当前我国的设施农业发展面积虽然居于全国首位,但是农业产量却远远低于农业发达国家的平均水平。造成这一结果的原因是因为我国的灌溉施肥技术相对落后很多,缺乏相应的科学化、信息化、统一化管理。随着物联网等技术的快速发展,智慧农业将是农业未来发展的必然趋势。作物的需水量和需肥量控制必须依据科学的决策,而不是人为的经验去决定。本课题围绕智慧农业信息化管理技术和精准水肥配制技术,主要进行了以下方面的研究:(1)分析国内外水肥一体化智能配肥控制技术的发展现状以及存在的问题,搭建了物联网管理平台,采用分层设计思想,将平台分为4个层次:物理感知层、数据传输层、信息决策层和应用控制层。依据此平台可解决智能配肥过程中的多维信息采集,智能决策、远程控制指导灌溉施肥作业。(2)结合水溶性肥料市场的快速发展,研制了一种可以完成固体肥料配制的智能水肥一体机。采用模块化的思想,设计研发了基于STM32微控制器的智能配肥控制系统,并加入了灌溉施肥控制算法,实时闭环反馈,保证水肥溶液配制的精确性。采用触摸屏技术,设计了良好的人机交互界面,基于ModBus协议实现与物联网管理平台的双向通信。(3)利用嵌入式技术,研制了一种自动反冲洗过滤器控制系统,该系统基于STM32微控制器可实现自动反冲洗控制任务,并可将过滤、反冲洗过程的关键信息上传至物联网管理平台,对关键信息进行综合分析处理,远程接收反冲洗指令,实现智慧节水。(4)针对智能配肥控制系统水肥浓度控制的非线性问题,设计了模糊控制器。运用模糊控制理论制定了配肥控制系统的变量论域和模糊控制规则,通过测试验证了该模糊控制器的优越性。通过以上研究工作,最终完成了智能配肥控制系统的开发,通过实际测试证明了该系统可满足实际控制要求。