自動化滴灌施肥系統(tǒng)的組成及功能

隨著滴灌技術(shù)的發(fā)展，越來越多的自動控制技術(shù)引入水肥一體化中，使其功能越來越強大和完善。現(xiàn)有的自動化、智能化滴灌施肥系統(tǒng)可以監(jiān)測土壤墑情，根據(jù)作物生長發(fā)育的水肥需求規(guī)律，做出灌溉施肥的決策和方案，并實施自動、精量化的水肥管理。

自動化滴灌施肥技術(shù)是指利用相關(guān)裝備和系統(tǒng)，自動獲取作物土壤的需水、需肥信息，并根據(jù)獲取的信息對作物的灌溉施肥適時、適量控制，自動進(jìn)行水肥管理的技術(shù)。

• 自動化滴灌施肥系統(tǒng)的組成

當(dāng)前較成熟的自動化滴灌施肥系統(tǒng)一般由灌溉施肥系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)兩大部分組成。滴灌施肥系統(tǒng)包括首部樞紐、輸水管道和滴頭。其中，肥液(營養(yǎng)液)混合設(shè)備或裝置是其關(guān)鍵。自動化控制系統(tǒng)既包含各種硬件，如計算機及自動化控制設(shè)備、土壤水分和農(nóng)田氣象傳感器；也包括相應(yīng)的軟件， 如作物灌溉施肥的管理決策系統(tǒng)、控制各個設(shè)備的計算機程序等。自動化控制系統(tǒng)是整個滴灌施肥系統(tǒng)的核心。

以應(yīng)用于溫室中的灌溉施肥自動化控制系統(tǒng)為例(圖1-1)，一般是由PC機終端(上位機)、控制器(下位機)、執(zhí)行機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集傳感器、控制程序和灌溉施肥管理軟件等構(gòu)成的兩級分布式自控系統(tǒng)。上位機主要完成系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)采集及分析處理、存取、指令輸出等功能，下位機則按上位機的指令或在下位機上直接輸入指令實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的控制，并且采集和傳送設(shè)備工作信息。控制器可根據(jù)控制程序發(fā)出的指令自動啟動或關(guān)閉各種執(zhí)行設(shè)備(如水泵、電磁閥、施肥泵等)。系統(tǒng)中的各種傳感器測量出溫度、濕度、酸堿度、電導(dǎo)率、土壤濕度、風(fēng)速風(fēng)向、日照強度等信息，作為實施自動控制的依據(jù)。傳感器上有通信接口，與控制器和終端相連。PC機是系統(tǒng)的控制中心，各個控制器通過有線、無線組網(wǎng)的方式與PC機進(jìn)行通信連接，接受上位機的程序設(shè)置和實時監(jiān)控要求，并反饋相關(guān)的控制和作業(yè)信息，從而實現(xiàn)對整個灌溉施肥系統(tǒng)的全面控制和調(diào)節(jié)。

因此，自動灌溉施肥技術(shù)是自動化技術(shù)、計算機技術(shù)與灌溉施肥技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。它是建立在對農(nóng)田、作物信息的監(jiān)測傳輸，對作物水肥吸收規(guī)律的信息化處理，以及灌溉施肥設(shè)備的配置、管網(wǎng)設(shè)計和泵、閥等設(shè)備自動化控制基礎(chǔ)之上的綜合。

（山東時雨塑膠工業(yè)有限公司）

• 自動化灌溉施肥系統(tǒng)的基本功能

1)可以實現(xiàn)灌溉施肥的人工控制、程序控制和自動控制。人工控制即手動控制開啟或關(guān)閉系統(tǒng)運行。程序控制是指用戶可以通過輸入終端直接進(jìn)行灌溉施肥程序的設(shè)計，自動執(zhí)行不同定量或定時設(shè)置的灌溉施肥過程。自動控制是指用戶在選定作物灌溉施肥模式后，系統(tǒng)可以根據(jù)計算機所存儲的數(shù)據(jù)庫資料和傳感器或輸入條件進(jìn)行全自動智能灌溉控制。例如，可實現(xiàn)依據(jù)作物生長階段、土壤濕度、蒸發(fā)量、降水量和太陽輻射強度自動調(diào)節(jié)和控制灌溉施肥。

2)可以實現(xiàn)營養(yǎng)液EC/pH實時監(jiān)控，能夠進(jìn)行精確的比例均衡施肥。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的作物要求的EC/pH控制水平，自動調(diào)節(jié)肥液混合設(shè)備的施肥速度。

3)具有單獨的灌水或施肥模式。

4)擁有灌溉施肥自動報警系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)灌溉施肥運行錯誤時，系統(tǒng)自動停止或報警。

采用自動灌溉施肥系統(tǒng)技術(shù)可以很方便地調(diào)節(jié)灌溉水中營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量和濃度，使其與植物的需要和氣候條件相適應(yīng)：可以大幅度提高化肥利用率；提高養(yǎng)分的有效性；促進(jìn)植物根系對養(yǎng)分的吸收；提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；減少養(yǎng)分向根系分布區(qū)以下土層的淋失；還可以大幅度節(jié)省時間、運輸、勞動力及燃料等費用，實施精確施肥。