基于ARM和电力线载波的智能灌溉控制系统研究

针对当前灌溉设备控制系统智能化水平低等问题,设计了一种基于ARM嵌入式系统和电力线载波的智能灌溉控制系统.该系统由5个模块组成:数据处理控制模块、数据通讯模块、数据采集模块、控制驱动模块和人机交互模块.数据处理控制模块的中央处理器采用基于ARM Cortex-M3架构的32位微处理器STM32F103CBT6.数据通讯模块的电力线载波采用总线主站控制器PB620芯片搭建.软件采用实时操作系统μC/OS-II,内核版本V2.91.基于土壤实时墒情数据、短期气象预报等多源数据,构建土壤水分盈亏量预测模型和灌溉量估算模型,分别用于估算土壤墒情和作物适宜灌溉量.结果表明,该系统实现了土壤墒情监测、灌溉量智能计算和自动轮灌等功能.电力线载波实现了土壤墒情传感器、电磁阀供电和通讯功能,并节省了通信电缆.网络通信丢包率均值为0.09％,电力线载波误码率小于0.01％,电磁阀响应时间均值为0.497 s.在籽粒产量不降低情况下,模型生成方案比传统灌溉方案节水31.37％.相比设置灌溉上下限参数的自动化灌溉控制系统,该系统具有设备操作简单,安装成本低,运行可靠稳定,灌溉量自动估算和调节等特点,有效提高了大田灌溉效率和用水效率,具有良好的应用前景.     

变频器控制系统在节水灌溉中的应用

1概述在济南市农业高新技术产业开发区节水灌溉试验工程规划设计中,由于地块分割大小不一,种植作物种类繁多,有小麦、花卉、蔬菜、草皮、林果及大棚作物等,这就决定了灌溉形式的多样性。为了适应“一井多用”（或一机多用）的要求,保证安全运行,开发研制了变频器控制系统。系统由变频器、中心控制器、断路器、交流接触器、热继电器。压力传感器、电磁阀、水泵机组、管网等组成。系统的运行通过检测压力信号反馈给中心控制器,中心控制器经过分析给变频器发出变频指令,实现对水泵机组的调速控制,从而达到恒定水压的目的。该系统控制…     

低纬度高原区农业灌溉需水规律研究

低纬度高原灌区同时具有低纬度和高海拔地区的双重气候特性,倒春寒、8月低温、春夏连旱等灾害天气的危害对农业灌溉提出了多重要求。以云南省为例,系统地进行了各种纬度、海拔、气候、种植条件下水稻灌溉需水定额的分析方法探索研究,从面上证明了提出的方法可以推广运用到其它气象资料缺乏地区的灌溉定额分析计算。研究表明,低纬度高原灌区的水稻灌溉定额随纬度的变化规律杂乱,但与海拔的关系呈现出以1400m附近为节点的分岔现象,根本原因是干热河谷及多云天气的作用结果;水稻灌溉定额在年际间的变化主要受降水的影响,年内需水高峰期出现于移栽-返青期,而不是抽穗-灌浆的水分敏感期。     

基于云平台的智能灌溉控制系统研究

水肥作为影响作物生长的两大主要因素,其管理合理与否直接影响到作物的产量与品质。针对目前我国农业水肥管理中普遍存在的管理模式粗放、自动化程度低、水肥浪费严重等问题,借助无线通信技术、自动控制技术及传感器技术等现代技术,开发了一套集田间信息采集、远程自动控制、设备运行状态监测及灌溉过程调控等功能于一体的智能化灌溉控制系统,有效提高了田间管理的自动化程度和精细化水平,同时还可以对系统和各轮灌区的用水用电量进行精准计量,为灌溉水价计取和农业水价综合改革提供数据支撑,符合现代农业的发展需求。      

基于Modbus协议的无线灌溉控制系统研究

为了降低布线和施工成本,提出了一种基于Modbus协议的无线灌溉控制系统.该系统实现了监控中心与采集控制节点的无线通信,相互通信遵循Modbus协议.监控中心工控机上运行的灌溉控制系统软件对采集控制节点进行灌溉控制并实现现场传感器数据的采集.该系统已经在北京郊区安装使用,现场实际应用表明系统运行可靠,达到设计目的.     

灌溉控制系统中基于植物本体的检测技术综述

基于植物本体的检测技术由于能够实时监测植物体内的水分状态,近年来在灌溉控制系统中得到了广泛的应用。从检测方式分类、检测方法、检测参数、检测仪器以及各种检测方法优缺点等方面综述了植物本体检测技术进展。首先,针对传感器与植物有无物理接触将其分为接触式和非接触式检测;其次,针对植物本体有无物理损伤分为破坏性和非破坏性检测;再...     

棉花灌溉控制系统中的抗干扰探讨

本文以棉花灌溉控制系统存在的干扰问题作为研究对象,综述了系统中的干扰类型,并针对不同类型的干扰,阐述了多种有效的抗干扰措施,对灌溉控制系统的稳定运行和精准决策具有实际意义。     

作物节水灌溉需水规律研究

基于节水灌溉条件下作物需水量试验资料,分析了控制灌溉和覆膜旱作节水灌溉的水稻需水规律以及节水高效灌溉模式下冬小麦、夏玉米和棉花作物的需水规律。结果表明,节水灌溉模式通过对水稻、冬小麦、夏玉米和棉花等作物产生的生长调控作用与补偿生长效应,使植株蒸腾量和棵间蒸发量较大幅度减少,各阶段需水量、需水强度和需水模系数均发生显著变化,形成了节水灌溉模式的主要农作物新的需水规律。可为节水灌溉制度的制定、节水型灌区动态配水及灌溉预报等提供科学依据。     

作物需水量在农业灌溉中的应用研究

农业灌溉用水是粮食生产安全的重要保障,合理的灌溉用水规划是水资源高效利用的重要保障。不同类型农作物在整个生长周期对水的实际需求是一个动态变化过程,传统大水漫灌会造成水资源的严重浪费,同时在灌溉过程中作物缺水或用水过量都不利于作物生长。为提高水资源利用效率,在灌溉过程准确估算作物实际用水需求,根据未来农业智能化发展和节水灌溉需求,结合项目实际及农业智能化灌溉理论研究发展现状,以作物实际需水量研究为基础,按作物类型建立全生长周期需水基础数据库及实际需水量决策模型实施按需灌溉。在灌溉区域布置传感器及微型气象监测系统,传感器网络节点监测和采集农田土壤参数,微型气象监测系统监测周边环境温度、湿度、风速及辐射等数据,通过LoRa无线通信将数据传输至数据处理终端,数据处理终端利用农作物实际需水量灌溉决策模型,综合考虑蒸腾、土壤蒸发、作物需水量等因素,分析计算得出作物实际需水量,生成灌溉时间、灌溉水量等指令,通过智能灌溉控制系统实现对作物的及时性、精准性灌溉,实现智能化、高效率、可持续的农业用水管理。     

行走式节水灌溉精量施水控制系统设计

设计了一种基于ARM9 Linux的行走式节水灌溉精量施水控制系统.该系统接收各种输入信号,经过ARM嵌入式内核处理后输出控制步进电动机的脉冲信号,由步进电动机控制阀门,调节出水量,实现精量施水.室内试验结果表明,该控制系统具有一定的稳定性,能达到预期效果.     

基于作物生长模型的智能灌溉控制系统

【目的】鉴于水资源日益短缺,农田灌溉技术迫切需要进行自动化和智能化改革,开发高效的灌溉控制系统迫在眉睫。【方法】本研究利用主控芯片为STM32f103RCT6的单片机与传感器模块、LoRa模块、GPRS模块等外围电路设计了一款智能灌溉控制系统。该系统可以准确获取作物生长环境信息,包括水分、温度、光照等,而强大的STM32f103RCT6芯片可依据作物生长模型对采集的数据进行分析处理,对作物的需水需肥量做到针对性预判,形成科学的灌溉决策并指导灌溉系统工作,经过系统决策,自适应控制灌溉设备进行精准灌溉。【结果】该智能灌溉控制系统既能够促进作物生长发育,又能提高水肥利用率和作物产量,促进农业增产增收,改善土壤环境,并且控制方式灵活多样,通用性强,经济性好,符合国家绿色发展理念,实现了经济效益和社会效益的双丰收,对发展现代化设施农业具有重要的意义。【结论】此系统的研发,有利于解决农业灌溉水资源浪费严重、智能化水平低的痛点,满足现代农业飞速发展的需求。     

干旱绿洲区灌溉水价与灌溉用水量

以新疆兵团1997年～2005年农业灌溉水价和与之对应的每公顷毛灌溉定额资料为基础，应用计量经济学需求函数模型，研究干旱绿洲区农业灌溉水价与灌溉用水量的定量关系。将以上研究成果对兵团灌溉水价改革进行预测，结果显示灌溉水价调整将会使农业灌溉用水产生明显的抑制作用，节水效果非常明显。     

智能化灌溉控制器

介绍以８０３１单片机芯片为核心的全自动化灌溉控制系统，其为多通道土壤水份检测多路控制灌溉的闭环系统，并具有合理的任意设定同期多路定时控制灌溉之功能。系统具有较高的可能性     

物联网在农业灌溉中的应用：从灌溉自动化到智慧灌溉

【目的】掌握物联网在农业灌溉中的应用概况,梳理未来农业灌溉的重要发展方向,进一步提高农业灌溉效率和水平。【方法】采用文献计量的方法,分别在中国知网（CNKI）和WebofScience(WOS)数据库进行主题词和关键词搜索,采用Endnote X9和VOSviewer对文献数据进行整理,分析了发文量、机构、研究热点等,剖析了该领域发展现状,并对未来趋势进行展望。【结果】近年来,物联网在农业灌溉中的应用这一领域在国内外均得到快速发展,2011―2020年CNKI年均增加27.7篇,2020年发文量为300篇,2011―2021年WOS年均增加24.3篇,2021年发文量为280篇。国内方面,河北农业大学、北京农业智能装备技术研究中心等是主要的研究机构,《节水灌溉》《农机化研究》等是主要发文期刊;2010年之前,国内研究主要集中在灌溉自动化方面,智能灌溉研究逐渐兴起;2011年至今,主要关注智能灌溉、水肥一体化、智能农机、智慧灌溉以及节水减肥和绿色发展等。国际方面,佛罗里达州立大学系统、佛罗里达大学等是该领域的主要研究机构,《Agricultural Water Management》《S...     

基于作物ET_p的智能灌溉控制系统实现方式

常用的时序灌溉控制器,可以通过灌水调节比例的设定,将其变成智能的灌溉控制器系统。灌水调节比例可根据现场作物的实际需水量计算后得到。根据联合国粮农组织(FAO)推荐的参考作物蒸腾量ET0、作物生长阶段的作物需水综合系数Kc,通过计算公式(2)得到作物的实时的需水量ETp。通过这个实时的需水量对应要求的灌水时间T′r与控制器上原来设定作物需水量的灌水时间Tr对比计算出调整的比例p,来实现智能化灌溉,完成灌溉控制系统的改造。这是一种智能化灌溉控制系统的实现方式。     

喀斯特坡地灌溉控制系统的研究及应用

针对喀斯特坡地特征,设计了一种基于ZigBee网络的灌溉控制系统。该系统下位机节点采用太阳能供电,可按照作物需水规律进行灌溉,并同步测量出各级管道流量。按照本文提及的等腰三角形(B型)布置灌溉点和对角5点形式布置传感器,对农作物进行了喷灌实验,并对管道流量进行了测量。     

龙川江流域农业灌溉需水变化趋势分析

利用龙川江流域内南华、楚雄、牟定、大姚、姚安、元谋、永仁共7个气象站1961—2007年的逐月气象资料和楚雄、蜻蛉河和元谋等灌区的1961—2007年的农业综合灌溉定额系列,运用Mann-Kendall法,研究了流域内的主要气象因子、参照作物腾发量ET0、农业综合灌溉需水定额的变化趋势。结果表明,除大姚站外月最高温度是龙川江流域ET0变化的主导因素。近50年来龙川江流域降水量增多、湿度增大,导致除南华外的其余站点年ET0显著降低,农业综合灌溉需水定额也呈下降趋势。     

干旱绿洲区灌溉水价与灌溉用水量关系研究

以新疆兵团1997-2005年农业灌溉水价和与之对应的每公顷毛灌溉定额资料为基础,应用计量经济学需求函教模型,研究干旱绿洲区农业灌溉水价与灌溉用水量的定量关系.将以上研究成果对兵团灌溉水价改革进行预测,结果显示灌溉水价调整将会使农业灌溉用水产生明显的抑制作用,节水效果非常明显.     

智能化灌溉控制器

介绍以８０３１单片机芯片为核心的全自动化灌溉控制系统，其为多通道土壤水份检测多路控制灌溉的闭环系统，并具有合理的任意设定周期多路定时控制灌溉之功能。系统具有较高的可靠性。     

苹果需水量与灌溉管理

本文阐述了苹果的需水规律及其灌溉方法,分析了各种局部灌溉方法的特性及运行管理要求,供发展果树灌溉参考。