淺析水肥一體化管控系統(tǒng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

郭文靜

前郭縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 吉林 松原 138000

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動了我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，在種植期間合理應(yīng)用水肥一體化技術(shù)不僅能夠極大地提升灌溉和施肥的效率，同時大大地降低了人力資源以及物力資源的浪費(fèi)情況，保障了農(nóng)業(yè)種植的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，在設(shè)計水肥一體化管控系統(tǒng)的過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將水肥一體化管控系統(tǒng)與當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)和栽培方式等進(jìn)行融合，達(dá)到促進(jìn)生產(chǎn)、節(jié)約能源的效果。

1 水肥一體化管控系統(tǒng)設(shè)計分析

1.1 水肥一體化管控系統(tǒng)構(gòu)成部分 水肥一體化管控系統(tǒng)通過對現(xiàn)階段我國某些地區(qū)所采用的水肥一體化系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷進(jìn)行分析，對設(shè)備運(yùn)行、環(huán)境以及設(shè)備參數(shù)等方面進(jìn)行有效的監(jiān)測和管理，制定完善的管理策略，用戶可以結(jié)合實(shí)際情況靈活采用多種查看方式，實(shí)現(xiàn)信息采集與傳輸?shù)饶康摹Ｋ室惑w化管控系統(tǒng)構(gòu)成主要包括以下內(nèi)容:其一是田間管控單元；其二是管控平臺；其三是用戶使用端。

1.2 水肥一體化管控系統(tǒng)運(yùn)行原理 水肥一體化管控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中主要通過云端服務(wù)器發(fā)布各項命令對灌溉單元進(jìn)行有效的管理和控制，借助移動設(shè)備端便能夠?qū)崟r進(jìn)行觀察和管理。田間灌溉單元配備水肥一體機(jī)、固定設(shè)備號，并通過網(wǎng)絡(luò)對灌溉單元內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行管理和操控，例如設(shè)置灌溉的方式等。另外，還可以將灌溉地塊內(nèi)的實(shí)際情況傳送至云端服務(wù)器，便于用戶在后臺查看相關(guān)信息。在水肥一體化管控系統(tǒng)應(yīng)用過程中，能夠借助傳感器對灌溉地塊內(nèi)的水源、施肥、農(nóng)作物生長以及溫度等指標(biāo)進(jìn)行記錄和傳輸，用戶根據(jù)信息分析農(nóng)作物生長需求進(jìn)而開展精準(zhǔn)灌溉和施肥。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及硬件設(shè)計

2.1 水肥一體機(jī) 水肥一體機(jī)主要是借助控制系統(tǒng)和決策軟件等對各項設(shè)備進(jìn)行有效的控制，例如灌溉泵以及施肥泵等，并根據(jù)傳感器搜集的信息制定完善的、科學(xué)的施肥和灌溉方案。最為重要的是水肥一體機(jī)能夠異地操控，借助電腦和手機(jī)客戶端便可操作，得以對化肥濃度以及灌溉水量進(jìn)行精準(zhǔn)地控制。

水肥一體機(jī)采用變頻技術(shù)能夠通過對設(shè)備各項參數(shù)信息進(jìn)行分析并對灌溉泵進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和完善，確保灌溉水量滿足灌溉地塊的用水需求。除此之外，合理利用變量注入式混肥技術(shù)對化肥濃度進(jìn)行無極控制，確?；蕽舛葷M足作物生長需求，實(shí)現(xiàn)自動化灌溉。

2.2 田間控制部分 田間控制部分設(shè)備主要包含以下幾部分，其一是田間控制器；其二是電磁閥，其三是傳感器；其四是網(wǎng)關(guān)，在灌溉地塊設(shè)備天陽能系統(tǒng)為田間控制部分設(shè)備提供源源不斷的動能，對傳感器發(fā)送的信息進(jìn)行搜集和分析，并通過網(wǎng)關(guān)以及水肥一體機(jī)傳送到后臺的運(yùn)算服務(wù)器當(dāng)中，通過對信息進(jìn)行自動化分析得出完善的決策，最后由電磁閥執(zhí)行云端服務(wù)器發(fā)布的命令。

2.3 云端服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫 云服務(wù)器與其他服務(wù)器相比較操作簡單便捷，效果明顯，用戶借助網(wǎng)絡(luò)便能夠創(chuàng)建多個云臺服務(wù)器，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)行和管理過程中出現(xiàn)的業(yè)務(wù)范圍狹窄以及管理困難等不足之處。在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)吉林松原地區(qū)的實(shí)際情況對云服務(wù)器設(shè)置了相應(yīng)的軟件和配置，構(gòu)建了更為完善的云服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫信息。云服務(wù)器接受來自水肥一體機(jī)傳送的信息進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)姆?wù)器，由服務(wù)器對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，傳送至數(shù)據(jù)庫，最終由管控軟件做出最后的科學(xué)決策。用戶通過客戶端能夠付信息進(jìn)行查閱和分析，并結(jié)合需求向水肥一體機(jī)發(fā)送相關(guān)指令，對田間設(shè)備進(jìn)行有效的管理和操控。

2.4 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 科學(xué)技術(shù)以及信息技術(shù)的碰蓬勃發(fā)展促進(jìn)了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)步，現(xiàn)階段無限數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)也出現(xiàn)了不同的變化，不同標(biāo)準(zhǔn)的無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用場合和范圍各不相同，其優(yōu)勢和劣勢也存在較大的差異。舉例來說，灌溉地塊的數(shù)據(jù)傳輸方式若是以WiFi方式為主，可以讓用戶自由組網(wǎng)，操作簡單便捷，且所需成本相對低廉；而數(shù)據(jù)傳輸方式選擇4G網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)勢則在于傳輸速度快，具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，因此，吉林省松原地區(qū)在選擇數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)時可以結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇[1]。

3 應(yīng)用程序開發(fā)

3.1 水肥一體化控制系統(tǒng)程序 水肥一體機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中主要以水源灌溉和化肥施灑為主，主要分為以下幾種情況，其一是主要負(fù)責(zé)水源灌溉；其二是結(jié)合農(nóng)作物生長需求施灑合理比例的水肥。因此，在實(shí)際應(yīng)用和開發(fā)的過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的情況進(jìn)行針對性的設(shè)計[2]。一般來說，水肥一體機(jī)灌溉主要分為兩種方式，第一種是手動模式，也就是直接打開灌溉地塊的電磁閥，便可對農(nóng)作物進(jìn)行水源灌溉，滿足農(nóng)作物對水源的需求。第二種是自動模式下事先對電磁閥進(jìn)行設(shè)置，確定合理的灌溉時間和啟動的時間，以此實(shí)現(xiàn)水肥一體機(jī)的自動化控制。

通常情況下田間管理地塊施肥主要分為三個流程，首先是灌水，其次是施肥，最后是灌水，這樣的施肥方式能夠保障化肥溶液能夠均勻分布在田間，防止化肥溶液濃度過高影響農(nóng)作物生長。在實(shí)際設(shè)定時，將施肥電磁閥設(shè)定合理的灌水時間、壓力以及施肥的時間和溶液比例等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，水肥一體機(jī)便可根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)信息開始自動化運(yùn)行，再次過程中還可以根據(jù)水源灌溉量對施肥流量進(jìn)行自動化調(diào)整，切實(shí)滿足不同類型農(nóng)作物的生長需求，提升產(chǎn)量。

3.2 網(wǎng)站程序開發(fā) 水肥一體化管控系統(tǒng)通過瀏覽器接收用戶發(fā)布的指令、接收用戶傳送的信息，為用戶提供各種監(jiān)測信息。水肥一體化管控系統(tǒng)根據(jù)用戶的實(shí)際需求構(gòu)成了面向管理人員以及用戶的網(wǎng)站，用戶可以隨時通過網(wǎng)站瀏覽相關(guān)信息，了解水肥一體機(jī)運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)具體的需求對水肥一體機(jī)進(jìn)行操控；而管理員則可以借助網(wǎng)站發(fā)布 與水肥一體機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，設(shè)定管理用戶權(quán)限等。

結(jié)束語

綜上所述，水肥一體化管控系統(tǒng)融合了先進(jìn)的信息技術(shù)以及自動化控制技術(shù)能夠通過云端服務(wù)器對水肥一體機(jī)進(jìn)行自動化控制，實(shí)時精確高效的水肥灌溉，滿足農(nóng)作物不同時期對水源和化肥的需求，節(jié)省了大量的人力以及物力資源，保障了農(nóng)作物的正常生長。