一、实时施肥灌溉自动控制系统的研制（论文文献综述）
刘婉茹,张国忠,周勇,徐红梅,吴擎,付建伟,黄成龙,张建[1]（2022）在《智能化技术在水稻生产全程机械化中的应用研究与发展趋势》文中指出智能控制是水稻生产全程机械化向智能化发展的关键核心技术。本文从水稻作业环节中的耕整地、种植、田间管理和收获四个方面概述分析了国内外水稻生产机具使用情况和机械化作业情况,着重阐述了智能化技术在水稻生产全程机械化中的应用研究,涵盖了耕深智能调节与自动平地技术、工厂化育秧移栽与精量直播技术、田间管理智能化技术（灌溉、施肥、除草和病虫害防治）、收获机在线监测和智能控制技术、自动导航与无人驾驶技术等。指出了制约水稻生产全程机械化向智能化发展的技术难点,并展望了其未来发展趋势,以期为智能化技术在水稻生产全程机械化中的应用提供参考。
李春志[2]（2021）在《新疆棉田膜下滴灌水肥控制自适应系统的设计与研究》文中进行了进一步梳理新疆是全国最大的优质商品棉生产基地,灌溉施肥在棉花生产中占据着极其重要的地位。目前兵团多地采用传统的变频调速系统大多适应性不强,控制精度较低,参数整定、调试麻烦,所以在工程应用中较为少见的。针对这种灌溉施肥系统中的控制问题,将模型参考自适应理论引入到水肥控制自适应系统中来,根据自适应系统的结构特点,建立了该系统的传递函数模型,着重介绍基于李雅普诺夫稳定性理论实现模型参考自适应控制的过程,并求解自适应控制器和推理出相应的自适应控制规律。最后利用MATLAB/Simulink软件对模型参考自适应控制下的系统进行仿真分析,并进行实地试验。最终确定一套以PLC为控制器核心的水肥控制自适应系统。系统不仅具有浇水、施肥、清洗等基本功能,还可精准调控水肥混合比例和精准控制施肥量,为新疆棉花的种植提供了科学可行的水肥决策依据,最终为用户提供一套科学有效的灌溉施肥方案。具体研究内容如下:（1）根据水肥控制自适应系统设计要求和原则,对系统结构进行设计,并分析水肥控制自适系统的结构特点,构建相应系统数学模型。（2）控制算法研究。首先详细介绍自适应控制算法及原理,根据水肥控制自适应系统结构特点,依据李雅普诺夫稳定性理论,搭建自适应控制器,推导相应的自适应控制规律,最终确定自适应控制作为本系统的控制方法。（3）系统仿真。在MATLAB/Simulink中,将搭建好的自适应系统模型转化为可在MATLAB中进行仿真研究的Simulink模型,然后进行仿真研究,同时与PID控制进行对比分析。（4）自适应系统硬件设计。首先对控制系统整体结构框架进行设计,其次对硬件部分各个模块进行选型和设计,主要包括供电系统电路、信息采集模块、主控器部分、OPC数据通信等;其次对需要的硬件选型分析最终确定p H传感器、流量传感器、压力变送器、PLC的型号及参数特点;然后搭建以PLC为主控器的硬件电路并使用OPC通信技术创建一个实现信息采集和精准控制的控制系统。（5）自适应系统软件设计。首先分析整个灌溉施肥过程,设计系统控制流程图,然后利用Gxworks2软件分别设计并编写信息检测模块程序、通讯模块程序、执行机构控制程序、时序控制程序和时间控制程序等,以确保灌溉施肥过程的正常有序的进行和混肥效果。此外,利用MATLAB工具箱GUI开发工具箱设计开发上位机监控中心,主要包括系统的运行、停止、急停等基本功能,还可以辅助决策施肥量,并且可以实时显示水肥溶液的流量、压力和p H值等信息。（6）通过搭建好的自适应控制系统实验平台,对系统的稳定性、响应速度进行性能测试验证自适应控制算法的优越性,其次对压力变送器、p H传感器、流量计采集到的水肥溶液参数信息进行对比分析,验证系统的施肥精度和混肥效果。
刘炳铄[3]（2021）在《果园分布式水肥一体化系统设计与实现》文中研究表明我国农业灌溉淡水资源匮乏,化肥污染日益严重,传统的灌溉施肥方式已无法满足现代果园可持续发展的要求。推广普及水肥一体化技术是实现果园水肥同步管理和高效利用的必然趋势。“果树上山下滩,不与粮棉油争地”是我国果园建设的基本原则,受山坡、丘陵、河滩等地形地势的影响,果树的种植区域通常被划分为多个水肥需求量不同、规模大小不同且互不连接的分区,仅控制一台大型水肥一体机难以对果园多个分区进行精细化水肥管理。因此,本文将果园水肥管理与分布式相结合,设计了一款系统主要由环境监测设备、系统服务器端及轻简型水肥一体机组成的分布式水肥一体化系统。与购置一台大型水肥一体机相比,在不增加成本投入的前提下,该系统能够依据环境监测设备采集的果园环境信息数据,帮助用户制定科学的灌溉施肥决策,之后可通过灵活部署及高效管控多台低成本、高精度的轻简型水肥一体机,实现对每个果园分区的精准灌溉施肥。本文的主要研究内容如下:（1）环境监测设备部署与系统服务器端设计为实时、准确监测果园中的多种生态环境数据,本文研制了一种集成了空气温湿度、土壤温湿度以及光照强度传感器的环境监测设备,该设备可利用多种智能传感器实时采集果园内的环境信息数据,通过无线网络将信息数据上传至物联网云平台,之后结合聚类分析算法及反距离权重算法,对环境监测设备的部署方案进行优化。此外,为将环境监测设备采集的环境信息数据进行可视化显示,同时方便用户管控分布式水肥一体化系统,本文设计了一款分布式水肥一体化系统服务器端。（2）轻简型水肥一体机设计与实现为满足分布式水肥一体化系统对高灵活性、低成本的需求,配套研发了一种轻简型水肥一体机。为保证注肥的精准度及均匀度,轻简型水肥一体机基于PID控制算法,可依据标准水肥比例以及动态水流量,实时调控注肥速度,同时通过补偿流量传感器的测量误差、建立肥液流量与占空比之间的函数模型,对轻简型水肥一体机的灌溉施肥控制模型进行优化。通过试验验证,该轻简型水肥一体机注肥结束后,肥液注入量的实际误差可控制在3%以内。（3）分布式水肥一体化系统实现及测试以实际园间灌溉网络为例,结合环境监测设备、系统服务器端以及轻简型水肥一体机,对分布式水肥一体化系统进行整体实现,并设计了多个相关实验对系统的整体性能进行验证。由实验验证结果可得,本系统能够通过灵活部署及高效管控多台轻简型水肥一体机,可同时对水肥需求量不同的果园各分区进行精准灌溉施肥,且具有较好的注肥精准度、均匀度及较短的灌溉施肥时间。
邬梦龙[4]（2021）在《基于EC和pH的肥料浓度监测方法与装置研究》文中指出农业水资源匮乏、时空分布不均、生产技术落后、农田灌溉水有效利用率低一直以来是困扰我国农业生产力发展的一大顽疾;化肥年产量和施用量大,平均有效利用率低,投入产出比低、污染严重。为提升我国农业生产的水肥资源利用效率、减小农业生产对资源的过度依赖、对环境的严重破坏,促进我国农业健康可持续发展,水肥一体化精准灌溉是我国农业现代化发展的一个重要方向。基于水肥一体化技术和不同作物不同生育阶段水肥需求规律,自动监控水肥混合配比,实现精准变量灌溉施肥装置与系统的开发是现代集约化精准农业发展的必由之路。在水肥混合过程中,实时精准监测水肥混合浓度是实现自动精准变量灌溉施肥的关键前提,也是精准农业实施过程中必不可少的重要功能环节。本文首先基于室内肥液电导率和酸碱度的测定,探索了典型的可溶性肥料种类、肥液浓度、温度和肥液混合配比对肥液导电性和酸碱度的影响,并通过测定电导率（Electricity Conductivity,EC）值和酸碱度（Potential of Hydrogen,p H）值对不同工况下肥液的响应,提出了适用于水肥一体化精准灌溉的肥液浓度在线监测策略;其次,基于现有的EC和p H测试设备的特点,以现有相关监测设备为基础,通过对现有EC传感器、p H传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器等进行包装改造并集成自主供电系统和数据传输系统,形成了集自主供电、数据传输、灌溉水量计量、管道水肥浓度监测与反馈为一体化的灌溉系统末端水肥在线监测一体化装置。主要结果和结论如下:（1）明确了不同种类肥料下肥液质量浓度ρf对肥液电导率和酸碱度的影响。氯化钾、磷酸氢二钾、复合肥、磷酸氢二铵、硝酸钾肥液电导率随着肥液质量浓度ρf的增大而升高,且增大趋势的程度为:氯化钾>磷酸氢二铵>硝酸钾>硫酸钾>磷酸氢二钾>复合肥。磷酸氢二钾、尿素肥液的酸碱性随着肥液质量浓度ρf的升高而增大（P<0.01）,且增长程度为:磷酸氢二钾>尿素;然而复合肥肥液的p H值随着肥液质量浓度ρf的增长而降低。（2）明确了温度T对不同种类肥液电导率的影响。氯化钾、复合肥、硫酸钾、硝酸钾、磷酸氢二钾、复合肥、磷酸氢二铵肥液的导电性随着肥液温度T的升高而提升,且复合肥、磷酸氢二铵、磷酸氢二钾、硫酸钾、硝酸钾的响应程度随着肥液的质量浓度ρf的升高而增强,氯化钾的响应程度随着肥液的质量浓度ρf的升高而减弱。（3）探明了混合肥液电导率和酸碱度对肥液配比值（Ratio Value,rv）的响应模式。磷酸氢二钾、氯化钾和磷酸氢二铵、氯化钾混合肥液电导率随着配比值rv（磷酸氢二钾:氯化钾和磷酸氢二铵:氯化钾）的增大而减小,且该响应程度随着混合肥液质量浓度ρf的升高而加强;磷酸氢二钾、氯化钾混合肥液的酸碱度随着配比值rv的增大而升高,且该趋势随着混合肥液质量浓度ρf的升高而减弱,而配比值rv对磷酸氢二铵、氯化钾混合肥液的酸碱度无明显影响。（4）提出了基于电导法的混合肥液浓度实时在线监测策略。基于磷酸氢二铵、氯化钾混合肥液EC值-温度-配比值-质量浓度数据集,构建了基于EC监测的混合肥液浓度反演预测模型,提出了已知配方的前提下基于监测肥液EC值的水肥一体化水肥信息实时在线监测策略。（5）提出了基于混合肥液电导率和酸碱度的水肥一体化水肥信息实时在线监测策略。根据不同质量浓度、温度、配比值下磷酸氢二钾、氯化钾混合肥液EC值和p H值的差异,构建了磷酸氢二钾、氯化钾混合肥液EC值-p H值-温度T-质量浓度ρf和磷酸氢二钾、氯化钾混合肥液EC值-p H值-温度T-混合比的函数关系模型,提出了基于监测肥液EC、p H和温度的混合肥液浓度及配方实时在线监测策略。（6）构建了集自主供电、数据传输、灌溉水量计量、管道水肥浓度监测与反馈为一体化的灌溉系统末端水肥在线监测一体化装置一套。该装置基于现有的EC和p H测试设备的特点,以现有相关监测设备为基础,通过对现有EC传感器、p H传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器等进行包装改造并集成自主供电系统和数据无线传输系统,初步构建了水肥一体化灌溉系统末端水肥在线监测反馈一体化装置一套。
阮汉铖[5]（2021）在《智能型水肥一体化控制装置研究》文中研究表明水肥一体化技术是发展现代农业的一项重要技术,它本身具有省水减肥、低耗省工、高效环保等特点。目前我国生产的水肥一体化设备普遍存在系统性差、施肥灌溉浓度控制精度低等问题,而引进的国外水肥灌溉产品价格昂贵,其作物灌溉管理策略不能适应我国作物的种类、品种、区域、季节多样性等复杂生长特点。为提高水肥利用效率,实现作物水肥系统的自动化控制和智能化管理,本文以水肥一体化技术、传感器技术、物联网技术为切入点,开发了一套智能型水肥一体化控制装置。主要研究内容及结论如下:（1）进行了水肥一体化装置系统总体设计及软硬件开发。基于水肥一体化控制的需求分析,结合水肥一体化系统的工作流程,明确系统的体系架构,分别设计了本地端和远程端的总体控制方案,明确本地端与远程端之间的连接方式;对系统中涉及到的关键技术进行对比分析,部分硬件进行选型,分块设计控制系统程序。（2）设计了水肥一体化装置系统的肥液浓度控制策略,并进行模拟仿真验证。首先针对水肥一体化装置的水肥混合过程建立了肥液电导率（Electrical conductance,EC）值的控制模型并进行分析;然后根据肥液EC值控制过程的原有特点设计了基于模糊PID的控制策略,并将其与传统PID控制策略在Matlab仿真软件中分别进行模拟仿真。分别设置目标EC值为1.5 m S/cm、1.8 m S/cm、2.0 m S/cm、2.5 m S/cm进行模拟仿真。结果表明,采用远程模糊PID控制时,EC值波动幅度小、超调量小、稳态时间小。（3）开发了水肥一体化系统可视化界面。分别对本地端和远程端人机可视化界面进行开发设计,介绍人机界面的设计步骤及具体功能使用。本地端以触摸屏作为人机交互界面,根据功能需求,对组态界面进行设计;远程端以4G物联网云盒自带的组态软件进行界面进行二次开发,并详细介绍管理平台的工程配置和组态界面设计。（4）对水肥一体化装置控制系统进行测试与分析。针对前文开发的水肥一体化控制系统,分别对本地端水肥一体装置控制功能、远程管理平台、肥液浓度的精量控制进行试验测试和分析。结果表明,采用本地端PID控制和远程端模糊PID控制时,目标EC值越大,滞后性增大,稳定性增强;当目标EC值为2.5 m S/cm,采用远程模糊PID控制时,EC值波动幅度最小为0.05 m S/cm,稳态时间、超调量达到最大,分别为120 s,20.8%;远程模糊PID控制的控制精度高,响应速度快,调控水肥所需时间为100～120 s,所设计开发的系统能够满足实际施肥灌溉需求。
王明辉[6]（2021）在《设施栽培营养液自动调控系统设计与研究》文中研究指明为提升设施栽培营养液调控的自动化水平,本文基于Knop古典通用水培配方（A:99%Ca（NO3）2·4H2O、B:98%KNO3、C:99%KH2PO4、D:98%Mg SO4·7H2O、E:99%EDTA-Na Fe）的营养液环境展开研究。开展了营养液自动调控系统基础试验研究、营养液调控模型研究、营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究、营养液自动调控系统设计与试验验证。本文主要研究及结论如下:（1）营养液自动调控系统基础试验研究。为确定营养液最佳母液加入量与检测指标值之间的关系,进行了营养液配比试验研究,确定了5种母液的最佳浓度值分别为A:1049.6 mg/L、B:202.0 mg/L、C:200.9 mg/L、D:492.0 mg/L、E:191.8 mg/L。为减小传感器对作物生长的影响以及提高检测结果的准确性,进行了传感器检测试验研究,确定了传感器最佳安装位置为栽培槽中心且高度为20 mm。为提高营养液调配的速度和均匀性,基于响应曲面试验方法研究了均匀混合机构安装高度距离、安装水平距离和搅拌速度对营养液达到稳定状态所需时间的影响,最终确定了营养液均匀混合机构最佳参数组合为作业速度110 r/min、安装垂直距离50 mm、安装水平距离150mm。（2）营养液调控模型研究。为提高营养液动态调控的精度,提出了一种基于SVR的营养液调控模型。首先,通过设计嵌套试验采集了13个温度、50组不同Knop营养液配比下营养液的p H、EC、K+浓度、Ca2+浓度和NO3-浓度等检测指标值,并基于SVR构建营养液检测指标值预测模型;其次,采用离散斜率法计算营养液检测指标值与5种母液含量响应曲线的离散斜率,并利用人工鱼群算法获取离散斜率最大突变点;最后,以该突变点对应的5种母液含量作为最优调控目标值,基于SVR构建营养液调控模型并进行验证试验。结果表明:基于SVR算法构建的营养液调控模型具有更高的精确度和拟合效果,基于SVR的营养液调控模型中对应5种母液含量的决定系数分别为0.99、0.98、0.99、0.96、0.99;均方根误差分别为4.29 ppm、7.39 ppm、5.02 ppm、2.85ppm、3.96 ppm。（3）营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究。为提高设施栽培营养液调控的自动化水平,设计了间歇循环式营养液自动调控系统方案。最终确定了传感器“一”字型排列方式和“底插式”安装方法的营养液检测系统,多路母液添加和三层叶片式均匀混合机构的营养液调配系统,调配桶和过渡桶组合的间歇循环式的营养液循环系统。为提高营养液调控速度、精度和利用率,提出了一种基于模糊RBF神经网络PID控制的营养液自动调控系统控制方法,并在Simulink平台下对常规PID、模糊PID、RBF-PID和模糊RBF-PID控制方式进行建模仿真,仿真结果表明,模糊RBF神经网络PID控制方法的上升时间、超调量、稳态误差分别为0.15 s、0.35%、±0.08%,PID的3个参数kp,ki,kd需0.08 s达到稳定,加入10%扰动后0.17 s便可进入稳定。（4）营养液自动调控系统设计与验证试验。为验证营养液自动调控系统的功能和性能,对营养液自动调控系统进行了设计与试制,并开展了调控精度、控制精度和效益优化的验证试验。验证试验结果表明:对比逐步拟合响应模型,基于SVR的营养液调控模型的5种母液使用量的相对误差平均值分别降低了46.42%、52.08%、54.03%、53.59%、54.54%;对比模糊PID控制系统,模糊RBF神经网络PID营养液调控系统的延迟时间为11 s,平均调节时间为100 s;5种营养液指标值最大超调量分别为0.72%、3.9%、4.46%、4.16%和3.41%;稳态误差范围分别为±0.008、±54.67μS/cm、±1.79 ppm、±2.83 ppm和±4.74 ppm;对比传统调控组,优化调控组5种母液的使用量分别降低了14.69%、18.83%、20.94%、23.38%、18.35%。
宋新财[7]（2020）在《温室轻简水肥一体化控制系统设计与实现》文中提出水肥一体化技术是现代温室农业中节水节肥的重要手段之一,目前,国内生产的轻简水肥一体化设备虽然成本低,但存在控肥精度和水肥配比精度低等问题。大型水肥一体化设备的控肥精度和水肥配比精度虽高于轻简水肥一体化设备,但操控和维护设备人员须具备一定专业知识,在农业的实际推广应用过程中,设备暴露出成本过高、操作复杂、移动性差、维护难度大等问题,造成大型精准水肥一体化设备在温室农业中难以大规模推广。现代控制技术、移动互联网技术等快速发展,智能开源硬件更新换代,综合运用这些技术,针对上述问题,开展针对低成本、高精度、操作简易、可远程控制的轻简水肥一体化控制系统相关研究。具体研究内容如下:1、研发了轻简水肥一体化控制系统。根据温室环境灌溉施肥作业流程,设计系统总体控制方案,系统分为上位机控制系统和下位机数据采集系统。上位机以Raspberry Pi 3B为控制核心,设计硬件控制电路并进行软件实现,可对温室灌溉施肥作业过程的润湿、水肥配比、施肥、清洗环节进行精准控制。下位机以Arduino为控制核心,设计硬件控制电路并进行软件实现,通过采集水速、肥速,并实时上传到上位机系统,可为上位机系统执行控制算法提供精准数据支持。设计远程App,降低了农户操控和管理系统的难度,可统计灌溉施肥信息,支持远程控制和查看灌溉施肥信息。2、设计轻简水肥一体化控制系统的控制算法,并设计实验进行了验证。系统灌溉施肥控制之前需要精准水速、肥速支持,设计了流量控制算法并进行实验验证,可获取精准的水速、肥速数据。根据温室灌溉施肥作业的控制流程,设计了润湿时间控制算法、PWM实时调控水肥比例算法、施肥时间控制算法和清洗时间控制算法,实现对各个灌溉施肥环节精准控制。以灌溉水量和施肥量比例为500:15、600:15和700:15对所设计的系统控制算法进行多次实验验证。验证结果表明系统调控后的水肥比例与标准水肥比例之间误差低于0.6,系统控制施肥量精度误差低于5%。3、采用单神经元自适应PID算法调控水肥比例。可根据实时水肥比例与标准水肥比例之间误差,动态输出控制量PWM,快速将肥速调控至期望值附近,根据水速变化动态微调肥速。以灌溉水量和施用肥量为500:15对单神经元PID算法进行验证,试验结果表明:在8秒时,实时水肥比例与标准水肥比例之间误差降至设定误差范围。之后,系统将根据水速变化继续微调肥速,具有较好的适应性。系统主要设计了流量控制算法、PWM实时调控算法和施肥时间控制算法,通过现场试验对控制算法进行验证,试验结果表明系统可实时调控水肥比例,精准控制施肥量。通过单神经元PID算法调控水肥比例,缩短了水肥比例调控时间,且对水速动态变化具备一定适应性。通过设计系统控制电路,降低系统整体成本。并设计软件系统,对灌溉施肥过程进行控制。将App与蓝牙技术结合,实现在一定范围内可对系统一键远程操控。
王振民[8]（2020）在《温室水肥一体化灌溉控制系统的设计与应用》文中研究指明在现代农业技术不断进步和发展的条件下,结合当前国内农业水肥灌溉的实际情况且考虑到当下对于水肥灌溉技术的更高要求,通过将无线通讯网络技术、传感器技术、水肥一体化技术和节水灌溉技术相结合,针对传统温室施肥模式中水肥资源浪费,肥料利用率低,以及缺乏配套的土壤水分养分监测装置等问题,设计了一种温室水肥一体化灌溉控制系统。本文研究的主要内容如下:（1）系统整体硬件模块的设计,土壤环境监测系统中传感器的选择,包括土壤温湿度传感器和EC传感器的选择;核心控制柜的设计,包括控制柜材料的选择、控制中心芯片的选择、电源供电模块和无线接收模块的设计;灌溉施肥系统的设计,包括管道杂质过滤器、灌溉水泵、电动比例调节阀、管道材质和滴灌喷头的选择。（2）系统无线通讯网络的设计,系统选择采用ZigBee模块组建无线传感器网络,负责对传感器采集数据的传输,包括ZigBee模块芯片的选择和电路的设计;（3）温室水肥一体化灌溉控制系统上位机的设计,用户通过上位机监控平台可以观测各个传感器采集到的环境参数、水肥灌溉信息和系统的运行状态,同时用户可以通过设定参数自动对温室农作物进行水肥灌溉控制,也可以通过手动控制系统进行相关参数设定以及各个电磁阀和水泵启停,还可以对历史信息进行查询。（4）研究设计温室水肥浓度精准配比的模糊PID控制器。将模糊控制算法与PID控制算法相结合,设计模糊PID控制器,在Matlab/Simulink中搭建系统的模糊PID控制器模型,并进行系统仿真,将其以软件代码的形式烧入STM32单片机中,提高水肥浓度配比模块的准确度。（5）结合系统的性能指标对温室水肥一体化灌溉设备运行进行测试,包括对系统核心单片机通电测试、传感器采集数据精度测试、无线网络通讯测试和整个系统的运行测试。（6）进行温室水肥一体化灌溉控制系统在温室黄瓜种植的应用,试验研究分析得到温室水肥一体化灌溉技术明显提高了温室黄瓜的产量和质量,降低了氮肥的使用,提高水肥的利用效率。本系统具有易操作、易布设、成本低、系统稳定可靠的特点,不仅为灌溉施肥技术的应用提供一定的技术与方法,而且为温室蔬菜优质高效生产的水肥综合管理提供可借鉴的理论依据。
李继学[9]（2020）在《山区水肥一体化系统关键设备研究》文中提出随着我国农业生产方式的转变,传统的农业生产技术已不能满足现阶段农业生产需求。针对我国农业生产中水、肥、药使用技术投入不足、方法陈旧、资源浪费的问题展开研究,结合本省农作物生长过程中对水、肥、药的需求以及机器设备的整体要求,设计水肥药一体机。本文主要针对机器的结构和控制系统进行如下研究:（1）结合国内外现阶段水肥药一体机的使用情况、功能要求、机型种类,针对当地农作物生长环境和作物需求,设计山区使用的水肥药一体机,该机器具有施肥和施药的功能。实现精准灌溉、精准施肥、精准施药,达到对作物水肥药同时施用的目的,发挥水肥药对农作物生长的协同促进作用,满足山地灌溉所需的高扬程,高精度的要求。（2）利用计算流体力学（CFD）的方法分析吸混装置工作时的流体特性,以流体动力学中质量守恒和能量守恒为理论研究基础,通过缩短三通T型管道两段长度,调节每条文丘里之间的间距,使吸入每条文丘里的流量差值减少,增强文丘里对水肥药溶液吸取的均匀性,提高水肥药的混合精度。（3）水肥药一体机的控制系统以PLC为核心,搭配EC传感器,p H传感器,压力传感器,在自动控制和手动控制的模式下,根据触摸屏实时显示的各项数据,对肥液浓度和药液浓度进行精准控制。点击触摸屏界面中控制按键,控制水肥药一体化系统中的阀门、搅拌泵、离心泵的启停。通过脉冲控制水肥药通道中电磁阀的开关进而控制水肥药溶液的吸入量,根据设定的EC值、p H值也可实现对水肥药溶液浓度的控制。（4）远程自动控制技术的应用是将工业无线通讯模块与PLC连接,两功能模块相互通讯完成数据的交互、信息的传递,达到远程监控机器目的。借助手机APP或电脑网站可以远距离控制机器,完成相关指令的发送;远程控制能够查询EC值、p H值、水压值,执行设定的多种水肥药工作方案,系统能准确记录单次水肥药的用量。（5）为提高系统对水肥药控制精度,缩小系统记录的用量和实际使用的误差。通过脉冲宽度调制的方法,在系统中设定差量补偿的功能以提高系统对水肥药吸入量的控制精度。
夏华猛[10]（2020）在《水肥一体化固体肥混施装备及其控制系统研发》文中研究表明随着水肥一体化技术的发展,水肥一体化装备得到快速发展,但大都施用的是液体肥料或事先将固体肥溶解成液体肥,缺少直接施用固体肥的水肥一体化装备。本文设计了一种水肥一体化固体肥混施装备及其自动控制系统,可实现固体肥料的添加、溶解和施用的同步进行。由肥液浓度检测并反馈,改变加肥速度和供水流量,实现了混施装备的出口肥液浓度均匀可调。控制系统采用模糊PID控制算法进行闭环调控,可快速响应并稳定地调节肥液浓度,提高了施肥性能。本文的主要研究工作及研究成果如下:（1）水肥一体化固体肥混施装备设计设计了一种水肥一体化固体肥混施装备,可按需灌溉和施肥,同时进行固体肥料的添加、溶解和施用。混施装备主要由加肥机构、供水机构、混肥机构、输出机构和供能系统组成。加肥机构采用电机带动螺杆旋转送料的方式,供水机构采用直流泵直接抽取水源,通过混肥机构加快固体肥料溶解,最后由输出机构将肥液施到田间。混施装备由蓄电池供电,可由太阳能板进行电量补充。根据实际需求和试验选择合适的结构参数,初步完成了混施装备的结构设计,确定了施肥性能参数,整体施肥均匀系数约为46.29%。（2）水肥一体化固体肥混施控制系统设计构建了水肥一体化混施控制系统,主要包括加肥模块、供水模块和肥液浓度检测模块。通过脉冲数和频率控制加肥模块,实现了加肥速度的精量调节,通过脉宽控制供水模块,实现了供水流量的精准调节,由肥液浓度检测并反馈,实时改变加肥速度和供水流量,实现了混施装备的出口肥液浓度均匀可调。采用模糊PID控制算法和建立混肥模型,优化了混施装备的控制系统,形成闭环反馈控制,可快速响应并稳定地调节肥液浓度,提高了施肥性能。设计了人机交互模块,可在控制屏上显示并调节加肥速度、供水流量、肥液浓度等参数,设有模式选择、手动/自动控制、监控画面、参数曲线等界面。（3）水肥一体化固体肥混施试验研究搭建了水肥一体化固体肥混施试验台,通过肥液浓度、加肥速度和供水流量及液位的标定,建立了其与控制量的函数关系。通过供能系统试验确定了混施装备的持续工作时间为7小时,有太阳能补电可长时间持续工作。由加肥机构和供水机构的试验测量了加肥和供水的控制精度的误差在5%以内。在混施装备的整机试验中,施肥均匀系数提高了约22.87%,最高达到了74.58%。采用控制变量法试验得到了加肥速度和供水流量对肥液浓度的影响,供水流量一定时,肥液浓度随加肥速度的增加而增大,加肥速度一定时,肥液浓度随供水流量的减少而增大。设定混肥桶出口目标肥液浓度,并测量实际肥液浓度,得到肥液浓度变化曲线,响应时间约为10min,且肥液浓度的波动幅度在±1g/L以内,受到干扰后调整时间约为20min,稳态误差约为0.55g/L,表明水肥一体化固体肥自动混施装备控制系统具有良好的稳定性、快速性和准确性。
二、实时施肥灌溉自动控制系统的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、实时施肥灌溉自动控制系统的研制（论文提纲范文）
（1）智能化技术在水稻生产全程机械化中的应用研究与发展趋势（论文提纲范文）
| 1 水稻耕整地智能化技术研究进展 |
| 1.1 耕深智能调节技术 |
| 1.2 自动平地技术 |
| 2 水稻种植智能化技术研究进展 |
| 2.1 水稻育秧移栽 |
| 1)水稻工厂化设施育秧技术。 |
| 2)水稻钵苗移栽技术与装备。 |
| 2.2 水稻直播 |
| 3 田间管理智能化技术研究进展 |
| 3.1 节水灌溉技术 |
| 3.2 变量施肥技术 |
| 3.3 水田智能机械除草技术 |
| 3.4 稻田病虫害施药技术 |
| 1)稻田地面精准喷药技术。 |
| 2)稻田航空植保喷药技术。 |
| 3)无人机遥感影像病虫害监测技术。 |
| 4 水稻收获智能化技术研究进展 |
| 4.1 关键部件监测和智能控制技术 |
| 4.2 含杂率、破损率在线检测技术 |
| 4.3 再生稻收获技术 |
| 5 自动导航与无人驾驶技术研究进展 |
| 1)耕整地方面。 |
| 2)水稻插秧方面。 |
| 3)水稻直播方面。 |
| 4)水稻收获方面。 |
| 6 技术难点与发展趋势 |
| 6.1 技术难点 |
| 6.2 发展趋势 |
（2）新疆棉田膜下滴灌水肥控制自适应系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.2.1 研究背景 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外水肥一体化技术研究现状 |
| 1.3.1 国外水肥一体化技术研究现状 |
| 1.3.2 国内水肥一体化技术研究现状 |
| 1.3.3 我国水肥一体化技术存在挑战 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 1.6 结构安排 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 自适应系统总体设计 |
| 2.1 棉田灌溉施肥需求分析 |
| 2.1.1 棉花种植灌溉施肥量的确定 |
| 2.1.2 灌溉施肥流程 |
| 2.2 自适应系统设计要求 |
| 2.3 自适应系统设计原则 |
| 2.4 自适应系统方案设计 |
| 2.4.1 自适应系统控制原理 |
| 2.4.2 自适应系统整体结构设计 |
| 2.4.3 自适应系统控制流程 |
| 2.4.4 自适应系统关键技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 自适应系统建模及仿真 |
| 3.1 设计自适应控制系统的结构模型 |
| 3.2 构建自适应系统传递函数 |
| 3.3 自适应控制器设计 |
| 3.3.1 建立自适应系统的理想参考模型 |
| 3.3.2 自适应控制规则的推导 |
| 3.4 自适应系统的仿真分析 |
| 3.4.1 自适应系统的状态及输出方程确定 |
| 3.4.2 控制算法及仿真程序编写 |
| 3.4.3 仿真结果及探讨 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 自适应系统软硬件设计 |
| 4.1 控制系统整体设计 |
| 4.2 自适应系统硬件设计 |
| 4.2.1 供电模块 |
| 4.2.2 执行机构 |
| 4.2.3 信息采集模块 |
| 4.2.4 系统控制器的设计 |
| 4.3 自适应系统软件设计 |
| 4.3.1 上位机软件 |
| 4.3.2 下位机软件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 自适应系统安装与测试 |
| 5.1 自适应系统安装 |
| 5.1.1 执行机构安装 |
| 5.1.2 控制系统部分安装 |
| 5.1.3 实验管路布置 |
| 5.2 自适应系统性能测试 |
| 5.2.1 系统稳定性测试 |
| 5.2.2 系统施肥精度测试 |
| 5.3 自适应系统混肥效果测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 附件 |
（3）果园分布式水肥一体化系统设计与实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究意义 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 果园水肥一体化系统存在的问题 |
| 1.5 研究内容与结构安排 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 论文结构 |
| 2 分布式水肥一体化系统整体设计及关键技术 |
| 2.1 分布式水肥一体化系统整体设计 |
| 2.1.1 分布式水肥一体化系统需求分析 |
| 2.1.2 分布式水肥一体化系统设计原则 |
| 2.1.3 分布式水肥一体化系统整体结构 |
| 2.2 系统关键技术 |
| 2.2.1 聚类分析算法 |
| 2.2.2 反距离权重算法 |
| 2.2.3 XGBoost算法 |
| 2.2.4 PID控制算法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 环境监测设备部署与系统服务器端设计 |
| 3.1 环境监测设备部署 |
| 3.1.1 环境监测设备结构设计 |
| 3.1.2 环境监测设备硬件选型 |
| 3.1.3 环境监测设备硬件实现 |
| 3.1.4 环境监测设备软件实现 |
| 3.1.5 环境监测设备优化部署方案 |
| 3.2 分布式水肥一体化系统服务器端设计 |
| 3.2.1 数据通信传输协议 |
| 3.2.2 协同灌溉决策调整 |
| 3.2.3 XGBoost算法模型验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 轻简型水肥一体机设计与实现 |
| 4.1 轻简型水肥一体机外观设计 |
| 4.2 轻简型水肥一体机结构设计 |
| 4.3 轻简型水肥一体机硬件选型 |
| 4.4 轻简型水肥一体机硬件实现 |
| 4.5 轻简型水肥一体机软件设计 |
| 4.6 灌溉施肥控制模型 |
| 4.6.1 流量计修正补偿 |
| 4.6.2 PID控制算法仿真 |
| 4.6.3 PID控制算法优化 |
| 4.7 轻简型水肥一体机性能实验验证 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 分布式水肥一体化系统实现及测试 |
| 5.1 园间灌溉网络设计 |
| 5.2 分布式水肥一体化系统整体实现 |
| 5.3 分布式水肥一体化系统整体性能实验验证 |
| 5.3.1 单台水肥一体机灌溉不同果园分区 |
| 5.3.2 多台水肥一体机分别灌溉不同果园分区 |
| 5.3.3 多台水肥一体机协调灌溉同一果园分区 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）基于EC和pH的肥料浓度监测方法与装置研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 水肥一体化研究现状 |
| 1.3.2 水肥一体化肥液浓度监测研究现状 |
| 1.4 存在问题 |
| 第二章 研究内容与研究方法 |
| 2.1 研究内容 |
| 2.1.1 单一种类肥液电导率和酸碱度的研究 |
| 2.1.2 混合肥液电导率和酸碱度的研究 |
| 2.1.3 水肥一体化混合肥液实时在线精准监测策略研究 |
| 2.1.4 水肥一体化在线监测系统软硬件设计 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 试验地点与试验材料 |
| 2.2.2 试验主要仪器 |
| 2.2.3 试验装置 |
| 2.3 试验设计 |
| 2.3.1 单一种类肥液试验设计 |
| 2.3.2 混合肥液试验设计 |
| 2.4 评价指标 |
| 2.4.1 拟合优度确定系数 |
| 2.4.2 平均偏差 |
| 2.5 数据处理 |
| 2.5.1 数据预处理 |
| 2.5.2 灰色关联分析 |
| 2.5.3 三次样条插值 |
| 2.6 技术路线图 |
| 第三章 肥料种类、温度、浓度对肥液电导率和酸碱度的影响 |
| 3.1 质量浓度对肥液电导率和酸碱度的影响 |
| 3.1.1 质量浓度对肥液电导率的影响 |
| 3.1.2 质量浓度对肥液酸碱度的影响 |
| 3.2 温度对肥液电导率的影响 |
| 3.3 肥液浓度和温度耦合作用对肥液电导率的影响 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 浓度、温度、配比值对混合肥液EC和p H的影响 |
| 4.1 配比对混合肥液电导率和酸碱度的影响 |
| 4.1.1 配比对混合肥液电导率的影响 |
| 4.1.2 配比值对混合肥液酸碱度的影响 |
| 4.2 温度对混合肥液电导率和酸碱度的影响 |
| 4.2.1 温度对混合肥液电导率的影响 |
| 4.2.2 温度对混合肥液酸碱度的影响 |
| 4.3 质量浓度对混合肥液电导率和酸碱度的影响 |
| 4.3.1 质量浓度对混合肥液电导率的影响 |
| 4.3.2 质量浓度对混合肥液酸碱度的影响 |
| 4.4 质量浓度、温度、配比值耦合对混合肥液EC和p H的影响 |
| 4.4.1 质量浓度、温度、配比值耦合对混合肥液EC的影响 |
| 4.4.2 质量浓度、温度、配比值耦合对混合肥液p H的影响 |
| 4.5 讨论 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 水肥一体化混合肥液浓度实时在线监测策略研究 |
| 5.1 基于电导法的混合肥液浓度实时在线监测策略研究 |
| 5.1.1 插值处理 |
| 5.1.2 单因素模型优选 |
| 5.1.3 多因素函数关系模型融合 |
| 5.1.4 试验模型验证 |
| 5.1.5 水肥一体化混合肥液实时在线监测策略 |
| 5.2 基于电导率和酸碱度的水肥一体化混合肥液实时在线监测策略研究 |
| 5.2.1 插值处理 |
| 5.2.2 单因素函数关系模型优选 |
| 5.2.3 多因素函数关系模型融合 |
| 5.2.4 模型验证 |
| 5.2.5 基于电导率和酸碱度的水肥一体化混合肥液实时在线监测策略 |
| 5.3 讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 基于管网末端的水肥一体化在线监测反馈系统硬件设计 |
| 6.1 基于管网末端的水肥一体化在线监测反馈系统总体设计 |
| 6.2 基于管网末端的水肥一体化在线监测反馈系统自主供电系统设计 |
| 6.3 基于管网末端的水肥一体化在线监测反馈系统无线通讯模块设计 |
| 6.4 基于管网末端的水肥一体化在线监测装置传感器选型 |
| 6.5 示范应用 |
| 6.6 讨论与小结 |
| 第七章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 存在问题及建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）智能型水肥一体化控制装置研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 文丘里施肥器国外研究现状 |
| 1.2.2 水肥一体化装置自动控制国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题与发展趋势 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 水肥一体化装置控制系统总体设计及软硬件开发 |
| 2.1 水肥一体化装置系统总体方案设计 |
| 2.1.1 功能需求分析 |
| 2.1.2 水肥一体化系统工作流程 |
| 2.1.3 水肥一体化控制系统设计 |
| 2.2 水肥一体化装置现场控制系统设计 |
| 2.2.1 现场控制系统硬件设计 |
| 2.2.2 现场控制系统程序设计 |
| 2.3 水肥一体化装置远程控制系统设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 肥液浓度精量控制策略研究 |
| 3.1 系统机构及原理 |
| 3.2 肥液EC模型建立及分析 |
| 3.3 水肥浓度控制的特点分析 |
| 3.4 远程模糊PID控制系统设计 |
| 3.4.1 远程水肥浓度控制系统结构 |
| 3.4.2 模糊PID调控方法设计 |
| 3.5 水肥浓度控制的仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 水肥一体化系统可视化软件设计及开发 |
| 4.1 本地端组态界面设计 |
| 4.1.1 系统功能界面设计 |
| 4.1.2 测试界面设计 |
| 4.1.3 参数设置界面设计 |
| 4.1.4 补水界面设计 |
| 4.1.5 水箱设置界面设计 |
| 4.1.6 施肥界面设计 |
| 4.1.7 灌溉界面设计 |
| 4.2 远程管理平台设计 |
| 4.2.1 管理平台工程配置 |
| 4.2.2 管理平台组态界面设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 水肥一体化装置控制系统性能测试 |
| 5.1 试验平台介绍 |
| 5.2 系统运行测试 |
| 5.2.1 本地端水肥一体化装置控制功能测试 |
| 5.2.2 远程管理平台测试 |
| 5.2.3 肥液浓度精量控制测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）设施栽培营养液自动调控系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 营养液调控模型研究现状 |
| 1.2.2 营养液调控控制技术研究现状 |
| 1.2.3 营养液调控系统研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 营养液自动调控系统基础试验研究 |
| 2.1 营养液配比试验研究 |
| 2.1.1 试验材料与设备 |
| 2.1.2 试验方法 |
| 2.1.3 试验结果与分析 |
| 2.2 传感器检测试验研究 |
| 2.2.1 试验材料与设备 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.2.3 试验结果与分析 |
| 2.3 营养液均匀混合特性试验研究 |
| 2.3.1 试验材料与设备 |
| 2.3.2 试验方法 |
| 2.3.3 试验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 营养液调控模型研究 |
| 3.1 多因子组合嵌套条件下的营养液指标值变化试验 |
| 3.1.1 试验材料与设备 |
| 3.1.2 试验方法 |
| 3.1.3 试验结果及初步趋势分析 |
| 3.2 多因子交互的营养液指标值预测模型构建 |
| 3.2.1 基于支持向量机回归算法的指标值预测模型构建 |
| 3.2.2 基于不同算法的营养液指标值预测模型对比分析 |
| 3.3 基于营养液指标值预测模型的最优目标值获取方法 |
| 3.3.1 最优目标值模型构建整体流程设计 |
| 3.3.2 基于导数的离散斜率获取过程分析 |
| 3.3.3 基于人工鱼群算法的最优目标值获取方法 |
| 3.3.4 最优目标值获取结果分析 |
| 3.4 营养液调控模型构建与验证 |
| 3.4.1 营养液调控模型构建 |
| 3.4.2 营养液调控模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究 |
| 4.1 营养液自动调控系统的功能与性能要求 |
| 4.2 营养液自动调控系统方案设计 |
| 4.2.1 营养液检测系统 |
| 4.2.2 营养液调配系统 |
| 4.2.3 营养液循环系统 |
| 4.2.4 间歇循环式营养液自动调控系统方案 |
| 4.3 营养液自动调控系统控制方法研究 |
| 4.3.1 控制系统设计 |
| 4.3.2 控制策略研究 |
| 4.3.3 控制方法研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 营养液自动调控系统设计与试验验证 |
| 5.1 营养液自动调控系统研发 |
| 5.1.1 系统整体设计 |
| 5.1.2 传感器检测子系统设计 |
| 5.1.3 智能决策子系统设计 |
| 5.1.4 协同调控子系统设计 |
| 5.2 营养液自动调控系统试制及调试 |
| 5.2.1 营养液自动调控系统试制 |
| 5.2.2 营养液自动调控系统调试 |
| 5.3 营养液自动调控系统验证试验 |
| 5.3.1 调控精度验证试验 |
| 5.3.2 控制精度验证试验 |
| 5.3.3 效益优化验证试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A SVR建模程序 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）温室轻简水肥一体化控制系统设计与实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外水肥一体化设备研究现状 |
| 1.2.1 国外水肥一体化技术研究现状 |
| 1.2.2 国内水肥一体化技术研究现状 |
| 1.2.3 我国水肥一体化技术挑战 |
| 1.3 研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 2 系统总体方案设计 |
| 2.1 系统整体设计 |
| 2.1.1 温室灌溉施肥需求分析 |
| 2.1.2 系统控制原理 |
| 2.1.3 系统控制模式 |
| 2.1.4 系统整体控制流程设计 |
| 2.2 系统关键技术 |
| 2.2.1 树莓派处理器控制技术 |
| 2.2.2 Arduino微控制器控制技术 |
| 2.2.3 PWM实时调控算法 |
| 2.2.4 单神经元PID控制算法 |
| 2.2.5 App远程控制技术 |
| 2.3 系统分析 |
| 2.3.1 低成本性分析 |
| 2.3.2 简易可操作性分析 |
| 2.3.3 精准性分析 |
| 2.3.4 可维护性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 系统控制理论与算法设计 |
| 3.1 系统控制过程 |
| 3.2 流量控制算法 |
| 3.2.1 流量计算公式 |
| 3.2.2 确定调整系数 |
| 3.3 众数方法 |
| 3.4 润湿时间控制算法 |
| 3.5 PWM实时调控水肥比例算法 |
| 3.6 施肥时间控制算法 |
| 3.7 清洗时间控制算法 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 单神经元自适应PID控制策略 |
| 4.1 单神经元PID原理 |
| 4.2 单神经元自适应PID调控策略 |
| 4.2.1 控制过程 |
| 4.2.2 单神经元PID控制算法流程 |
| 4.3 单神经元自适应PID仿真试验 |
| 4.3.1 系统辨识 |
| 4.3.2 Simulink仿真 |
| 4.3.3 单神经元自适应PID系统仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统设计与实现 |
| 5.1 控制系统设计 |
| 5.2 系统硬件设计 |
| 5.2.1 上位机硬件控制 |
| 5.2.2 下位机硬件控制 |
| 5.3 系统软件设计 |
| 5.3.1 系统开发环境配置 |
| 5.3.2 上位机软件实现 |
| 5.3.3 下位机软件实现 |
| 5.4 控制单元数据通信 |
| 5.4.1 树莓派与液晶显示屏通信 |
| 5.4.2 树莓派与Arduino通信 |
| 5.4.3 Arduino与App通信 |
| 5.5 App远程控制设计 |
| 5.5.1 农户需求分析 |
| 5.5.2 App整体设计 |
| 5.5.3 App适用的系统环境 |
| 5.5.4 App与Arduino数据通信 |
| 5.5.5 App功能设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 系统安装与试验验证 |
| 6.1 轻简水肥一体化控制系统安装 |
| 6.1.1 施肥管路组装 |
| 6.1.2 控制电路组装 |
| 6.2 系统验证前准备试验 |
| 6.2.1 霍尔流量传感器调试试验 |
| 6.2.2 众数算法验证 |
| 6.2.3 PWM增量与肥速关系 |
| 6.3 PWM实时调控算法验证 |
| 6.4 单神经元自适应PID控制算法验证 |
| 6.5 本章总结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）温室水肥一体化灌溉控制系统的设计与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究的动态和趋势 |
| 1.3.1 国外水肥一体化技术研究现状 |
| 1.3.2 国内水肥一体化技术研究现状 |
| 1.4 研究的主要目标、内容、方法与技术路线 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究方法 |
| 1.4.4 研究的技术路线 |
| 2 温室水肥一体化灌溉控制系统总体设计 |
| 2.1 温室水肥一体化灌溉控制系统总体结构 |
| 2.2 温室水肥一体化灌溉控制系统设计原则 |
| 2.2.1 兼容性强 |
| 2.2.2 安全性 |
| 2.2.3 实用性 |
| 2.2.4 低成本性 |
| 2.3 温室水肥一体化灌溉控制系统决策流程图 |
| 2.4 温室水肥一体化灌溉控制系统的硬件组成 |
| 2.4.1 土壤温湿度传感器 |
| 2.4.2 EC传感器 |
| 2.4.3 电动比例调节阀 |
| 2.4.4 过滤器 |
| 2.4.5 灌溉水泵 |
| 2.5 温室水肥一体化灌溉控制系统的控制中心 |
| 2.6 ZigBee网络总体设计方案 |
| 2.6.1 ZigBee技术简介 |
| 2.6.2 ZigBee无线通讯模块的设计 |
| 2.6.3 ZigBee无线通讯模块芯片的选择 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 温室水肥一体化灌溉控制系统操作界面的设计 |
| 3.1 系统登录和主操作界面设计 |
| 3.2 参数设置和实时参数界面设计 |
| 3.3 系统手动操作界面设计 |
| 3.4 系统自动操作界面设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 模糊PID控制器的设计研究 |
| 4.1 基本PID控制 |
| 4.2 执行机构数学建模 |
| 4.3 被控系统数学模型 |
| 4.4 模糊PID控制器设计 |
| 4.4.1 模糊控制理论 |
| 4.4.2 模糊控制器的结构 |
| 4.4.3 模糊化 |
| 4.4.4 模糊控制器的控制规则设计 |
| 4.5 系统仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 系统的整体实现和测试 |
| 5.1 系统的硬件测试 |
| 5.2 无线传感器网络测试 |
| 5.3 传感器测试 |
| 5.4 系统运行测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 系统的应用与试验分析 |
| 6.1 试验品种和地点选择 |
| 6.2 温室水肥灌溉对土壤影响 |
| 6.3 温室水肥灌溉对农作物影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 个人情况 |
| 教育背景 |
| 科研经历 |
| 在学期间发表论文 |
（9）山区水肥一体化系统关键设备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题概述 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.3.3 发展趋势 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 水肥药一体机设计 |
| 2.1 整体性能要求 |
| 2.1.1 功能需求 |
| 2.1.2 水肥药需求 |
| 2.2 主体方案 |
| 2.2.1 施肥方式 |
| 2.2.2 施肥设备 |
| 2.2.3 安装方式 |
| 2.2.4 方案设定 |
| 2.3 水肥药一体机工作原理 |
| 2.4 水肥药一体化系统单元 |
| 2.5 水肥药一体机功能指标 |
| 2.6 水肥药一体机三维建模 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水肥药吸入量均匀性研究 |
| 3.1 吸混部件及工作原理 |
| 3.1.1 工作原理 |
| 3.1.2 吸混装置 |
| 3.2 CFD技术应用 |
| 3.2.1 CFD技术 |
| 3.2.2 计算模型 |
| 3.2.3 参数设定 |
| 3.3 吸入量均匀性研究 |
| 3.3.1 吸入量比较 |
| 3.3.2 吸混装置进水位置选择 |
| 3.3.3 吸入量差异性分析 |
| 3.4 吸混装置结构优化 |
| 3.4.1 理论分析 |
| 3.4.2 结构优化 |
| 3.4.3 流体分析 |
| 3.4.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水肥药一体机控制系统设计 |
| 4.1 硬件设计 |
| 4.1.1 控制器选择 |
| 4.1.2 PLC的选择 |
| 4.1.3 传感器选择 |
| 4.2 软件设计 |
| 4.2.1 系统控制流程 |
| 4.2.2 系统程序设计 |
| 4.2.3 监控界面设计 |
| 4.2.4 传感器通讯设计 |
| 4.2.5 无线通讯设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 样机研制与性能试验 |
| 5.1 样机制作 |
| 5.1.1 主体设备 |
| 5.1.2 电控元件 |
| 5.1.3 过流管件 |
| 5.1.4 样机成型 |
| 5.2 样机试验 |
| 5.2.1 试验目的 |
| 5.2.2 试验材料 |
| 5.2.3 试验内容 |
| 5.3 试验结果与分析 |
| 5.3.1 试验数据分析 |
| 5.3.2 误差分析 |
| 5.3.3 差量补偿设置 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A:在学期间发表的论文和科研成果 |
（10）水肥一体化固体肥混施装备及其控制系统研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水肥一体化技术与装备的研究现状 |
| 1.2.2 水肥一体化控制系统的研究现状 |
| 1.2.3 目前研究存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.3.1 研究的目的 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 水肥一体化固体肥混施装备设计 |
| 2.1 总体设计方案 |
| 2.2 混施装备结构设计 |
| 2.2.1 加肥机构 |
| 2.2.2 供水机构 |
| 2.2.3 混肥机构 |
| 2.2.4 输出机构 |
| 2.2.5 供能系统 |
| 2.3 混施装备初步试验 |
| 2.3.1 试验方案 |
| 2.3.2 试验结果及分析 |
| 第三章 水肥一体化固体肥混施控制系统设计 |
| 3.1 混施控制系统总体方案 |
| 3.1.1 总体设计方案 |
| 3.1.2 控制系统主程序 |
| 3.2 主要模块设计 |
| 3.2.1 加肥模块 |
| 3.2.2 供水模块 |
| 3.2.3 肥液浓度检测模块 |
| 3.2.4 输出模块 |
| 3.3 辅助模块设计 |
| 3.3.1 搅拌模块 |
| 3.3.2 液位监测模块 |
| 3.3.3 供能监测模块 |
| 3.4 人机交互模块设计 |
| 3.4.1 软件设计 |
| 3.4.2 操作界面设计 |
| 3.4.3 串口通信程序 |
| 3.5 闭环反馈系统 |
| 3.5.1 模糊PID控制 |
| 3.5.2 混施系统模型 |
| 第四章 水肥一体化固体肥混施试验研究 |
| 4.1 混施试验方案 |
| 4.1.1 试验目的 |
| 4.1.2 搭建试验台 |
| 4.1.3 试验方法及步骤 |
| 4.2 标定试验 |
| 4.2.1 肥液浓度的标定试验 |
| 4.2.2 加肥速度的标定试验 |
| 4.2.3 供水流量及液位的标定试验 |
| 4.3 混施装备部件试验 |
| 4.3.1 供能系统试验 |
| 4.3.2 加肥速度控制精度试验 |
| 4.3.3 供水流量及液位控制精度试验 |
| 4.4 混施装备整机试验 |
| 4.4.1 加肥速度和供水流量对混施肥液浓度的影响 |
| 4.4.2 持续改变加肥速度和供水流量对混施肥液浓度的影响 |
| 4.4.3 设定目标肥液浓度值下的混施试验 |
| 4.5 设计完成的水肥一体化固体肥混施装备 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
四、实时施肥灌溉自动控制系统的研制（论文参考文献）
- [1]智能化技术在水稻生产全程机械化中的应用研究与发展趋势[J]. 刘婉茹,张国忠,周勇,徐红梅,吴擎,付建伟,黄成龙,张建. 华中农业大学学报, 2022
- [2]新疆棉田膜下滴灌水肥控制自适应系统的设计与研究[D]. 李春志. 石河子大学, 2021(02)
- [3]果园分布式水肥一体化系统设计与实现[D]. 刘炳铄. 山东农业大学, 2021(01)
- [4]基于EC和pH的肥料浓度监测方法与装置研究[D]. 邬梦龙. 西北农林科技大学, 2021
- [5]智能型水肥一体化控制装置研究[D]. 阮汉铖. 西北农林科技大学, 2021
- [6]设施栽培营养液自动调控系统设计与研究[D]. 王明辉. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [7]温室轻简水肥一体化控制系统设计与实现[D]. 宋新财. 山东农业大学, 2020(01)
- [8]温室水肥一体化灌溉控制系统的设计与应用[D]. 王振民. 黑龙江八一农垦大学, 2020(09)
- [9]山区水肥一体化系统关键设备研究[D]. 李继学. 贵州大学, 2020(04)
- [10]水肥一体化固体肥混施装备及其控制系统研发[D]. 夏华猛. 江苏大学, 2020