水肥一體化設備常見故障診斷與排除*

王 力，王 玉，許延盧

（江蘇農牧科技職業(yè)學院，江蘇 泰州 225300）

農業(yè)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(yè)的快速發(fā)展。對此，農民應認識到現(xiàn)代化農業(yè)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(yǎng)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(fā)生，對此，為了確保農業(yè)工作的穩(wěn)定持續(xù)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(fā)過程中，主要針對農業(yè)生產環(huán)節(jié)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(yè)機械設備上，便可以實現(xiàn)農田的灑水作業(yè)，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(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(yè)機械設備，將肥料灑向農田。對農業(yè)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(jié)肥液的百分比，合理控制施肥量。此外，基于現(xiàn)代化信息技術的廣泛應用，在農業(yè)施肥階段結合智能化、數(shù)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(yè)農村的發(fā)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(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、網關等組成。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，其不同點主要在于施肥控制上的不同?，F(xiàn)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(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(xiàn)象發(fā)生。少施肥不利于莊稼作物的健康成長，施肥過量很容易導致植物幼苗產生灼傷現(xiàn)象，不利于莊稼的豐收。閉環(huán)控制是指基于現(xiàn)代科學技術的智能閉環(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(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(huán)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(tǒng)內部的壓力、流量、液體導電率、液體的酸堿度等都會轉變?yōu)殡娦盘柗祷氐剿士刂茊卧?。水肥主控系統(tǒng)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(yè)[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(xiàn)象常導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，設計中，為了有效解決這種問題現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(huán)境存在直接關聯(lián)，如實際的運行狀態(tài)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(xiàn)損壞問題。針對明顯的線路損壞現(xiàn)象，應給予及時更換，若存在磨損嚴重現(xiàn)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(xiàn)檢測探頭被污染現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象，很可能是泵的問題，若泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)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(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(lián)網設備的增多，服務器的壓力也隨之增大，所表現(xiàn)的現(xiàn)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(yè)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(xiàn)故障。

2）故障現(xiàn)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(shù)為18 ms/cm，實際的顯示情況為1.3 ms/cm。

3）排除方法：對故障現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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：4 000 m2。

2）故障現(xiàn)象：表現(xiàn)為水泵運行正常，設備顯示壓力為0.5 kg，但設定壓力為1.5 kg，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(xiàn)阻塞。

3）排除方法：通過現(xiàn)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(yè)開發(fā)有限公司。

2）故障現(xiàn)象：表現(xiàn)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(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，可以對電磁閥進行拆卸檢查，確認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行疏通。此外，大多數(shù)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(yè)發(fā)展有限公司。

2）故障現(xiàn)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(shù)據(jù)在網絡介質中通過網絡協(xié)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2 min后合閘，問題沒有解決。通過聯(lián)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(fā)展，現(xiàn)代的農耕技術逐漸成熟，大大節(jié)省了人力，提升了工作效率，減輕了工作人員的負擔。水肥一體化設備是集合現(xiàn)代化工藝及科學技術的產物，能夠有效實現(xiàn)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(fā)生，妨礙設備的有效應用。對此，農業(yè)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(yǎng)設備。