趙子龍

(沃圃生(北京)農業(yè)科技有限公司，北京 100130)

隨著互聯網、大數據、人工智能與農業(yè)產業(yè)的深度融合，智慧林業(yè)、數字農業(yè)的應用越來越多。由于智能化、精準化水肥灌溉可以大大提高水肥利用率[1]，水肥一體化施肥機在缺水地區(qū)和規(guī)模化苗圃、果園、農業(yè)園區(qū)得到大規(guī)模普及[2]。本文介紹了在實踐中常見的水肥一體施肥機的故障診斷與排除方法，供讀者參考。

1目前我國應用較多的水肥一體化施肥機的類型

水肥一體化施肥機的功能就是把兩種或者多種肥液，按照植物品種和生長階段所需營養(yǎng)百分比與用量精準控制與水混合，然后泵向每個施肥區(qū)域。地域不同、種植戶不同，種植作物的種類也可能不同，因此，所施的肥料元素(氮、磷、鉀及其他微量元素)含量是各有側重的，用量在農作物的不同生長階段也是不同的。這就要求施肥機具備可方便地調整肥液百分比、施肥量與施肥區(qū)域的能力。智能化、數字化的水肥一體化施肥機，大大減輕了種植戶的勞動量，提高了勞動效率。

目前我國應用較為普遍的水肥一體化施肥機按照混合肥料方式可分為兩大類型，即開放混液型和管道直注型。

開放混液型施肥機的結構如圖1。

圖1 開放混液型施肥機的結構

直注型施肥機的結構如圖2。

圖2 直注型施肥機的結構

2水肥一體化施肥機的工作原理

上述兩種水肥一體化施肥機主要由肥料罐、肥料攪拌機、肥料泵、主水泵、流量計、壓力傳感器、水肥控制單元、環(huán)境采集控制器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、電磁閥、主管路和滴液管路、網關等組成。兩種施肥機的主要區(qū)別是混料方式不同。

上述施肥機的控制方式有開環(huán)控制和智能閉環(huán)控制兩種方式。開環(huán)控制是由種植戶根據經驗手動控制施肥量和澆灌水量，這種方式比較粗放；智能閉環(huán)控制系統(tǒng)是靠傳感器和控制器根據事先編制的程序進行精準智能控制，其控制精度高，時間響應好。

智能閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作方式是：

環(huán)境采集控制器接收土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、植物葉片形態(tài)傳感器、果實膨大率傳感器等信號，將信號發(fā)送給水肥控制單元。

水肥控制單元根據環(huán)境采集控制器的數據，通過程序計算出植物當下需要的施肥量和用水量。啟動肥料攪拌機、肥料泵、主水泵向滴灌管路輸液。

壓力傳感器、流量傳感器、EC傳感器、pH傳感器感知系統(tǒng)的壓力、流量、液體的導電率、液體的酸堿度，將這些物理量轉變成電信號，適時反饋給水肥控制單元。水肥控制單元根據傳感器信號控制肥料輸液泵電機、主水泵電機的啟停電磁閥，控制肥料管路流量閥的開度大小，從而精準控制肥料元素百分比、水肥百分比、施肥時間、施肥量等。

3常見故障類型

水肥一體化施肥機常見的故障，從結構上看，可分為水路部分、電氣部分及網絡通信部分。

水路部分故障：最常見的故障，就是肥料沉淀導致的管道堵塞。由于市面上的化肥質量參差不齊，有些肥料溶水性不夠好，進而導致主管道、肥料管道以及滴灌帶堵塞。

電路部分故障：主要是控制電器元件的損壞和傳感器的損壞。容易損壞的控制電器元件有空氣開關、接觸器、中間繼電器等有機械運動的電氣元件。在使用過程中也常出現傳感器故障，所表現的現象為顯示的壓力、電導率、pH不準確或者無數據。

網絡故障：一般就是通信故障。隨著物聯網設備的增多，服務器的壓力也隨之增大，所表現的現象為遠程操作不靈、遠程采集信息滯后等。

4常見故障及排除方法

故障案例1：

地點：天津武清區(qū)下伍旗鎮(zhèn)(沃圃生農業(yè)科技展示園)日光溫室。

種植作物：韭菜、西紅柿。

種植面積：1.33×105m2。

出現故障：表現為設備正常運轉，滴灌帶滴水正常，但設備顯示電導率值與設定電導率值差距很大，設定的傳感器數值為1.8 ms·cm-1，實際顯示值為1.3 ms·cm-1。

故障原因分析：影響導電率變化的因素一般有水質發(fā)生變化，肥料百分比變化，肥料管路堵塞、進氣等。

診斷排除方法：通過對肥料桶、管道、電磁閥、施肥泵的逐一排查，發(fā)現是因為施肥泵管路接頭密封不嚴、進氣，導致施肥泵氣阻。排氣過后解決故障。

故障案例2：

地點：新疆農七師129建設兵團(克拉瑪依市五五新鎮(zhèn)農工商聯合公司)連棟溫室。

種植作物：多蘿西(黃瓤西瓜)。

種植面積：4 000 m2。

出現故障：表現為水泵運行正常，設備顯示壓力為0.5 kg，但設定壓力為1.5 kg，壓力不夠。

故障原因：一是電機電壓不夠，二是水源不足或供水阻力過大，三是管路出口出現阻塞。

診斷排除方法：通過現場電氣人員排查，為水泵反轉。通過改變水泵線序，解決此問題。

故障案例3：

地點：河南南樂縣沃圃生農業(yè)開發(fā)有限公司。

故障現象：表現為所有設備正常運行，滴灌帶沒水。

故障原因：一是滴灌帶管路阻塞，二是總泵壓力不足，三是管路有氣阻，四是電磁閥阻塞。

診斷排除方法：現場人員一一排查，發(fā)現電磁閥不出水。通過萬用表測量，電磁閥有電。拆卸電磁閥后主閥體沒有問題，控制閥體中的控制水口堵塞?？刂扑诜浅Ｐ?，用針疏通安裝后正常運行。出現這個問題后發(fā)現當地水質偏硬，需要通過加酸來調節(jié)水質，此后故障解決。

故障案例4：

地點：北京市大興區(qū)長子營鎮(zhèn)竇營村(沃圃生農業(yè)發(fā)展有限公司)。

故障現象：設備正常，但遠程通信延遲5個多小時。

故障原因：一是各式各樣的數據在網絡介質中通過網絡協議(如TCP/IP)進行傳輸，如果信息量過大，超額的網絡流量會導致設備反應緩慢，造成網絡延遲；二是網關工作負荷過大；三是遠程服務器負荷過大。

診斷排除方法：設備斷電2 min后合閘，問題沒有解決。通過聯系網絡工程師后，遠程重啟服務器，解決此問題。