果園水肥一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著我國淡水資源的日益缺乏，農(nóng)業(yè)化肥污染的日益嚴(yán)重，以及人們生活水平質(zhì)量的日益提高，人們對于節(jié)約型、可持續(xù)性發(fā)展農(nóng)業(yè)的要求也越來越高。在我國的許多農(nóng)業(yè)地區(qū)，存在有大量的果樹種植基地。目前這些種植基地大部分還是采用傳統(tǒng)的灌溉施肥方式來對園區(qū)的果樹進(jìn)行灌溉施肥，而這種傳統(tǒng)的作業(yè)方式不但會(huì)產(chǎn)生較大的用工成本，同時(shí)也浪費(fèi)了很大一部分的淡水資源，以及農(nóng)業(yè)化肥帶來的環(huán)境污染。本文主要針對這種現(xiàn)狀構(gòu)建了一套基于 PLC控制的果園水肥一體化控制系統(tǒng)，系

2、統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制，在水肥的自動(dòng)決策中，采用了模糊控制算法來進(jìn)行決策系統(tǒng)的構(gòu)建，充分結(jié)合了果園中的局部氣象環(huán)境信息和人工種植經(jīng)驗(yàn)來對水肥進(jìn)行合理的控制；構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心能夠使系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制功能，大大增強(qiáng)了果園灌溉施肥作業(yè)的便利性。文章的最后還在現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，對其氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)這一部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的探索，并采用偏最小二乘PLS算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析論證，分析結(jié)果表明，采用這種方

3、法可以達(dá)到減少傳感器數(shù)量投入和輕量化精簡系統(tǒng)的目的。論文的主要研究內(nèi)容有：
　?。?）針對現(xiàn)代果園智能化施肥灌溉的需要，構(gòu)建了一套基于PLC控制的水肥一體化控制系統(tǒng)。對土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、無線傳輸裝置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心等做了系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的本地手動(dòng)控制、系統(tǒng)自動(dòng)控制以及WEB端的遠(yuǎn)程控制的功能。
　?。?）為了節(jié)約開發(fā)成本以及實(shí)現(xiàn)靈活的控制方式，系統(tǒng)采用上位機(jī)為主，下位機(jī)為輔助決策控制的

4、方法，構(gòu)建了基于組態(tài)王控制的上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)，所有的水肥控制邏輯指令均由上位機(jī)發(fā)送給下位機(jī) PLC來執(zhí)行，從而控制電磁閥、水泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。對整個(gè)園區(qū)不同分區(qū)的果樹設(shè)置了分時(shí)段控制，以保證不同區(qū)域?qū)λ实牟煌枨蟆?br>　?。?）對水肥一體化控制系統(tǒng)的水肥決策系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要針對水肥控制系統(tǒng)中的灌溉決策進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明，其中重點(diǎn)介紹了模糊控制的設(shè)計(jì)推理過程。在施肥方面，采用肥隨水走的原理，在灌溉的過程中進(jìn)行肥料的施撒。對于肥料

5、的用量，利用已有的果園平行管理系統(tǒng)進(jìn)行線上計(jì)算得出果園的具體配方施肥方案，然后在水肥一體化控制系統(tǒng)中直接進(jìn)行定量的施撒。采用模糊推理的控制算法構(gòu)建了決策系統(tǒng)，系統(tǒng)相比于采用傳統(tǒng)控制算法的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠?qū)?shí)際種植過程中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)融合到控制系統(tǒng)中，用來對果園的灌溉施肥進(jìn)行合理的指導(dǎo)。
　?。?）通過一年的試運(yùn)行，對系統(tǒng)的優(yōu)化改造進(jìn)行了初步的探討，采用PLS對現(xiàn)有氣象系統(tǒng)中的氣象信息進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，通過初始的17個(gè)氣象因子的建模結(jié)果顯示