灌溉和施肥是柑橘生产过程中的两个极其重要的环节，它们直接影响着柑橘的产量和品质。目前，我国柑橘的种植面积和产量均居世界首位，但大多数橘园处于缺乏电力供应的山地，且多为单家独户分散经营，对成本比较敏感，从而制约了很多灌溉施肥自动控制系统在此类橘园的推广应用，使得橘园的灌溉和施肥基本上靠人工进行管理。为提高柑橘园的灌溉和施肥的管理效率，降低劳动力投入，节约生产成本，本文设计了一套水肥一体化滴灌的自动控制系统，其主要的研究工作有：　　(1)基于土壤水分介电测量原理，利用真有效值检测技术，研制了一种高频电容式土壤水分传感器。该传感器以直流电压输出，而且输出电压与土壤体积含水率呈线性负相关关系，R2为0.979。为确定最佳的激励信号频率，通过配制一系列不同介电常数的待测溶液，从电气特性、与土壤含水率的函数关系、温度变异性、电导变异性和输出稳定性等方面，分别对7种激励信号频率的土壤水分传感器进行了性能测试试验，结果表明激励信号频率为100 MHz时传感器的综合性能最优。然后配制了一系列土样，对标定的传感器进行了试验验证，其最大误差为4.95％。　　(2)为适应不同场合和应用需求，利用低功耗设计技术，研制了3代以干电池供电的滴灌控制装置。这3代控制装置既有区别又相互联系，前2代控制装置是根据控制面板上所设定的控制参数进行定时自动控制，第3代控制装置在与前2代兼容的基础上，扩展了与土壤水分传感器、自动混肥装置相连的接口，可实现水肥一体化滴灌的自动控制。　　通过试验分别对3种控制装置运行过程中各阶段的电流进行了测试，并以此为基础估算出1节9 V电池可使控制装置工作1年以上。而且对控制装置进行了连续几个月的实际应用试验，结果表明控制装置运行稳定可靠。目前，第2代控制装置已在赣州市柑橘主产区试验推广了45套。　　(3)在理论基础上，以试验确定了文丘里施肥器吸肥时所需压差的最佳调节方式，并在此基础上，通过在文丘里施肥器的进出口处分别安装一个压力变送器和脉冲电磁阀，设计并实现了一个自动混肥装置。该装置利用PWM(Pulse Width Modulation)技术控制电磁阀来调节吸肥量，利用压力变送器检测入口压力并将其转换为对应的入口流量，从而可根据吸肥量和入口流量计算出混肥浓度。　　通过试验对混肥装置进行性能测试与标定，结果表明：电磁阀PWM控制的最佳频率为6 Hz；进口流量与进口压力呈线性正相关关系，R2为0.9936；混肥装置的最佳入口压力范围为0.15～0.25 MPa，在此压力范围内可实现混肥浓度在10％范围内可调。并且通过试验对标定好的混肥装置进行了验证，其最大误差为1.87％。　　为提高混肥精度，利用电导电极设计了一个电导率测量仪用以实时反馈肥液浓度，使自动混肥装置构成一个闭环控制系统，并采用模糊控制算法自动调节混肥浓度。由试验知其最大误差为0.04％(肥料母液浓度为20％)，但其稳定性尚需进一步提高。　　(4)研制了一种以太阳能供电的自动提水控制装置，用于将水从水源泵入到建设于橘园高处的蓄水池中。该装置利用液位变送器检测蓄水池的水位，并与设定的目标水位进行比较，自动控制隔膜泵DP-60为蓄水池泵水，使蓄水池的水位基本上保持恒定，经实测知其误差小于1 cm。　　采用无线通信模块CC1101实现了蓄水池水位检测端与水泵控制端的相互通信与控制，而且为避免因频繁通信而消耗大量的电能，采用定时启动无线通信的通信策略，同时采用时间同步技术使通信双方保持时间同步，由试验知通信的成功率为100％。　　为最大效率地利用太阳能，基于丝杆传动原理设计了一个太阳跟踪的机械装置，其传动效率为85.8％，在经度和纬度2个方向上的转动角度分别为-70°～70°和-30°～30°，经受力分析知其转动所需的最大驱动力为757.1 N。而且还设计了一个太阳跟踪传感器，并在此基础上采用光电跟踪与视日轨迹跟踪相结合的控制策略，实现了太阳的全天候自动跟踪。收集的太阳能经充电管理芯片BQ24650储存于蓄电池中，并通过放电控制电路为负载供电。