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通過灌溉結合起來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術，它的主要優(yōu)點是施肥均勻、準確，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，促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在北京市優(yōu)秀人才項目(20061D020050042)的支持下，研究開發(fā)了一套自動灌溉施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的設置自動調(diào)節(jié)灌溉施肥過程中肥料溶液的電導率和酸堿度，使其與植物的需要相適應，促進植物根系對養(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)的總體設計，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。為了對施肥時間、施肥過程中的電導率和pH、施肥比例等相關參數(shù)進行實時監(jiān)測和控制，設計了一套通用的數(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現(xiàn)分布式的信息采集與控制任務。 采集控制模塊以C8051F330單片機為控制核心，主要功能是與核心模塊以標準的ModBus協(xié)議通過RS-

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

4、等豐富的軟件資源，通過多任務編程，完整的實現(xiàn)了人機界面顯示、數(shù)據(jù)采集和存儲、文件管理、設備控制、遠程訪問等功能。 針對肥料溶液混合過程中電導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)設計方法，分別設計了肥料溶液在線自動混合的電導率模糊控制器和pH模糊控制器。編寫了模糊運算程序，計算出了電導率和pH的模糊控制查詢表。為了對模糊控制算法進行驗證，設計了灌溉施肥試驗系統(tǒng)。在試驗前使用標準溶液對電導率傳感器和pH傳感器進行了校準