳感器，獲取果園氣象環(huán)境信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將數(shù)據(jù)信息傳送至控制中心，實現(xiàn)對果園的自動化灌溉；2014年墨西哥學(xué)者Gutierrez，J.等[28]將土壤濕度和溫度傳感器放置在作物的根區(qū)的方式構(gòu)建了分布式無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、觸發(fā)器執(zhí)行器等實現(xiàn)了土壤數(shù)據(jù)的web應(yīng)用程序傳送；2015年希臘學(xué)者年KourgialasNN,
【參考文獻】：
期刊論文
[1]山區(qū)烤煙液肥深施機的設(shè)計[J]. 周茂茜,李家春,田莉,張賓賓,張雷. 農(nóng)機化研究. 2019(11)
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[3]基于Fuzzy-Smith控制器的營養(yǎng)液pH值調(diào)控系統(tǒng)研究[J]. 李帥帥,李莉,穆永航,王宏康,吳勇,SIGRIMIS N. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2017(S1)
[4]精量水肥灌溉系統(tǒng)控制策略及驗證[J]. 張育斌,魏正英,朱新國,胡楊,李林章. 排灌機械工程學(xué)報. 2017(12)
[5]水肥一體化對新疆膜下滴灌水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響[J]. 張磊,曾勝和,陳云,梁飛,王國棟. 新疆農(nóng)墾科技. 2017(11)
[6]新疆庫爾勒棉花化肥減量增效技術(shù)推廣現(xiàn)狀及建議[J]. 陳緒蘭,張嬌閣,劉萍,王春峰. 中國棉花. 2017(07)
[7]內(nèi)蒙古西部植棉區(qū)棉花膜下滴灌水肥一體化栽培技術(shù)規(guī)程[J]. 路戰(zhàn)遠(yuǎn),咸豐,張建中,陳立宇,楊建強,蘇和,張向前,程玉臣,宿志安,姜曉平. 棉花科學(xué). 2017(03)
[8]中國水肥一體化裝備的分類及發(fā)展方向[J]. 趙春江,郭文忠. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù). 2017(07)
[9]基于兩線解碼技術(shù)的水肥一體化云灌溉系統(tǒng)研究[J]. 江新蘭,楊邦杰,高萬林,晏清洪. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2016(S1)
[10]模糊與PI分段調(diào)控肥液EC的優(yōu)化設(shè)計與試驗[J]. 王海華,付強,孟繁佳,梅樹立,王俊衡,李莉. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(15)
博士論文
[1]中國棉花生產(chǎn)波動研究[D]. 譚硯文.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004
碩士論文
[1]機采棉膜下滴灌水肥一體化高效施用模式研究[D]. 李勇.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[2]基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)研究[D]. 梁錦昌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
本文編號：3619900
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