水肥一體化灌溉監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

吳海龍，陶君怡，王 璐

（揚(yáng)州大學(xué) 電氣與能源動力工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

近年來，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)發(fā)展速度加快，但由于缺乏專業(yè)的灌溉技術(shù)，使得水資源愈加短缺，沒有合理安排施肥的時(shí)間和次數(shù)，導(dǎo)致了水肥資源的浪費(fèi)以及生態(tài)環(huán)境的惡化。全國農(nóng)作物需求的水肥量大，為了節(jié)約水資源和肥料資源，應(yīng)該大力發(fā)展節(jié)能灌溉技術(shù)。現(xiàn)在我國農(nóng)作物灌溉的主要問題包括以下三點(diǎn)：其一，只靠農(nóng)民的生產(chǎn)勞作經(jīng)驗(yàn)，灌溉精度不準(zhǔn)確；其二，基本依靠人工灌溉，農(nóng)作物需求的水、肥料量得不到滿足，會出現(xiàn)肥料不夠的情況；其三，無法確定農(nóng)作物最佳需水量加以灌溉，從而盡量用比較少的水來取得更高的經(jīng)濟(jì)效益。因此我們需要一個能夠監(jiān)控農(nóng)作物生長、土壤pH 值的智能灌溉系統(tǒng)來解決農(nóng)業(yè)灌溉問題。

本文設(shè)計(jì)了一個智能化水肥灌溉一體化監(jiān)控系統(tǒng)，通過WinCC 系統(tǒng)可以觀察到傳感器實(shí)時(shí)采集到的土壤EC/pH 值和外部水壓情況，利用傳感器將土壤和水壓變化傳輸?shù)絇LC，經(jīng)過PLC 處理分析，控制肥料罐電磁閥開啟以及水泵的啟停。該系統(tǒng)可以有效改善傳統(tǒng)灌溉與施肥模式的不足，實(shí)現(xiàn)灌溉的信息化和智能化，提升了水肥利用率，節(jié)約了水資源，對促進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展和智能化灌溉的推進(jìn)有著重要的意義。

1 灌溉監(jiān)控系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)由WinCC 觸摸屏、變頻器、PLC、模擬量輸入輸出模塊、變頻器、水泵、電磁閥等組成。液位計(jì)、流量計(jì)、壓力傳感器、EC/pH 等傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)上傳到PLC擴(kuò)展模塊（模擬量輸入輸出模塊）上，再通過MODBUS 反應(yīng)到WinCC 屏幕上，可以在WinCC 屏幕上實(shí)時(shí)觀察到這些數(shù)據(jù)。……