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作品名称：耘播精准——小型一体化智能灌溉施肥控制装置
学校名称：兰州工业学院
参赛队伍：启智队
队伍编号：217236
参赛学生：宋桐太陈国翼石一彤
指导老师：柳斌施乐
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本项目针对传统人工施肥灌溉存在的劳动强度大、水肥浪费严重、依赖经验、难以精准控制等痛点，研发一款低成本、易操作、高适配性的小型一体化智能装置，实现“按需供水、精准施肥”，降低种植管理难度，提升作物生长质量，助力家庭种植与小型农业生产的高效化、智能化发展，实现“缺什么补什么，缺多少补多少”的精准农业理念，为绿色、可持续的城市农业发展提供技术支撑；彻底改变传统小型农业依赖人工、“凭感觉”操作的模式，提升产量与品质。

创新点：1.硬件系统设计：研发包含土壤湿度传感器、养分传感器、微型水泵、智能控制器的一体化硬件，将水泵、肥泵、管路、混合腔、控制器等高度集成，实现设备的小型化、轻量化和美观化，并具备防水、防腐蚀等户外防护能力。实现对土壤环境数据的实时采集与水肥精准输送，且装置体积适配小型种植场景。

2.控制算法开发：基于采集的土壤数据与不同作物的水肥需求模型，开发自动调节算法，支持手动设定与自动适配两种模式，确保水肥配比精准、供给及时。

3.功能优化与测试：添加手机APP远程监控功能，方便用户查看数据与操控；选取番茄、生菜等常见作物进行种植测试，验证装置在不同场景下的稳定性与水肥利用效率，迭代优化装置性能。

设计方案：1.核心硬件与电路：选用合适的电容式传感器；搭配微型土壤养分传感器（可检测氮、磷、钾含量），体积控制在合适的参数以内，确保能轻松插入盆栽或小型农田土壤。

2.执行模块：选用微型直流水泵与耐腐蚀微型施肥泵，避免传统大流量泵体积过大的问题；同时设计双路管路（一路输水、一路输肥），实现水肥混合后同步供给。

3.控制模块：采用低功耗单片机（如 STM32F103）作为核心控制器，集成 WiFi 模块（支持手机 APP 通信），整体电路采用贴片元件设计，缩小电路板尺寸，降低功耗，适配电池或市电供电。

4.一体化壳体与结构：采用 ABS 环保材料，通过 3D 建模优化结构，将传感器、控制器、水泵、小型储肥罐集成于同一壳体，整体体积控制在合适尺寸以内，支持壁挂或落地安装。

5.作物水肥需求模型构建：分生长阶段确定土壤湿度阈值、养分浓度范围，形成数据库存储于控制器中。

6.智能算法控制开发：控制器实时采集土壤湿度与养分数据，对比作物需求模型，当湿度低于阈值时，启动水泵灌溉至目标湿度；当养分不足时，启动施肥泵按比例输送肥料，同时控制水泵调节水肥混合浓度。