智慧温室中滴灌控制的研究与设计浅析

伴随现代农业领域持续发展与不断进步,智慧温室得以逐步应用发展.智慧温室,即用温室大棚来进行特定作物的种植,且整个过程不受地理位置及季节环境层面因素限制.为了更加充分地满足智慧温室具体运行应用过程当中的各项需求,则注重对其内部滴灌控制层面设计较为必要.鉴于此,主要探讨智慧温室当中滴灌控制的合理设计,仅供业内相关人士参考.

单节干电池供电的滴灌控制器的设计与试验

为提高无电力设施果园的滴灌管理效率,设计了一款可用单节干电池供电的滴灌定时自动控制器.控制器主要由MSP430F2132单片机、电源升压电路、人机交互单元、双稳态脉冲电磁阀及其驱动电路组成.在0.9～1.8 V输入电压范围内测试了控制器的静态电流和电磁阀动作时的工作电流,结果表明:静态电流随着输入电压的减小而增大,其范围为20.0～46.6μA;控制器驱动电磁阀开关动作时所消耗的电流随电压的升高而升高,其范围为200～413 mA,而且电磁阀在开启时所消耗的电流略大于关闭时.分别以单节型号为劲量L91的1.5 V AA电池、2节同型号的电池并联作为电源供电,使控制器每休眠5 s驱动电磁阀开关动作一次,测试了电池的使用寿命,结果表明:能驱动电磁阀的最低电压为0.9 V;单节电池持续供电30 h,共驱动电磁阀开关动作11 160次;两节电池并联可用46 h,共动作16 740次.根据试验结果估算出,一节额定容量为3 000 mA.h的1.5 V电池可使滴灌控制器工作3 a以上.

基于VHDL的滴灌控制系统及定时器的设计

滴灌控制系统的定时器是滴灌系统控制模块的一个重要器件。介绍了一种滴灌控制器的系统工作原理、计算机控制系统的组成和定时器芯片CPLD/FPGA的逻辑功能,设计了滴灌控制系统的核心元件定时器;重点讲述了采用VHDL进行滴灌控制定时器ASIC的设计思路,并对滴灌控制系统定时器的逻辑功能进行仿真。仿真结果表明,定时器能完成设计的复位、测试、定时和计时功能。

智慧温室中滴灌控制的研究与设计

为满足智慧温室灌溉需求,以黑盒子理论设计1种温室内适合盆栽植物的,且在生长环境(日照、温度、相对湿度)交互作用下能满足其水分需求的滴灌控制管理系统。将温室内盆栽植物在周围环境交互作用下所产生的动态蒸发散量变化看作1种水分需求的黑盒子,利用蒸发散量所表现的质量变化进行监测,实现植物生长过程中蒸散作用下水分需求与周围气候环境交互作用机制下所需多重传感器的控制。采用工业上普遍使用的可编程控制器研究设计能适用于西北地区半开放温室内盆栽作物环境信息与滴灌管理的组合控制系统,根据不同作物能够进行灵活的参数设置,并且维修方便。通过功能测试发现,灌溉水量控制目标与参照目标的抽样均方根误差在可控范围。通过对参数的适当调整,该设计可普遍应用于智慧农业的滴灌控制。

基于CAN总线的触摸式滴灌控制软件设计

为了适应新疆生产建设兵团棉花膜下滴灌控制的需要,设计了基于现场CAN总线的膜下滴灌控制系统。为此,在对一种CAN总线控制系统做简要介绍的前提下,设计了该系统软件的功能模块,包括节点控制器地址编码、阀门轮灌编组设定、阀门控制操作、阀门控制器状态显示、故障报警指示、数据库记录及用户管理等。尤其对核心功能模块(如地址编码、阀门编组等)给出了详细的设计思路和注意事项。设计的软件具有界面美观、触摸式操作、使用简单等特点,符合农场职工的操作需要。

水肥一体化滴灌控制系统设计

该文设计了水肥一体化滴灌控制系统,将现代化科技,如通信技术、传感器技术等,融入到农业的灌溉技术中。在有效地减少了水肥的浪费,保护环境的同时,也节约了劳动力。在现在水资源短缺的今天,是一项利国利民的工程。

CAN总线滴灌控制系统中远程终端控制器的设计

介绍基于CAN总线的棉花膜下滴灌自动化监控系统中远程终端控制器的设计,详细阐述其硬件和软件的设计思路和程序流程图。系统选用的远程终端控制器(RTU)结构简单,工作可靠,已经成功应用于棉田滴灌控制系统。

基于无线传感网络的滴灌控制系统设计与运行效果

以南通某生态科技园的滴灌控制系统改造项目为依托,将无线传感器网络技术引入运用到农业滴灌控制系统中,解决了长期以来滴灌系统中存在的布线困难、高成本、人工操作等一系列的问题。介绍了该园区滴灌的概况,论述了采用该方案的优势,给出了系统的结构图,并对关键技术——无线传感网络的实现进行了较详细地介绍。运行结果表明,该方案运用后可提高产量、节水节能。

低功耗滴灌控制器的设计

针对丘陵地区的农田作业,设计一款由微电子电路与脉冲式电磁阀组成的滴灌控制器。本控制器由12 V碱性干电池供电,通过脉冲式电磁阀开关控制滴灌的启停,从而实现滴灌功能。滴灌的计时设定功能包含自动和手动两种不同模式,使用者可根据需求自行切换。滴灌功能的启停、间隔时间和持续时间可通过按键调整,操作直观简便。利用可调数字电表进行功耗测试,结果表明,控制器的最低启动电压为4.4 V,当电压大于5.0 V时,控制器可以稳定工作,静态电流约为50 mA,工作电流为870 mA。在实际应用中,电池可持续使用约30 d。

番茄垂向分根区交替控制滴灌室内试验及节水机理

开展了垂向分根区交替控制滴灌番茄试验研究,设中等水分处理和低水分处理的垂向分根区交替控制滴灌、中等水分处理的表面滴灌3个处理。结果表明:垂向分根区交替控制滴灌可以在作物上下根区层形成干湿交替的区域,在适宜水分条件下能够大大降低耗水强度,使耗水过程趋于平缓,有利于控制植株长势、壮大径杆直径,以及增加下层根系的比重与根冠比,番茄产量在无显著下降的情况下可实现节水46.5%。在较高的土壤水分下限条件下适时进行番茄垂向分根区交替控制滴灌能够有效降低设施农业的运行管理费用、增加番茄商品率及实现节约水资源的目的。

自动化控制在棉花膜下滴灌系统中的应用现状和建议

自动化控制在棉花膜下滴灌系统中使用,可达到增产、增效、降低劳动强度的目标。如何更好的推广使用自动化控制技术,将是使用者和推广者共同要面对的问题。本文就自动化控制在新疆棉花膜下滴灌系统中的使用情况进行探讨。

控制性分根交替滴灌下玉米蒸腾速率的比较研究

以盆栽玉米为试材，研究控制性分根交替滴灌供水方式下，不同处理蒸腾速率的日变化。结果表明，晴好天气下，玉米单叶蒸腾速率的日变化均呈“M”型曲线。其中AI2在上午9：00～12：00变化较平稳，下午13：00达到峰值，为单峰曲线，FI2为双峰曲线，峰值分别出现在上午10：00和下午13：00，AI2和FI2处理的峰值出现时间比其他3种处理提前1h左右，AI2除16：00外的蒸腾速率均低于FI2，其平均差值高达0．301mmol／（m^2·s）；AI1、FI2和CK3种处理变化趋势基本一致，均成不对称的“M”型，最高点和最低点均出现在同一时间且上午变化幅度大于下午，AI1除8：00、18：00外蒸腾速率均小于CK、除8：00、11：00外均小于FI1。1d的平均蒸腾速率AI1明显低于CK和FI1，分别为CK、FI1的84．78％、82．98％，可见AI1处理可有效地降低作物的蒸腾速率，比CK下降0．28mmol／（m^2·s）。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。

微功耗技术在滴灌反冲洗控制器中的应用

详细解析了一种基于事件触发机制的电源管理技术和新型的脉冲电磁阀换相控制方案在微功耗滴灌反冲洗控制器中的实现方法。通过上述设计,整机的待机电流<35μA、系统仅使用两节普通的9V镍镉电池(单节容量>350 mAh)即可连续驱动脉冲式电磁阀动作25 000次以上(在1年轮灌期内无需更换电池)。

远程智能控制滴灌土壤入渗多参数节水效果试验研究

基于使用远程智能控制系统,研究扬黄灌区土壤水分入渗试验,分析讨论了2种类型土壤,基于不同压力、埋深程度研究土壤水分入渗速度、湿润锋、时间等,并初步总结出不同外界条件下土壤入渗的变化规律,为保持水土、提高土壤水分生产力提供重要的科学依据。研究表明:压力、贴片式滴灌带的埋深程度对土壤累计入渗量和入渗速度的影响都比较明显。土壤累积入渗量随着压力水头的增加而增大,湿润运移距离位移不单单和环境有关系,压力对其的影响也很大。在越强的压力作用下,水的运送速度越快,这样土壤的入渗速度就越快。速度的增大也加快了各个方向的运移速率,从而达到在短时间内入渗大面积的土壤,增大了运移距离。实验结果显示,湿润锋能够在压力为0.2 MPa的情况下达到最大运移距离;埋深程度也同样影响着土壤累积入渗量和土壤的累计入渗速度,经试验测量埋深10 cm土壤入渗量最大,且地表不宜蒸发到。

滴灌自动化控制在大田膜下滴灌系统中的应用

总结了滴灌系统控制运行3种方式的特点,并指出其优、缺点,为新疆地区大田膜下种植、实现灌溉的自动化控制提供参考。

棉花膜下滴灌自动化控制技术的应用实践

近年来。由于中国农业生产技术水平的逐年提升,种棉技术推广很快。特别是滴灌法技术的广泛应用,使棉花生产效率有了较大幅度的提升。但由于不少单位对有滴灌法技术在棉花种植生产和管理工作中如何实施还没有系统认识。因此职工违规操作等现象难以避免,易引起草棉生长发育不均匀,使节约用水和草棉增产幅度未能取得预期效益。该文主要分析了自动化控制技术在棉花膜下滴灌中的应用实践,希望能够为不断提升中国农业生产的科技水平提供参考意见。

控制性分根交替滴灌对玉米蒸腾日变化和WUE的影响

以盆栽玉米为试材,对控制性分根交替滴灌供水方式下,夏玉米蒸腾速率和水分利用效率(WUE)的日变化特征及其对产量水平上的WUE和地上生物量的影响进行了试验研究,以探索夏玉米在这种新型供水方式下的节水机理和节水效应。结果表明,晴好天气下,AI1和CK蒸腾速率的日变化特征基本一致,均呈不对称的浅“M”型,且上午变化幅度大于下午,AI2蒸腾速率的日变化呈以12:00时为轴的“M”型对称曲线。就1天的平均蒸腾速率而言,AI1和CK相差不大,绝对差值仅为0.01 mmol/(m2.s),表明AI1可在减少作物灌水量的同时而不降低作物的蒸腾速率,AI2和CK相比,差异显著,仅为CK的89.5%。产量水平上的WUE,AI2虽明显高于CK,但其生物量下降明显(仅为CK的52.5%),AI1不但WUE明显高于CK,且生物量差异不大,生物量仅下降9%而耗水量减少25%。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。

模拟控制性分根交替滴灌对玉米的节水效应

以盆栽玉米为试材,模拟田间控制性分根交替滴灌(ControlledRoot-dividedalternativeDripIrrigation,简称CRDADI)供水方式对夏玉米净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率及其根冠比的影响。结果表明,控制1/2根区交替滴灌(ADI1)比常规滴灌(CK)节水25%而生物量仅下降9%,水分利用效率和根冠比均明显增加,气孔导度和蒸腾速率下降明显而净光合速率变化很小,蒸腾效率明显提高;控制1/2根区固定滴灌(FDI2)水分利用效率虽然是CK的1.2倍,但生物量仅为CK的60.1%,ADI1的66.0%,严重影响了玉米的正常生长;控制1/2根区交替滴灌(ADI)比控制1/2根区固定滴灌(FDI)的根冠比、根干质量和根条数增加且根系分布均匀,地上部分生物量增加。表明控制性分根交替滴灌(ADI)能在不牺牲作物光合产物积累的前提下提高玉米的水分利用效率。

智能化控制耕层滴灌技术初探

智能化控制耕层滴灌,是农七师130团水利服务中心与宏菱智能技术开发服务中心共同研制,引进国外耕层滴灌技术和国内研制开发的土壤水分监测控制系统,结合130团农业生产实践,利用移动通讯网络实现精准灌溉农业的新型节水灌溉技术,它一改过去节水灌溉智能化控制设备靠进口的格局,首次实现了节水灌溉智能化控制国产化.这种滴溉新技术,滴溉主管辅设在耕作层下30～40厘米之间,称之为耕层滴溉.2003年获第十四届全国发明展览会铜奖.

城市高架桥绿化自动滴灌系统设计探讨

本文结合合肥市北二环高架桥工程实例,简要介绍了该工程高架桥绿化自动滴灌设计,并对滴灌水源系统设计、滴灌水源节点及管道布置、滴灌控制系统设计、滴灌排水系统设计等方面进行了探讨.