無土栽培營養(yǎng)液自動控制系統(tǒng)最佳的方案設計

1、無土栽培營養(yǎng)液自動控制系統(tǒng)的最佳方案設計摘要：分析了無土栽培養(yǎng)液配比設備的設計要求，給出設計要求表，并確定功能參數(shù)，進行功能分析后，建立功能結構，采用形態(tài)學矩陣法求解出多種方案，經(jīng)加權評價后確定最佳自動控制系統(tǒng)設計方案關鍵詞：無土栽培；自動控制；方案設計；營養(yǎng)液；形態(tài)學矩陣引言無土栽培是不用土壤栽培植物的一門新興農(nóng)業(yè)高新技術，它的出現(xiàn)和應用使農(nóng)業(yè)種植、特別是非保護地栽培達到了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目標，因此受到世界各國，特別是發(fā)達國家的高度重視01但無土栽培畢競是農(nóng)業(yè)科技發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物它的應用應具備必要的設備和技術條件在我國此項技術起步較晚，但隨著改革開放和農(nóng)業(yè)種植業(yè)結構的調(diào)整，無土栽培這一

2、高新技術也日益受到重視，許多高校和科學院所相繼開展了這一技術的研究，但許多關鍵技術尚未很的解決其中營養(yǎng)液的自動配液及供液灌溉技術作為無土栽培技術的關鍵需深入研究.研制適合于我國國情的營養(yǎng)液調(diào)配及供液控制設備，將是推動無土栽培技術推廣的關鍵它的實現(xiàn)對提高設施農(nóng)業(yè)的效益有非常重要的影響本文首先根據(jù)無土栽培養(yǎng)液配比設備（自動施肥機）的設計要求，建立設計要求表，確立總功能，進行功能分析后，建立功能結構，采用形態(tài)學矩陣法求解出多方案，經(jīng)技術經(jīng)濟綜合評價后確立最佳自動控制設計方案設計要求及功能結構分析11設計要求明細表無土栽培養(yǎng)液自動控制系統(tǒng)設計，應根據(jù)給定的母液和、酸堿及水自動配制成含農(nóng)作物所需的營養(yǎng)成

3、分的營養(yǎng)液同時應滿足農(nóng)作物不同生長階段適時調(diào)整營養(yǎng)液成分、供給量及供給時間，從而達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的.如圖所示，營養(yǎng)液是由母液、母液、酸堿以及水按一定比例配制而成.其成分的控制參數(shù)是電導率和值.其中電導率的大小表征溶液的離子濃度.值的大小反映溶液的酸堿度供液控制參數(shù)為時間，與環(huán)境溫度、濕度及光合作用等具體情況有關.根據(jù)營養(yǎng)液成分控制參數(shù)、的控制精度和作物供液時間要求，參考國外同類設備的技術情況新型自動施肥機的具體設計要求如表圖1營養(yǎng)鞭配酒供液要求示意謝圖營養(yǎng)液配渡供藏要求示意圈表1自動施肥機設計要求表設諱題目名椰：白動腌肥機要求必達要求精度驍求1必達裝束1）可配出符合要求EC必tV.Q2e譏m2

4、）可配出符合要求PH必03即按規(guī)定時間灌酒必曲環(huán)嶂嘀定4工作可靠,性能稔定必好2但覆求1化許制造費用玉4萬元2主要零件壽命5年3）操作再度1.5-】,5m45nl內(nèi)噪聲MMd貼5安裝及維播方便必良*希轂1設備減階低.性能好Z）外觀造型美i占地面積小小4）可實現(xiàn)實時配液及整濮必功能分析及總功能將以上設計要求進一步抽象，分析設計對象的功能需求，確定出該設備的總功能為自動配制成符合濃度和值要求的營養(yǎng)液，并按要求進行灌溉.用黑箱理論描述如圖所示.其中母液、母液、酸或堿、水、按一定比例配制成（經(jīng)黑箱后）標準營養(yǎng)液為物料流；電能及液壓能為能量流；配制營養(yǎng)液過程自動配液及陋酒系虢A自動配液及陋酒系虢A瓶壓能

5、+標準配薇TOC o 1-5 h z電能.母液控制信號圖Z自動電肥機的技術系疵與環(huán)境功能結構建立功能結構的建立是把總功能分解為子功能的過程，即加寬或細化黑箱的過程將總功能分解為若干子功能，子功能間的關系即形成功能結構此系統(tǒng)中由驅(qū)動元件提供能量給執(zhí)行元件，并由系統(tǒng)器件控制執(zhí)行機構實現(xiàn)系統(tǒng)功能的轉(zhuǎn)換，信號流通過能量流來控制物料流以實現(xiàn)按一定比例配液自動施肥機的功能結構如圖3所示顯示金元.將功能結構進一步變異.改變各子功能的組合次序或連接方式，并匹配于適顯示金元.將功能結構進一步變異.改變各子功能的組合次序或連接方式，并匹配于適合的物理元件就產(chǎn)生了具體設計方案將各功能元分別匹配于可能的物理元件構成一

6、形態(tài)學矩陣6“（見表多方案產(chǎn)生總功能可姒分解為7個功能元，根據(jù)“發(fā)散”思維的原則尋求各功能元解，得到多種方案組合，共XXXXX種.根據(jù)設計要求對多個方案篩選，剔除與設計要求明顯不符的方案，如方案九B。.：.F.工控機具有標準功能卡及接口，不能直接控制：時間繼電器，D定量比泵國內(nèi)無成型產(chǎn)品，所以經(jīng)篩選最終得到以下3種有應用價值的優(yōu)選方案-方案:.:.。.。.一，.q方案：r:，；方案3一BcDEF1-G；。：，。：。：-2自動施肥機形態(tài)學助於元第四能工2&A主性赤工良-專用電片機奈統(tǒng)PLCB桎制單元團態(tài)颼電器時間愚電器C顯示單花液晶顯示政招管顯示D執(zhí)行機枸電痛腐用腐也案建量比泵E苗檢測藍博電極釣

7、電極傳播器離子計F復合電極毓等電愀施器爆成祀微電子敷感器件最佳方案的呼；機破電氣限壓方案評價是選取最佳方案的依據(jù)一方案的評價方法有多種.如經(jīng)驗評價法數(shù)學分析法和試驗評價法等其中數(shù)學分析法應用較廣本設計采用數(shù)學分析法中的技術經(jīng)濟綜合評價法，由目標加權系數(shù)分配樹確定加權系數(shù)方案評分采用分制，評分表如表3修性產(chǎn)品性能圖4目標加權系數(shù)分配樹工作035用戶性能修性產(chǎn)品性能圖4目標加權系數(shù)分配樹工作035用戶性能0.50.5市場性能0.5中，TOC o 1-5 h z表3自動施肥機加權法評分表_卿參數(shù)工作皿成本科二陽攤皿為I加的2編目標*系%035。50J51150H0.10丁巾686T4r.方案I城:尸

8、氏2印n=Q-方案IOSL2。9口M泮介居弓76b泮介居2”k3fr%=Q560.75L2IU5觸皿評分丹?g867評分丹g月二工55機M.?5f紀1211防07方案的技術價由上式計算而得，方案的各項評分值加權平均，所而術價彬越高，說明該方案可計算出各方案的技術價形?由分析結果可知方案技術價最古因通過對各項目的評價，可計算出各方案的技術圖形由分忻可知此為最佳方案，從而可得到控制方案框圖圖）本文通過分析無土栽培營養(yǎng)液自控設備的設計要求，建立了該設備的功能結構，并由形態(tài)學矩陣法求得多個方案解利用技術經(jīng)濟綜合評價得出最佳設計方案.在此方案中，通過營養(yǎng)液濃度、值檢測，并對采集的信號放大、轉(zhuǎn)換處理，由主

9、控單元（工控機）實現(xiàn)控制決策，進而驅(qū)動各種執(zhí)行機構，實現(xiàn)各功能參數(shù)的控制設計結果表明，按此方案設計的控制系統(tǒng)工作可靠，自動化程度、生產(chǎn)率等方面都具有優(yōu)良的特性，較好的滿足了設計要求托普物聯(lián)網(wǎng)簡介托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。浙江托普儀器是國內(nèi)領先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領域的研發(fā)實力，和自主研發(fā)的配套設備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域嶄露頭角！托著物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)口專業(yè)解決畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖自動控制系統(tǒng).大田種植智能管理系統(tǒng).花卉種植控制系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源、溫室大棚智能控制等。網(wǎng)址1tow.agri50.coiih-1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案咨詢：132557187230571-81

10、9572.6036056509托普物聯(lián)網(wǎng)以客戶需求為源頭，結合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、通信技術、計算機技術、信息技術，以及物聯(lián)網(wǎng)技術，竭誠為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理解決方案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品我們知道物聯(lián)網(wǎng)主要包括三大層次，即感知層、傳輸層和應用層。因此托普物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測傳感設備）、傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸處理網(wǎng)絡）、應用系統(tǒng)（終端智能控制平臺。）托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研

11、發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設備可以完成整個園區(qū)或完成對異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個園區(qū)或遠程控制異地園區(qū)進行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風機，自動補光及遮陽，自動卷簾，自動開窗關窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自動控制。3、視頻監(jiān)控模塊：即實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實時得到植物生長信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上既可隨時看到作物的實時生長狀況。4、預警模塊：即遠程植保預警系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^聲光報警、短信報警、語音報警等方式進行預警。5、溯源模塊：即農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)。該系統(tǒng)對農(nóng)產(chǎn)品從種植準備階段、種植和培育階段、生長階段、收獲階段等對作物生長環(huán)