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一、項目背景概述

隨著現代農業(yè)技術的快速發(fā)展，農作物的施肥方式也發(fā)生了重大的變革，由傳統(tǒng)的粗放式施肥向精準施肥、數字化施肥發(fā)展。20 世紀 70年代聯合國糧農組織提出用土壤測試和植株分析進行施肥推薦，提高了施肥的精準度。從2005 年國家啟動實施測土配方施肥項目以來，截止到 2010 年，測土配方施肥項目縣 （場、單位 ）達到 2498 個，收益農戶達 1.5 億，推廣面積達 11 億畝以上，2012 年力爭實現全國測土配方施肥技術推廣 13 億畝，免費為 1.8 億農戶提供測土配方施肥技術服務目標。項目在取土化驗和田間試驗基礎上，制定科學施肥配方，指導農民按方施肥，提高了科學施肥水平。為解決測土配方施肥技術到位率低的問題，項目實施過程中，一些地區(qū)借鑒發(fā)達國家的經驗，開發(fā)智能配肥設備，建立配肥站，將施肥配方轉化成配方肥提供給農民，大大提高了測土配方施肥技術成果的到位率和應用率。

智能稱重儀表控制技術和網絡化管理技術在測土配方施肥項目上起到了積極的推動作用。

二、智能稱重儀表控制技術介紹

（ 一 ） 多稱重單元增量式智能精量配肥系統(tǒng)設備外型。 

智能稱重儀表控制系統(tǒng)工作介紹：

本智能稱重儀表控制系統(tǒng)通過觸摸顯示屏操作工控機中的“測土配方智能配肥控制系統(tǒng)軟件” ，查詢出農戶田地農作物所需要的配方或查出要生產的配方后，把配方數據通過 MODBUS 通信模塊傳輸至 A、B、C、D 四臺稱重控制器，四臺稱重控制器根據配方要求分別控制對應的稱重單元進行定量稱重，各個稱重單元稱重完成后，將稱重數據上傳至工控機，并將已稱好信號給 PLC，PLC 收到四臺稱重控制器的已稱好信號后，控制四個稱重單元同時放料，并把混合機開啟，混合機混合一段時間后，開門放料，PLC 控制混合機的混合時間和開門時間可由“測土配方智能配肥控制系統(tǒng)軟件”通過 MODBUS通信模塊進行修改，肥料通過雙螺旋輸送線和成品料提升機到達定量包裝設備，通過定量包裝設備進行定量包裝。

本系統(tǒng)中原料的提料，四種原料各自的定量稱重、混合，以及成品定量包裝都是并行進行的，每個環(huán)節(jié)都是獨立的，配肥速度快，所以本智能稱重儀表控制技術非常適合規(guī)?；a設備。

（ 二 ） 單稱重單元增量式智能精量配肥系統(tǒng)

系統(tǒng)工作控制原理：

通過觸摸顯示屏操作工控機中的“測土配方智能配肥控制系統(tǒng)軟件” ，查詢出用戶田地農作物所需要的配方后，通過 MODBUS- RTU 通信協議，把配方發(fā)給觸摸屏稱重控制器，稱重控制器根據配方比例數據 REC_a：REC_b：REC_c 和設備的每批次最大稱重重量 M 分別計算出 A、B、C 肥料的目標值 Ma，Mb，Mc，計算公式如下：

Ma=M×REC_a/(REC_a+REC_b+REC_c)

Mb=M×REC_b/(REC_a+REC_b+REC_c)

Mc=M×REC_c/(REC_a+REC_b+REC_c)

然后控制器控制稱重單元定量稱重，首先控制 A 給料機構定量給料到 Ma，然后控制 B 給料機構定量給料到 Mb，同理控制 C 給料機構定量給料到 Mc，稱重計算公式如下：

M(總重)=Ma+Mb+Mc；

由于本系統(tǒng)的稱重單元和混合機構合為一體，因此稱重完成后，啟動混合機構對肥料進行混合，然后放料并進行包裝，最后稱重控制器會把配肥日期、肥料配方，每種原料的實際重量、價格，肥料的使用方法通過微型打印機輸出來給農戶，這個配肥憑條既有結算的功能，也有施肥指導的功能。

本系統(tǒng)將配肥、定量稱重、混合、包裝融為一體，組成一個小型化配肥站，適合個性化配肥模式。由于采用單稱重單元增量式稱重控制，每種原料要依次稱重，因此系統(tǒng)的配肥速度和采用第一種稱重控制技術的系統(tǒng)相比要慢。

（ 三 ） 多稱重單元減量式智能精量配肥系統(tǒng)設備外型。
系統(tǒng)工作控制原理：

通過觸摸顯示屏操作工控機中的“測土配方智能配肥控制系統(tǒng)軟件” ，查詢出用戶田地農作物所需要的配方后，分別計算出 A、B、C 肥料的目標值 Ma、Mb、Mc，然后把配方數據通過RS485 總線的 MODBUS 通信協議，分別發(fā)送過稱重控制器 A、B、C，配方發(fā)送成功后，工控機上的“控制軟件”再發(fā)送允許定量稱重信號，稱重控制器 A、B、C 根據收到的配方目標重量開始定量稱重。本稱重控制系統(tǒng)采用減量法稱重，稱重原理是：首先把秤斗投入充足的肥料，然后打開秤斗門下料，假設要稱重的目標重量為 W ₁ ，稱重前秤斗中肥料總重為 W ₂ ，稱重完秤斗剩余的肥料重量是 W ₃ ，計算公式如下：

W ₁ =W ₂ - W ₃ ；

稱重完成后，啟動攪拌機構對肥料進行混合，然后進行成品包裝。最后，工控機通過“測土配方專家配肥控制軟件”會把每種肥料的實際稱重值存入數據庫中并把相關數據通過打印機打印出來給農戶。

本系統(tǒng)結構設計沒有料倉，所以提料、定量稱重、混合是依次進行的，但設備整體高度與前兩種配肥系統(tǒng)相比要矮。

三、網絡化管理技術介紹

配肥領域應用的網絡化管理技術是利用開放的互聯網技術，將配肥終端、服務器、網絡客戶端連接起來，所有數據通過網絡服務器進行交換，構建土壤信息管理，肥料配方信息管理，農戶信息管理，配肥終端控制，肥料信息監(jiān)管，配肥數據查詢等為一體的信息化管理平臺。網絡化管理系統(tǒng)組成框圖。

網絡化管理系統(tǒng)介紹：

網絡化管理系統(tǒng)中的配肥終端首先從服務器更新當地的土壤信息、肥料配方信息、農戶信息。更新完成后，配肥終端管理員為每個農戶配發(fā)一個智能 IC 卡，此卡用于存儲農戶個人信息和自家田塊的信息。農戶需要肥料的話，只需把卡插到讀卡器中，輸入要種的作物、田塊面積，就可以自動配肥。配肥完成后，配肥終端會通過不干膠標簽打印機輸出每袋肥料的唯一銷售編碼、配方信息、價格等信息，并且把每次配肥的農戶信息、配方信息、每種單質肥的重量數據、銷售價格等數據發(fā)送給服務器，管理員可以通過互聯網任意一臺客戶端，通過瀏覽器查詢配肥終端的配肥信息。

本系統(tǒng)把土壤專家、土肥站、肥料監(jiān)管部門、肥料銷售門店、農戶聯系在一起。土壤專家根據土肥站的田間試驗、土壤養(yǎng)分數據、結合氣候、地貌、土壤、耕作制度等給出不同作物的施肥配方，并把這些信息傳送到配肥終端；

農戶可以在銷售門店通過智能 IC 卡購買到采用科學配方的肥料；肥料監(jiān)管部門根據銷售編號可以查詢每包肥料的養(yǎng)分信息，通過對肥料養(yǎng)分含量的測試，可以判斷銷售的肥料是否符合標準；銷售門店可以實時查詢肥料銷售情況。這樣管理員通過互聯網給農戶進行技術服務和管理，使農戶脫離傳統(tǒng)施肥方法，提高了科學施肥水平。

四、結束語

綜上所述，智能稱重技術和網絡化管理技術應用于配肥領域，可以直接將科學的施肥配方轉化成配方肥提供給農民，達到提高肥料利用率、提高作物產量、保護環(huán)境、節(jié)約成本的目的；這些技術應用是信息化帶動農業(yè)現代化典型案例，對加快我國農業(yè)信息化建設具有重要的推動作用。

參考文獻：

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