半透膜微润灌溉自动控制技术研究

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1、分类号S237密级公开UDC626.8编号10299s1311005学位论文半透膜微润灌溉自动控制技术研究程岩指导教师王新坤研究员江苏大学流体机械工程技术研究中心申请学位级别硕士专业名称流体机械工程论文提交日期2016年5月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席_____王洋_______评阅人_______________2016年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经

2、发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》

3、并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日半透膜微润灌溉自动控制技术研究Studyonsemi-permeablemembranemicro-irrigationautomaticcontroltechnology专业名称流体机械工程指导教师王新坤姓名程岩2016年6月半透膜微润灌溉自动控制技术研究摘要微润灌溉是目前国际上公认的最节水的灌水技术，其

4、用水量约为滴灌用水量的20~30%，节水达70%以上，是当前国内外节水灌溉发展的重要方向。智能化微润灌溉技术，可以利用温室大棚水桶、丘陵山区自然落差进行自压灌溉，具有节水节能、抗堵塞能力强、灌水精准、高效节肥、增产增收、智能管理、设备利用率高等优点，适应丘陵山区高效农业生产的需要。本研究设计出一套半透膜微润灌溉智能装备，以PLC为核心控制器，水泵、电磁阀为执行元件。系统模型中，作物需水量选用联合国粮农组织FAO作物需水量专家咨询组推荐的充分供水条件下的作物需水量。根据监测温度、净辐射等气象因素获得作物的腾发量，再由不同作物系数，推导

5、出不同作物日常需水量。通过半透膜微润带压力与流量试验，可以得出微润带水头高度，根据压力水头调控原则，设计出系统水位高度上下限，监测液位传感器值，得出水箱液面到微润带进口处高度h，由控制器控制执行元件水泵和电磁阀，使得高度h在设计水位上下限以内。主要研究内容如下：1、简介本文所选用半透膜微润带，并在微润带埋设土壤10cm条件下对其压力与流量关系进行分析。选用深圳市微润工程有限公司生产的半透膜微润带，试验场所在江苏大学流体技术研究中心喷灌大厅，现场温度在5℃-9℃，所处环境相对湿度为50%-60%，通过升降台，改变试验水头，分别在1.1

6、0m、1.50m、1.90m、2.30m、2.50m等压力水头下，对微润带在埋设土壤10cm条件下流量进行了测定，用软件对试验结果进行拟合，得到流量与水头的关系。2、建立温度、净辐射与参考作物腾发量关系，进而确定作物日常需水量，通过作物日常需水量来确定灌溉决策。根据现有气象条件，确定参考作物腾发量计算公式，由不同作物作物系数，得到作物日常需水量。根据微润带埋设土壤所得流量与水头关系，确定微润带灌溉水头高度h，由灌溉压力水头调控方式，确定灌溉系统设计水位上限：1.1h，水位下限：0.9h。最终将水位的高度控制在0.9h-1.1h范围内

7、。3、分析灌溉决策模型来设计系统整体布局并设计电路图，进而设计系统硬件部分，对硬件进行合理选型。硬件部分主要包括监测元件、执行元件、控制元件，监测元件主要由液位、温度、净辐射传感器组成，执行元件主要由水泵、电磁阀江苏大学硕士学位论文组成，控制元件为可编程逻辑控制器，即PLC。根据系统电路图将硬件进行组件并对硬件进行调试。4、根据控制原则，确定软件设计方案。软件部分包括控制器编程软件、组态王监控软件。控制器编程软件采用梯形图与C语言模块，实现传感器信号采集与处理、技术模型中数值运算、实际值与设定值比较等，根据调控方案，将灌溉压力水头控

8、制在设计范围内，以达到作物灌溉最佳效果。组态王监控软件则是对整个系统现场数据进行记录，实现对液位、温度、净辐射、灌溉压力水头上下限等重要参数记录与监测，灌溉压力水头实时变化曲线图绘制，历史数据查询与报表打印等，最终将系统控制过程以图画