温室大棚气水肥集成系统研究

2018-11-05刘江涛弋景刚袁永伟孔德刚李珊珊

绿色科技 2018年18期

刘江涛，弋景刚，袁永伟，孔德刚，李珊珊

(河北农业大学机电工程学院，河北保定 071001)

1 引言

《全国农业和农村经济发展第十二个五年规划》提出大力发展设施农业，建设连栋温室、日光温室、钢架大棚等农业设施，提高农产品均衡供应能力。强调实现精准农业，农机化科技发展要以主要农作物机械化共性技术等研究为重点；提倡原始创新与集成创新，大力发展温室设施农业机械装备。加快发展现代温室设施农业，提高温室设施农业装备智能化、自动化水平。河北省蔬菜播种面积达到2500万亩，蔬菜、花卉、水果种植形成了连栋温室、日光温室、大中小棚、地膜覆盖和裸地种植等多种形式的生产格局，由传统的季节生产转向周年生产，已成为全国蔬菜生产大省。针对温室设施农业需要，考虑不同蔬菜农艺要求，调节室内二氧化碳气体浓度，实施喷施水肥，实现不同季节、蔬菜不同生长期对温室内环境的调控，为高标准温室设施蔬菜生产提供智能、高效地作业装备。

2 总体结构

温室大棚气水肥集成系统主要由蓄水池、营养液罐、二氧化碳储气罐、比例水泵、比例注肥加药泵、电磁阀、过滤减压阀、快速接口、气水肥喷施装置等组成，如图1所示。比例水泵按比例提供具有一定流量、压力的清洁水，比例注肥加药泵与比例水泵相连，以水压作为动力，注入与进水量成比例的营养液，并配比；过滤减压阀过滤并调节二氧化碳压力，使其保持在0.7 MPa左右；喷施装置、快速接口、控制系统实现气水肥切换、喷施。

3 测控系统硬件构成及工作原理

3.1 测控系统硬件构成

测控系统硬件主要由液位传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳传感器、土壤营养传感器、C51单片机、触摸屏等构成，测控系统硬件构成如图2所示。

1.蓄水池 2.过滤器 3.电磁阀 4.比例水泵 5. 比例注肥加药泵6.营养液罐7.二氧化碳储气罐 8.过滤减压阀 9. 快速接口

图1温室大棚气水肥集成系统总体结构

图2 测控系统硬件构成

3.2 工作原理

依据温室作物内环境及生长态势，温室大棚土壤湿度由湿度传感器实时测量，并将测量值反馈给控制系统，比例水泵、相应电磁阀、驱动电机启动，对作物进行喷水灌溉；土壤营养传感器实时监测土壤养分，并将实测值反馈给控制系统，比例水泵、比例注肥加药泵、相应电磁阀、驱动电机启动，对作物进行喷施水肥；二氧化碳传感器实时监测温室内环境二氧化碳浓度，并将实测值反馈给控制系统，相应电磁阀、驱动电机启动，释放二氧化碳，放气时间一般控制在5～15 min，达到作物所需浓度自动停止。