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Fuzzy-PID的温室节水滴灌控制系统

针对传统温室灌溉系统中的节水问题,设计了一种基于Fuzzy-PID算法的温室节水滴灌控制系统。通过采集温室内的实时土壤湿度,基于Fuzzy-PID控制原理,一方面根据植物的生长特性自适应地调节土壤湿度,以保持农作物“不饥不过饱”,另一方面在满足温室灌溉需求的基础上进行适时、适量的灌溉,以避免水资源的浪费。仿真实验表明,与传统的模糊控制和PID控制相比,所提出Fuzzy-PID控制的调节时间减少了约17s,超调量减少了9.4%。实际测试表明,该系统运行稳定,鲁棒性强,节水率约为23%,能够满足节水灌溉的要求,具有良好的推广价值。     

基于农田温室的智能液肥滴灌系统设计

本文针对目前温室农田节水灌溉的农业基础设施薄弱、灌溉设备落后、灌溉方式不科学、自动化水平较低的情况,设计了一种以单片机为核心的农田温室智能液肥滴灌系统。该系统由软件和硬件组成。硬件部分包括单片机主控装置、土壤湿度采集装置各种传感器等,软件系统主要包括数据采集程序、触摸屏程序等。现场使用结果表明,该设备可用于农田温室。     

基于PLC和物联网感应的智能灌溉节水系统设计

为了减少水资源浪费,实现高精准农业灌溉,基于PLC和物联网技术,结合ZigBee与GPRS通讯技术,研究并设计了一种智能灌溉节水系统。系统通过无线传感器网络节点采集土壤湿度信息,以湿度偏差及偏差变化率作为输入量,建立模糊控制规则库,搭建了实验平台。试验结果表明:该智能灌溉节水系统具有设计合理、运行可靠、实用性强的优点,很好地满足了无线灌溉控制的要求,解决了传统灌溉水资源浪费大、稳定性差的问题,实现了节水灌溉的目的,在农业灌溉方面有很高的实际生产应用价值。     

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。     

温室农作物自动滴灌测控系统的应用

温室环境与正确的灌溉方法对农作物生长起着重要的作用。自动滴灌测控系统可以实现根据温室内种植的农作物正常生长所需的土壤湿度与环境温度,适时进行自动滴灌,为其生长提供良好的的条件。系统通过科学合理的控制策略,由计算机控制并利用各种传感器实现自动采集、监测土壤湿度与环境温度,及时灌溉。此系统的应用,降低了灌溉成本,提高了灌溉质量,起到了节水节能的作用。同时有效地避免了过涝或过旱对农作物的影响,提高了温室的科学化管理水平,实现了精准农业化的高效生产。     

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。     

基于CAN总线的连栋温室节水灌溉控制系统

介绍了目前我国温室节水灌溉发展的现状,指出了今后节水灌溉设备发展的主要方向,给出了基于CAN总线的连栋温室节水灌溉控制系统的结构、工作原理及主要的软硬件设计.系统能够实现连栋温室内多小区的灌溉自动控制,可集中管理,也可独立控制.该系统具有结构简单、成本低和可靠性高等特点,对实现节水灌溉和发展高效农业具有重要意义.     

基于改进Smith预估补偿的智能滴灌系统模糊PID控制

由于温室滴灌系统模型参数易受环境变化的影响,导致传统模糊PID的控制精度不高,因此提出一种改进Smith预估补偿的滴灌系统模糊PID控制方法。MATLAB/simulink仿真实验结果表明,改进Smith预估补偿的模糊PID控制相比传统模糊PID具有更好的控制品质和更短的响应时间,且过渡过程更短、超调量更小、稳定性更高,控制效果明显提升;同时,蔬菜温室的田间测试结果表明,滴灌系统的最大超调量为5.95%,且系统稳定后,土壤湿度始终保持在60.22%左右,运行稳定且符合温室的灌溉要求,实现了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.     

荔枝园智能灌溉决策系统模糊控制器设计与优化

为解决荔枝园灌溉中水资源浪费严重的问题,根据现有装备条件,设计了基于无线传感器网的模糊专家决策系统,并对系统的模糊控制器进行优化以提升系统整体性能。该系统通过网关节点实时接收来自传感器节点采集的荔枝园环境信息,选择土壤实测含水率与预设土壤最佳含水率的误差及其变化率作为决策因子,得出预测灌溉值等决策结果。通过Matlab仿真并进行果园实地试验,分析该系统的有效性。仿真结果表明,该智能灌溉系统能结合荔枝园土壤含水率情况进行适时、适量灌溉,有效实现了经济灌溉,并且优化后的模糊灌溉系统实现了更高的暂态性能、控制精度及抗干扰性,系统响应时间更快。试验结果表明,基于模糊控制器的智能灌溉系统能有效地对荔枝园灌溉进行控制,使荔枝园土壤含水率维持在17.8%左右,符合荔枝树的生长环境;同时,基于优化后的模糊控制器的智能灌溉系统将荔枝园土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系统预设的荔枝园土壤最佳含水率17%,并且具有更高的控制精度、更强的抗干扰性与实用性。     

主从分布式温室环境参数测控系统

根据农村温室大棚环境参数测控实际需要,设计了一套PC机主从控制的分布式测控系统.该系统由PC机、土壤含水率测控模块、温湿度和CO<,2>测控模块以及相应的电磁阀、电动机和风机、水箱、渗灌管网等构成.PC机数据存储量大,便于使用模糊控制专家系统,利用组态王开发PC机软件,提高了系统的可靠性,并大大缩短了开发周期,人机交互界面友好.各从机测控模块采用AT89系列单片机、传感器、继电器等构成,根据需要选择不同模块通过RS4.85总线挂接在PC机上,实现温室的分区分块控制.     

基于物联网的果园药水肥一体化控制系统设计与实现

针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。     

基于模糊决策的自动节水喷灌控制器的设计

结合灌溉不易建立精确的数学模型和模糊控制决策不需要建立精确数学模型的特点，应用模糊逻辑设计了以AT89C51为核心的全自动模糊智能节水灌溉控制器，该控制器能根据检测到的土壤含水量和作物的需水情况进行模糊决策从而实现全自动智能灌溉。系统已经成功运行干曲阜示范区，收到了较好的经济和社会效益。     

生态温室雨水综合利用自动化控制系统研究

将温室雨水利用的理念与自动化控制技术相结合,引入土壤温湿度传感器来监测土壤情况,根据作物土壤含水量数值的变化,以组态王为平台,设计了温室雨水自动化灌溉系统,根据作物的土壤含水量值变化范围,决定是否需要灌溉。同时,利用计算机C++语言设计了作物土壤相对含水量查询系统,可准确查询作物所需的生长适宜温度范围、适宜空气湿度、不同生长期的土壤相对含水量值等,同时也为温室雨水利用自动化控制系统提供参数依据。最后。针对系统进行了灌溉试验,试验验证了其可靠性。     

基于Arduino和VI的农田信息无线采集系统设计

现代化农业生产过程中,需要对农作物的各种生长环境信息进行采集,以便为农业决策服务。为此,设计了一种基于Arduino控制板和VI的农田信息无线采集系统。系统使用Arduino控制板作为采集控制端,结合各种环境信息采集模块及无线数据收发模块等组成整套系统,实现了对气温、土壤温湿度、光照、墒情及降水等农田特征信息的采集、显示、存储及监测报警等功能。该系统适用于现代精细化农业生产过程中进行田间信息的快速采集等场合。     

城市草坪需水量模糊控制系统研究

为达到适时适量灌溉的目标,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的彭曼一蒙特斯公式对参考作物蒸腾量进行逐日推算,以作物蒸腾量及土壤含水量为输入量,灌水量为输出量,使土壤含水量保持在预定范围为目标建立作物需水量模糊控制系统.以北京地区为例对作物需水量计算系统进行了测试,在测试期内,土壤含水率保持在预定范围内.同时考虑了降雨影响,避免降雨时灌溉.     

基于物联网技术的江西丘陵地区土壤墒情监测

针对江西丘陵地区作物种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点,利用物联网技术,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,建立土壤墒情监测系统,远程在线采集代表性地块土壤墒情、气象信息,实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策和远程灌溉设备自动控制等功能。      

节水灌溉监控系统设计——基于WSN和模糊控制策略

针对农田灌区范围广、数据量大和实时传输难的特点,设计了一种基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉系统;综合运用无线传感器智能信息处理技术和无线数据通信技术,全面提升系统的自动化与监测水平。该系统采用星型拓扑结构组网,通过在监测区域部署ZigBee网络节点,将监测数据汇集到嵌入式测控系统,实现统一的数据管理和网络路由监测功能;以微处理器芯片为核心控制器件,由无线传感器网络节点实时采集和处理土壤温湿度数据,并将其发送到接收端,在接收端对数据进行存储和显示,实时监测土壤温湿变化,实现节水灌溉的自动化控制及水资源的高效利用。试验证明,该系统稳定性好,数据传输可靠性高,通过增加数据采集频率,减少了数据丢包率,使用灵活,适用于不便直接连线的一般监测场合应用。