趙子龍

(沃圃生(北京)農(nóng)業(yè)科技有限公司，北京 100130)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度融合，智慧林業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)的應(yīng)用越來越多。由于智能化、精準(zhǔn)化水肥灌溉可以大大提高水肥利用率[1]，水肥一體化施肥機(jī)在缺水地區(qū)和規(guī)?；缙?、果園、農(nóng)業(yè)園區(qū)得到大規(guī)模普及[2]。本文介紹了在實踐中常見的水肥一體施肥機(jī)的故障診斷與排除方法，供讀者參考。

1目前我國應(yīng)用較多的水肥一體化施肥機(jī)的類型

水肥一體化施肥機(jī)的功能就是把兩種或者多種肥液，按照植物品種和生長階段所需營養(yǎng)百分比與用量精準(zhǔn)控制與水混合，然后泵向每個施肥區(qū)域。地域不同、種植戶不同，種植作物的種類也可能不同，因此，所施的肥料元素(氮、磷、鉀及其他微量元素)含量是各有側(cè)重的，用量在農(nóng)作物的不同生長階段也是不同的。這就要求施肥機(jī)具備可方便地調(diào)整肥液百分比、施肥量與施肥區(qū)域的能力。智能化、數(shù)字化的水肥一體化施肥機(jī)，大大減輕了種植戶的勞動量，提高了勞動效率。

目前我國應(yīng)用較為普遍的水肥一體化施肥機(jī)按照混合肥料方式可分為兩大類型，即開放混液型和管道直注型。

開放混液型施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 開放混液型施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)

直注型施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 直注型施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)

2水肥一體化施肥機(jī)的工作原理

上述兩種水肥一體化施肥機(jī)主要由肥料罐、肥料攪拌機(jī)、肥料泵、主水泵、流量計、壓力傳感器、水肥控制單元、環(huán)境采集控制器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、電磁閥、主管路和滴液管路、網(wǎng)關(guān)等組成。兩種施肥機(jī)的主要區(qū)別是混料方式不同。

上述施肥機(jī)的控制方式有開環(huán)控制和智能閉環(huán)控制兩種方式。開環(huán)控制是由種植戶根據(jù)經(jīng)驗手動控制施肥量和澆灌水量，這種方式比較粗放；智能閉環(huán)控制系統(tǒng)是靠傳感器和控制器根據(jù)事先編制的程序進(jìn)行精準(zhǔn)智能控制，其控制精度高，時間響應(yīng)好。

智能閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作方式是：

環(huán)境采集控制器接收土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、植物葉片形態(tài)傳感器、果實膨大率傳感器等信號，將信號發(fā)送給水肥控制單元。

水肥控制單元根據(jù)環(huán)境采集控制器的數(shù)據(jù)，通過程序計算出植物當(dāng)下需要的施肥量和用水量。啟動肥料攪拌機(jī)、肥料泵、主水泵向滴灌管路輸液。

壓力傳感器、流量傳感器、EC傳感器、pH傳感器感知系統(tǒng)的壓力、流量、液體的導(dǎo)電率、液體的酸堿度，將這些物理量轉(zhuǎn)變成電信號，適時反饋給水肥控制單元。水肥控制單元根據(jù)傳感器信號控制肥料輸液泵電機(jī)、主水泵電機(jī)的啟停電磁閥，控制肥料管路流量閥的開度大小，從而精準(zhǔn)控制肥料元素百分比、水肥百分比、施肥時間、施肥量等。

3常見故障類型

水肥一體化施肥機(jī)常見的故障，從結(jié)構(gòu)上看，可分為水路部分、電氣部分及網(wǎng)絡(luò)通信部分。

水路部分故障：最常見的故障，就是肥料沉淀導(dǎo)致的管道堵塞。由于市面上的化肥質(zhì)量參差不齊，有些肥料溶水性不夠好，進(jìn)而導(dǎo)致主管道、肥料管道以及滴灌帶堵塞。

電路部分故障：主要是控制電器元件的損壞和傳感器的損壞。容易損壞的控制電器元件有空氣開關(guān)、接觸器、中間繼電器等有機(jī)械運動的電氣元件。在使用過程中也常出現(xiàn)傳感器故障，所表現(xiàn)的現(xiàn)象為顯示的壓力、電導(dǎo)率、pH不準(zhǔn)確或者無數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)故障：一般就是通信故障。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增多，服務(wù)器的壓力也隨之增大，所表現(xiàn)的現(xiàn)象為遠(yuǎn)程操作不靈、遠(yuǎn)程采集信息滯后等。

4常見故障及排除方法

故障案例1：

地點：天津武清區(qū)下伍旗鎮(zhèn)(沃圃生農(nóng)業(yè)科技展示園)日光溫室。

種植作物：韭菜、西紅柿。

種植面積：1.33×105m2。

出現(xiàn)故障：表現(xiàn)為設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，滴灌帶滴水正常，但設(shè)備顯示電導(dǎo)率值與設(shè)定電導(dǎo)率值差距很大，設(shè)定的傳感器數(shù)值為1.8 ms·cm-1，實際顯示值為1.3 ms·cm-1。

故障原因分析：影響導(dǎo)電率變化的因素一般有水質(zhì)發(fā)生變化，肥料百分比變化，肥料管路堵塞、進(jìn)氣等。

診斷排除方法：通過對肥料桶、管道、電磁閥、施肥泵的逐一排查，發(fā)現(xiàn)是因為施肥泵管路接頭密封不嚴(yán)、進(jìn)氣，導(dǎo)致施肥泵氣阻。排氣過后解決故障。

故障案例2：

地點：新疆農(nóng)七師129建設(shè)兵團(tuán)(克拉瑪依市五五新鎮(zhèn)農(nóng)工商聯(lián)合公司)連棟溫室。

種植作物：多蘿西(黃瓤西瓜)。

種植面積：4 000 m2。

出現(xiàn)故障：表現(xiàn)為水泵運行正常，設(shè)備顯示壓力為0.5 kg，但設(shè)定壓力為1.5 kg，壓力不夠。

故障原因：一是電機(jī)電壓不夠，二是水源不足或供水阻力過大，三是管路出口出現(xiàn)阻塞。

診斷排除方法：通過現(xiàn)場電氣人員排查，為水泵反轉(zhuǎn)。通過改變水泵線序，解決此問題。

故障案例3：

地點：河南南樂縣沃圃生農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。

故障現(xiàn)象：表現(xiàn)為所有設(shè)備正常運行，滴灌帶沒水。

故障原因：一是滴灌帶管路阻塞，二是總泵壓力不足，三是管路有氣阻，四是電磁閥阻塞。

診斷排除方法：現(xiàn)場人員一一排查，發(fā)現(xiàn)電磁閥不出水。通過萬用表測量，電磁閥有電。拆卸電磁閥后主閥體沒有問題，控制閥體中的控制水口堵塞?？刂扑诜浅Ｐ。冕樖柰ò惭b后正常運行。出現(xiàn)這個問題后發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮|(zhì)偏硬，需要通過加酸來調(diào)節(jié)水質(zhì)，此后故障解決。

故障案例4：

地點：北京市大興區(qū)長子營鎮(zhèn)竇營村(沃圃生農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司)。

故障現(xiàn)象：設(shè)備正常，但遠(yuǎn)程通信延遲5個多小時。

故障原因：一是各式各樣的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如TCP/IP)進(jìn)行傳輸，如果信息量過大，超額的網(wǎng)絡(luò)流量會導(dǎo)致設(shè)備反應(yīng)緩慢，造成網(wǎng)絡(luò)延遲；二是網(wǎng)關(guān)工作負(fù)荷過大；三是遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)荷過大。

診斷排除方法：設(shè)備斷電2 min后合閘，問題沒有解決。通過聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)工程師后，遠(yuǎn)程重啟服務(wù)器，解決此問題。