无土栽培营养液自动控制系统最佳的方案设计.docx

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1、无土栽培养分液自动掌握系统的最佳方案设计摘要：分析了无土栽培育液配比设施的设计要求，给出设计要求表，并确定功 能参数，进行功能分析后，建立功能结构，采纳形态学矩阵法求解出多种方案，经 加权评价后确定最佳自动掌握系统设计方案.关键词：无土栽培；自动掌握；方案设计；养分液；形态学矩阵引言无土栽培是不用土壤栽培植物的一门新兴农业高新技术，它的消失和应用使 农业种植、特殊是非爱护地栽培达到了高产、优质、高效的目标，因此受到世界 各国，特殊是发达我国的高度重视01.但无土栽培毕竟是农业科技进展到肯定阶 段的产物.它的应用应具备必要的设施和技术条件.在我们我国此项技术起步较 晚，但随着改革开放和农业种植业

2、结构的调整，无土栽培这高新技术也日益受 到重视，很多高校和科学院所相继开展了这一技术的讨论，但很多关键技术尚未 很的解决.其中养分液的自动配液及供液浇灌技术作为无土栽培技术的关键需深 化研究D1.研制适合于我们我国国情的养分液调配及供液掌握设施，将是推动无 土栽培技术推广的关键.它的实现对提高设施农业的效益有特别重要的影响.本 文首先根据无土栽培育液配比设施（自动施肥机）的设计要求，建立设计要求 表，确立总功能，进行功能分析后，建立功能结构，采纳形态学矩阵法求解出多 方案，经技术经济综合评价后确立最佳自动掌握设计方案.设计要求及功能结构分析L 1设计要求明细表无土栽培育液自动掌握系统设计，应依

3、据给定的母液（A和B）、酸（碱）及水自动配制成含农作物所需的养分成分的养分液.同时应满意农作物不同生长阶段适时调整养分液成分、供应量及供应时间，从而达到优质高产的目的.如图1所示，养分液是由母液A、母液B、酸（碱）以及水按肯定比例配制而成.其成分的掌握参数是电导率（Ec）和pH值.其中电导率的大小表征溶液的离子浓度.pH值的大小反映溶液的酸碱度.供液掌握参数为时间，与环境温度、湿度及光合作用等详细状况有关依据养分液成分掌握参数（Ec、pHJ的掌握精度和作物供液时间要求，参考国外同类设施的技术状况.新型自动施肥机的详细设计要求如表图1养分液配渡供藏要求示意圈表I自动施肥机设计要求表ri图1养分橄

4、配概供液要求示盘图设计题目名称*a动施肥机要求必达粤求 箱度姿求1必达要求1可配出符合要求EC必土吐2）可配出符合要求PH10.025）按规定时间灌酒由环境确定4工作牢靠，性能稳定好2求i允许制造？ I用$4万元2主要零件奔命5年5操作高度1.3-15m45ni内嗥声30(11)5安装糜维幡便利良y希笙1）设施琏价低、性能好2）外规世型美3）占地面积小小4）可实或实时配韶汲曜舐1. 2功能分析及总功能将以上设计要求进一步抽象，分析设计对象的功能需求，确定出该设施的总电髓电髓液压能 A标准自动配液图2自动施肥机的技术系统与环境潮流的物牌淄理能能越就国能为能成潇?I配图3自动施肥机的功能结构他剧能

5、力福遍翁姗向彻蜂援期值刻蹴1蝴的潮例眦谈能倒幼撼翎樵砒懈的痢恻像淘嬲酎棚娥现纲画雄 将功能结构进一步变异.转变各子功能的组合次序或连接方式，并匹配于适合 的物理元件就产生了详细设计方案.将各功能元分别匹配于可能的物理元件构成一 形态学矩阵6 （见表2）.2. 1多方案产生总功能可姒分解为7个功能元，依据“发散”思维的原则寻求各功能元解，得 到多种方案组合，共3X2X2X2X3x3X3=648种依据设计要求对多个方案筛选，剔除 与设计要求明显不符的方案，如方案九-B： c。.D： .B.F： _G.工控机具有标准 功能卡及接口，不能直接掌握B：时间继电器，D：定量比泵国内无成型产品，所 以经筛选

6、最终得到以下3种有应用价值的优选方案-方案1A： :B： .Co . Do. E. F, . Q；方案 2： A： :Brc：-D-bF: - G,；方案 3:A-B； c： D, o E： o Fl-G：表卡自动施肥机那恣学矩阵功能元牌功能元_L戈A主栓单元工控机专用单片机热统PLCB掌握单元固态维电器时间继电番C显示单尤就品咸示数码管显示I)执行机榭电磁阀-耐腐过泵定fit出泵EEC检测玻聘电极电极传感器离子计FPH检测豆舍电极圃茶蛾电根恃”器每成化做电子辙感器件G传动方式机械电气液压3最佳方案的确定方案评价是选取最佳方案的依据方案的评价方法有多种如阅历评价法、数学分 析法和试验评价法等其

7、中数学分析法应用较广本设计采纳数学分析法中的技术经济 综合评价法，由目标加权系数安排树确定加权系数，方案评分采用1。分制，评 分表如表3.表3自动施肥机加权法评分表捶敦工作牢靠成本能柞性抗干可堆占地少加权至数总和为评价1目标加权抿数劭0.35ais0.150.150.10CJOF / io评分K66674工产氐2片案12JK1.20,9070.4叭-0 62方案士谛分凡斗5S7听$&A 乍.6%=0561.4055L2IU50,60.6方案、评分久87S3e*SA.=76SA-0.7552.8L051.21.2&6各技术评忻指标的评襁-廿技术评新指标的加权累数，取送*=h P昭-金高分值（悻】

8、。井八聊一方案的技术价IT=S、A- KSs）方案的技术价由上式计算而得，方案的各项评分值加权平均，所得技术价彬越高， 说明该方案可计算出各方案的技术价形.由分析结果可知方案3技术价最古t因通 过对各项目的评价，可计算出各方案的技术图形由分忻可知此为最佳方案，从而可 得到掌握方案框图（图5） 4结论本文通过分析无土栽培养分液自控设施的设计要求，建立了该设施的功能结 构，并由形态学矩阵法求得多个方案解.采用技术经济综合评价得出最佳设计方 案.在此方案中，通过养分液浓度、pH值检测，并对采集的信号放大、转换处理， 由主控单元（工控机）实现掌握决策，进而驱动各种执行机构，实现各功能参数的 掌握.设计

9、结果表明，按此方案设计的掌握系统工作牢靠，自动化程度、生产率等 方面都具有优良的特性，较好的满意了设计要求.托普物联网简介托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领 先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设 施，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网开创才智农业。专业解决畜牧水产养殖自动掌握系统、大田种植智能管理系统、花卉种植掌握系统、农产品平安溯源、温室大棚智能掌握 等。中网址：com row;-agri 50. coin*-1农业物联网解决方案询问：86056609、 托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术

10、、GIS 信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业供应信息化、智能化的产品与端到端 的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品平安 溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大 棚智能掌握解决方案等。托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物 联网产品主要以这三个层次延长，涵盖了感知系统（环境监测传感设施）、传输系 统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能掌握平台。）托普物联网模块 化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。1、传感模块：即环境传感监测系统。它依

11、据各类传感设施可以完成整个园区或完 成对异地园区所需数据监测的功能。2、终端模块：即终端智能掌握系统。它可以完成整个园区或远程掌握异地园区进 行自动浇灌、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关 窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动掌握。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长 信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等 方式进行预警。5、溯源模块：即农产品平安溯源系统。该系统对农产品从种植预备阶段、种植和 培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥状况、病虫害状况等 实施实时信息自动纪录，有据可查，在贮存、运输、销售阶段采纳二维码或者 RFID射频技术对各个阶段数据纪录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端 设施或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。6、作业模块：即中心掌握室。可通过总控室对整个区域状况进行监测，包括各个 区域采集点参数、掌握作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。