水肥一體化設(shè)備故障診斷與排除探析

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摘要：隨著時代的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備越來越先進(jìn)，既有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也利于提升農(nóng)作物的種植質(zhì)量，推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村的快速發(fā)展。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中，水肥一體化機(jī)械設(shè)備是一種綜合性的設(shè)備，既可以為莊稼灌溉，也可以為農(nóng)作物施肥，集灌溉和施肥工作于一體，利于作物種植的播種及維護(hù)。但在具體實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)水肥一體化機(jī)如操作不當(dāng)，容易出現(xiàn)故障?；诖?，筆者分析了水肥一體機(jī)常見故障及導(dǎo)致故障的原因，并提出了相應(yīng)排除方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：水肥一體化設(shè)備；故障診斷；排除方法

農(nóng)業(yè)種植物在生產(chǎn)過程中，需要給予精心護(hù)理，才利于農(nóng)作物的高產(chǎn)，推動農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。對此，農(nóng)民應(yīng)認(rèn)識到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的作用，比如，結(jié)合水肥一體化設(shè)備的應(yīng)用，可以在開展農(nóng)作物施肥階段進(jìn)行灑水，確保植物的營養(yǎng)充足。但基于水肥一體化設(shè)備的機(jī)械化特點(diǎn)，其在長期應(yīng)用階段，一些故障問題隨時可能發(fā)生，對此，為了確保農(nóng)業(yè)工作的穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行，有關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對該設(shè)備常見故障的研究，掌握排障方法。

1水肥一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備類型

在早期的水肥一體化設(shè)備研發(fā)過程中，主要針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的灑水和施肥需要，給予分別考慮，設(shè)計階段也側(cè)重于單項功能的使用。如針對灑水施工而言，只需將水裝載于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備上，便可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的灑水作業(yè)，具有效率高、灑水全面的特點(diǎn)；施肥同樣結(jié)合莊稼的實(shí)際狀態(tài)，給予固定有序的施肥，通過類似于灑水方式的施工操作，完成施肥。而現(xiàn)代化的水肥一體設(shè)備通常要兼具多種功能，如可以在灑水階段同時施肥，一次性作業(yè)完成多項農(nóng)田管理項目，極大地提升了農(nóng)田管理質(zhì)量。水肥一體化農(nóng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，按照功能性可以分為兩種或多種肥液同時播灑模式，具體的施肥操作要結(jié)合農(nóng)田的實(shí)際需求，配置有關(guān)液體肥料。配置肥料的過程中，應(yīng)結(jié)合植物幼苗的特點(diǎn)，精準(zhǔn)控制水和肥料的比例，然后使用農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，將肥料灑向農(nóng)田。對農(nóng)業(yè)作物進(jìn)行肥料供給時，主要有氮、磷、鉀等微量元素肥，基于含量需求的不同，給予不同比例的配比。另外，針對農(nóng)作物的不同生長階段，肥液的配比控制同樣不同，對此，要求水肥一體化設(shè)備能夠有效調(diào)節(jié)肥液的百分比，合理控制施肥量。此外，基于現(xiàn)代化信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)施肥階段結(jié)合智能化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，利于提升灑水、施肥工作的效率，從實(shí)際效果來看，顯著提高了勞動效率，減輕了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，對于推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村的發(fā)展具有重要意義[1]。

2水肥一體化設(shè)備的工作原理

水肥一體化機(jī)械設(shè)備的工作原理主要是結(jié)合水泵、傳感器、控制單元等，在水泵的動力支持下，完成水肥的播灑工作。水肥一體化設(shè)備主要由肥料、罐、肥料攪拌機(jī)、肥料泵、主水泵、流量計、壓力傳感器、水肥控制單元、環(huán)境采集控制器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、電磁閥、主管路和滴液管路、網(wǎng)關(guān)等組成。針對施肥與灑水而言，其主要區(qū)別是灑水與施肥系統(tǒng)不同，可分開為兩條路徑；針對兩種施肥方式與多種施肥方式而言，其不同點(diǎn)主要在于施肥控制上的不同?，F(xiàn)代化的水肥一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用中，控制方式主要為開環(huán)控制與智能閉環(huán)控制。開環(huán)控制主要指由種植人員結(jié)合種植經(jīng)驗(yàn)，采用手動控制方法，對農(nóng)田給予施肥、澆灌，這種方式具有粗放性特點(diǎn)，操作過程簡單、方便，但需要基于工作人員的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際的操作過程中，若工作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，很容易導(dǎo)致施肥階段的少施肥或施肥過量現(xiàn)象發(fā)生。少施肥不利于莊稼作物的健康成長，施肥過量很容易導(dǎo)致植物幼苗產(chǎn)生灼傷現(xiàn)象，不利于莊稼的豐收。閉環(huán)控制是指基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的智能閉環(huán)控制，整體控制由智能監(jiān)測系統(tǒng)跟蹤檢測，當(dāng)需要施肥灌溉時，會按照科學(xué)的配比有序施肥、灑水。具有控制精度高、響應(yīng)迅速等特點(diǎn)。現(xiàn)代化智能閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要工作方式為：通過采集環(huán)境信息，具體使用的設(shè)備包含土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、植物葉片形態(tài)傳感器、果實(shí)膨大率傳感器等。相關(guān)傳感器會將檢測到的信號傳遞到控制單元，控制單元經(jīng)計算分析后，會把水肥的灌溉量計算出來，透過對環(huán)境光、雨水情況的分析，判斷是否需要灑水或澆肥。當(dāng)控制單元判斷可以施肥澆水后，智能控制單元會自動啟動肥料攪拌機(jī)并開啟肥料泵，主水泵會向滴灌管路輸送肥料液體。此時，壓力傳感器、流量傳感器、EC傳感器、pH傳感器都會啟動運(yùn)作，系統(tǒng)內(nèi)部的壓力、流量、液體導(dǎo)電率、液體的酸堿度等都會轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗祷氐剿士刂茊卧?。水肥主控系統(tǒng)會結(jié)合傳感器接收到的信號，控制肥料配比、施肥時間等，有序開展自動化的灑水施肥作業(yè)[2]。

3水肥一體化設(shè)備的常見故障

從結(jié)構(gòu)上來看，機(jī)械設(shè)備主要分為水路部分、電氣部分以及通信部分。水路部分的常見故障為管道堵塞、噴頭堵塞、管道漏水等。管道堵塞問題主要是由于肥料沉淀，一些沉淀物的堆積導(dǎo)致管道堵塞問題，這種故障現(xiàn)象常導(dǎo)致噴頭噴灑異常問題，一旦出現(xiàn)這種故障現(xiàn)象，將直接影響到灑水施肥的有序開展。針對堵塞問題，通常需要給予拆修處理，設(shè)計中，為了有效解決這種問題現(xiàn)象，常將其設(shè)置成易拆卸管道，與此同時，為了有效噴灑，還設(shè)有過濾網(wǎng)裝置。針對管道漏水故障，導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因有多種，包括管道的質(zhì)量問題、設(shè)計問題等，一旦出現(xiàn)漏水故障問題，需要及時給予檢查，判斷產(chǎn)生問題的根源，確定故障問題的根本原因后，給予合理解決。電路故障問題，電路是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的控制單元，該部門包括線路故障、傳感器信號異常等。線路故障產(chǎn)生的原因與機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境存在直接關(guān)聯(lián)，如實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)械設(shè)備存在刮碰，極有可能會導(dǎo)致線路損壞；線路在長期振動磨損條件下，也極為容易出現(xiàn)損壞問題。針對明顯的線路損壞現(xiàn)象，應(yīng)給予及時更換，若存在磨損嚴(yán)重現(xiàn)象，應(yīng)給予及時固定，預(yù)防振動性磨損。針對傳感器元件的故障問題而言，基于傳感器元件的精密性，其在應(yīng)用過程中一旦出現(xiàn)檢測探頭被污染現(xiàn)象，則會直接導(dǎo)致檢測信號的失真問題。因此，農(nóng)機(jī)設(shè)備在出現(xiàn)信號檢測問題時，首先應(yīng)針對傳感器設(shè)備進(jìn)行清潔性檢測，再深入分析。一般較為常見的電氣元件故障有空氣開關(guān)損壞、中繼器運(yùn)行問題、接觸器的故障等。機(jī)械故障一般是指較為明顯的故障，易于判斷解決，如在機(jī)械設(shè)備施肥灑水過程中，存在壓力不足現(xiàn)象，很可能是泵的問題，若泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)運(yùn)行會直接停止。當(dāng)壓力不足時，灑水施肥的動力會不足。針對機(jī)械故障，其現(xiàn)象特征較為明顯，維修過程也較為方便。如判定為泵的故障，給予直接更換即可；若是其他機(jī)械故障，同樣在判定后，給予更換即可。網(wǎng)絡(luò)故障一般就是通信故障。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增多，服務(wù)器的壓力也隨之增大，所表現(xiàn)的現(xiàn)象為遠(yuǎn)程操作不靈、遠(yuǎn)程采集信息滯后等[3]。

4故障案例及排除方法

4.1故障案例1

1）地點(diǎn)：某農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，屬于日光溫室類型。種植作物有韭菜、西紅柿等，日常的田間管理工作中，灑水施肥是重要的工作項目。該基地決定采用水肥一體化機(jī)械設(shè)備，該設(shè)備在日常應(yīng)用中的某一天出現(xiàn)故障。2）故障現(xiàn)象：設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，滴、灌水都正常，但設(shè)備顯示電導(dǎo)率值與設(shè)定值存在較大差距，設(shè)定中的傳感器指數(shù)為18ms/cm，實(shí)際的顯示情況為1.3ms/cm。3）排除方法：對故障現(xiàn)象給予分析，一般影響導(dǎo)電率變化的因素主要為水質(zhì)變化情況、肥料百分比情況、肥料堵塞等。診斷階段決定采用排除法，通過對肥料桶、管道、電磁閥、施肥泵逐一排查，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槭┓时霉苈方宇^密封不嚴(yán)導(dǎo)致，對此，給予及時處理，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行恢復(fù)正常。

4.2故障案例2

1）地點(diǎn)：新疆某兵團(tuán)連棟溫室。種植作物：多蘿西（黃瓤西瓜）。種植面積：4000m2。2）故障現(xiàn)象：表現(xiàn)為水泵運(yùn)行正常，設(shè)備顯示壓力為0.5kg，但設(shè)定壓力為1.5kg，壓力不夠。故障原因：①電機(jī)電壓不夠；②水源不足或供水阻力過大；③管路出口出現(xiàn)阻塞。3）排除方法：通過現(xiàn)場電氣人員排查，為水泵反轉(zhuǎn)；通過改變水泵線序，解決此問題。

4.3故障案例3

1）地點(diǎn)：河南某農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。2）故障現(xiàn)象：表現(xiàn)為所有設(shè)備正常運(yùn)行，滴灌帶沒水。故障原因：①滴灌帶管路阻塞；②總泵壓力不足；③管路有氣阻；④電磁閥阻塞。3）排除方法：現(xiàn)場人員對以上因素一一排查，發(fā)現(xiàn)電磁閥不出水。對于這種故障的排查可以采用萬用表對電磁閥進(jìn)行測量，看是否存在帶電情況。如果發(fā)現(xiàn)有帶電問題，可以對電磁閥進(jìn)行拆卸檢查，確認(rèn)主閥體是否存在問題；如果沒有問題，繼續(xù)檢查水口是否堵塞，如果控制水口存在堵塞可以對其進(jìn)行疏通。此外，大多數(shù)堵塞都是水質(zhì)偏硬造成的，如果這種問題較為頻繁可以通過加酸調(diào)整水質(zhì)來進(jìn)行預(yù)防[4]。

4.4故障案例4

1）地點(diǎn)：北京市某農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司。2）故障現(xiàn)象：設(shè)備正常，但遠(yuǎn)程通信延遲5個多小時。故障原因：①各式各樣的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如TCP/IP）進(jìn)行傳輸，如果信息量過大，超額的網(wǎng)絡(luò)流量會導(dǎo)致設(shè)備反應(yīng)緩慢，造成網(wǎng)絡(luò)延遲；②網(wǎng)關(guān)工作負(fù)荷過大；③遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)荷過大。3）排除方法：設(shè)備斷電2min后合閘，問題沒有解決。通過聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)工程師后，遠(yuǎn)程重啟服務(wù)器，問題得到解決。

5結(jié)語

綜上所述，隨著時代的快速發(fā)展，現(xiàn)代的農(nóng)耕技術(shù)逐漸成熟，大大節(jié)省了人力，提升了工作效率，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。水肥一體化設(shè)備是集合現(xiàn)代化工藝及科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，能夠有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的灑水施肥工作，然而結(jié)合該設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用階段來看，一些問題也經(jīng)常性發(fā)生，妨礙設(shè)備的有效應(yīng)用。對此，農(nóng)業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)對水肥一體化設(shè)備的常見故障研究，加強(qiáng)有關(guān)排障方法的學(xué)習(xí)，及時維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳囡囡，蘭，柏楊，等.水肥一體化灌溉施肥機(jī)吸肥性能試驗(yàn)研究[J].節(jié)水灌溉，2019(5)：17-20+26.

[4]劉寶勇，劉欣玲，張成，等.水肥一體化模式下不同施肥處理對沙地土壤理化性狀及土壤酶活性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48(9)：167-171.

作者:王力 王玉 許延盧 單位:江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院