浅析水肥一体化管控系统设计和实现

2021-07-12郭文静

探索科学(学术版) 2021年1期

郭文静

前郭县农业农村局吉林松原 138000

科学技术的进步推动了我国农业的快速发展，在种植期间合理应用水肥一体化技术不仅能够极大地提升灌溉和施肥的效率，同时大大地降低了人力资源以及物力资源的浪费情况，保障了农业种植的产量和质量。因此，在设计水肥一体化管控系统的过程中应当结合不同地区的实际情况进行适当的调整，将水肥一体化管控系统与当地的土质和栽培方式等进行融合，达到促进生产、节约能源的效果。

1 水肥一体化管控系统设计分析

1.1 水肥一体化管控系统构成部分水肥一体化管控系统通过对现阶段我国某些地区所采用的水肥一体化系统在实际应用中存在的缺陷进行分析，对设备运行、环境以及设备参数等方面进行有效的监测和管理，制定完善的管理策略，用户可以结合实际情况灵活采用多种查看方式，实现信息采集与传输等目的。水肥一体化管控系统构成主要包括以下内容:其一是田间管控单元；其二是管控平台；其三是用户使用端。

1.2 水肥一体化管控系统运行原理水肥一体化管控系统在实际应用中主要通过云端服务器发布各项命令对灌溉单元进行有效的管理和控制，借助移动设备端便能够实时进行观察和管理。田间灌溉单元配备水肥一体机、固定设备号，并通过网络对灌溉单元内的所有设备进行管理和操控，例如设置灌溉的方式等。另外，还可以将灌溉地块内的实际情况传送至云端服务器，便于用户在后台查看相关信息。在水肥一体化管控系统应用过程中，能够借助传感器对灌溉地块内的水源、施肥、农作物生长以及温度等指标进行记录和传输，用户根据信息分析农作物生长需求进而开展精准灌溉和施肥。

2 系统关键技术及硬件设计

2.1 水肥一体机水肥一体机主要是借助控制系统和决策软件等对各项设备进行有效的控制，例如灌溉泵以及施肥泵等，并根据传感器搜集的信息制定完善的、科学的施肥和灌溉方案。最为重要的是水肥一体机能够异地操控，借助电脑和手机客户端便可操作，得以对化肥浓度以及灌溉水量进行精准地控制。

水肥一体机采用变频技术能够通过对设备各项参数信息进行分析并对灌溉泵进行适当的调整和完善，确保灌溉水量满足灌溉地块的用水需求。除此之外，合理利用变量注入式混肥技术对化肥浓度进行无极控制，确保化肥浓度满足作物生长需求，实现自动化灌溉。

2.2 田间控制部分田间控制部分设备主要包含以下几部分，其一是田间控制器；其二是电磁阀，其三是传感器；其四是网关，在灌溉地块设备天阳能系统为田间控制部分设备提供源源不断的动能，对传感器发送的信息进行搜集和分析，并通过网关以及水肥一体机传送到后台的运算服务器当中，通过对信息进行自动化分析得出完善的决策，最后由电磁阀执行云端服务器发布的命令。

2.3 云端服务器和数据库云服务器与其他服务器相比较操作简单便捷，效果明显，用户借助网络便能够创建多个云台服务器，有效弥补了传统服务器运行和管理过程中出现的业务范围狭窄以及管理困难等不足之处。在实际应用中根据吉林松原地区的实际情况对云服务器设置了相应的软件和配置，构建了更为完善的云服务器以及数据库信息。云服务器接受来自水肥一体机传送的信息进而选择恰当的服务器，由服务器对数据信息进行分析和处理，传送至数据库，最终由管控软件做出最后的科学决策。用户通过客户端能够付信息进行查阅和分析，并结合需求向水肥一体机发送相关指令，对田间设备进行有效的管理和操控。

2.4 数据传输网络科学技术以及信息技术的碰蓬勃发展促进了无线数据传输的进步，现阶段无限数据传输的标准也出现了不同的变化，不同标准的无线数据传输应用场合和范围各不相同，其优势和劣势也存在较大的差异。举例来说，灌溉地块的数据传输方式若是以WiFi方式为主，可以让用户自由组网，操作简单便捷，且所需成本相对低廉；而数据传输方式选择4G网络，其优势则在于传输速度快，具有较强的安全性和稳定性，因此，吉林省松原地区在选择数据传输网络时可以结合当地区的实际情况进行合理选择[1]。

3 应用程序开发

3.1 水肥一体化控制系统程序水肥一体机在实际应用中主要以水源灌溉和化肥施洒为主，主要分为以下几种情况，其一是主要负责水源灌溉；其二是结合农作物生长需求施洒合理比例的水肥。因此，在实际应用和开发的过程中应当结合具体的情况进行针对性的设计[2]。一般来说，水肥一体机灌溉主要分为两种方式，第一种是手动模式，也就是直接打开灌溉地块的电磁阀，便可对农作物进行水源灌溉，满足农作物对水源的需求。第二种是自动模式下事先对电磁阀进行设置，确定合理的灌溉时间和启动的时间，以此实现水肥一体机的自动化控制。

通常情况下田间管理地块施肥主要分为三个流程，首先是灌水，其次是施肥，最后是灌水，这样的施肥方式能够保障化肥溶液能够均匀分布在田间，防止化肥溶液浓度过高影响农作物生长。在实际设定时，将施肥电磁阀设定合理的灌水时间、压力以及施肥的时间和溶液比例等相关数据信息，水肥一体机便可根据设定的数据信息开始自动化运行，再次过程中还可以根据水源灌溉量对施肥流量进行自动化调整，切实满足不同类型农作物的生长需求，提升产量。

3.2 网站程序开发水肥一体化管控系统通过浏览器接收用户发布的指令、接收用户传送的信息，为用户提供各种监测信息。水肥一体化管控系统根据用户的实际需求构成了面向管理人员以及用户的网站，用户可以随时通过网站浏览相关信息，了解水肥一体机运行的实时数据信息，并根据具体的需求对水肥一体机进行操控；而管理员则可以借助网站发布与水肥一体机相关的数据信息，设定管理用户权限等。