水肥耦合灌溉控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、自動控制技術的發(fā)展有力地促進了現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展。無論是應用于設施栽培中還是應用在大田作物中的自動灌溉控制技術更是影響現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的熱點。施肥與灌溉同時進行即水肥耦合灌溉,不僅具有節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能、節(jié)省人力等優(yōu)點,而且還可大大提高作物產量和質量,同時減輕了施肥對環(huán)境的污染。與世界其他國家如美國、以色列和加拿大等國相比,我國水肥耦合灌溉系統(tǒng)的自動化程度較低,自動施肥灌溉的控制技術還處于研究階段,基于此,本課題研究的水肥耦合自動灌溉系統(tǒng)具有重要

2、的現(xiàn)實意義和推廣應用價值。
　　 本課題針對國內水肥灌溉系統(tǒng)的實際需要,通過大量查閱國內外相關資料,對水肥耦合灌溉液的自動監(jiān)測、混合技術做了研究,以單片機理論為基礎,并結合了通信技術,設計了一套水肥耦合自動灌溉控制系統(tǒng),實現(xiàn)根據(jù)需要對作物進行水肥的實時耦合灌溉,而且本系統(tǒng)適用于某種作物的特定生長期,同時也可用于各種農作物的灌溉中。系統(tǒng)以單片機AT89C51和PC機為核心部件,采用了自動化的上、下位機兩級分布式的結構形式。下位機單

3、片機系統(tǒng)完成對灌溉液檢測信號的采集、處理、顯示以及對執(zhí)行機構的控制并向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)等功能,采用MCS51匯編語言編制其運行程序。上位機經MAX232和RS-232通過串行通信方式接收下位機的檢測信息并向其傳輸信息,采用VB語言編程向用戶提供友好的人機界面,用戶可根據(jù)需要方便地選取所需作物及作物的特定生長期,相應結果及其理論需要的pH、EC值并可直觀顯示在控制信息主界面上,同時也可在界面內自主設置各參數(shù)的報警上下限值,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時混合控制技術是本系統(tǒng)的關鍵技術,系統(tǒng)采用雙輸入單輸出的模糊控制方法,并用MATLAB的Fuzzy Logic工具箱對此模糊系統(tǒng)進行建模和分析,論證系統(tǒng)的輸入輸出結構關系,使控制系統(tǒng)更具科學性。此外,用實驗對水肥的耦合關系進行了論證分析,確定灌溉優(yōu)先調節(jié)因子,然后通過耦合調節(jié)實驗,可根據(jù)流體力學和水力學相關原理推出相應閥門的理論開啟時間,為