传统设施园艺生产过程中,作物水资源的管理方式比较粗放,主要采用大水漫灌的方式进行灌溉,灌溉施肥的方式落后,造成水肥资源的严重浪费。同时不合理的施肥方式会造成土壤中残留肥料,对环境造成污染。为了提高设施作物的水肥利用效率和作物产量,促进农业可持续发展,必须实行精准灌溉施肥。目前大部分设施作物的灌溉施肥需要操作人员每天到灌溉现场去手动操作设备,农作物生长过程中需要人员长期值守,浪费一定的劳动力和时间。随着物联网技术的快速发展,将水肥一体化技术和物联网技术结合可以实现对水肥设备的远程监控,有效解放劳动力,提高信息化水平。针对以上问题并结合中国目前水肥一体化技术的发展现状,本文围绕设施精准灌溉施肥技术,以智能化、信息化为目标研究一套适用于设施作物的水肥一体化监控系统。本文主要从以下几个方面进行研究:(1)分析国内外水肥一体化监控系统的研究现状,针对存在的问题和设施生产需求分析监控系统的功能,确定系统首部枢纽的结构设计、水肥桶内单泵回流搅拌装置设计以及水肥一体化控制柜的结构设计。(2)设计一种适用于四个水肥桶的缓存混合型水肥一体化监控系统。采用模块化的思想,研制以STM32为控制终端,多种传感器为环境数据采集模块,触摸屏为人机交互接口的监控系统,系统利用闭环反馈控制原理,保证水肥溶液浓度的精确性。(3)利用触摸屏组态技术设计人机交互界面,分为手动模式界面、定时定量模式界面、配肥模式界面等多种水肥一体化模式界面,满足设施作物不同生长阶段所需要的不同灌溉施肥需求,实现自动灌溉施肥功能。(4)利用物联网技术,对EMCP云平台进行二次开发实现对水肥一体化设备的远程监控。通过Modbus协议实现触摸屏与云平台的实时通信,用户通过登录云平台或者打开APP,可以远程查看和操控水肥一体化设备,并且具有历史数据查询和报警通知等功能,实现设施作业的网络化管理和智能化控制。通过上述研究工作,最终完成了设施水肥一体化监控系统的设计与样机制作,通过番茄生长实际测试应用证明该系统对提高水肥均匀度和肥料利用率、降低劳动强度、增加作物产量有重大意义,满足实际灌溉施肥要求。