劉江濤，弋景剛，袁永偉，孔德剛，李珊珊

(河北農業(yè)大學 機電工程學院，河北 保定 071001)

1 引言

《全國農業(yè)和農村經(jīng)濟發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》提出大力發(fā)展設施農業(yè)，建設連棟溫室、日光溫室、鋼架大棚等農業(yè)設施，提高農產品均衡供應能力。強調實現(xiàn)精準農業(yè)，農機化科技發(fā)展要以主要農作物機械化共性技術等研究為重點；提倡原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新，大力發(fā)展溫室設施農業(yè)機械裝備。加快發(fā)展現(xiàn)代溫室設施農業(yè)，提高溫室設施農業(yè)裝備智能化、自動化水平。河北省蔬菜播種面積達到2500萬畝，蔬菜、花卉、水果種植形成了連棟溫室、日光溫室、大中小棚、地膜覆蓋和裸地種植等多種形式的生產格局，由傳統(tǒng)的季節(jié)生產轉向周年生產，已成為全國蔬菜生產大省。針對溫室設施農業(yè)需要，考慮不同蔬菜農藝要求，調節(jié)室內二氧化碳氣體濃度，實施噴施水肥，實現(xiàn)不同季節(jié)、蔬菜不同生長期對溫室內環(huán)境的調控，為高標準溫室設施蔬菜生產提供智能、高效地作業(yè)裝備。

2 總體結構

溫室大棚氣水肥集成系統(tǒng)主要由蓄水池、營養(yǎng)液罐、二氧化碳儲氣罐、比例水泵、比例注肥加藥泵、電磁閥、過濾減壓閥、快速接口、氣水肥噴施裝置等組成，如圖1所示。比例水泵按比例提供具有一定流量、壓力的清潔水，比例注肥加藥泵與比例水泵相連，以水壓作為動力，注入與進水量成比例的營養(yǎng)液，并配比；過濾減壓閥過濾并調節(jié)二氧化碳壓力，使其保持在0.7 MPa左右；噴施裝置、快速接口、控制系統(tǒng)實現(xiàn)氣水肥切換、噴施。

3 測控系統(tǒng)硬件構成及工作原理

3.1 測控系統(tǒng)硬件構成

測控系統(tǒng)硬件主要由液位傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤營養(yǎng)傳感器、C51單片機、觸摸屏等構成，測控系統(tǒng)硬件構成如圖2所示。

1.蓄水池 2.過濾器 3.電磁閥 4.比例水泵 5. 比例注肥加藥泵6.營養(yǎng)液罐7.二氧化碳儲氣罐 8.過濾減壓閥 9. 快速接口

圖1溫室大棚氣水肥集成系統(tǒng)總體結構

圖2 測控系統(tǒng)硬件構成

3.2 工作原理

依據(jù)溫室作物內環(huán)境及生長態(tài)勢，溫室大棚土壤濕度由濕度傳感器實時測量，并將測量值反饋給控制系統(tǒng)，比例水泵、相應電磁閥、驅動電機啟動，對作物進行噴水灌溉；土壤營養(yǎng)傳感器實時監(jiān)測土壤養(yǎng)分，并將實測值反饋給控制系統(tǒng)，比例水泵、比例注肥加藥泵、相應電磁閥、驅動電機啟動，對作物進行噴施水肥；二氧化碳傳感器實時監(jiān)測溫室內環(huán)境二氧化碳濃度，并將實測值反饋給控制系統(tǒng)，相應電磁閥、驅動電機啟動，釋放二氧化碳，放氣時間一般控制在5～15 min，達到作物所需濃度自動停止。

4 結論

設計了溫室大棚氣水肥集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)可依據(jù)作物不同生長期所需水分、養(yǎng)分、二氧化碳最佳濃度進行自動噴施，安全可靠、操作簡便，維護運行費用低。