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行业领域

高端装备制造产业

需求背景

水肥一体化技术也称为灌溉施肥技术，该技术在作物生长过程中将灌溉与施肥相结合，灌溉的同时将水溶性肥料融入灌溉系统，借助滴灌管网及施肥设备，将肥料随水流送达作物的根部。该技术通过水肥相互结合，互相促进其所产生的交互效应，能有效提高水肥资源利用率，节约水肥资源，并且能提高作物产量和品质同时将精准灌概施肥技术、温室环境控制技术、无土栽培技术等进行技术组装，创新现代温室生产技术体系，可克服土壤连作障碍、土传病害等技术难题。灌溉施肥技术能通过精确控制灌溉量及施肥时间，减轻了劳动强度，实现了节水、节肥、省药，在提高温室作物产量和品质，促进农业减本増效等方面发挥着重要作用，其在现代农业生产中得到越来越广泛应用。

现阶段，国外引进的水肥一体化设备成本高，售后服务不及时，不能保障日常生产的健康运行，因此很难在国内推广；而国内自主研发的系统对植物生长因子的数据采集多为监测显示，在数据分析、模型运算、控制算法等方面十分欠缺，水肥过程的调控仍然依赖人工操作，这与世界上农业发达国家的水平还有较大差距。此外，国内水肥一体化设备整体水平依然较差，自主研发的产品主要集中在管道、灌水器、过滤器、施肥器和简单的控制设备，基本采用消化、引进、吸收、改进的模式，重硬件，轻软件，多为低端产品，自动化程度很低。

需解决的主要技术难题

1水肥一体化设备控制策略研究。

为实现温室作物水肥精准控制，在灌溉施肥模型研究的基础上，针对系统大惯性、大滞后的特点，设计模糊控制系统。根据灌溉施肥过程中不同品种作物生长及环境控制要求及系统输入输出变量的特性，制定了适用于灌溉施肥模糊控制专家系统的控制量论域及模糊控制规则，应用Matlab/Simulink模糊逻辑工具箱，设计二维的模糊控制系统，同时为了验证该模糊控制系统的有效性，应用Matlab/Simulink软件进行仿真。

2水肥一体化设备结构设计及性能优化。

依据灌区的面积、形状等实际情况，建立数学模型对灌溉施肥机管路的形状、长度和角度等进行优化分析，以得到压力充裕、运行成本低的解决方案；借助CFD建模对文丘里施肥器的结构与吸肥效果进行仿真优化，并对优化结果进行对比试验验证；通过对不同形状及进水管路位置的混合罐损失比的数学分析，确定适用于本研究的肥水罐形状及进出水管路位置分布。

3水肥一体化设备的设计。

水肥一体化设备主要由供水系统、供肥系统、灌溉施肥回路系统、控制系统等部分组成。供水系统设计涉及进水管、补水电磁阀、浮球开关、混合罐、溢流管、水动阀、浮球阀、补水泵、回水池等元件的设计。供肥系统设计涉及肥料母液罐Ａ、肥料母液罐Ｂ、酸液罐Ｃ、碱液罐Ｄ，过滤器、电磁阀开关、文丘里施肥器、混合罐等元件。灌溉施肥回路系统设计包括增压泵、流量计、压力传感器、出水压力调节电磁阀、支路电磁阀、给肥管（出水管）、栽培槽或喷滴灌管网系统。控制系统设计包括主控器、传感器采集器、设备驱动器、通信模块等部分。

期望实现的主要技术目标

本项目预期达到的主要技术指标：

单泵功率：2.2 KW；

流量：35 立方米/h

扬程：50 m；

吸程：10 m;

肥罐数量：4个

需求解析

解析单位：江苏省徐州市 解析时间：2022-11-10

阎恒

江苏创导光电新能源有限公司

研发部部长兼技术经理人

综合评价

通过需求描述，经过研究检索，比如在借助CFD建模对文丘里施肥器的结构与吸肥效果进行仿真优化，并对优化结果进行对比试验验证方面，这些技术市面上已经可以达到，可以直接使用现实的技术。其他方面需求通过推荐行业专家来进行解决，对未解决需求方面进行系统摸排和功能掌握，确定其在市场上同类产品中的独特性与性能优化方法，后将所有产品功能特征明显、有别于其他同类产品的功能进行优化、提升。 该需求没有明确企业是想购买需求还是想要合作购买产品，此方面没有明确，我给出的建议是让企业购买专家技术咨询，这样让公司的工作人员结合专家的指示来做比较节省成本，大概需要十万元左右。 最后，该需求要实现的目的还是非常好的，可以有效的节省成本，对比传统工艺技术，提升了质量和性能，带来的各方进步可以促使成果带来更好的升级，进一步增加营收，带来经济税收的进一步发展，有益于社会。

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处理进度