农业分布式节水智能的精细灌溉控制器设计,我承包了一些大的田地，但是我不知道他们怎么说农业节水灌溉控制。...
农业分布式节水智能的精细灌溉控制器设计
有些田地已经承包了，我不知道他们怎么说农业节水灌溉控制...基本概念是，一个完整的节水灌溉技术体系包括节水灌溉工程技术、农艺和生物节水技术、水资源优化配置和节水管道，这些都是有效利用降水和灌溉水以获得农业最佳经济、社会和环境效益的综合措施。
农业节水灌溉指什么？目的是什么？
节水农业是提高用水效率的农业，是水、土壤和作物资源综合开发利用的系统工程。 目的是节水节肥，省时省力，提高质量，实现双产量！节水灌溉是为了减少田间输水和田间灌溉过程中的损失，提高灌溉用水效率。 它减轻了农田水利建设的工作量，促进了农业现代化的发展，同时有利于防止洪水灌溉造成的土壤次生盐渍化，促进农民增产增收。 目前，我国主要推广11种节水灌溉方法。在农业灌溉中，过滤器是必不可少的设备。过滤系统的合理配置起着至关重要的作用。如果过滤设备不匹配或选择不当，整个节水灌溉系统将瘫痪。因此，随着水资源供需矛盾的日益加剧，各国都十分重视通过合理的科学设计，根据全国各地实际的土壤性质、含量、固体颗粒大小、灌水器的流道大小来发展节水农业。 智能灌溉的出现在很大程度上解决了水资源的浪费。智能灌溉是基于作物的实际需水量，利用信息技术作为提高灌溉精度、实施合理灌溉制度、提高水资源利用率的手段。 智能灌溉可以改善灌溉管道。中国在20世纪70年代开始实施节水高效灌溉。尤其是近年来，人们越来越重视节约用水。 由于农业干旱缺水问题日益严重，引起了党和国家政府的高度重视。 然而，与国民经济和社会的发展速度相比，我国现在节水的发展、
我承包了一些大的田地，但是我不知道他们怎么说农业节水灌溉控制。...
有些田地已经承包了，我不知道他们怎么说农业节水灌溉控制...基本概念是，一个完整的节水灌溉技术体系包括节水灌溉工程技术、农艺和生物节水技术、水资源优化配置和节水管道，这些都是有效利用降水和灌溉水以获得农业最佳经济、社会和环境效益的综合措施。
农业节水灌溉指什么？目的是什么？
农业分布式节水智能的精细灌溉控制器设计范文
介绍
设施农业是农业现代化水平的重要体现。温室是设施农业的典型代表。因此，提高温室现代化水平是[农业设施建设的一项重要任务。灌溉是设施农业的基础。此外，水资源短缺在中国西北地区尤为严重。传统农业设施落后，水资源利用率低。因此，开发节水智能精细灌溉控制器[2号显得尤为重要。
中国设施农业起步较晚，但发展迅速。目前，世界塑料大棚和温室面积约为3.6576亿hm2·[3，而中国面积最大。中国塑料大棚和温室的建筑面积从20世纪90年代初的40多万hm2发展到现在的近1.5667亿hm2，占世界[的42.8%。与普通农业相比，设施农业产业化程度高，效益好，接受新技术的能力强。然而，新灌溉控制器的应用更充分地利用了水资源，提高了生产效率，节省了劳动力。此外，科学合理的灌溉策略对提高作物产量和收入起到了一定的作用。
数十家国内制造商有能力制造和销售大型温室，但市场份额远远不够。目前有4家大型企业，即上海常征、北京农机研究所、廊坊九天和庞龙[公司。虽然这些企业具有较强的温室生产能力，但由于我国温室发展起步较晚，室内作物生长与环境因素关系的基础研究薄弱，控制方法和手段落后。因此，我国温室控制系统的科研水平仍然远远落后于国外。以色列、美国、日本、澳大利亚等经济发达国家是代表。他们已经在灌区实现了大面积远程电话控制和微灌技术，充分节约了水资源，实现了灌溉自动化1系统设计方案。本文设计的灌溉控制器系统以单片机为控制器核心。它实现了土壤温度和湿度、空气温、水流量的检测和多个电磁阀的控制。它可以实现作物适时适度灌溉，摆脱传统的漫灌模式，使灌溉更加精准数字化，从而保持作物最佳生长状态，提高作物产量和品质。
[6]
该系统由单片机模块、输入模块、输出模块、显示模块和通信模块组成。控制器采用STC90C516RD+单片机，显示器采用LCD1602，外部存储器采用24C02芯片，键盘由薄膜按键组成。单片机灌溉控制器的系统结构如图1所示。单片机有四个信号输入，即土壤温度、土壤湿度、空气温和水流量。有四个输出信号，即四个电磁阀的打开和关闭。控制器与PC机之间采用485串口通信。单片机的功能是接收传感器的12位二进制数字信息，经过一定的转换和计算，转换成十进制，在液晶显示器1602上显示出来，并通过串口以字符串的形式传输给PC机。单片机在工作时中断接收关键信息。配合LCD1602现场控制电磁阀的开/关，各电磁阀的开/关时间中断计时。每次电磁阀打开时都可以看到最后一次灌溉时间。一般来说，输入模块主要是温湿度传感器的数字信号输入和流量传感器的脉冲输入，即传感器将采集到的信息以数字形式传输给单片机，方便单片机处理，简化电路和程序。输出模块是单片机，通过输入输出端口控制电磁阀的开/关。
2系统硬件设计
2.1控制器模块
单片机灌溉控制器的核心是宏景单片机公司的STC90C516RD+单片机，如图2所示。
STC90C516RD+系列单片机是宏景科技推出的新一代超高速/低功耗单片机。指令代码与传统的8051单片机完全兼容。可以随意选择12个时钟/机器周期和6个时钟/机器周期。MAX810的特殊复位电路内部集成。当时钟频率低于12MHz时，复位引脚可以直接接地。单片机的P0端口是LCD1602显示端口，需要连接1k上拉电阻。其他端口内部有上拉电阻，不需要与[7]连接。单片机的晶体振荡器是11。0592兆赫，选择12个时钟/机器周期。单片机执行一行代码的时间接近1μs，复位按钮的时间超过2μs，可以实现系统的手动复位。
2.2电源电路
电源电路是将交流电转换成输出功率满足要求的稳定直流电的装置。它通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。其中，24V电源DC适配器输出的24V直流电为电磁阀提供工作电压。由于单片机的工作电压为5V，电源需要两次电压转换。从而为单片机、液晶显示器、传感器和通信设备供电。在传感器的工作电压中，稳压电路为3。需要3V，只需将5V电压转换为3。3V电压。图3示出了电源电路的示意图。
2.3电磁阀驱动控制电路
电磁阀驱动控制电路的主要工作原理是:利用单片机的输入输出接口控制继电器打开并驱动电磁阀注水。当P1的水平。5单片机接口低(高)，三极管Q4开(关)，继电器开(关)，电磁阀开(关)。在这种设计中，单片机的许多输入/输出接口仍未使用，可用于扩展多个电磁阀驱动控制电路的连接，即控制多个电磁阀一起工作。
2.4传感器选择
传感器的输出电压应满足一定的测量范围(0 ~5V)，电源电压应在3.3 ~ 5V之间。本设计中土壤温度和湿度传感器选用SHT10传感器。电源电压为2。4 ~ 5。5V，温度测量范围为-40 ~ 123。8℃，湿度测量范围为0 ~ 100RH。错误是4。5%。空气体温度采用DS18B20传感器，电源电压为3 ~ 5V，测温范围为-55 ~ -125℃。流量传感器采用普通霍尔流量计RG -1进行脉冲计数，额定电源电压为5V，测量精度为1 ~60L/min，流量特性为f = 4。8× q，q的单位是[8]。
2.5个上下通信电路
上位机和下位机选择485串行通信，传输距离长。RS485和RS232在通信协议和传输距离上有一定的差异。RS485是半双工通信，最大传输距离为1，219米(波特率为9，600 bps) [9]。理论上，可以同时连接32个节点，实际应用中使用了4个。串行通信电路的示意图如图5所示。
在串行通信中，输出端的线A和线B之间的电阻为120ω(R26)，为阻抗匹配。只有当信号输出与负载的特征阻抗匹配时，信号才能处于行波状态。否则，信号处于反射或驻波状态。因为485处于半双工模式，发送和接收需要一定的控制。MAX485有两个控制端子，可以通过输入输出端口(T1)控制其连接棉。T1输出高电平时，向单片机发送信号，否则接收信号。为了保证单片机的正常通信，T1端口需要初始化为低电平来接收PC机的命令，然后在发送时变为高电平。
3软件设计
单片机灌溉控制器软件采用模块化软件设计，各功能由相应的子程序完成。软件模块主要由主程序模块、液晶显示模块、土壤温湿度传感器模块、串行通信模块和继电器模块组成。每个部分完成各自的功能。该系统具有通用性强、调试容易、稳定性好的特点。
单片机上电后，首先进行初始化和自检，包括每个接口芯片的初始化、各种标志位和变量的初始化、每个模块的初始化等。然后程序进入主程序，单片机计算采集的土壤温湿度信息和空气体温度信息，液晶显示器显示土壤温湿度值和空气体温度；单片机通过串口将采集到的信息发送给上位机进行数据提取和处理。主程序的流程图如图6所示。
灌溉控制器信息输入的核心部件是土壤温湿度传感器SHT10。其工作条件和精度决定了测量质量，也影响着灌溉策略的实施。土壤温湿度传感器的工作电压不是很高，但其输出方式相对复杂。其输出模式有两种:温度输出和湿度输出。温度测量分辨率为14位，湿度为12位。控制器需要区分和转换不同的输出。其流程如图7所示。
图7单片机首先初始化传感器，然后传感器发送一系列14位温度数据。微控制器分析数据，在显示器上显示数据，并将其存储在只读存储器中。此时，单片机处于接收状态，传感器将检测到的12位湿度值传输给单片机，单片机在接收到12位湿度值后进行类似处理，最后通过串口将12位湿度值传输给PC机。
4系统性能测试
4.1材料和方法
5分钟为了研究系统的检测精度和速度，采用KCB-300电子四合一土壤测试仪进行三点采样，每5分钟检测一次土壤温度和湿度。取平均值作为[1]的检测结果，数据用EXCEL处理。SHT10土壤温湿度传感器的精度为4.5%，分辨率为0。1%，探针长度为7厘米。测试系统阀门控制准确，整体运行良好。
4.2结果和分析
该系统已应用于陕西省杨凌示范区西北农林大学实验场。通过对传统灌溉方式和智能灌溉控制器灌溉玉米的需水量和生长量进行比较，发现在相同灌溉面积下，该灌溉控制器可以比灌溉量节约10%的用水量，而耗电量基本不变，从而达到节水的目的。
结论
该系统以单片机为控制器核心，实现土壤温湿度检测、空气温检测、水流检测和电磁阀控制。它可以实现及时、适当的作物灌溉，也可以定期对作物进行现场灌溉，使作物保持最佳生长状态，从而提高作物产量和品质。该系统成本低，可通过多个传感器进行外部扩展，以检测和控制相关参数。
经过长时间的连续电气运行，证明该控制器是可靠的，具有广阔的应用前景。
参考:
[1]许彭飞、李云开、杨培林。节水灌溉自动控制系统的研究现状及发展趋势[C]//国际农业会谈——2005年北京市城市农业工程科技创新与发展国际研讨会论文集。北京:水利水电出版社，2005。
[2]袁方立，杨佳。设施农业发展的瓶颈:设备水平亟待提高[。农业机械质量与监督，2013( 2): 27。
[3]乌普、冯昊、牛文全。中国现代节水农业技术研究发展趋势及节水农业战略思考[中国农业工程学会年会。北京:中国农业工程学会，2005。
[4]李奇。基于无线嵌入式技术的温室自动灌溉监控系统的设计与研究。杭州:浙江大学，2012。
王文新。自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[。电子制造，2013( 5): 74。
黥布。低成本简易温室控制系统的研究[。节能技术，2007，25( 2): 121-127。
[7]郭天祥。新概念C语言51单片机课程[。北京:电子工业出版社，2009: 1-524。
[8] D. D. Chaudhary，S. P. Nayse，L. M. Waghmare。无线传感器网络在精准农业温室参数控制中的应用[。国际无线和移动网络杂志，2011( 3) : 11。
[9]多明戈·戈麦斯-梅伦德斯，阿尔瓦罗·洛佩斯-兰布拉？基于现场可编程门阵列的模糊灌溉温室控制系统[[]。非洲农业研究杂志，2011，6( 3) : 3117-3130。
[10]艾莉森·麦卡锡，奈杰尔·汉考克，史蒂文·雷恩。大型移动式灌溉机械的整体控制系统设计([)//机电一体化与机器视觉实践年会。文莱:[新报]，2010年。
宋秀玉，张晓霞。《城市绿地节水灌溉自动控制研究》，[。中国农业科学公报，2011，27( 6): 317-321。