水肥一體化設備故障診斷與排除探析
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摘要：隨著時代的發展，農業機械設備越來越先進，既有利于農業生產，也利于提升農作物的種植質量，推動農業農村的快速發展。農業機械設備中，水肥一體化機械設備是一種綜合性的設備，既可以為莊稼灌溉，也可以為農作物施肥，集灌溉和施肥工作于一體，利于作物種植的播種及維護。但在具體實踐中，筆者發現水肥一體化機如操作不當，容易出現故障?；诖?，筆者分析了水肥一體機常見故障及導致故障的原因，并提出了相應排除方法，僅供參考。
農業種植物在生產過程中，需要給予精心護理，才利于農作物的高產，推動農業的快速發展。對此，農民應認識到現代化農業機械設備的作用，比如，結合水肥一體化設備的應用，可以在開展農作物施肥階段進行灑水，確保植物的營養充足。但基于水肥一體化設備的機械化特點，其在長期應用階段，一些故障問題隨時可能發生，對此，為了確保農業工作的穩定持續進行，有關人員應加強對該設備常見故障的研究，掌握排障方法。
1水肥一體化農機設備類型
在早期的水肥一體化設備研發過程中，主要針對農業生產環節的灑水和施肥需要，給予分別考慮，設計階段也側重于單項功能的使用。如針對灑水施工而言，只需將水裝載于農業機械設備上，便可以實現農田的灑水作業，具有效率高、灑水全面的特點；施肥同樣結合莊稼的實際狀態，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。而現代化的水肥一體設備通常要兼具多種功能，如可以在灑水階段同時施肥，一次性作業完成多項農田管理項目，極大地提升了農田管理質量。水肥一體化農機的實際應用中，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合農田的實際需求，配置有關液體肥料。配置肥料的過程中，應結合植物幼苗的特點，精準控制水和肥料的比例，然后使用農業機械設備，將肥料灑向農田。對農業作物進行肥料供給時，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，要求水肥一體化設備能夠有效調節肥液的百分比，合理控制施肥量。此外，基于現代化信息技術的廣泛應用，在農業施肥階段結合智能化、數字化技術的應用，利于提升灑水、施肥工作的效率，從實際效果來看，顯著提高了勞動效率，減輕了農民的負擔，對于推動農業農村的發展具有重要意義[1]。
2水肥一體化設備的工作原理
水肥一體化機械設備的工作原理主要是結合水泵、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。水肥一體化設備主要由肥料、罐、肥料攪拌機、肥料泵、主水泵、流量計、壓力傳感器、水肥控制單元、環境采集控制器、環境監測傳感器、電磁閥、主管路和滴液管路、網關等組成。針對施肥與灑水而言，其主要區別是灑水與施肥系統不同，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，其不同點主要在于施肥控制上的不同?，F代化的水肥一體化農機設備的應用中，控制方式主要為開環控制與智能閉環控制。開環控制主要指由種植人員結合種植經驗，采用手動控制方法，對農田給予施肥、澆灌，這種方式具有粗放性特點，操作過程簡單、方便，但需要基于工作人員的經驗，在實際的操作過程中，若工作人員缺乏經驗，很容易導致施肥階段的少施肥或施肥過量現象發生。少施肥不利于莊稼作物的健康成長，施肥過量很容易導致植物幼苗產生灼傷現象，不利于莊稼的豐收。閉環控制是指基于現代科學技術的智能閉環控制，整體控制由智能監測系統跟蹤檢測，當需要施肥灌溉時，會按照科學的配比有序施肥、灑水。具有控制精度高、響應迅速等特點。現代化智能閉環控制系統的主要工作方式為：通過采集環境信息，具體使用的設備包含土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、植物葉片形態傳感器、果實膨大率傳感器等。相關傳感器會將檢測到的信號傳遞到控制單元，控制單元經計算分析后，會把水肥的灌溉量計算出來，透過對環境光、雨水情況的分析，判斷是否需要灑水或澆肥。當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傳感器都會啟動運作，系統內部的壓力、流量、液體導電率、液體的酸堿度等都會轉變為電信號返回到水肥控制單元。水肥主控系統會結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[2]。
3水肥一體化設備的常見故障
從結構上來看，機械設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致管道堵塞問題，這種故障現象常導致噴頭噴灑異常問題，一旦出現這種故障現象，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，設計中，為了有效解決這種問題現象，常將其設置成易拆卸管道，與此同時，為了有效噴灑，還設有過濾網裝置。針對管道漏水故障，導致該現象的原因有多種，包括管道的質量問題、設計問題等，一旦出現漏水故障問題，需要及時給予檢查，判斷產生問題的根源，確定故障問題的根本原因后，給予合理解決。電路故障問題，電路是現代機械設備的控制單元，該部門包括線路故障、傳感器信號異常等。線路故障產生的原因與機械設備的工作環境存在直接關聯，如實際的運行狀態下，機械設備存在刮碰，極有可能會導致線路損壞；線路在長期振動磨損條件下，也極為容易出現損壞問題。針對明顯的線路損壞現象，應給予及時更換，若存在磨損嚴重現象，應給予及時固定，預防振動性磨損。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，其在應用過程中一旦出現檢測探頭被污染現象，則會直接導致檢測信號的失真問題。因此，農機設備在出現信號檢測問題時，首先應針對傳感器設備進行清潔性檢測，再深入分析。一般較為常見的電氣元件故障有空氣開關損壞、中繼器運行問題、接觸器的故障等。機械故障一般是指較為明顯的故障，易于判斷解決，如在機械設備施肥灑水過程中，存在壓力不足現象，很可能是泵的問題，若泵出現故障，系統運行會直接停止。當壓力不足時，灑水施肥的動力會不足。針對機械故障，其現象特征較為明顯，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；若是其他機械故障，同樣在判定后，給予更換即可。網絡故障一般就是通信故障。隨著物聯網設備的增多，服務器的壓力也隨之增大，所表現的現象為遠程操作不靈、遠程采集信息滯后等[3]。
4故障案例及排除方法
4.1故障案例1
1）地點：某農業生產基地，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械設備，該設備在日常應用中的某一天出現故障。2）故障現象：設備能夠正常運轉，滴、灌水都正常，但設備顯示電導率值與設定值存在較大差距，設定中的傳感器指數為18ms/cm，實際的顯示情況為1.3ms/cm。3）排除方法：對故障現象給予分析，一般影響導電率變化的因素主要為水質變化情況、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，發現是因為施肥泵管路接頭密封不嚴導致，對此，給予及時處理，機械設備的運行恢復正常。
4.2故障案例2
1）地點：新疆某兵團連棟溫室。種植作物：多蘿西（黃瓤西瓜）。種植面積：4000m2。2）故障現象：表現為水泵運行正常，設備顯示壓力為0.5kg，但設定壓力為1.5kg，壓力不夠。故障原因：①電機電壓不夠；②水源不足或供水阻力過大；③管路出口出現阻塞。3）排除方法：通過現場電氣人員排查，為水泵反轉；通過改變水泵線序，解決此問題。
4.3故障案例3
1）地點：河南某農業開發有限公司。2）故障現象：表現為所有設備正常運行，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：現場人員對以上因素一一排查，發現電磁閥不出水。對于這種故障的排查可以采用萬用表對電磁閥進行測量，看是否存在帶電情況。如果發現有帶電問題，可以對電磁閥進行拆卸檢查，確認主閥體是否存在問題；如果沒有問題，繼續檢查水口是否堵塞，如果控制水口存在堵塞可以對其進行疏通。此外，大多數堵塞都是水質偏硬造成的，如果這種問題較為頻繁可以通過加酸調整水質來進行預防[4]。
4.4故障案例4
1）地點：北京市某農業發展有限公司。2）故障現象：設備正常，但遠程通信延遲5個多小時。故障原因：①各式各樣的數據在網絡介質中通過網絡協議（如TCP/IP）進行傳輸，如果信息量過大，超額的網絡流量會導致設備反應緩慢，造成網絡延遲；②網關工作負荷過大；③遠程服務器負荷過大。3）排除方法：設備斷電2min后合閘，問題沒有解決。通過聯系網絡工程師后，遠程重啟服務器，問題得到解決。
5結語
綜上所述，隨著時代的快速發展，現代的農耕技術逐漸成熟，大大節省了人力，提升了工作效率，減輕了工作人員的負擔。水肥一體化設備是集合現代化工藝及科學技術的產物，能夠有效實現農田的灑水施肥工作，然而結合該設備的實際應用階段來看，一些問題也經常性發生，妨礙設備的有效應用。對此，農業人員應加強對水肥一體化設備的常見故障研究，加強有關排障方法的學習，及時維護保養設備。
參考文獻：
[1]趙子龍.水肥一體化施肥機常見故障診斷與排除[J].吉林林業科技，2020，49(6)：46-48.
[2]馬偉順，李超，李元寶，等.一種水肥一體化滲灌機：CN209234251U[P].2019-08-13.
[3]陳囡囡，蘭，柏楊，等.水肥一體化灌溉施肥機吸肥性能試驗研究[J].節水灌溉，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].安徽農業科學，2020，48(9)：167-171.
作者:王力 王玉 許延盧 單位:江蘇農牧科技職業學院