一种基于变频调节的恒速施肥方法与流程

本发明涉及农业施肥领域，特别涉及一种基于变频调节的恒速施肥方法。

背景技术：

中国作为农业大国，化肥使用增速远远超过农业产量增速，整体施肥水平不高，很多地区不能做到肥料合理利用、不能发挥肥料的最大利用率，农业生产成本增加，效益却降低，导致农产品品质下降、浪费严重、土壤和生态环境的污染，为长期耕作埋下隐患。

人工施肥容易造成肥料播撒不均匀、产生效果的肥量少、浪费较多，而且人工成本较高；大型机器施肥受地形因素影响较大，很难适用于复杂地形，而且购买成本很高。采用施肥机结合灌溉进行施肥，可以充分将肥料溶于水，随着灌溉施向农田，更有利于肥料的吸收，且其自动控制完善，仅需设置好施肥的量，即可自主施肥，不再需要人工进行操作。但由于现存施肥机大多采用射流器由负压原理进行吸肥，而负压力受管道内水流速、流量的影响较大，很难做到精准控制吸肥速率和吸肥量。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于变频调节的恒速施肥方法，其基于变频调节的恒速施肥通过变频调节和pid控制来对肥料使用进行精准控制，可根据人为设定量维持恒定速度施肥，从而达到控制施肥速度利于肥料吸收和控制肥量利于节约及保护土壤环境的目的。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于变频调节的恒速施肥方法，包括以下具体步骤：

1)经人机交互界面、pc端或手机进行所需施肥参数设置，远传压力表通过不同压力产生不同的电流，将电流信息反馈给mcu，从而计算出当前管道压力，流量传感器通过计数脉冲，将脉冲数值反馈给mcu，从而计算出当前管道流速；

2)各种传感器数值由mcu通过485通信反馈给变频器，变频器针对反馈信号，通过pid控制对施肥泵，pid控制根据输入目标值与反馈值所产生的偏差值来进行控制，其输入输出的关系为：

其中kp为比例系数；ki为积分调节；kd为微分调节；

3)故根据步骤2)得传递函数为：

当所需设定速率设置完成后，开始进行施肥。

作为改进，所述步骤3)中，在施肥速率未到达设定值时，偏差值为正，此时通过pid控制增加执行量，增加施肥速率，随着离目标值越来越近，执行量会逐渐减小，增加速率的幅度也会越来越小。

作为改进，所述步骤3)中，当偏差值为负，即实际值超过设定值时，通过pid控制减小执行量，随着离目标值越来越近，pid作用效果也逐渐减小。

作为改进，所述偏差值为设定值与测量值的差值。

本发明的有益效果为：

恒速施肥其全自动的施肥方式首先避免了人工施肥，解放了人力，减少人力成本，而且其精确的控制可以减少人工施肥的所造成的浪费，减少污染，达到利益最大化，设定合理的速度更有利于肥料的吸收。

pc端和手机端的控制使得只要在需要施肥的时候，即可实时打开施肥，不需要人在现场实时监测。施肥时只需要在人机交互界面或pc端或手机端输入施肥信息，即可自动施肥。恒定的速率可以使施肥更加均匀，避免部分地方施肥过多导致利用率下降和部分地方施肥较少达不到施肥效果。

数据经过云服务器计算处理后，在pc端和手机端实时显示的施肥信息、施肥状态，为使用者提供更加直观的感受。并存储施肥信息，方便后期查询历史施肥记录，为后续的施肥提供参考价值。

附图说明

图1为本发明的恒速施肥系统结构图；

图2为本发明的pid控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-2所示，一种基于变频调节的恒速施肥方法，所述恒速施肥方法基于自动系统实施，该系统结构由mcu控制器、变频器、施肥泵、压力及流量传感器、人机交互界面(显示屏)、云服务器，pc和手机应用软件及施肥管道组成。

mcu控制器，进行数据处理，通过485与变频器及人机交互界面通讯，人机交互界(显示屏)面再由gprs与服务器通讯。

远传压力表，压力范围0-20kpa，可测量管道压力。

流速传感器，流量范围1-25l/min，可测量管道流速，为脉冲型传感器，输出脉冲占空比50％。

云服务器包含数据存储中心，大数据分析中心，综合调度中心。

通过pc端、手机端或人机交互界面均可以查看压力、流速传感器数值及施肥过程，并对施肥过程进行控制。

恒速施肥方法括以下具体步骤：

1)经人机交互界面、pc端或手机进行所需施肥参数设置，远传压力表通过不同压力产生不同的电流，将电流信息反馈给mcu，从而计算出当前管道压力，流量传感器通过计数脉冲，将脉冲数值反馈给mcu，从而计算出当前管道流速；

2)各种传感器数值由mcu通过485通信反馈给变频器，变频器针对反馈信号，通过pid控制对施肥泵，pid控制根据输入目标值与反馈值所产生的偏差值来进行控制，其输入输出的关系为：

其中kp为比例系数；ki为积分调节；kd为微分调节；

3)故根据步骤2)得传递函数为：

当所需设定速率设置完成后，开始进行施肥。

当所需设定速率设置完成后，开始进行施肥，在施肥速率未到达设定值时，即偏差值(设定值-测量值)为正，此时通过pid控制增加执行量，增加施肥速率，随着离目标值越来越近，执行量会逐渐减小，增加速率的幅度也会越来越小。当偏差值(设定值-测量值)为负，即实际值超过设定值时，通过pid控制减小执行量，随着离目标值越来越近，pid作用效果也逐渐减小。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。