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。     

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。     

联合收割机“红外传感式满仓报警器”

从澳大利亚引进的太阳能自动化滴灌系统,在新疆生产建没兵团的果园进行滴灌。这是国内的首次使用太阳能自动化滴灌系统。这套系统主要包括太阳能板、自动控制器、水泵、过滤器、施肥罐、田间管网等几部分组成,它最大的特点是利用太阳能板进行光电转换产生直流电,直接带动水泵自动为田间作物实施灌溉,同时根据光电条件,系统可以自动开启关闭,实现首部控制自动化;冬季农闲时节,该系统还能安装转换设备,满足生活用电需求。     

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。     

太阳能温室滴灌系统设计

设计了一种太阳能温室滴灌系统,该系统主要由供电和供水两部分组成:供电部分采用太阳能电池阵列,将太阳能转换成直流电驱动水泵工作;供水部分采用电动直流隔膜泵。系统中太阳能电池无需逆变器,直接驱动水泵工作,降低了系统成本;水泵体积小、重量轻、使用寿命长,在太阳辐照度低的情况下也能实现供水。该系统工作效率高、成本低,有利于节约水资源和充分利用太阳能。     

宁夏引黄灌区智能节水灌溉模式与技术研究

针对宁夏引黄灌区传统大灌大排的灌溉模式,提出根据土壤湿度适时、适量合理的灌溉原则,设计利用传感器、无线通信技术、自动监控、物联网等技术的精准节水灌溉系统。通过传感器感应土壤水分,实时采集用水量、水位参数,无线通信网络传输数据,程序阈值设置土壤含水率、空气湿度等参数策略,控制灌溉系统的水泵自动开启与关闭,实现一种远程监控用水量的智能节水灌溉模型。     

基于LabVIEW的水肥一体机控制系统设计

以水肥一体灌溉控制系统为研究对象,针对目前水肥灌溉系统出现的自动化程度低的现象,基于LabVIEW虚拟仪器技术设计出一种水肥耦合一体灌溉控制系统。系统对作物生长过程中的土壤湿度、肥液浓度及无机物含量等相关作物生长因素进行监测,并采用模糊系统控制的方法,对作物生长过程中所需水量和肥量进行自动控制;采用水肥耦合一体灌溉控制系统通过对作物生长过程中所需的土壤湿度和肥量需求量进行控制,实现作物水肥耦合灌溉。研究结果对现代农业自动灌溉和施肥或水肥耦合灌溉具有一定的参考意义。     

基于物联网技术的农业智能灌溉系统应用

在充分理解农业物联网应用机理的基础上,结合农作物生长需水量特点,建立基于物联网的灌溉信息采集与控制模型,从硬件电路配置和软件控制程序方面,构建农业智能灌溉系统的组态显示,针对农业智能灌溉系统进行试验,结果表明:该智能灌溉系统试验在模糊控制机理下完成,得到非线性的土壤湿度差值、空气温度及灌溉时间三者之间的控制关系;在保证传感器传输数据可靠、有效的条件下,当土壤湿度和灌溉需水量分别在35%～65%、4.5～6.5m~3范围内时,试验值与实际测得值之间的误差可控制在1%以内,符合系统灌溉功能实现要求,可为类似灌溉系统优化提供思路与参考。     

基于太阳能的自动灌溉系统设计

随着现代农业的进步,智能农业得到快速发展。传统农业灌溉大多采用大水漫灌的方式,水资源浪费严重,为了节约水资源和减少人力投入,智能灌溉系统成为研究热点。由于各地的农业生产条件不同,对灌溉系统的需求也不同。本文针对广东省人多地少和丘陵山区用电困难的现状,以单片机为核心,设计了基于太阳能的自动灌溉系统。该系统由单片机系统板、人机界面、土壤湿度传感器、太阳能板、铅酸蓄电池、充电控制器和直流水泵组成。湿度传感器将收集到的信息传给单片机,再由单片机控制水泵开关进行灌溉,实现智能化灌溉的需求,为山区农业发展提供参考。     

太阳能自来水供水系统设计与试验

农村自来水系统普遍采用水塔式供水,需要人为监控水位,常出现溢水、缺水现象,供水水泵耗能较大,从而造成人力、电力和水资源的浪费,设计一种太阳能自来水供水系统。水塔内安装液位传感器,实时监测水位变化,并通过单片机控制系统,实现水泵自动抽水、停水处理。同时应用太阳能追日系统、MPPT控制器和降压斩波器为自来水供水系统中的水泵、控制电路提供电能。试验表明,太阳能自来水供水系统实现了水塔水位的实时监控,实现了太阳能电池驱动水泵的自动运行,有效解决了溢水缺水问题,达到了节水节能的高效用水目的。      

智能农业温室环境远程监控系统在蔬菜基地的实践应用

精细蔬菜园区温室大棚是借助电脑或手机通过网络远程控制自动通风系统、自动微喷灌溉系统、自动遮阳网的农机装备,其全自动微喷灌溉系统由自动控制系统和自动微喷系统组成,把基于物联网设计的传感网水分管理控制系统与微喷系统结合起来,实现土壤湿度数据信息采集、传输、分析,按照蔬菜的需水要求,通过启动或关闭自动控制阀门控制微喷头,适时适量的进行田间灌溉。     

变频调速分级恒压灌溉自动控制系统及应用

为解决机电泵利用工频电源(50 Hz)作恒速运转条件下,灌溉面积或地形高差变化较大的管道式喷微灌系统灌水均匀度不能满足灌溉要求的问题,提出了一种变频调速分级恒压灌溉自动控制系统,该系统将变频技术和自动化技术相结合,具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备,可同时对1台或多台三相380 V,50 Hz水泵电动机进行自动控制.该系统设计了多段压力设置转换电路,可根据预先设定的压力控制值自动进行压力等级切换,并对管网的电磁阀开启、关闭进行控制,实现分级恒压自动供水灌溉.通过工程实例分析表明,采用水泵工频控制时喷灌系统水头最大差值为12.89 m,采用变频分级恒压控制时喷灌系统水头最大差值为3.38 m,满足设计压力变幅不大于4.00 m的要求.同时该系统具有节水、节能、自动化程度高、运行管理方便以及保证管网和水泵安全运行等功能,能够根据灌溉分区进行分级恒压自动供水灌溉,满足灌水均匀度要求.     

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。     

土壤墒情智能监测控制系统设计

设计一种土壤墒情智能监测控制系统来实现对土壤墒情的实时监测,并通过灌溉等方式智能改变土壤墒情。通过在多点放置土壤湿度传感器与ZIGBEE无线通信设备组成自组网络,ZIGBEE协调器与所有子节点通信将所有点的土壤湿度信息汇总并且传送给单片机分析处理。单片机控制液晶显示器将土壤湿度平均值显示出来,并根据设置的土壤湿度上下限值进行调控,当土壤湿度平均值低于下限值时,控制水泵浇水,高于上限值时,控制水泵停止浇水。通过实验测试证明,本土壤墒情智能监测控制系统能够实现土壤湿度的监测和控制。     

基于GPRS和组态王的农作物环境远程监测系统研究与应用

自行设计一种农作物环境远程监测系统,系统采用组态王6.55组态,集远程数据采集、远程数据传输、远程控制、自动灌溉、压力调节、流量调节、超限报警、水泵自动启停调速为一体的综合控制系统。系统实现了监测、传输、诊断、决策及作物水分的动态管理,并按照作物生长期等信息的需水要求实现自适应节水灌溉,以达到精确灌溉的目的。系统采用B/S结构,组态王Web全新版功能,管理员可通过Internet实现远程监控,克服了时间和地域的限制。同时作物现场控制级可根据需要选配太阳能供电,降低通电布线的繁琐工作,达到节约能源的目的。     

基于太阳能和自制土壤湿度传感器的自动灌溉控制系统

结合甘蓝型油菜渝黄一号田,研制出自动灌溉控制系统.应用RSC-2510DS太阳能电池作为系统的能源供给,自制经济土壤湿度传感器并用MATLAB标定得出土壤湿度一电压模型,由MCU AT89S51和ADC0809芯片等组成数据处理控制模块.解决了根据土壤墒情和农林作物需水规律进行节水自动灌溉的问题,满足了用户对系统环保、经济、节能的要     

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.     

小型太阳能灌溉系统设计

针对节水灌溉工程中能源消耗高、水资源浪费、劳动力短缺等一系列问题,本文开发出通用性较强的小型太阳能灌溉系统。采用太阳能电池板作为灌溉控制系统的主要能源供给,结合水肥耦合技术,开发一套基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统。该系统利用传感器监测空气温湿度、光照强度、土壤湿度的变化,通过无线网络将数据信号反馈给控制终端,做出灌溉响应,满足用户对灌溉系统快速、环保、节能、经济的要求。     

太阳能无线微灌控制系统的应用设计及测试

在桃园应用了基于无线传感器网络的微灌控制系统,通过选取合适功率的太阳能充电板给传感器及路由节点中的锂电池充电,延长节点寿命,实现节点连续稳定工作、采集数据以及传递指令控制水泵和电磁阀的工作状态。节点在不充电情况下,以每天唤醒48次,每次工作20 s的节奏,可以连续工作约70 d,连接太阳能电池板后,可保证充电电量大于耗电电量,有效延长了节点寿命。桃园的园区应用测试表明,转发数据包最多的传感器及路由节点耗电量最大,不充电时单日电压降幅为0.35%,连接太阳能充电板后,电池电压在额定电压附近维持小幅波动。随机改变灌区内被测土壤的湿度,系统可以按照设定的土壤湿度上、下限,自主控制水泵和电磁阀的工作状态,实现按需灌溉。