下面是小编为大家整理的基于基质称重智能灌溉决策系统（完整）,供大家参考。
基于基质称重的智能灌溉决策系统
成果意义：
温室无土栽培技术因其高产、克服连作障碍，在设施园艺中被广泛应用，尤其是岩棉椰糠等因其成本较低、理化性状良好、取材天然等特性逐渐成为重要的无土栽培基质。但由于对水分和养分的缓冲性差，无土栽培必须根据作物的需求来调整营养液的灌溉量和灌溉频率，同时，为控制基质中养分富集，需要控制回液量，以避免过量灌溉造成浪费及环境污染。常见的传统灌溉方式是由人为制确定灌溉启动时间与每次启动后的持续时间，为方便管理，通常采用定时自动灌溉的方式，这种方式遇到天气变化需要人为对灌溉策略做出调整，管理人员的经验水平决定的灌溉水平，如果没有及时调整则会出现灌溉过量或不足的问题，影响产量及品质。基于基质称重的智能灌溉决策系统通过实时监测基质重量变化，得到准确的基质含水率，从而直观反映作物蒸腾情况，结合植物单日需水模型实时做出灌溉决策，实现无土栽培的精准智能化灌溉。
技术优势：
1、精准灵敏的基质与回液称重传感系统。为准确获得椰糠或岩棉基质条质量变化，采用双悬臂压力传感器两端布置检测基质重量，结合仿真分析装置重心位置，优化设计称重平面的结构尺寸，单组传感器可检测 1m 长标准椰糠条，质量准确度 10g，充分满足营养液灌溉决策，通过微调地脚设计，适合不同吊挂槽形式，保证回液快速单一出口流出，实时监测回液重量。
2、基于植物生理的灌溉需求模型。基质条质量变化增加仅受营养液灌溉影响，减少主要是植物蒸腾吸收营养液，少部分通过回液流入回液称重装置，由此准确计算基质含水率。作物蒸腾速率在单日内受太阳光周期规律性变化影响，为保证重复的水分与养分，需保持不同时间段内的基质含水率。作物蒸腾速率在夜间甚微，在日中时刻左右达到最大，基于植物生理的灌溉需求模型将一天划分为 4 个时段，日出后到日中时刻的第Ⅰ时段，蒸腾速率逐渐增大，将基质含水量逐渐灌至基质持水量；日中时刻至淋洗停止前为第Ⅱ时段，维持在基质持水
量以上，以淋洗基质中多余盐分；淋洗结束至日落前一段时间为第Ⅲ时段，维持在基质持水量以满足午后高蒸腾速率的需要，保证充足的水分和养分满足作物光合作用需要；日落前至第 2 天灌溉启动前为第Ⅳ时段，此时应使基质含水量逐渐回落至适宜含水量的下限，使空气进入基质，保证根系的呼吸作用和正常生长。控制模型示意图如下。
3、灵活开放的控制接口。为方便国内设施农业无土栽培营养液灌溉使用，设计了灵活开放的控制接口。一方面可以通过标准 modbus 协议 RS485 接口与现场水肥一体机灵活对接通信，解决不同设备兼容问题，增加启动灌溉的 IO 接口，方便直接驱动水泵完成灌溉，满足常见灌溉形式的智能化需求。
硬件设备主要参数 参 参 数 数 数 值 单 单 位
备 备 注 基质称重装置尺寸 1010×220×170 mm
基质称重装置量程 30 kg
基质称重装置准确度 ±10 g
回液称重装置尺寸 150×150×90 mm
回液称重装置量程 5kg g
回液称重装置准确度 ±10 g
使用环境温度 -20~80 ℃
应用前景：
基于基质称重的智能灌溉决策系统主要应用于设施园艺中无土
栽培数字化生产领域，尤其适用于椰糠基质果菜无限生长栽培模式规模化生产。随着社会农业适度规模化生产，设施园艺数字化、智能化技术的不断推广，该系统通过检测基质重量变化，计算基质含水率，以日为单位，依据作物需水特性和蒸腾速率构建基质质量期望曲线，并精准控制基质含水率，从而保证基质中水肥含量满足植物生长需求，提高产量与品质。随着设施农业数字化、智能化技术的推广普及，该系统应用前景广阔。
附图 1 基于基质称重的智能灌溉决策系统构成与实物图
基于基质称重的智能灌溉决策系统构成
基于基质称重的智能灌溉决策系统实物图
附图 2 软件著作权登记证书
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