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HMIBuilder在农业自动化

花匠小妙招
2024-11-27 22:23

HMIBuilder在农业自动化-高效花卉苗木温室潮汐灌溉系统中的应用

纵横科技技术团队

2008

一、潮汐灌溉系统概述

　　潮汐式灌溉系统是基于潮水涨落原理而设计的一种高效节水灌溉系统，它适用于各类盆栽植物的种植和管理，可有效提高水资源和营养液的利用效率。潮汐式灌溉主要分为两类，地面式和植床式。地面式潮汐灌溉系统是在地表砌一个可蓄水的苗盘装水池，在其中分布若干出水孔和回水孔；植床式潮汐灌溉系统则是在苗床上搭建出一层大面积的蓄水苗盘，在苗盘上预留了出水和回水孔。在应用时，灌溉水或配比好的营养液由出水孔漫出，使整个苗床中的水位缓慢上升并达到合适的液位高度（称为涨潮），将栽培床淹没约2-3公分的深度；在保持一定时间（作物根系充分吸收）后，约10-15分钟后，营养液因毛细作用而上升至盆中介质的表面，此时，打开回水口，将营养液排出，回营养液池（称为落潮），待另一栽培床需水时再将营养液送出。潮汐灌溉系统具有调整营养液pH值和各种养分浓度的设备，为免营养液过度污浊增加介质的过滤系统和消毒系统。植床潮汐灌溉系统都须使用架高的特制栽培床，所以，相对应的设备费用也较高。

二、潮汐灌溉系統优特点

　　潮汐灌溉是一项成熟的农业灌溉技术,在发达国家得到了广泛的利用,很好的解决了灌溉与供氧的矛盾,且灌溉基本不破坏基质的”三相”构成，是一项高效高能的农业技术，在我国也正处于广泛利用的发展阶段。

1、节水高效，完全封闭的系统循环，可以达到90%的利用率； 2、植物生长速度更快，每周苗龄可比传统育苗方式提前1天，提高设施利用率； 3、避免植物叶面产生水膜，使叶片接受更多的光照行光合作用，促使蒸腾拉力从根部吸收更多的营养元素； 4、稳定的根部介质水气含量，避免毛细根因靠近容器边部及底部干旱而死； 5、相对湿度容易控制，保持叶面干燥，减少化学药物的使用量； 6、植床下无杂草生长，减少菌类滋生，因为植床下非常干燥； 7、管理成本降低，无论是手动操作或辅助以微电脑控制器管理下，一个人在20-30min内可完成0.2~0.5ha.穴盘苗的灌溉； 8、可以随时使用，不受品种、规格、时间限制。 9、一般的喷灌方法，令每棵植物吸收肥料及水分不平均，令成品率下降，而潮汐灌溉成品率市100%，而且生产达到标准化，每棵植物高度统一，质量有保证。 10、潮汐灌溉是由根部直接吸取肥料，水分不接触叶表面，叶面有光泽，令卖价更高，单以每平米生产25盆计算，如改善质量可令每盆多卖5到10元，每平米增加收益多达125到250元，投资回报相当可观。

三、潮汐灌溉系统描述

　　涨潮：在每一个植床的两侧边都有输送管道，管道的前端设置一台水泵，由自动灌溉控制器控制营养液从施肥系统通过送到植床上。保证在一定时间内完成涨潮。

　　退潮：当涨潮水泵停止工作时，植物经过灌溉后，由自动灌溉控制器控制回水泵启动将营养液送回到回液箱中。

四、潮汐灌溉系统配置

　　潮汐灌溉系统配置分地面植床式灌溉系统配置和苗床式灌溉系统配置。地面植床式灌溉系统适用较大型植物种植，苗床式灌溉系统适用较小型植物种植。

地面式灌溉植床设计

根据温室的尺寸和业主的要求，砌筑植床。在植床上南北和东西两个方向砌筑深度不同的水流槽。在涨潮时，南北向的深沟槽将进入的水分布到植床上。由于水位不断升高，东西向的浅水槽将水送到花盆底部，水源的进水口设置一个防溅装置盖。植床上的水几乎是在同一时间到达花盆底部。在退潮时，从花盆流出的水经东西向浅水槽而直接汇集到南北向的深水槽内，然后南北向深水槽将多余液送回到回液箱内。

苗床灌溉系统设计

在每一个植床的端部下面都有一个营养液供应箱，箱液内设置一台潜水泵，将营养液从箱内通过送液管道送到植床上的，泵的流量应保证在一定时间内完成涨潮。送液管道的顶部设有一个缓冲装置，以免喷湿植物的叶子。当水泵停止工作时，余液经同一管道和水泵返回到液箱中，这样在灌溉、回收时可以使用同一管道。

苗床式潮汐灌溉系统配置，除床面使用潮汐进水排水盘与地面式潮汐灌溉系统不同外，其他与地面式潮汐灌溉系统配置基本相同。

　　灌溉计划可由在每个植床上的基质张力仪传给温室内环境控制计算机，计算机通过控制器来控制水泵进行工作。当计算机接收到低于所设定的张力值时程序就启动水泵工作，工作时间为一定值。基质湿度张力仪由一个高流动的陶瓷尖端附加一个计算机环境控制的灵敏的压力传感器组成，张力仪将在顷刻间对基质中的湿度张力变化做出反应。

1．施肥机系统设置
施肥机含有4个营养液箱、1个酸箱和1个混液箱。
主要由下列4部分组成。
① 按营养配比从喂液箱到混液箱的注入水泵和三通流量阀。
② 在常压下将水、营养、酸液合在一起的混液箱。
③ 把混液箱内的液体输送到灌溉区的主泵。
④ 施肥机的硬件集成板由EC值，pH值和流量输入端及酸泵、营养泵、电磁阀、主泵输出端口组成。 2．计算机控制系统
施肥机可按植物的优化生长条件不断地向植物提供水分和营养液，施肥机有5个单独的注肥器，由温室内同一台环境控制计算机控制。由软件程序来控制水流和各阀的营养配比。整套系统是由软件、硬件、传输设备、传感器、环境控制、灌溉控制及营养控制组成。 3．系统操作
施肥机通过电磁三通阀来实现从喂液箱向混液箱的精确喂液，按营养配比要求，电磁阀可实现向混液箱供液或返还到原液箱。
计算机可对从混液箱流出的液体的pH值、EC值进行监控报警并调节流速。混合液的配比可由种植者预先设置好，这种监控只是为了保证系统正常工作，而不是一种适时控制。由于系统或比值传感器的故障，当混合液的比值超过设定的极限时，系统就报警并采取必要的措施。
由于打开灌溉的阀门数量不同，系统输出的流量变化时，计算机通过电磁阀自动控制营养液的喂量，以确保设定的配比和流量。

主要设备配置说明

1) 自动灌溉施肥机组

　　自动灌溉施肥机组是由控制器控制的，它是专门为温室园艺行业研发的，是经验证稳定、可靠的控制器。将控制面板安装在灌溉机组上，便可实现对灌溉机组的控制。可以通过预先设定的启动条件来控制电磁阀的开启和关闭从而控制灌溉施肥的进行。可以结合时间，光照强度，累计光照和外部控制条件设定启动条件。机器可以准确地控制EC和pH值，因此每株作物都将获得严格定量的肥料。在长期的实践中，种植者可以很容易、更多地掌握针对这一作物关于水肥用量方面的信息，从而能够培育出更加优质的产品。

　　自动灌溉施肥系统所采用部件都是经检测的高质量原件以确保其能够运行良好。它可单独使用来实现温室内灌溉施肥的控制，也可与温室内其它自动化控制设备结合使用从而实现温室内整体的自动化控制。作为额外服务，我们可以根据用户具体需求，为其设计最理想的整体灌溉和施肥系统。

全自动灌溉施肥控制系统为客户带来了多种收益：

–可为所有作物的进行高效施肥； –节省昂贵的肥料和水的用量； –准确、稳定、可信赖； –简洁不锈钢机架，灵活多样选择； –可用“独立”灌溉机组或组成完整的温室控制方案 –可记录灌溉施肥数据 –高性价比

系统配置：

不锈钢机架：外包装尺寸为1.68m x 1.40m x 1.15m (hxlxb) 混合罐系统：混合罐容积为0.2 m3 水泵：在3.5bar的压力下，每小时出水量可达12 m3，20 m3或40 m3 浮子流量计（每个进料管上各一个） 2个EC和pH传感器电子界面设计符合国际标准电子流量计 1 x 130 Micron过滤器 3个可读压力表

2) 计算机灌溉控制：

白色电柜箱，8个按键通过通用的符号进行操作菜单显示器（无需记住任何代码/编码）显示器可以显示2行字母，每行有40个字符 40个输出信号控制外部设备 20个输入信号连接各种传感器可记录、报告灌溉数据，可查看历史数据自动背景光显示功能准确、稳定、可靠的EC/pH控制最多可控制8个进料管 10种启动条件控制电磁阀的开启与停止各电磁阀的开启控制，每24个小时一个循环中文操作界面

3) 消毒系统有紫外线消毒器和臭氧消毒器两种，任选其一

紫外线消毒器
紫外线消毒器是利用波长为225nm-275nm的紫外线对微生物的强烈杀灭的作用，对原水中的微生物进行杀灭。
产品特点
杀菌速度快，不改变水的物理、化学性质，不增加水的嗅味，不产生对人体有害的卤代甲烷化合物，无副作用。水处理筒体采用进口优质不锈钢，可满足1.2MPa的工作压力，具有防锈、强度高、无金属离子污染、设备表面易于清洁等优点。紫外线灯选用国家卫生部门、防疫部门鉴定的专业新产品，功率30W，主线谱253.7nm，此波长的紫外线杀菌率最高，可达98%以上，耗能低，连续使用寿命可达3000小时以上，并配有可靠的镇流装备。模块化电控装置，功能齐全，定时标准，与水处理筒体采用一体化设计，具有安装方便，操作简单，安全可靠，便于维护的特点。臭氧消毒器
臭氧消毒器：1台
臭氧产量：5g/h　　　　　　　　　　　产品尺寸：350*250*580mm（长*宽*高）
臭氧浓度：空气源5-20 g/m3　　　　　氧气源 20-35 g/m3
冷却方式：风冷　　　　　　　　　　　使用电源：220V/50Hz
功率：160W（功率大小根据实际需要调整）
气源类型：空气源和氧气源两用型，内置式无油空压机，空压机独立控制开关
产品配置：脱羟石英结构臭氧发生器单元、全不锈钢机箱、精密电流表、日本产150风扇、带臭氧调节器（旋钮式）等

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系统控制界面