基于数值分析法的水肥一体机设计研究

1

作者 底慧萍 李喆时 《农机化研究》 北大核心 2025年第2期186-189,194,共5页

以进一步提升水肥一体机的智能性、数字性作业为目标,针对整机的灌施精准性要求展开设计。充分考虑水肥一体机的运用特点和结构组成,结合水肥的参数融合关系,建立用于水肥一体机准确控制作业的状态方程模型,设计以数值分析处理函数为核... 以进一步提升水肥一体机的智能性、数字性作业为目标,针对整机的灌施精准性要求展开设计。充分考虑水肥一体机的运用特点和结构组成,结合水肥的参数融合关系,建立用于水肥一体机准确控制作业的状态方程模型,设计以数值分析处理函数为核心的软件控制模块,搭建同步动作实施的硬件执行平台。展开多作物的灌施作业试验,结果表明:基于数值分析方法的水肥一体机系统架构设计合理,数值分析算法融入有效,整机试验的数值计算准确率可达98.00%以上;水肥混合均匀有度,整体管路灌施顺畅,灌施指令准确率可达99.00%以上,整机灌施效率较高,充分验证了数值分析方法应用的正确性与优越性,可以促进类似农机装备与高等数学多维度融合。 展开更多

关键词 水肥一体机 数值分析 状态方程 灌施指令准确率 多维度融合

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智慧农业下的水肥一体机精准化作业研究 被引量：2

2

作者 徐尤华 熊传玉 《农机化研究》 北大核心 2024年第8期231-234,239,共5页

针对我国农业水资源和化肥资源的利用率较低的问题,在智慧农业下对水肥一体机的精准化作业进行了研究。水肥一体机的主要组成包括控制系统、监测系统、灌溉施肥系统、网络传输系统和数据中心。将粒子群算法与PID控制算法结合,对粒子群-... 针对我国农业水资源和化肥资源的利用率较低的问题,在智慧农业下对水肥一体机的精准化作业进行了研究。水肥一体机的主要组成包括控制系统、监测系统、灌溉施肥系统、网络传输系统和数据中心。将粒子群算法与PID控制算法结合,对粒子群-模糊PID控制器进行设计,并对水肥溶液的EC值和pH值进行控制,提高了水肥一体机的控制精度,减少了控制时间。为了验证水肥一体机的性能,进行了数据采集准确性分析试验和精准化作业控制试验,结果表明:数据采集较为准确,且可以精准地配比水肥溶液,满足作物的灌溉要求。 展开更多

关键词 水肥一体机 精准化作业 粒子群-模糊PID控制算法 智慧农业

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基于偏微分算法的水肥一体机系统设计 被引量：2

3

作者 周永涛 赛朋飞 李圆 《农机化研究》 北大核心 2024年第4期63-67,共5页

为进一步提升我国水肥一体机的综合作业效能,实现灌溉施肥的最优化配比,以偏微分算法作为改进切入点,针对其作业控制系统展开设计研究。通过搭建正确的多阶偏微分数学模型,得到水肥一体机的整机设计布局,并进行模块化的软件程序编制与... 为进一步提升我国水肥一体机的综合作业效能,实现灌溉施肥的最优化配比,以偏微分算法作为改进切入点,针对其作业控制系统展开设计研究。通过搭建正确的多阶偏微分数学模型,得到水肥一体机的整机设计布局,并进行模块化的软件程序编制与功能化的硬件配置选型。采用设计的整机系统在一定的作业条件下完成灌溉施肥一体式作业,结果表明:基于偏微分算法设计的水肥一体机,整机在水分与肥量之间的配比关系得到很好的优化,配比准确率可保证在90.00%以上,施肥均匀度与水分利用率分别相对提高了9.56%和5.69%,灌施作业效果良好,设计正确可行,是今后灌溉施肥集成领域的重要革新思路之一,具有较强的推广应用价值。 展开更多

关键词 水肥一体机 作业效能 偏微分算法 配比准确率 灌施肥均匀度

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一种水肥一体机的可视化控制模块应用研究

4

作者 祝鹏 《农机化研究》 北大核心 2024年第11期204-208,238,共6页

以进一步提升水肥一体机的作业效率与监测效率为目标,选取可视化技术作为研究切入点,基于可视化控制模块的设计与应用展开讨论。通过充分理解水肥一体机的作业机理,建立用于整机可视化控制的数学模型,并进行可视化控制模块的软件程序设... 以进一步提升水肥一体机的作业效率与监测效率为目标,选取可视化技术作为研究切入点,基于可视化控制模块的设计与应用展开讨论。通过充分理解水肥一体机的作业机理,建立用于整机可视化控制的数学模型,并进行可视化控制模块的软件程序设计与硬件组件配置,形成全新高效的可视化水肥一体机。进行可视化控制模块应用作业试验,结果表明:基于可视化机理及控制模型应用的水肥一体机较普通控制下的水肥一体机作业有一定优势,系统的监测准确率与系统响应效率得到明显提升;各水肥管路及水肥参数监测及时,确保整机各项指令与输出正确合理,整机节水率与整机节肥率分别提升了6.80%和7.40%,灌溉均匀度可达90.50%,有利于农作物种植栽培高效高产。 展开更多

关键词 水肥一体机 可视化控制 系统响应效率 整机节肥率 灌溉均匀度

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我国节水灌溉施肥装置研究现状 被引量：38

5

作者 韩启彪 冯绍元 +3 位作者 黄修桥 李金山 孙浩 李浩 《节水灌溉》 北大核心 2014年第12期76-79,83,共5页

施肥装置是节水灌溉系统基本配套设备之一,其性能的优劣直接影响着灌溉与施肥的质量,目前在我国广泛应用的施肥装置主要有文丘里、注肥泵、压差施肥罐、自压施肥装置和智能施肥机等5种。介绍了这些施肥装置的工作原理和使用概况并着重... 施肥装置是节水灌溉系统基本配套设备之一,其性能的优劣直接影响着灌溉与施肥的质量,目前在我国广泛应用的施肥装置主要有文丘里、注肥泵、压差施肥罐、自压施肥装置和智能施肥机等5种。介绍了这些施肥装置的工作原理和使用概况并着重对目前我国节水灌溉施肥装置的研究现状进行了总结归纳,并在此基础上分析了其发展趋势。 展开更多

关键词 节水灌溉 施肥 文丘里 注肥泵 压差施肥罐 自压注肥 智能施肥机

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精细化水氮运筹对棉花适宜机采性状的调控效果 被引量：5

6

作者 马兴旺 杨涛 +3 位作者 牛新湘 龚双凤 索俊宇 陈宝燕 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1587-1594,共8页

【目的】精细化水氮运筹对棉花适宜机采性状的调控效果,为水肥耦合调控棉花机采性状的技术研究提供参考途径。【方法】采用行距66cm＋10cm、株距9.5cm机采棉种植模式,在施氮量和灌溉定额相同基础上,将生育期各次追氮量和灌水量分别设计... 【目的】精细化水氮运筹对棉花适宜机采性状的调控效果,为水肥耦合调控棉花机采性状的技术研究提供参考途径。【方法】采用行距66cm＋10cm、株距9.5cm机采棉种植模式,在施氮量和灌溉定额相同基础上,将生育期各次追氮量和灌水量分别设计为3个方案,完全组合成9个水氮运筹处理,研究机采棉机采性状差异。【结果】各处理间株高、株宽均有差别,株高差异不显著,有些处理间株宽差异达显著;棉花始果枝节位高都在18cm以上,其中仅3个高产处理在21.5~19.2cm;处理间棉花内外围铃比例差别大,内围铃比例远大于外围铃;处理间下中上部棉铃比例有明显差异,其中高产处理的下中上部棉铃分别为35%、40%和25%,是较理想高产和适宜机采的棉铃垂直分布。【结论】生育期不同的精细化水氮运筹方案,可以对机采棉收获时的株高、株宽、始果枝节位高、果枝台数、棉铃内外围铃分布、棉铃垂直分布等性状产生影响,对机采棉株宽、始果枝节位高、棉铃内外围铃分布和棉铃垂直分布等机采性状的调控效果最明显,在棉花生育期实行精细化水氮运筹,不仅能调控一些棉花性状达到采棉机收获要求,同时还能实现高产。 展开更多

关键词 水肥耦合 水氮运筹 机采棉 膜下滴灌 精准施肥

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果园精量水肥无线灌溉控制设备设计与应用 被引量：5

7

作者 张育斌 魏正英 +2 位作者 张磊 蔚磊磊 简宁 《现代电子技术》 北大核心 2017年第10期1-4,9,共5页

针对山丘果园复杂环境,又需大面积分区控制灌溉并集中管理的需求,研制了低成本、低功耗小型无线灌溉控制设备。设备嵌入PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,有效解决时滞现象,进行有效地预测作物的需水量,达到对系统的精... 针对山丘果园复杂环境,又需大面积分区控制灌溉并集中管理的需求,研制了低成本、低功耗小型无线灌溉控制设备。设备嵌入PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,有效解决时滞现象,进行有效地预测作物的需水量,达到对系统的精确灌溉控制;同时硬件选用低功耗微控制器与双稳态电磁阀,避免信道拥塞,无线传输采用GPRS长距离和NRF2401的短距离相结合的通信方式,系统可准时开启电磁阀。运行测试结果表明,该系统与传统控制相比,超调量减少了22.5%,系统的调节时间减少了28.2%;验证了其在水肥浓度和肥量精量控制中,系统响应速度快和实时性好、稳定、无线通信可靠,提高了水肥灌溉效果。 展开更多

关键词 精量控制 水肥灌溉 无线通信 灌溉系统

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水肥精量配比灌溉系统设计 被引量：9

8

作者 张育斌 魏正英 +2 位作者 简宁 涂晶洁 朱火美 《农机化研究》 北大核心 2017年第12期107-111,共5页

精确地控制农业灌溉中的水肥配比,能够很好地促进农作物的生长,大大提高化肥利用率。为此,开发了一套水肥精量配比灌溉系统,采用水路和肥路混合的方法,利用直流调速器控制泵来调节管道中水肥流量,从而实现水肥配比。该系统采用遗传算法... 精确地控制农业灌溉中的水肥配比,能够很好地促进农作物的生长,大大提高化肥利用率。为此,开发了一套水肥精量配比灌溉系统,采用水路和肥路混合的方法,利用直流调速器控制泵来调节管道中水肥流量,从而实现水肥配比。该系统采用遗传算法优化的模糊PID模型作为控制策略来实现精量配比控制,进一步完善了传统PID的控制性能。实验结果表明:该系统成功实现了水肥精量配比,有效地提高了灌溉精度,具有一定的推广性和应用价值。 展开更多

关键词 灌溉系统 水肥精量配比 遗传算法

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多功能水肥一体定额灌溉机的研制与应用 被引量：6

9

作者 李爱国 宋聪敏 +2 位作者 李和平 李积铭 庞昭进 《安徽农业科学》 CAS 2014年第21期7237-7238,7258,共3页

河北省低平原地区属半干旱地区,地下水资源极度匮乏,发展节水农业已刻不容缓。多功能水肥一体定额灌溉机是集节水灌溉、施肥、喷药等功能于一体的设备,其操作简便,省时省工。

关键词 灌溉机 水肥一体化 节水 定额灌溉

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番茄水肥一体化智能精准灌溉系统研究 被引量：4

10

作者 陈志 赵成萍 +2 位作者 刘晓光 马志 陈胜萍 《安徽农业科学》 CAS 2017年第21期208-210,共3页

研究设计出一套番茄生产高效、高产的自动化水肥一体化精准灌溉系统。该系统采用先进的微电脑技术、传感器技术,以高性能的单片计算机为核心,配合研究设定的番茄不同生长阶段所需肥水阈值,通过智能手机终端应用软件(APP)控制,实现番茄... 研究设计出一套番茄生产高效、高产的自动化水肥一体化精准灌溉系统。该系统采用先进的微电脑技术、传感器技术,以高性能的单片计算机为核心,配合研究设定的番茄不同生长阶段所需肥水阈值,通过智能手机终端应用软件(APP)控制,实现番茄水肥一体化智能精准灌溉。该智能系统可以有效地提高温室番茄生产力和肥水利用效率,节约肥水资源的使用量,为现代农业生产提供有力的技术支撑。 展开更多

关键词 番茄 水肥一体 智能系统 精准灌溉

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水肥一体机核心部件间嵌入式通信接口设计 被引量：2

11

作者 韩洪杰 钱彬 《农机化研究》 北大核心 2021年第5期79-84,共6页

为提高水肥一体机的作业效率与原料利用率,针对其核心部件间通信系统的接口方式进行了嵌入式设计。以理解水肥一体机作业机理为基础,将SQL数据库与嵌入式通信相结合,采用双路信号检测与多路施肥作业通道,搭建水肥一体机数据通信模型。... 为提高水肥一体机的作业效率与原料利用率,针对其核心部件间通信系统的接口方式进行了嵌入式设计。以理解水肥一体机作业机理为基础,将SQL数据库与嵌入式通信相结合,采用双路信号检测与多路施肥作业通道,搭建水肥一体机数据通信模型。根据通信系统嵌入式并行处理流程进行硬件配置,根据实现通信接口功能不同进行通信软件程序设计,依照通信系统传输协议执行流程进行水肥一体机嵌入式通信接口运行试验。试验结果表明:嵌入式通信理念应用到水肥一体机,通信成功率保持在91%以上,可节约灌溉量55.4kg/hm^(2),节水率与节氮率较传统控制分别提升了13.14%和23.62%,具有较好地推广价值,可为类似农机设备优化设计提供参考。 展开更多

关键词 水肥一体机 嵌入式通信 并行处理 节氮率 灌溉精准化

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柱塞式注肥泵的设计试验及精准施肥应用 被引量：10

12

作者 王晶晶 卓越 +3 位作者 张颢晖 严海军 王春晔 孟范玉 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期22-29,共8页

为解决水肥一体化应用中施肥流量随着灌溉管道工作压力变化而波动导致施肥浓度不均匀的问题,设计了一种额定流量为300 L/h、最大工作压力为1.0 MPa的柱塞式注肥泵,对柱塞泵进行不同行程比例和电源频率下的工作流量试验,建立了工作流量... 为解决水肥一体化应用中施肥流量随着灌溉管道工作压力变化而波动导致施肥浓度不均匀的问题,设计了一种额定流量为300 L/h、最大工作压力为1.0 MPa的柱塞式注肥泵,对柱塞泵进行不同行程比例和电源频率下的工作流量试验,建立了工作流量与电源频率、行程比例及灌溉管道压力的拟合公式.结果表明:研发的柱塞泵工作流量与电源频率、行程比例均呈极显著的线性正相关,与灌溉管道压力呈显著负相关,以相对标准偏差RSD表示的流量测量精度范围为0.09%~1.43%;行程比例为100%、电源频率为50 Hz时,当灌溉管道压力由0.1 MPa增至0.5 MPa,柱塞泵工作流量下降14.22 L/h,占平均流量的4.58%,RSD最大值仅为0.38%,表明柱塞泵工作流量很稳定,可以适应喷灌和微灌水肥一体化系统不同工作压力的需求.以研发的柱塞泵为核心,提出了仅改变电源频率实现精准施肥的控制策略,具有控制算法简单、流量调节精准、投资成本低等优势,适合于水肥一体化精准施肥. 展开更多

关键词 柱塞式注肥泵 精准施肥 水肥一体化 喷灌

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基于PSO优化Fuzzy-PID精量灌溉控制系统设计 被引量：14

13

作者 李嵩 周建平 许燕 《节水灌溉》 北大核心 2019年第3期90-93,共4页

精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。... 精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。实验结果表明:该系统与传统PID控制相比,上升时间减少了4.10 s,超调量降低了14.57%,调节时间减少了27.4 s;相比于Fuzzy-PID控制,上升时间减少了4.30 s,超调量降低了0.37%,调节时间减少了20 s。该系统响应速度快、配比精度高、稳定,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 PID控制 FUZZY-PID控制 PSO优化Fuzzy-PID控制 精量水肥灌溉机

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