基于嵌入式的灌溉施肥系統(tǒng)的研究.pdf

1、精確灌溉施肥是一種將水肥供應(yīng)通過灌溉結(jié)合起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，它的主要優(yōu)點(diǎn)是施肥均勻、準(zhǔn)確，可以有效提高水和肥的利用效率。為提高施肥質(zhì)量和效率，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在北京市優(yōu)秀人才項(xiàng)目(20061D020050042)的支持下，研究開發(fā)了一套自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉施肥過程中肥料溶液的電導(dǎo)率和酸堿度，使其與植物的需要相適應(yīng)，促進(jìn)植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。 根據(jù)系統(tǒng)需求完成了灌溉施

2、肥系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，灌溉施肥系統(tǒng)的管路系統(tǒng)主要采用大流量文丘里、過濾器、電磁閥、高壓水泵等組成。為了對(duì)施肥時(shí)間、施肥過程中的電導(dǎo)率和pH、施肥比例等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，設(shè)計(jì)了一套通用的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以MiniARM工控模塊為核心，以基于RS485總線通訊的數(shù)據(jù)采集控制模塊為前端實(shí)現(xiàn)分布式的信息采集與控制任務(wù)。 采集控制模塊以C8051F330單片機(jī)為控制核心，主要功能是與核心模塊以標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議通過RS-

3、485總線進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、電壓、狀態(tài)量、頻率量的采集以及對(duì)開關(guān)量的控制。C8051F330單片機(jī)內(nèi)部硬件資源十分豐富，只需要設(shè)計(jì)外圍的接口電路和處理電路，通過軟件編程即可實(shí)現(xiàn)全部要求的功能。RS-485總線的可靠性對(duì)于本采集控制系統(tǒng)來說非常重要，因此在設(shè)計(jì)中對(duì)采集控制模塊的RS-485接口電路的通訊能力做了測(cè)試。 MiniARM工控模塊擁有豐富的硬件資源，只需設(shè)計(jì)相關(guān)的外圍電路就可使用。同時(shí)它內(nèi)嵌μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)

4、等豐富的軟件資源，通過多任務(wù)編程，完整的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面顯示、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、文件管理、設(shè)備控制、遠(yuǎn)程訪問等功能。 針對(duì)肥料溶液混合過程中電導(dǎo)率和酸堿度比較難控制的情況，借助于模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，分別設(shè)計(jì)了肥料溶液在線自動(dòng)混合的電導(dǎo)率模糊控制器和pH模糊控制器。編寫了模糊運(yùn)算程序，計(jì)算出了電導(dǎo)率和pH的模糊控制查詢表。為了對(duì)模糊控制算法進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了灌溉施肥試驗(yàn)系統(tǒng)。在試驗(yàn)前使用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)電導(dǎo)率傳感器和pH傳感器進(jìn)行了校準(zhǔn)