智能控制變量施肥技術(shù)的研究.pdf

1、化肥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。據(jù)研究，化肥在世界糧食增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率為40％?？梢娀试谵r(nóng)業(yè)中的重要地位。中國是化肥生產(chǎn)大國，化肥的生產(chǎn)量和施用量均居世界首位。中國耕地面積不到世界的7％，卻養(yǎng)活著世界近四分之一的人口。但化肥利用率低、結(jié)構(gòu)不合理，造成了農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境污染等問題，因此合理地利用化肥及研究施肥技術(shù)對中國農(nóng)業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著非常積極的影響。 中國農(nóng)業(yè)正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，但從全局來看，同發(fā)達(dá)國家相比，并未完全脫

2、離傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的范圍。盡管農(nóng)業(yè)新技術(shù)研究已經(jīng)開始起步，在施肥方面，如配方施肥、復(fù)混肥技術(shù)、多元素平衡施肥、深施肥技術(shù)等方面的先進(jìn)技術(shù)和措施已經(jīng)開始研究并在一些發(fā)達(dá)地區(qū)開始應(yīng)用。但在施肥方面還存在化肥利用率低、農(nóng)業(yè)環(huán)境污染等問題。 精細(xì)農(nóng)業(yè)是發(fā)達(dá)國家繼LISA(低投入可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè))后，為適應(yīng)信息化社會發(fā)展要求的又一個新的課題。它是一種關(guān)于農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的戰(zhàn)略思想，是信息科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的運(yùn)用。精細(xì)農(nóng)業(yè)的全部概念建筑在“空間差異(spa

3、cialvariability)”的基礎(chǔ)之上，核心是對變化因素進(jìn)行精確管理，根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)販y定的作物實(shí)際需要確定對作物的投入。精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了因土壤、因作物、因時按需施肥，有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 本文進(jìn)行了變量施肥的基礎(chǔ)研究。包括分析了精細(xì)農(nóng)業(yè)的概念、國內(nèi)外精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了精細(xì)施肥的概念、意義、技術(shù)體系和中國施肥現(xiàn)狀，分析了變量施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀。 確定了變量施肥機(jī)的設(shè)計方案。闡述了對變量施肥影響的主要因素；介紹了

4、變量施肥機(jī)機(jī)械部分原理和控制部分的設(shè)計方案；就所選用的步進(jìn)電機(jī)，闡述了其控制原理和特性；影響排肥量的因素：包括料箱里肥料的高度、排肥器開口的大小、肥料的自流性以及排肥軸的轉(zhuǎn)速。并對每一因素進(jìn)行了標(biāo)定試驗(yàn)和方差分析，得到的結(jié)論是速度影響顯著。針對尿素、碳銨通過標(biāo)定試驗(yàn)得到了關(guān)于施肥機(jī)排肥軸轉(zhuǎn)速和排肥器排肥量之間的關(guān)系式，進(jìn)而求得所需施肥量、每個排肥器排肥量和轉(zhuǎn)速三者之間的關(guān)系。利用三者之間的關(guān)系式推出有施肥量輸入、機(jī)具前進(jìn)速度輸入時排肥軸

5、轉(zhuǎn)速，利用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)施肥量的變化。 研究開發(fā)了變量施肥機(jī)的控制器，即利用單片機(jī)對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制。設(shè)計了中央處理器的時鐘電路、復(fù)位電路，外圍接口和電源電路。機(jī)具前進(jìn)速度傳感器輸入，經(jīng)運(yùn)算求出所需的脈沖數(shù)，輸送給驅(qū)動器從而控制步進(jìn)電機(jī)變速轉(zhuǎn)動，帶動排肥軸轉(zhuǎn)動，達(dá)到變量施肥的目的。試驗(yàn)表明，本文對尿素和碳銨施肥量的建模，轉(zhuǎn)速在施20r/min-70r/min之間，肥誤差率在10％，基本上滿足要求。 中國人多地少，化肥