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。     

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。     

智能化喷灌控制系统的设计与研究

为了减少冬小麦灌溉中水资源的浪费,对其进行适量灌溉。使用单片机、传感器等硬件结合模糊控制理论组成控制系统,依据于长时间的灌溉经验以及影响冬小麦的内外在因素,对其灌溉时间进行决策。使用Mamdani模糊控制器,以土壤的湿度差值以及土壤湿度变化率作为模糊控制器的输入,灌溉时间作为输出构成模糊控制器。依据冬小麦的灌溉经验建立其模糊逻辑控制表。由于监控面积较大,因此使用4个节点处于4个方位分布检测数据,控制电磁阀开关以及使用一个基站进行数据处理总结,进而保证各处土壤湿度保持在最佳湿度。     

基于ZigBee的田间灌溉自动测控系统设计

针对目前我国农业灌溉用水量大、水资源利用效率低的问题,基于ZigBee无线通信技术设计了田间灌溉自动测控系统。通过湿度传感器HM1500测量土壤的水分,经下位机单片机系统采集,并通过ZigBee无线数传模块发送土壤水分含量数据至上位机;上位机能够实时监测现场数据,并通过与设定的土壤水分下限值进行比较,若达到灌溉要求则经ZigBee发送命令至下位机,启动水泵灌溉。设计的测控系统成本低、性能优,为节水灌溉系统的设计提供了借鉴。     

基于ZigBee和模糊控制决策的自动灌溉系统的设计

针对节水灌溉受多种因素影响难以建立精确控制模型的特点,为了实现作物的自动、实时与适量灌溉,设计了基于ZigBee和模糊控制决策的全自动灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传感器网络采集土壤水势与环境气象信息,由农田蒸散量和土壤水势作为输入,以作物需水量为输出,采用模糊推理规则,使用分段模糊控制策略获得了作物的需水量,构成智能灌溉系统;采用ARM9微处理器,基于嵌入式Linux开发了网关节点,实现了数据的汇聚和GPRS通信方式的远程数据及命令转发。试验结果表明:该系统能快速准确地计算出作物的需水量,经济实用,有效地实现了全自动节水灌溉,特别适用于中小型灌溉区域的精细灌溉。     

基于STC89C52的家用自动浇灌装置

本系统采用STC89C52单片机为核心芯片,利用湿度传感器YL-69来采集土壤的湿度,将采集到的数据传送到ADC0832,并在LCD1602显示芯片上进行显示。利用单片机程序设计浇水的上下限值,与土壤湿度值进行比较。当低于下限值时,单片机采用模糊控制的方式输出一个浇水控制信号,控制水泵,实现自动浇灌;当高于上限值时再由单片机输出一个终止浇水的信号。     

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。     

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。     

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。     

无线智能灌溉系统设计

综合我国目前的灌溉情况,为了改进传统的灌溉方法,提高水资源的利用率、作物的生长环境质量及降低人工成本,根据作物的环境信息准确灌溉,详细介绍了一套基于ZigBee无线传感器网络、GPRS和TCP/IP通信协议的智能灌溉系统的硬件和软件设计。该系统可以根据作物的土壤湿度、空气温度准确灌溉,实现智能化、精确化灌溉,减少水资源的浪费,提高经济效益。     

自动化控制在节水灌溉系统中的应用

为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,应用计算机技术、自动化控制技术于农田灌溉系统。结合ZigBee无线传感网络与GPRS网络,设计开发了基于CC2530和MSP430的节水灌溉控制系统。该系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点、基站、监控中心4部分组成,能实时监测土壤含水率变化。系统利用土壤水分传感器测量土壤含水率参数,对比预设的含水率上下限,判断是否需要灌溉及何时停止灌溉。初步测试证明,该系统运行稳定可靠,能够准确获取土壤含水率信息,并进行节水灌溉控制。和传统灌溉方式相比,自动灌溉实现了智能化、自动化、精确化的灌溉控制,节约了水资源,有效地提高了生产率。     

物联网在规模化辣椒种植生长分析中的应用

为了实现规模化辣椒种植生长状态的实时监控,基于物联网技术,设计了生长等级评价分析系统,且土壤水分含量、土壤pH和温室温度被选为本系统监控指标。采用ZigBee技术建立传感器局域网,传感器节点采用六边形布局;通过协调器,采用GPRS技术,将检测数据上传物联网服务器,分析3种传感器检测数据,确定三者对于辣椒生长的影响,建立生长评级标准,并建立对应区间隶属度函数。利用本系统监测辣椒样本数据,根据建立的生长评级标准,计算其隶属度矩阵和权重向量,最终得到样本模糊判定集,进而计算该样本生长健康等级。系统可实现对于大规模辣椒生长的实时监控,并量化评级,及时有效地反映辣椒生长状态,具有普及潜力。     

基于物联网技术的水稻自动灌溉系统应用研究

介绍了一种基于物联网技术的水稻自动灌溉系统,用户可以在水稻生长的不同时期,通过GPRS模块,利用控制器网关、ZigBee协调器,发送短信控制命令,设置ZigBee终端节点水位的上、下限阈值。节点依据水位传感器检测隔田水位与设定阈值的比较结果,控制节点电磁阀的通断,选择开/关隔田引水口水槽闸门,实现自动灌溉。此外,系统用户能够通过短信远程控制电井的电机启/停,实现水井的自动提水。该系统具有实施简单、功耗低、功能完善、可靠性高等优点,具有较好的推广前景。     

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WSN的智能温室大棚自动定点喷灌系统

针对传统温室大棚灌溉智能化和自动化水平低的问题,采用无线传感器网络WSN技术设计了智能温室大棚自动定点喷灌系统。系统主要由监控中心上位机、多个温湿度监测和电磁阀控制节点、密封储水罐压力监测节点、充压机和水泵控制节点组成。通过温湿度传感器获取土壤表层的温度和湿度数据,并经过ZigBee网络将该节点ID和数据打包实时发送至监控中心上位机,一旦监测到的湿度低于设置的阈值时,会控制对应该区域的电磁阀开启进行喷灌,同时控制充压机保持储水罐内的压力为恒定值。试验表明,该系统能准确获取土壤表面的温湿度数据,实现了整个温室大棚的定点喷灌和密闭储水罐的自动补水功能。     

作物需水量模糊决策系统的设计与研究

设计了由作物蒸腾量和土壤湿度共同来确定作物需水量的模糊推理系统。该系统以作物蒸腾量和土壤水势为输入，以作物需水量为输出，通过对输入变量的模糊化、模糊推理和解模糊化，获得了在一定的作物蒸腾量和土壤水势下作物的需水量。仿真实验结果表明，该系统能快速、准确地计算出作物的需水量，因而应用到灌溉管理工程中很有实用价值。     

基于无线传感网络的果树精准灌溉系统

针对当前农业环境监测的需求,为精准农业提供科学依据,设计了基于无线传感网络的果树精准灌溉系统。采用ZigBee技术与GPRS网络相结合的体系结构,基于CC2530芯片设计无线传感节点,并开发其软件。无线传感器节点对其所在区域的土壤湿度信息进行实时监测,根据果树的合理需水量以及土壤的综合状况,精准地对灌溉进行控制,可应用于温室、果园等区域,有助于农业部门更加有效地提高果树产量。     

不同灌溉方式下温室湿度变化及对青椒生长的影响

以土壤含水率下限作为灌水控制指标,即60%~70%占田持,灌水定额为15 mm,研究了小管出流、渗灌、滴灌与沟灌4种灌溉方式下温室内湿度的变化趋势以及对青椒生长情况的影响,并分析了不同灌溉方式下的作物病虫害发病率以及灌溉方式和温室内大气湿度的相关性。结果表明,灌溉方式和温室内大气湿度相关性显著,不同灌溉方式下的湿度差异明显,其中渗灌条件下温室的大气湿度最低。温室内温度和湿度呈异步变化,当温室温度控制在25~28℃范围内,可使温室内的湿度保持在低水平范围内,减少病虫害发生。渗灌条件下作物病虫害的发生率最小,与小管出流较接近,比沟灌降低约35%;而且渗灌条件下青椒的产量最高,为34650 kg/hm2。滴灌、渗灌和小管出流较沟灌增产分别为17%、39%、34%。     

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。     

城市绿地节水灌溉模糊控制系统的研究

为了提高城市绿地灌溉效率,设计了一种能够充分利用气象预报信息的城市绿地灌溉模糊控制系统。该控制系统采用89C51单片机为核心,利用T35通讯模块和水势变送器得到气象预报信息和绿地土壤水势两个输入变量,再对这两个变量模糊化、模糊推理和解模糊,以绿地植物需水量为输出,获得绿地灌溉量。