摘要：藍莓基地傳統的灌溉施肥方式，不僅水肥利用率低，造成(chéng)大量浪河金費，帶來環境污染，還(hái)導緻農産品品質的降低，制得低約我國(guó)現代農業的健康發(fā)展。針對(du區我ì)上述問題，利用無線傳感器物歌學聯網監控技術和自動控制技術相結合，基于藍莓生能草長(cháng)環境和水肥需求的土說規律構建包括環境信息采集系統、智能(néng)化服務平台、灌醫白溉施肥系統以及環境調節設備，可實請月時(shí)監測藍莓生長(ch新開áng)環境與生長(cháng)發(fā)育門業狀況，并根據藍莓生長(cháng)模型與精準算法校答及時(shí)按需足量實現對(duì)藍莓的灌溉施肥與生長(樹放cháng)發(fā)育智能(能如néng)化控制的藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統厭工。試驗結果表明設計的智能(néng)水肥一體化系統用于藍莓種(zhǒng)植關要可節水35%~45%，節肥25%~35%，增産10%~15%，減少60%以要通上勞動力，降低農業污染。

——中國(guó)農機化學(xué)報

     我國(g藍海uó)是一個水資源極度短缺的國(guó)家，同時(shí)在時(s弟他hí)空分布方面(miàn)也不盡合理。此外，我國(guó拿畫)的水資源利用方式非常不科學(xué)，特小刀别是農業領域，突出表現為用水量大、件樂用水缺口大、浪費嚴重，且呈現逐年增加的趨勢間一等特點。同時(shí)，目前我國(g著風uó)農業用水的有效利用率不到40%，有效利用率僅為發(fā)達國(guó章報)家的一半，需更合理更有效的農業用水方式有街。同時(shí)，我國(guó)又是世界肥料生産和使用大國(guó)，化肥的錢商使用量居全球第一，但化肥的有效利用率僅有30%左右，資數造成(chéng)化肥的巨大浪費，還(hái)污染了環報來境。水肥一體化技術統籌灌溉和施肥過(但年guò)程，是當今世界目前公認的一項節水節肥、增産降污年北、綠色環保的技術，這(zhè)一技術不僅極大地提高了水肥的利用率討場，大大降低了水肥的施用量，還(hái)大幅提高了農産品産量和質量，減少了短有病蟲害的發(fā)生，減少了農藥的施用，在降低生産成(c水用héng)本的同時(shí)降業一低農業生産污染。

   國(guó)外水肥一體化技妹購術發(fā)展得較早，20世紀上半葉，部分發(fā)達國關金(guó)家開(kāi)始進(jìn)行以噴灌為代表的水肥一長司體化技術的研究，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，随信理著(zhe)塑料工業的興起(qǐ)，水肥一體化技術逐漸發(機爸fā)展起(qǐ)來。20世紀70關間年代，部分發(fā)達國(guó)家加大了研發(fā)力度，老多開(kāi)發(fā)了大量的水肥一體化購鐘設備，并開(kāi)始大規模投入到農業生産之中微林，水肥一體化技術迅速發(fā)展。進(jìn)入又土21世紀，随著(zhe)物聯網、傳感器、智能(nén得笑g)控制等技術的普及與發(fā)展，發(fā)達國(guó)家的明站灌溉施肥設備也逐漸進(jìn)入智能(néng)身會化時(shí)代，灌溉施肥設備的自動化程度、水肥供應能(néng)力、灌多大溉施肥量精準度都(dōu)得到了質的飛躍。我國(美公guó)水肥一體化技術起(qǐ)步較晚，但發文熱(fā)展迅速，目前，我國(guó)已自主研發(fā)了大西是量的水肥一體化設備及元器件，并逐漸朝智能(né秒綠ng)化方向(xiàng)發(fā)展，但是我國(guó)的智能(néng)化我還水肥一體化設備多是與高校或者科研單位合作，目前多處于試驗階段，實際鄉木應用較少，尤其是在藍莓溫室大棚内部我不，目前該領域的研究較為落後(h她跳òu)。

     錯化;針對(duì)藍莓溫室大棚内缺乏對(duì)藍莓生長(cháng)發(fā)育關國狀況與溫室内環境的采集分析，灌溉施肥量憑人工經(jīng)驗，缺少科學(xu讀舞é)的灌溉施肥策略以及精準穩定的灌溉施肥系作作統設備等問題，設計開(kāi)發(f費低ā)了藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統。

架藍莓溫室水肥一體化系統框架構

     為保證藍莓生長(cháng)能(néng)說金按需灌溉施肥并有适宜的生長(cháng校光)環境，開(kāi)發(fā)的智能(néng)水肥一體化車術系統能(néng)夠借助傳感器技術、自動腦吃控制技術、物聯網技術等獲取作物的生長(cháng物姐)環境及生長(cháng)發(fā)育狀況信息，并根據草時藍莓生長(cháng)的不同階段對(duì)其進(jìn)行數據的個這分析以及數據的提取和解析算法，根據實時(shí)狀秒腦況，實現自動灌溉施肥操作或遠程手動灌溉男草施肥操作。該系統能(néng)夠全面(miàn)監遠友測藍莓作物生長(cháng)發(fā)村很育信息(如株高、葉片大小、稈徑長(cháng)度)與生長(cháng)環境信息(如土壤墒情、氣溫、二氧化碳含量信白等)，根據藍莓作物的生長(cháng)發(fā)育模型對(duì)作物生在舊長(cháng)或環境異常問題自動進(jìn)行判斷，并快速準确啟動灌溉施訊市肥系統以及其他環境調節設備，解決出現的缺水缺肥、病蟲害、生長(cháng)環境還劇問題，快速準确地滿足作物的生長(cháng)需求，實現信息化、數字化的動匠動态精準管理。藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統架構設計如圖1所示。

藍莓溫室的智能(néng)水肥一體化系統組成(chéng)

    &nbs懂西p;設計的面(miàn)向(xiàng)藍莓溫室的智能(nén鄉線g)水肥一體化系統包括環境信息采集系統、智能著拍(néng)服務平台、灌溉施肥系統以及其他環境調節設備，如圖2所示。

- 環境信息采集系統

     藍莓溫室環境信息采集系統是藍莓精準灌溉施肥的基礎，藍莓溫室環境信影動息采集系統由傳感器件與信号傳輸網土黑絡組成(chéng)，通過(guò)請鐵傳感器對(duì)藍莓生長(cháng)發(fā)育信息(如株高、葉片大小、稈徑長(chá哥刀ng)度等)與生長(cháng)環境信息(如土壤墒情 氣溫、二氧化碳含量等)全面(miàn)監測，獲得的數據信息經(jīng)過(guò)信号傳輸網絡傳輸相電到藍莓智能(néng)水肥一體化服務平台。

- 智能(néng)服務平台

     藍莓智能(néng)水肥一體化服務平台是行得整個系統的核心，藍莓智能(néng)水肥一冷場體化服務平台對(duì)信号傳輸的藍莓生長(女懂cháng)發(fā)育信息與生長(cháng)環境信息數據，根據藍莓生國低長(cháng)的不同階段對(duì遠科)其進(jìn)行數據的分析以及數據的提取是畫和解析算法，做出灌溉施肥決策，并給藍莓灌微林溉施肥系統與其他環境調節設備下達指令。

- 灌溉施肥系統

     藍莓灌溉施肥系統可分為灌溉系統和施肥系統，灌溉系統用于藍莓灌溉，由灌溉水泵、劇門過(guò)濾裝置、流量計、灌溉管路、滴灌管、微噴頭以我請及電磁閥等構成(chéng)；施肥系統用于精準配肥混學房肥并將(jiāng)肥液注入灌溉管路，由混肥罐、混肥泵、注肥泵、電磁閥、施問如肥管路以及液位高度傳感器、EC和pH傳感器等元器件組成(chéng)。

- 環境調節設備

     藍莓溫室除灌溉施肥設備外，還(hái做謝)要配備其他調節藍莓溫室環境參數的設備，如卷簾機窗門、CO₂發(fā)生器、排風系統、植保噴藥機等設備。

藍莓溫室水肥一體化系統構建

     藍莓溫室環境信息采集系統(圖3)需要采集藍莓溫室内影響藍莓生長(cháng)發個唱(fā)育的環境信息以及藍莓的生長(cháng)發(fā)育錢算狀況，藍莓溫室需要監測的參數包括空氣溫濕度、二氧化碳濃度、光照強討謝度、土壤濕度、土壤EC值和pH值。藍莓生長(cháng)各時(s公有hí)期最佳溫度變化較大，在10℃~30℃之間。溫室的濕度變化範圍在25%RH~90%RH之間，為保證測量準确，空氣溫濕度傳感器，安裝在藍莓溫室中下部；作物最佳二氧化朋訊碳濃度範圍在900~1800mg，二氧化碳傳感器，安裝在藍莓溫室中下部;監測光照強度傳感器，安裝在藍莓溫室頂部。

     老這;藍莓溫室中藍莓生長(cháng)發(fā)育風黃土壤體積含水量在15%~25%為适宜，最佳土壤體積含水量為18%~20%，藍莓生長(cháng)最适宜土壤pH為4.5~5.5，土壤過(guò)酸或過(guò購窗)堿都(dōu)會(huì)影響藍莓生長(章我cháng)，土壤濕度EC值和土壤pH值一體傳感器，插入藍莓根部附近土壤中，在溫室内安裝攝像頭實時(s低開hí)監測藍莓生長(cháng)狀況。

藍莓溫室智能(néng)肥一體化服務平台

     智能(néng)水肥一體化服務平台(圖5)是藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統的核心，智能(néng)水肥放多一體化服務平台需要對(duì)信号傳輸網絡傳輸的數據進她站(jìn)行處理、存儲、分析，并根據藍莓生長(cháng)模水明型做出決策。

藍莓灌溉施肥系統

     藍莓灌溉施肥系統也分為藍莓灌溉系統和藍莓施肥系統，如訊妹圖6所示。藍莓灌溉系統由灌溉水泵、過(guò)濾裝置、灌溉管路以及流量計、為下壓力表、電磁閥等組成(chéng)。灌溉水依次經(jīn習房g)過(guò)濾器、灌溉水泵、流量計、壓力表、電磁閥、支管、藍窗毛管進(jìn)入藍莓溫室，滴灌議但管連接在毛管上，每一行藍莓均有一道站排滴灌管，以保證灌溉的效率和均公性。藍莓施肥系統由施肥泵、儲液罐、過(g白西uò)濾器、電磁閥、施肥管路以及液位高度城去傳感器、EC和pH傳感器等元器件組成(chéng)。肥液依次經(jīng)過(guò)儲液問聽桶、電磁閥、過(guò)濾器、施肥泵、壓力表、電磁閥錢你注入灌溉管路，并通過(guò)EC和pH傳感器檢測水肥混合液的EC值和pH值。

藍莓溫室環境調節設備

     藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統的環境調節愛內設備有卷簾機、CO₂發(fā)生器、排風器、植保噴藥機刀師等設備。卷簾機安裝在溫室外部，用于溫室溫度調節CO₂，發(fā)生器用于溫室二氧化碳濃度調節，視子師溫室大小及發(fā)生器數量均勻分布，風機用于溫室溫度與二氧化碳濃度調節微裡，安裝在溫室兩(liǎng)側位置，植保師理噴藥機不僅可以噴灑農藥，還(hái)可調節溫室濕厭那度，安裝在藍莓植株上部，水肥一體化服務平台通過(guò)電動聽白開(kāi)關、數據傳輸線等連接控制內草卷簾機、CO₂發(fā)生器、風機、植保噴藥機等設備。

藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統運關秒作方式

     藍莓溫室智能(néng)水肥一體化系統的去中的環境信息采集系統處于常開(kāi上在)狀态，監測溫室内空氣溫濕度、CO₂濃度、光照強度、土壤濕度、土壤pH與EC值，數據傳輸到服務中心處理後(hòu)與設定數據進(jìn)行對(duì中舞)比，當溫度過(guò)高時(shí)請高服務中心發(fā)出開(kāi)啟風機指令，風機開(kāi)啟降低地上溫度，傳感器監測溫度調節到适宜溫度後(票他hòu)，服務中心發(fā)出關閉風機指令，溫度過(guò)城又低時(shí)服務中心發(fā)出開(kāi)啟卷簾機指令，對(duì)溫室我這進(jìn)行保溫，溫度調節優先度高于濕度動鐵、CO₂濃度和光照的調節;當空氣濕度過(guò)高時(shí)服務中心發(f吧站ā)出開(kāi)啟風機指令，風機開(kāi)啟降低空氣站黑濕度，當空氣濕度過(guò)低時(亮村shí)服務中心發(fā)出開(k西微āi)啟植保噴藥機指令，噴灑水霧提高空氣濕度，濕度調節分筆優先度高于CO₂濃度調節;當CO₂濃度過(guò)高時(shí)服務中心發(fā)出開(k朋北āi)啟風機指令，風機開(kā聽那i)啟降低CO₂濃度，當CO₂濃度過(guò)低時(shí)服務中心發(fā)出開(kāi得物)啟CO₂發(fā)生器指令，CO₂發(fā)生器運行提高CO₂濃度。

     為提高灌溉施肥的精準度，灌溉施肥均采用少量多次的方法，當傳感器顯示土壤低機濕度過(guò)低，土壤含水量過(guò)少時(shí)，服務中心問通發(fā)出信号，打開(kāi)灌藍街溉系統各級電磁閥，同時(shí)灌溉系統流量計和壓錯對力表開(kāi)始監測流量和水壓之後(hòu)控制中心發(fā)出信号開嗎又(kāi)啟灌溉水泵開(kāi)始進(jìn)行灌溉，歌舞當傳感器顯示土壤濕度達到設定數值時(shí)控制中都姐心發(fā)出信号關閉灌溉水泵和電磁閥，停止本次灌溉；藍身當傳感器顯示土壤pH和EC值過(guò)低時(shí)，進(jìn)行灌體妹溉施肥操作，服務中心發(fā)出師多信号，打開(kāi)灌溉施肥系統各級電磁閥，同時(shí)灌又睡溉施肥系統流量計和壓力表開(kāi)始監測流量和水壓，EC傳感器和pH傳感器監測水肥混合液的EC和pH值，液位計監測儲液桶水位，儲液桶中是提前按比例配一外置的肥料，之後(hòu)控制中心發(fā)出信号開(kāi讀妹)始進(jìn)行灌溉施肥操作，當施肥完船刀成(chéng)後(hòu)，控水土制中心發(fā)出信号關閉施肥泵，停止施肥操內年作，繼續灌溉5min，對(duì)系統進(jìn)行清洗，之後市到(hòu)控制中心發(fā)出信号關閉灌溉水泵和各級電磁閥，完成(ch能紙éng)灌溉施肥操作。