[發(fā)明專利]基于PID算法的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011621759.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112782971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任妮;盧闖;貢宇;戴秀;劉譯彭;毛曉娟;王陽(yáng);張文翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;南京蘇農(nóng)信數(shù)據(jù)科技有限公司;遼寧先豐農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 蔡興兵

1.一種基于PID算法的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：

混肥桶，所述混肥桶內(nèi)限定有容納腔，所述混肥桶具有與所述容納腔連通的進(jìn)水口、回流口和出料口，所述混肥桶內(nèi)預(yù)設(shè)有第一預(yù)定液位線和第二預(yù)定液位線，所述第一預(yù)定液位線的水平高度低于所述第二預(yù)定液位線的水平高度，所述出料口的水平高度不低于所述第一預(yù)定液位線的水平高度或所述出料口在所述混肥桶內(nèi)液位高于所述第一預(yù)定液位線時(shí)打開(kāi)；

進(jìn)水管，所述進(jìn)水管與所述進(jìn)水口連通以向所述混肥桶內(nèi)進(jìn)水；

出料管，所述出料管的第一端與所述出料口連通以排出所述混肥桶內(nèi)的物料；

回流管，所述回流管的第一端與所述出料管的第二端連通，所述回流管的第二端與所述回流口連通；

灌溉管，所述灌溉管的第一端與所述出料管的第二端連通，所述灌溉管的第二端用于灌溉；

肥桶，所述肥桶內(nèi)限定有用于存放肥料的腔室，所述肥桶與所述回流管連通，以向所述容納腔進(jìn)肥；

PID控制模塊，所述PID控制模塊與所述進(jìn)水管、所述出料管和所述回流管的閥門(mén)連接，所述PID控制模塊被配置為：在所述容納腔內(nèi)的液位低于所述第一預(yù)定液位線時(shí)，所述出料管關(guān)閉；在所述容納腔的物料的實(shí)時(shí)肥濃度未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，所述灌溉管關(guān)閉，并調(diào)節(jié)所述容納腔的進(jìn)水量和進(jìn)肥量，并在所述容納腔的物料的實(shí)時(shí)肥濃度達(dá)到所述設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)所述灌溉管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID算法的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述出料口設(shè)于所述混肥桶的側(cè)部，所述出料口的水平高度高于所述第一預(yù)定液位線的水平高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID算法的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述出料管的第二端與所述回流管的第一端和所述灌溉管的第一端之間通過(guò)三通閥連接，所述PID控制模塊與所述三通閥連接以調(diào)節(jié)所述三通閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID算法的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

進(jìn)肥管，所述進(jìn)肥管的第一端與所述肥桶連通；

文丘里管，所述文丘里管設(shè)于所述回流管的第一端與第二端之間，所述進(jìn)肥管的第二端與所述文丘里管連通。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、控制進(jìn)水管向所述容納腔進(jìn)水；

S2、當(dāng)所述容納腔內(nèi)液位達(dá)到所述第一預(yù)定液位線時(shí)，控制所述出料管打開(kāi)，且所述回流管與所述出料管連通，以使所述容納腔內(nèi)的水經(jīng)過(guò)所述出料管和所述回流管回流至所述容納腔；

S3、控制所述肥桶與所述回流管連通，并經(jīng)過(guò)所述回流管向所述容納腔進(jìn)肥；

S4、獲取所述容納腔內(nèi)物料的實(shí)時(shí)肥濃度，當(dāng)所述實(shí)時(shí)肥濃度等于所述設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)所述灌溉管，當(dāng)所述實(shí)時(shí)肥濃度不等于所述設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉所述灌溉管，并調(diào)節(jié)所述容納腔的進(jìn)水量和進(jìn)肥量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，獲取所述容納腔內(nèi)物料的所述實(shí)時(shí)肥濃度的方法為：以如下計(jì)算公式計(jì)算所述實(shí)時(shí)肥濃度：

其中，a代表從所述進(jìn)水口流入所述容納腔內(nèi)的純水的進(jìn)水速度，b代表出肥比例，c代表所述第一預(yù)定液位線對(duì)應(yīng)的物料的體積，xb代表從所述回流口流至所述容納腔內(nèi)的物料的速度，x代表從所述出料口流出的物料的速度，y代表輸送至所述回流口的肥料的速度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述容納腔內(nèi)的物料在設(shè)定時(shí)間內(nèi)處于所述第一預(yù)定液位線和所述第二預(yù)定液位線時(shí)，所述溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，所述容納腔內(nèi)的物料的所述實(shí)時(shí)肥濃度保持不變。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述溫室智能化水肥混合調(diào)控系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)：

a+x(b-1)＝0，當(dāng)b＝1/2時(shí)，2a＝x。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述容納腔內(nèi)的物料處于所述第一預(yù)定液位線時(shí)的液位為n，

流量＝n-水位，當(dāng)n＝水位時(shí)，流量a為0。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，獲取所述容納腔內(nèi)物料的所述實(shí)時(shí)肥濃度的方法為：根據(jù)所述容納腔內(nèi)物料的EC值或者pH值計(jì)算所述實(shí)時(shí)肥濃度。