水肥一体化设备常见故障诊断与排除*

王 力，王 玉，许延卢

（江苏农牧科技职业学院，江苏 泰州 225300）

农业种植物在生产过程中，需要给予精心护理，才利于农作物的高产，推动农业的快速发展。对此，农民应认识到现代化农业机械设备的作用，比如，结合水肥一体化设备的应用，可以在开展农作物施肥阶段进行洒水，确保植物的营养充足。但基于水肥一体化设备的机械化特点，其在长期应用阶段，一些故障问题随时可能发生，对此，为了确保农业工作的稳定持续进行，有关人员应加强对该设备常见故障的研究，掌握排障方法。

1 水肥一体化农机设备类型

在早期的水肥一体化设备研发过程中，主要针对农业生产环节的洒水和施肥需要，给予分别考虑，设计阶段也侧重于单项功能的使用。如针对洒水施工而言，只需将水装载于农业机械设备上，便可以实现农田的洒水作业，具有效率高、洒水全面的特点；施肥同样结合庄稼的实际状态，给予固定有序的施肥，通过类似于洒水方式的施工操作，完成施肥。而现代化的水肥一体设备通常要兼具多种功能，如可以在洒水阶段同时施肥，一次性作业完成多项农田管理项目，极大地提升了农田管理质量。

水肥一体化农机的实际应用中，按照功能性可以分为两种或多种肥液同时播洒模式，具体的施肥操作要结合农田的实际需求，配置有关液体肥料。配置肥料的过程中，应结合植物幼苗的特点，精准控制水和肥料的比例，然后使用农业机械设备，将肥料洒向农田。对农业作物进行肥料供给时，主要有氮、磷、钾等微量元素肥，基于含量需求的不同，给予不同比例的配比。另外，针对农作物的不同生长阶段，肥液的配比控制同样不同，对此，要求水肥一体化设备能够有效调节肥液的百分比，合理控制施肥量。此外，基于现代化信息技术的广泛应用，在农业施肥阶段结合智能化、数字化技术的应用，利于提升洒水、施肥工作的效率，从实际效果来看，显著提高了劳动效率，减轻了农民的负担，对于推动农业农村的发展具有重要意义[1]。

2 水肥一体化设备的工作原理

水肥一体化机械设备的工作原理主要是结合水泵、传感器、控制单元等，在水泵的动力支持下，完成水肥的播洒工作。水肥一体化设备主要由肥料、罐、肥料搅拌机、肥料泵、主水泵、流量计、压力传感器、水肥控制单元、环境采集控制器、环境监测传感器、电磁阀、主管路和滴液管路、网关等组成。针对施肥与洒水而言，其主要区别是洒水与施肥系统不同，可分开为两条路径；针对两种施肥方式与多种施肥方式而言，其不同点主要在于施肥控制上的不同。现代化的水肥一体化农机设备的应用中，控制方式主要为开环控制与智能闭环控制。开环控制主要指由种植人员结合种植经验，采用手动控制方法，对农田给予施肥、浇灌，这种方式具有粗放性特点，操作过程简单、方便，但需要基于工作人员的经验，在实际的操作过程中，若工作人员缺乏经验，很容易导致施肥阶段的少施肥或施肥过量现象发生。少施肥不利于庄稼作物的健康成长，施肥过量很容易导致植物幼苗产生灼伤现象，不利于庄稼的丰收。闭环控制是指基于现代科学技术的智能闭环控制，整体控制由智能监测系统跟踪检测，当需要施肥灌溉时，会按照科学的配比有序施肥、洒水。具有控制精度高、响应迅速等特点。

现代化智能闭环控制系统的主要工作方式为：通过采集环境信息，具体使用的设备包含土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器、植物叶片形态传感器、果实膨大率传感器等。相关传感器会将检测到的信号传递到控制单元，控制单元经计算分析后，会把水肥的灌溉量计算出来，透过对环境光、雨水情况的分析，判断是否需要洒水或浇肥。当控制单元判断可以施肥浇水后，智能控制单元会自动启动肥料搅拌机并开启肥料泵，主水泵会向滴灌管路输送肥料液体。此时，压力传感器、流量传感器、EC传感器、pH传感器都会启动运作，系统内部的压力、流量、液体导电率、液体的酸碱度等都会转变为电信号返回到水肥控制单元。水肥主控系统会结合传感器接收到的信号，控制肥料配比、施肥时间等，有序开展自动化的洒水施肥作业[2]。

3 水肥一体化设备的常见故障

从结构上来看，机械设备主要分为水路部分、电气部分以及通信部分。水路部分的常见故障为管道堵塞、喷头堵塞、管道漏水等。管道堵塞问题主要是由于肥料沉淀，一些沉淀物的堆积导致管道堵塞问题，这种故障现象常导致喷头喷洒异常问题，一旦出现这种故障现象，将直接影响到洒水施肥的有序开展。针对堵塞问题，通常需要给予拆修处理，设计中，为了有效解决这种问题现象，常将其设置成易拆卸管道，与此同时，为了有效喷洒，还设有过滤网装置。针对管道漏水故障，导致该现象的原因有多种，包括管道的质量问题、设计问题等，一旦出现漏水故障问题，需要及时给予检查，判断产生问题的根源，确定故障问题的根本原因后，给予合理解决。

电路故障问题，电路是现代机械设备的控制单元，该部门包括线路故障、传感器信号异常等。线路故障产生的原因与机械设备的工作环境存在直接关联，如实际的运行状态下，机械设备存在刮碰，极有可能会导致线路损坏；线路在长期振动磨损条件下，也极为容易出现损坏问题。针对明显的线路损坏现象，应给予及时更换，若存在磨损严重现象，应给予及时固定，预防振动性磨损。针对传感器元件的故障问题而言，基于传感器元件的精密性，其在应用过程中一旦出现检测探头被污染现象，则会直接导致检测信号的失真问题。因此，农机设备在出现信号检测问题时，首先应针对传感器设备进行清洁性检测，再深入分析。一般较为常见的电气元件故障有空气开关损坏、中继器运行问题、接触器的故障等。

机械故障一般是指较为明显的故障，易于判断解决，如在机械设备施肥洒水过程中，存在压力不足现象，很可能是泵的问题，若泵出现故障，系统运行会直接停止。当压力不足时，洒水施肥的动力会不足。针对机械故障，其现象特征较为明显，维修过程也较为方便。如判定为泵的故障，给予直接更换即可；若是其他机械故障，同样在判定后，给予更换即可。

网络故障一般就是通信故障。随着物联网设备的增多，服务器的压力也随之增大，所表现的现象为远程操作不灵、远程采集信息滞后等[3]。

4 故障案例及排除方法

4.1 故障案例1

1）地点：某农业生产基地，属于日光温室类型。种植作物有韭菜、西红柿等，日常的田间管理工作中，洒水施肥是重要的工作项目。该基地决定采用水肥一体化机械设备，该设备在日常应用中的某一天出现故障。

2）故障现象：设备能够正常运转，滴、灌水都正常，但设备显示电导率值与设定值存在较大差距，设定中的传感器指数为18 ms/cm，实际的显示情况为1.3 ms/cm。

3）排除方法：对故障现象给予分析，一般影响导电率变化的因素主要为水质变化情况、肥料百分比情况、肥料堵塞等。诊断阶段决定采用排除法，通过对肥料桶、管道、电磁阀、施肥泵逐一排查，发现是因为施肥泵管路接头密封不严导致，对此，给予及时处理，机械设备的运行恢复正常。

4.2 故障案例2

1）地点：新疆某兵团连栋温室。种植作物：多萝西（黄瓤西瓜）。种植面积：4 000 m2。

2）故障现象：表现为水泵运行正常，设备显示压力为0.5 kg，但设定压力为1.5 kg，压力不够。故障原因：①电机电压不够；②水源不足或供水阻力过大；③管路出口出现阻塞。

3）排除方法：通过现场电气人员排查，为水泵反转；通过改变水泵线序，解决此问题。

4.3 故障案例3

1）地点：河南某农业开发有限公司。

2）故障现象：表现为所有设备正常运行，滴灌带没水。故障原因：①滴灌带管路阻塞；②总泵压力不足；③管路有气阻；④电磁阀阻塞。

3）排除方法：现场人员对以上因素一一排查，发现电磁阀不出水。对于这种故障的排查可以采用万用表对电磁阀进行测量，看是否存在带电情况。如果发现有带电问题，可以对电磁阀进行拆卸检查，确认主阀体是否存在问题；如果没有问题，继续检查水口是否堵塞，如果控制水口存在堵塞可以对其进行疏通。此外，大多数堵塞都是水质偏硬造成的，如果这种问题较为频繁可以通过加酸调整水质来进行预防[4]。

4.4 故障案例4

1）地点：北京市某农业发展有限公司。

2）故障现象：设备正常，但远程通信延迟5个多小时。故障原因：①各式各样的数据在网络介质中通过网络协议（如TCP/IP）进行传输，如果信息量过大，超额的网络流量会导致设备反应缓慢，造成网络延迟；②网关工作负荷过大；③远程服务器负荷过大。

3）排除方法：设备断电2 min后合闸，问题没有解决。通过联系网络工程师后，远程重启服务器，问题得到解决。

5 结语

综上所述，随着时代的快速发展，现代的农耕技术逐渐成熟，大大节省了人力，提升了工作效率，减轻了工作人员的负担。水肥一体化设备是集合现代化工艺及科学技术的产物，能够有效实现农田的洒水施肥工作，然而结合该设备的实际应用阶段来看，一些问题也经常性发生，妨碍设备的有效应用。对此，农业人员应加强对水肥一体化设备的常见故障研究，加强有关排障方法的学习，及时维护保养设备。