随着我国农业生产方式的转变,传统的农业生产技术已不能满足现阶段农业生产需求。针对我国农业生产中水、肥、药使用技术投入不足、方法陈旧、资源浪费的问题展开研究,结合本省农作物生长过程中对水、肥、药的需求以及机器设备的整体要求,设计水肥药一体机。本文主要针对机器的结构和控制系统进行如下研究:(1)结合国内外现阶段水肥药一体机的使用情况、功能要求、机型种类,针对当地农作物生长环境和作物需求,设计山区使用的水肥药一体机,该机器具有施肥和施药的功能。实现精准灌溉、精准施肥、精准施药,达到对作物水肥药同时施用的目的,发挥水肥药对农作物生长的协同促进作用,满足山地灌溉所需的高扬程,高精度的要求。(2)利用计算流体力学(CFD)的方法分析吸混装置工作时的流体特性,以流体动力学中质量守恒和能量守恒为理论研究基础,通过缩短三通T型管道两段长度,调节每条文丘里之间的间距,使吸入每条文丘里的流量差值减少,增强文丘里对水肥药溶液吸取的均匀性,提高水肥药的混合精度。(3)水肥药一体机的控制系统以PLC为核心,搭配EC传感器,p H传感器,压力传感器,在自动控制和手动控制的模式下,根据触摸屏实时显示的各项数据,对肥液浓度和药液浓度进行精准控制。点击触摸屏界面中控制按键,控制水肥药一体化系统中的阀门、搅拌泵、离心泵的启停。通过脉冲控制水肥药通道中电磁阀的开关进而控制水肥药溶液的吸入量,根据设定的EC值、p H值也可实现对水肥药溶液浓度的控制。(4)远程自动控制技术的应用是将工业无线通讯模块与PLC连接,两功能模块相互通讯完成数据的交互、信息的传递,达到远程监控机器目的。借助手机APP或电脑网站可以远距离控制机器,完成相关指令的发送;远程控制能够查询EC值、p H值、水压值,执行设定的多种水肥药工作方案,系统能准确记录单次水肥药的用量。(5)为提高系统对水肥药控制精度,缩小系统记录的用量和实际使用的误差。通过脉冲宽度调制的方法,在系统中设定差量补偿的功能以提高系统对水肥药吸入量的控制精度。