基于虛擬儀器溫室灌溉控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著21 世紀(jì)的到來(lái)，水資源危機(jī)已經(jīng)成為全球性的突出問(wèn)題，越來(lái)越受到世界各地的重視和關(guān)注。我國(guó)是世界13 個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家之一，人均水資源不足世界人均水平的1/4 。
　　 在水資源面臨短缺的同時(shí)，農(nóng)業(yè)——我國(guó)第一用水大戶，用水浪費(fèi)現(xiàn)象卻非常嚴(yán)重。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水利用率只有40％左右，不足發(fā)達(dá)國(guó)家的1/2 。因而發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，提高灌溉水的利用率，是解決未來(lái)水資源短缺的根本出路，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本要求。中國(guó)高效用水農(nóng)業(yè)的形成

2、必須以農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)變革為前提。
　　 設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，溫室節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高農(nóng)業(yè)用水利用率具有十分重要的意義。我國(guó)的溫室節(jié)水灌溉控制技術(shù)還處于起步階段，發(fā)展時(shí)間短，自動(dòng)化程度低。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)溫室設(shè)備都比較簡(jiǎn)陋，溫室灌溉仍然采用傳統(tǒng)的灌溉方式，需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成，這種舊的灌溉方法已經(jīng)制約了溫室作物產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。因此，本文旨在設(shè)計(jì)一套能對(duì)作物生長(zhǎng)的土壤濕度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對(duì)作物進(jìn)行適

3、時(shí)、適量的灌水，可起到高效灌溉、節(jié)水、節(jié)能的作用。
　　 本論文主要研究設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器技術(shù)的溫室滴灌控制系統(tǒng)，除了分別對(duì)土壤濕度與灌水量之間的關(guān)系、灌溉控制技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)備的軟、硬件等進(jìn)行深入研究外，還比較了虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器的優(yōu)勢(shì)，將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。系統(tǒng)的整體方案是通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集傳感器的濕度信號(hào)，上傳給PC 機(jī)，上位機(jī)再將采集的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，經(jīng)過(guò)模糊決策，輸出控制信

4、號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的存儲(chǔ)、顯示等功能。在硬件方面，詳述了設(shè)備的選型及性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)了灌溉閥門的驅(qū)動(dòng)電路；在軟件方面，以LabVIEW 軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、控制信號(hào)的輸出、聲音報(bào)警及采集信號(hào)的數(shù)據(jù)管理等功能；在控制算法方面，考慮到溫室環(huán)境系統(tǒng)非線性、時(shí)變、大時(shí)延、數(shù)學(xué)模型難以精確建立等特點(diǎn)，采用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室灌溉系統(tǒng)的控制。模糊控制是一種魯棒性好、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變