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精准灌溉施肥设施的实现

1、精准灌溉施肥设施技术现状

国外一些发达国家运用先进的电子技术、计算机控制技术,在灌溉施肥自动控制技术方面起步较早并日趋成熟。美国、以色列荷兰等国家在节水灌溉应用技术上处于领先地位。以色列的温室设备材料、滴灌技术均属世界一流,其高效节水灌溉系统可把设施土壤的盐渍化程度控制在很低水平,主要以滴灌为主,而且采用了现代化的滴灌和微喷灌系统对农作物进行灌溉,并在作物附近安装传感器以测定作物的水、肥状况,将田间的传感器和办公室的控制中心进行通讯,即可方便的实现作物的灌溉和施肥的远程监控是水肥的利用率达到80%-90%。

我国的滴灌技术始于上世纪70年代,最初是从国外引进一些自动灌溉施肥系统来进行应用和研究并取得了一定的成果,但出于受限传统的作物种植习惯以及用户的技术水平等原因,我国的精准灌溉施肥控制系统的研究成果目前大部分还处于示范性应用阶段,农业使用比例较小,同时土样采集研究造价较高,变量投入精准度有待提升,土壤信息分析决策系统不够完善,和国外相比,同类产品仍然存在着一定差距。

灌溉施肥系统

2、精准灌溉施肥自动一体化模型的创建

需要创建的灌溉施肥模型:为实现某地精准灌溉施肥,故采取变量施肥技术。先通过GPS系统确定需要进行精准浇灌的区域,然后根据农业的精准灌溉施肥技术要求,将田地划分为多块小型田地一一操作单元, 并对其进行编码和相关土样采集和分析工作,将得到信息存入GIS系统中,并将GPS和GIS系统结合;将差异返给计算机智能决策系统,并使用科学施肥方法进行相关参数的计算,精准确定农植物水肥用量,并作出决策; PC机依照决策指令下达操作命令,完成精准灌溉施肥作业。模型总体流程为农田网格划分一一突然采样一-土壤养分分析一一专家施肥决策-——生成施肥处方-一实现自动施肥监控一-控制执行机构动作。

3、控制系统的实现

3.1 硬件组成

巡行系统使用到的技术包括信息收集分析技术、传感器技术和自控技术,并配合作物施肥专家体系根据作物的不同需求,执行精准浇灌作业,实现农业丰产目标。

硬件组成图

3.2 数据收集和分析

该环节主要分为三个步骤:第一,通过GPS系统获取需要施肥地块的边界信息。先采用GPS获得地块基站位置,然后使基站绕地块一周, 测定地块轮廓数据,并将GPS的获得的数据信息转换成地理信息:第二,对得到地块的地理信息进行单元划分和系统编码,目的主要是为了详细划分每小块用地,并作为信息采集单元,确定每块用地的详细水肥需求,然后进行相关变量投入裁决;第三,地块土样养分的采集和成分分析。将得到地块边界进行上述步骤后,进行人工采取土壤样本作业,并对采集到的土样进行一系列数据 (有机物成分、含量、PH值等)分析,建立相应地块的信息数据库,供系统决策者进行裁决,得到灌溉方案。

3.3 自动灌溉施肥系统的执行

该环节的主要元件是PC机,并且对于初始命令执行后,还有试试监测教官过程中的有关数据(液罐压力、流量、溶液的EC和ph值等),然后按照下图进行相关原件的指令控制,实现精准灌溉的目标。

施肥控制流程图

【参考文件: 精准灌溉施肥设施技术的研究和实现,李泓辉 】

责任编辑:七年

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