半透膜微潤灌溉自動控制技術(shù)研究.pdf

1、微潤灌溉是目前國際上公認(rèn)的最節(jié)水的灌水技術(shù)，其用水量約為滴灌用水量的20～30％，節(jié)水達(dá)70%以上，是當(dāng)前國內(nèi)外節(jié)水灌溉發(fā)展的重要方向。智能化微潤灌溉技術(shù)，可以利用溫室大棚水桶、丘陵山區(qū)自然落差進(jìn)行自壓灌溉，具有節(jié)水節(jié)能、抗堵塞能力強、灌水精準(zhǔn)、高效節(jié)肥、增產(chǎn)增收、智能管理、設(shè)備利用率高等優(yōu)點，適應(yīng)丘陵山區(qū)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。
　　本研究設(shè)計出一套半透膜微潤灌溉智能裝備，以PLC為核心控制器，水泵、電磁閥為執(zhí)行元件。系統(tǒng)模型中，作

2、物需水量選用聯(lián)合國糧農(nóng)組織FAO作物需水量專家咨詢組推薦的充分供水條件下的作物需水量。根據(jù)監(jiān)測溫度、凈輻射等氣象因素獲得作物的騰發(fā)量，再由不同作物系數(shù)，推導(dǎo)出不同作物日常需水量。通過半透膜微潤帶壓力與流量試驗，可以得出微潤帶水頭高度，根據(jù)壓力水頭調(diào)控原則，設(shè)計出系統(tǒng)水位高度上下限，監(jiān)測液位傳感器值，得出水箱液面到微潤帶進(jìn)口處高度h，由控制器控制執(zhí)行元件水泵和電磁閥，使得高度h在設(shè)計水位上下限以內(nèi)。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、簡介本

3、文所選用半透膜微潤帶，并在微潤帶埋設(shè)土壤10cm條件下對其壓力與流量關(guān)系進(jìn)行分析。選用深圳市微潤工程有限公司生產(chǎn)的半透膜微潤帶，試驗場所在江蘇大學(xué)流體技術(shù)研究中心噴灌大廳，現(xiàn)場溫度在5℃-9℃，所處環(huán)境相對濕度為50%-60%，通過升降臺，改變試驗水頭，分別在1.10m、1.50m、1.90m、2.30m、2.50m等壓力水頭下，對微潤帶在埋設(shè)土壤10cm條件下流量進(jìn)行了測定，用軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行擬合，得到流量與水頭的關(guān)系。
　　

4、2、建立溫度、凈輻射與參考作物騰發(fā)量關(guān)系，進(jìn)而確定作物日常需水量，通過作物日常需水量來確定灌溉決策。根據(jù)現(xiàn)有氣象條件，確定參考作物騰發(fā)量計算公式，由不同作物作物系數(shù)，得到作物日常需水量。根據(jù)微潤帶埋設(shè)土壤所得流量與水頭關(guān)系，確定微潤帶灌溉水頭高度h，由灌溉壓力水頭調(diào)控方式，確定灌溉系統(tǒng)設(shè)計水位上限：1.1h，水位下限：0.9h。最終將水位的高度控制在0.9h-1.1h范圍內(nèi)。
　　3、分析灌溉決策模型來設(shè)計系統(tǒng)整體布局并設(shè)計電路圖

5、，進(jìn)而設(shè)計系統(tǒng)硬件部分，對硬件進(jìn)行合理選型。硬件部分主要包括監(jiān)測元件、執(zhí)行元件、控制元件，監(jiān)測元件主要由液位、溫度、凈輻射傳感器組成，執(zhí)行元件主要由水泵、電磁閥組成，控制元件為可編程邏輯控制器，即PLC。根據(jù)系統(tǒng)電路圖將硬件進(jìn)行組件并對硬件進(jìn)行調(diào)試。
　　4、根據(jù)控制原則，確定軟件設(shè)計方案。軟件部分包括控制器編程軟件、組態(tài)王監(jiān)控軟件。控制器編程軟件采用梯形圖與C語言模塊，實現(xiàn)傳感器信號采集與處理、技術(shù)模型中數(shù)值運算、實際值與設(shè)定值

6、比較等，根據(jù)調(diào)控方案，將灌溉壓力水頭控制在設(shè)計范圍內(nèi)，以達(dá)到作物灌溉最佳效果。組態(tài)王監(jiān)控軟件則是對整個系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，實現(xiàn)對液位、溫度、凈輻射、灌溉壓力水頭上下限等重要參數(shù)記錄與監(jiān)測，灌溉壓力水頭實時變化曲線圖繪制，歷史數(shù)據(jù)查詢與報表打印等，最終將系統(tǒng)控制過程以圖畫的形式展現(xiàn)出來。
　　5、對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。將系統(tǒng)處于特定運行環(huán)境中，對系統(tǒng)進(jìn)行在正常運作狀態(tài)及一些突發(fā)狀態(tài)下系統(tǒng)運行情況進(jìn)行測試，如水箱中液位過低或者過高，在突發(fā)