【摘 要】
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伴随着科技的进步发展,传统的施肥灌溉方式已无法满足现代农业所需,利用科学技术实现农田水肥一体化控制是现代农业发展的必然要求。在我国现代农业种植中,水肥一体化技术正在蓬勃发展,但针对大田作物生长培育的水肥一体化系统仍相对较少。首先,农业大田是露天环境,难以控制气温光照等环境变量;其次,大田环境变量因素太多难以获取大田作物的水肥响应规律从而建立施肥模型;其三,目前大田中多使用滴灌带作为喷灌设施,但大田
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划“江淮中部粮食多元化两熟区周年光热资源高效利用与优化施肥节本丰产增效关键技术研究与模式构建”中的子课题“江淮中部粮食作物生产智能化作业与全程信息化关键技术研究”（2017YFD0301303）；
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伴随着科技的进步发展,传统的施肥灌溉方式已无法满足现代农业所需,利用科学技术实现农田水肥一体化控制是现代农业发展的必然要求。在我国现代农业种植中,水肥一体化技术正在蓬勃发展,但针对大田作物生长培育的水肥一体化系统仍相对较少。首先,农业大田是露天环境,难以控制气温光照等环境变量;其次,大田环境变量因素太多难以获取大田作物的水肥响应规律从而建立施肥模型;其三,目前大田中多使用滴灌带作为喷灌设施,但大田作物追肥次数少,铺设田间滴灌带效益低。鉴于以上因素,本文针对大田作物培育,结合水肥一体化技术、物联网技术、模糊PID控制算法设计了一套基于大田固定管网式的智能水肥一体化系统,本文.完成了如下关键性技术工作.内容:1.系统总体设计。介绍大田固定管网喷灌系统,分析水肥一体化系统功能需求,设计出基于大田固定管网式的智能水肥一体化控制系统,包括系统的硬件设计和程序设计、水肥浓度控制算法研究、HMI触摸屏设计、监控云平台开发等。2.系统硬件设计开发。根据系统的控制需求对系统硬件进行合理选型;然后根据系统控制功能需求,结合模糊PID控制器,设计PLC硬件控制程序。3.设计肥液浓度精量控制算法。分析水肥系统管道设备结构和工作原理,规划输入输出量和模糊关系,得到浓度偏差值和浓度偏差率及相应参数,进而设计系统混肥模型。用Matlab软件建立模糊控制模型,然后对比模糊PID控制算法和普通PID控制算法下两种模型的稳态精度,验证模糊PID控制算法的有效性。4.系统监控软件设计。设计了人机交互界面和监控云平台。在人机交互界面设计里,分析功能需求继而实现了各个功能界面的开发;监控云平台则对软件的软件架构、数据库和功能模块等完成了设计。5.系统实现与测试分析。完成了大田智能水肥一体化系统监控云平台的开发,对平台内的主要功能界面进行说明;在水肥一体化系统现场装置上试验了水肥浓度精量控制准确度,结合试验结果数据,验证了模糊PID控制算法的有效性。
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