水肥耦合灌溉控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展有力地促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。無(wú)論是應(yīng)用于設(shè)施栽培中還是應(yīng)用在大田作物中的自動(dòng)灌溉控制技術(shù)更是影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。施肥與灌溉同時(shí)進(jìn)行即水肥耦合灌溉,不僅具有節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能、節(jié)省人力等優(yōu)點(diǎn),而且還可大大提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量,同時(shí)減輕了施肥對(duì)環(huán)境的污染。與世界其他國(guó)家如美國(guó)、以色列和加拿大等國(guó)相比,我國(guó)水肥耦合灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較低,自動(dòng)施肥灌溉的控制技術(shù)還處于研究階段,基于此,本課題研究的水肥耦合自動(dòng)灌溉系統(tǒng)具有重要

2、的現(xiàn)實(shí)意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　 本課題針對(duì)國(guó)內(nèi)水肥灌溉系統(tǒng)的實(shí)際需要,通過(guò)大量查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料,對(duì)水肥耦合灌溉液的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、混合技術(shù)做了研究,以單片機(jī)理論為基礎(chǔ),并結(jié)合了通信技術(shù),設(shè)計(jì)了一套水肥耦合自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要對(duì)作物進(jìn)行水肥的實(shí)時(shí)耦合灌溉,而且本系統(tǒng)適用于某種作物的特定生長(zhǎng)期,同時(shí)也可用于各種農(nóng)作物的灌溉中。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51和PC機(jī)為核心部件,采用了自動(dòng)化的上、下位機(jī)兩級(jí)分布式的結(jié)構(gòu)形式。下位機(jī)單

3、片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)灌溉液檢測(cè)信號(hào)的采集、處理、顯示以及對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制并向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)等功能,采用MCS51匯編語(yǔ)言編制其運(yùn)行程序。上位機(jī)經(jīng)MAX232和RS-232通過(guò)串行通信方式接收下位機(jī)的檢測(cè)信息并向其傳輸信息,采用VB語(yǔ)言編程向用戶(hù)提供友好的人機(jī)界面,用戶(hù)可根據(jù)需要方便地選取所需作物及作物的特定生長(zhǎng)期,相應(yīng)結(jié)果及其理論需要的pH、EC值并可直觀顯示在控制信息主界面上,同時(shí)也可在界面內(nèi)自主設(shè)置各參數(shù)的報(bào)警上下限值,以增加系統(tǒng)的安全性

4、。
　　 本課題向作物提供的肥料是按一定要求混合在灌溉水中的水肥混合液,水肥混合灌溉液的實(shí)時(shí)混合控制技術(shù)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),系統(tǒng)采用雙輸入單輸出的模糊控制方法,并用MATLAB的Fuzzy Logic工具箱對(duì)此模糊系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析,論證系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)構(gòu)關(guān)系,使控制系統(tǒng)更具科學(xué)性。此外,用實(shí)驗(yàn)對(duì)水肥的耦合關(guān)系進(jìn)行了論證分析,確定灌溉優(yōu)先調(diào)節(jié)因子,然后通過(guò)耦合調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn),可根據(jù)流體力學(xué)和水力學(xué)相關(guān)原理推出相應(yīng)閥門(mén)的理論開(kāi)啟時(shí)間,為