温室节水灌溉系统模糊控制器设计及MATLAB仿真

为实现对温室作物用水自动、适时与适量的灌溉,针对温室环境复杂且很难建立精确数学模型的特点,设计了基于模糊控制的温室节水灌溉系统,并介绍了模糊控制器的设计。该控制器将土壤湿度偏差及偏差变化率作为输入量,灌溉时间长度作为输出量,分别应用MATLAB对控制系统进行仿真实验和在实验室进行滴灌实验。仿真结果和初步试验结果表明:系统可控制土壤湿度与设定目标湿度之间的偏差在1%左右,可以满足对土壤湿度控制的要求,能够实现温室的自动灌溉。     

基于模糊控制的温室灌溉控制系统的研究

针对温室灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点,开发了基于LabVIEW平台的温室节水灌溉模糊控制系统。该系统由土壤湿度传感器、数据采集卡、LabVIEW软件平台等组成,以土壤湿度偏差以及偏差变化率为输入量,以灌溉时间长度为输出量,采用MATLAB Fuzzy Logic工具箱设计模糊控制器,实现了温室灌溉需水量的模糊决策系统。试验结果表明,该系统能够根据土壤水分适时、适量的灌溉,对节水灌溉技术的发展起到了一定的作用。     

智能通讯协议在稻田灌溉系统中的应用

为了实现水稻大田的自动灌溉,使土壤湿度保持在最适土壤湿度范围内,以ZigBee和GPRS技术为基础,实现了数据传输及网络控制。实验田数据采集与水泵控制局域网采用ZigBee网状拓扑结构,采用GPRS技术实现局域网数据上传。数据分析系统包括土壤湿度保持计算系统和水泵灌溉模糊控制系统,其中土壤湿度保持计算系统包括土壤蒸发蒸腾模型和土壤渗透模型,输入量为传感器检测的温度T、风速U、空气湿度RH和日照长度D,输出量为当前土壤湿度到最适土壤湿度下限所需时间。泵灌溉模糊系统分为两阶段:一是以水稻生长时期为输入,最适土壤湿度为系统输出;二是以温度T和当前土壤湿度与最适土壤湿度下限偏差为输入,水泵开机时间为输出。测试结果表明:本系统保持土壤湿度在最适湿度范围内,且具有较高可靠性。     

基于模糊逻辑系统的灌溉时间的决策算法

针对智能灌溉决策供应系统,提出基于模糊逻辑系统的灌溉时间的决策算法(Fuzzy Logic-based decision algorithm for irrigation time,FI-DAIT)。智能灌溉决策供应系统的目的就是通过无线传感网络中的节点,感测农业参数,包括土壤温度和土壤湿度。再依据当前土壤湿度和上次观察时刻的土壤湿度,计算土壤湿度下降率。然后,将土壤温度和土壤湿度下降率作为模糊逻辑系统的输入,而模糊逻辑系统的输出就为灌溉时间。实验结果表明,FIDAIT算法能够准确地计算灌溉时间。     

单片机模糊智能控制在灌溉中的应用

以 8 0 5 1单片机为核心的全自动模糊智能灌溉控制器 ,能根据土壤湿度传感器检测到的水分状况 ,通过模糊控制规则对电磁阀执行有效地控制 ,同时该控制器可以按设定周期进行定时灌溉。该控制器稳定性高 ,适应多种作物灌溉。     

基于物联网Android平台的远程智能节水灌溉系统

针对农业灌溉中的水资源浪费问题和灌溉远程控制问题,对物联网相关技术进行研究,设计了基于物联网Android平台的农业远程智能节水灌溉系统,实现了对多传感器节点(空气温湿度、光照、土壤湿度、电磁阀、变频器等)远程采集和控制,以及对多个控制器节点的远程监测与控制。系统不受时间地域限制,用户可以通过Android移动终端实现对智能节水灌溉系统的监测和控制。系统采用CC2 5 3 0作为无线传感器芯片、OK6 4 1 0作为控制器节点芯片。实测结果验证了该设计的可行性和有效性,可为远程智能节水灌溉提供平台支持,能够满足农业节水灌溉的需要。     

基于单片机的自动浇花器设计

为了提高植物灌溉效率、节省人工时间,笔者设计了一种自动浇花器,其设计关键是用AT89C51单片机设计作为系统,YL-69作为土壤湿度传感器控制模块,光敏传感器作为光照量传感器控制模块,LCD1602作为表明数据库的控制模块,功能键用于设置标值。仿真结果表明,该自动浇花器有以下三种运行方式：一是可以用YL-69湿度控制器进行土壤湿度的收集,再利用AT89C51单片机设计对信息内容进行修复,导出控制信号,控制信号再通过控制开关操纵离心水泵电源开关,进而进行全自动浇水。二是利用单片机设计进行精准操纵,在设置时间内执行浇水动作。三是在系统里加入一个光敏传感器,当检验到有光照时,即白天情况下系统检测出土壤湿度小于预设值的时候进行浇水;当检测出无光照即夜晚时,检测出土壤湿度小于预设值系统不会运作。     

时变论域下设施智能滴灌系统的模糊PID控制

针对设施农业中灌溉系统控制算法不稳定、自适应能力差等问题,通过引入伸缩因子提升自适应模糊控制器的性能,来获得控制精度高、振荡弱的最佳控制方法。结果表明,基于时变论域自适应模糊PID控制系统具有超调量小、调整时间短、稳定性高等优点,相对于传统模糊PID,控制效果明显提升,同时,田间测试的结果表明系统可根据土壤湿度数据进行自动控制,使土壤湿度始终保持在给定值附近,实现灌溉的精准管理和精确控制,为发展设施农业精准灌溉提供一种新的解决方案。     

模糊PID智能灌溉控制器的设计及MATLAB仿真

针对不同的植物、地理环境制定不同的灌溉策略是非常有必要的。土壤湿度对植物的生长起到关键作用,考虑到温室灌溉系统非线性、纯延时等特性,以及难以建立准确的数学模型的特点,设计模糊PID控制器,用Simulink搭建温室智能灌溉控制系统。通过仿真曲线表明,相比较于模糊控制器其控制精度提高2%;与传统PID控制器相比超调量减少5%,收敛时长减少20 s。结果表明,模糊控制器有很好的鲁棒性,良好的动态性能,能够达到温室植物灌溉的要求。     

基于Raspberry Pi的室内智能灌溉系统设计与研究

为提高灌溉的精确度与精细化种植的用水效率,研究设计了一种基于 Raspberry 的精准灌溉系统。采用Raspberry Pi 3b与相关传感器设计了系统的硬件,应用pyhton语言编写系统相关程序,并搭建数据库,编写了二维模糊控制器的模糊算法控制程序,其输入量为土壤湿度和土壤湿度的变化值,输出量为直流电机的 PWM 值。最后通过黄瓜幼苗的种植进行试验,达到了预期的节水目标。为智能灌溉的全面实现提供理论基础与参考依据。     

模糊控制技术在滴灌电磁阀中的应用

针对灌溉电磁阀不易建立精确数学模型进行控制和灌溉的非线性和时滞性,采用模糊控制技术,以超低功耗单片机作为控制核心,通过对土壤湿度和空气温度的适时检测,并将其模糊化,经模糊推理、解模糊获得相应的灌溉量.此系统采用太阳能供电技术,可以在电能缺乏的区域或边远地区实施节水灌溉,节约了能源和水,有效地提高了灌溉的自动化水平.     

基于ZigBee和GPRS智能监测的节水灌溉装置设计

为了提高农业用水的利用率,解决农业用水紧张问题,提出了一种基于分布式ZigBee和GPRS无线通信技术的大范围远程控制节水灌溉系统,实现了节水灌溉装置的远程监控和自动化调节。该系统以单片机作为控制器,将土壤湿度测试数据进行传输和保存,通过设定阈值来控制零压启动电磁阀实施灌溉操作,并采用无线传感网络和GPRS将采集的数据进行远程传输,实现了定时定量和精确化灌溉。对精细化滴灌系统的过滤器和湿度测试装置的智能监测性能进行了测试,结果表明:该系统可以有效地将过滤器压力和湿度随时间变化曲线传送到远程监控端,且实现了自动化过滤装置的反冲洗功能、滴灌喷头的自动化调节及滴灌的精细化作业。     

太阳能智能灌溉阀门控制器设计与应用

针对我国新疆地区土地干旱,水分下渗和蒸发比较严重导致灌溉过程中水分流失的问题,研制出一款根据土壤湿度传感器数据和作物需水量进行决策,实现智能灌溉的阀门控制器。该控制器以STM32单片机为控制核心,采用太阳能供电的方式,控制器包括单片机控制电路、土壤湿度采集电路、太阳能充电控制电路、阀门驱动电路、无线通信电路、阀门状态反馈电路。控制器通过土壤湿度传感器采集的数据进行灌溉决策,在土壤含水率低于作物最适宜生长值下限时开启阀门,当土壤含水率达到田间持水量时关闭阀门。农民能通过手机APP远程获取土壤湿度数据和阀门开关状态信息,并能远程控制阀门进行灌溉。经实验分析论证,该控制器运行稳定,能将土壤含水量控制在合适的范围。     

基于区间数学控制算法的农田喷灌系统设计

以农田喷灌系统为研究对象,综合考虑农田土壤温度与土壤湿度,基于区间数学控制算法建立了一种模糊控制喷灌控制系统。以土壤温度和湿度为控制目标,通过农田喷灌来达到目标控制;综合运用土壤温度与土壤湿度的隶属度关系函数曲线,给定不同隶属度条件下的系统控制规则,模拟土壤温度与土壤湿度,进行控制系统的仿真模糊合成计算,确定出喷灌的时长函数,并进行土壤温度和土壤湿度的对比,得出偏差量,形成相关迭代控制过程。系统可实现农业生产过程中土壤湿度的定量控制,促进了土地灌溉的自动化和智能化。     

温室智能水肥一体化微喷灌装置设计

为了提高现代化温室的自动化控制功能,提高温室作物的产量,设计了一种新型基于PID反馈调节的微喷灌溉装置。该装置采用单片机反馈调节功能,可根据实测环境的温度和湿度进行水肥一体化灌溉,保证了作物的水分和肥料的供给,有效地提高了作物的产量。采用AT89C52单片机作为水肥一体化灌溉的控制器,使用模糊PID控制算法对微灌管的流量进行调节,具有多路控制功能,在无人值守的情况下,可以实现温度和湿度的实时监测,性价比较高,灵活性较好。对水肥一体化微喷灌装置进行了测试,结果表明:系统运行较为平稳,没有发生较大的振荡,控制效果较好。对不同滴灌量下的作物产量进行了测试,得到了最大产量下合适的灌溉量。     

基于FDR原理的土壤湿度实时监控灌溉系统

介绍了土壤湿度测量原理,着重阐述了系统的软硬件设计。MSP430单片机采集由土壤湿度传感器监测的信号,并根据输出信号的高低控制电磁阀的通断,以决定是否给土壤灌溉,从而实现对土壤湿度的控制以达到智能节水灌溉的目的。本设计可以根据农作物的不同生长期对水分的需求量调控土壤湿度,实现实时监测湿度大小,定点存储湿度值,并且可以通过U盘将存储的数据传送到PC机或其他带USB接口的上位机。     

蔬菜大棚智能化管理系统的设计

系统主要应用单片机实时监测和控制大棚内的温度、空气湿度、土壤湿度以及光照度等参数,并将数据通过RS-485总线传输到上位PC机进行分析、管理及远距离测控,构成多个蔬菜大棚的综合监控网络,改善了以往管理者应用传统经验对大棚内的农作物进行灌溉、加温、降温、加湿、排湿和采光等人工控制,保证了棚内的湿度、温度、光照强度,具有通风时间、卷帘时间、灯光光照时间的自动控制和系统报警等功能,提高了生产效率.试验证明,该系统高可靠性高,易于实现和维护, 具有很好地推广及应用前景.     

智能灌溉施肥控制系统在温室中的应用

节水灌溉技术应用在农田、温室灌溉时,常用灌溉时间程序控制器及注肥泵来实现灌溉自动化,但该方式不能对灌溉系统进行监控以及实现准确、有效的灌溉。智能灌溉施肥控制系统融合微机及监控技术,对灌溉系统进行全程控制,实时检测灌溉水的pH值和EC值(肥料浓度),并通过控制器及时调节供肥和加酸量,保证给作物及时、精确的水分和营养供给,同时根据温度、湿度、降雨情况等调整灌溉运行时间,达到智能化节水灌溉,以及高效、精确灌溉目的。     

物联网与太阳能发电在智能灌溉系统中的应用

为了解决边远地区市政供电网建设落后、稻田依靠电力灌溉困难的问题,采用光伏发电技术和传感器物联网模糊控制技术,设计了水稻自动灌溉系统。太阳能电池板驱动灌溉水泵,实现了太阳能转化为直流电能、直流电能转化为交流电能、交流电能转化为机械能的能量转化过程;建立了太阳光照强度模型和水泵工作效率模型,推导出太阳能光强和水泵灌溉排水量之间的关系。采用物联网系统采集不同地点的土壤湿度数据,通过模糊控制系统实现水稻田土壤湿度的自动控制。模糊控制系统输入为土壤湿度、最适宜土壤湿度差值及差值变化率,输出为水泵开机时间。以5月5日为样本,测试太阳能驱动模型可靠性,结果表明:误差在14%以下,且一天中土壤湿度一直处于最适宜土壤湿度和最适宜土壤湿度下限之间。     

模糊控制在智能湿度仪上的应用

针对农业生产及温室中湿度控制非线性、延时性及无法建立数学模型等特点,提出了一款基于模糊控制的智能湿度仪.同时,根据湿度控制特定的设计需求,以黄瓜为例设计了一款模糊控制器,总结了数据和专家经验,得出合理的模糊规则.在MATLAB上进行了模糊控制的效果评估,以检测其规则及控制效果,并使用MATLAB的Simulink工具箱建立系统的动态模型对系统进行仿真.仿真结果表明,基于模糊控制的智能湿度仪具有良好的鲁棒性和动态性较好,具有较高的推广应用价值和农业生产价值.