作物滴灌施肥智能控制系统的研究

发布时间：2021-10-19 15:10

　　滴灌施肥技术在现代农业生产中扮演着越来越重要的角色，它是一种将施肥和灌溉结合在一起的先进的灌溉技术，不仅提高了水资源和肥料的利用效率、节约了资源，同时还保护了环境。本论文论述的作物滴灌施肥智能控制系统主要由水肥混合闭环反馈调节系统、灌溉施肥系统、作物生长环境调节系统等3个子系统组成。在控制器的协调控制作用下，共同实现系统的功能。该控制系统的核心是单片机，再配以信号输入模块、显示模块、按键模块、通信模块、输出模块等电路，通过总线接收传感器的采集信号和开关量信号，输出控制指令控制执行机构运行。灌溉的水量控制和施肥控制相互独立。水量控制由单片机控制水泵的启停、电磁阀的开关时间实现。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制，施肥量控制采用时序控制，施肥控制和水量控制可以根据需要直接手动或者自动运行。环境监测系统的温度、湿度控制由单片机输出控制指令，控制调温装置和雾喷器实现。系统采取上下位机的结构，上位机用于监控系统运行和存储、查询系统信息，下位机用于数据信号的采集、处理以及对执行机构的控制。上下位机之间的通信是RS-485实现的。为了实现较大范围的作物滴灌控制，系统还采用了ZigBee无线技术。针... 

【文章来源】：青岛理工大学山东省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 滴灌施肥技术简介
    1.2 课题研究的背景及目的意义
    1.3 国内外发展概况
        1.3.1 国外发展概况
        1.3.2 国内发展概况
    1.4 课题研究的主要内容以及核心工作
第2章 作物滴灌施肥需求分析及总体方案
    2.1 作物滴灌施肥系统的结构介绍
    2.2 作物滴灌施肥相关系统介绍
        2.2.1 水肥混合闭环反馈调节系统
        2.2.2 灌溉施肥系统
        2.2.3 作物生长环境调节系统
    2.3 系统需求分析和设计的原则
    2.4 作物滴灌施肥控制系统的整体方案设计
第3章 系统控制器各模块硬件设计及其实现
    3.1 控制器硬件设计综述
    3.2 单片机的接口设计
    3.3 系统电源模块设计及硬件实现
        3.3.1 电源模块电路
        3.3.2 电源模块的硬件实现
    3.4 前向通道电路设计及硬件实现
        3.4.1 模拟输入信号前端处理电路
        3.4.2 模拟输入模块化的硬件实现
        3.4.3 数字输入信号前端处理电路
        3.4.4 数字输入模块化的硬件实现
    3.5 后向通道电路设计及硬件实现
        3.5.1 光电隔离输出通道电路
        3.5.2 后向通道驱动电路
        3.5.3 后向通道干接触输出模块硬件实现
        3.5.4 固态继电器的线路连接
        3.5.5 24V 输出卡的硬件图
    3.6 报警电路设计
    3.7 按键显示模块电路设计
第4章 系统通信模块硬件设计及其实现
    4.1 RS‐485 总线接口设计及硬件实现
        4.1.1 RS‐485 通信接口电路
        4.1.2 RS‐485 总线接口的硬件实现
    4.2 ZigBee 通信技术实现的探讨
        4.2.1 ZigBee 通信协议介绍
        4.2.2 ZigBee 网络拓扑结构及其特性介绍
        4.2.3 基于 ZigBee 无线网络的控制系统的研究
        4.2.4 ZigBee 无线通信模块电路
        4.2.5 终端节点和协调节点组网实现数据传输过程
第5章 系统控制器模糊算法的设计
    5.1 系统模糊控制的引入
    5.2 模糊控制实现过程
    5.3 滴灌施肥模糊控制器的设计
        5.3.1 模糊控制器结构确定
        5.3.2 系统输入量和输出量的确定
        5.3.3 模糊化过程基本论域、等级个数、语言变量的选择
        5.3.4 输入量和输出量论域的确定
        5.3.5 语言变量的隶属度函数确定
        5.3.6 模糊控制器参数量化因子的确定
        5.3.7 模糊控制规则的设计
        5.3.8 模糊推理及输出解模糊化
        5.3.9 模糊控制器参数比例因子的确定
        5.3.10 模糊控制查询表的制作
第6章 作物滴灌施肥智能控制系统软件的设计
    6.1 控制系统软件总体设计
    6.2 系统主程序设计
    6.3 手动/自动运行程序设计
        6.3.1 自动运行程序设计
        6.3.2 手动运行程序设计
    6.4 数据采集程序设计
    6.5 混合液浓度调节和施肥程序设计
    6.6 通信程序设计
    6.7 过滤冲洗程序设计
    6.8 人机交互程序设计
    6.9 报警程序设计
    6.10 模糊控制程序设计
第7章 控制系统的实现以及安装调试
    7.1 控制器的硬件实现及介绍
    7.2 控制器的电路连接安装
    7.3 控制系统的设备测试
        7.3.1 继电器相关测试
        7.3.2 模拟和数字输入硬件卡的测试
    7.4 传感器的校核
    7.5 控制器性能测试
    7.6 控制器的现场安全技术措施
第8章 总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]灌溉施肥自动控制系统的研究与开发[J]. 魏正英,葛令行,赵万华,卢秉恒.  西安交通大学学报. 2008(03)
[2]带隔离的开关量输入和继电器输出的数据采集模块的设计[J]. 李光耀,吉荣廷,沈大鹏.  工业控制计算机. 2007(10)
[3]我国灌溉施肥技术的发展与展望[J]. 夏敬源,彭世琪.  中国农技推广. 2006(05)
[4]ZigBee技术与应用[J]. 刘奎.  科技资讯. 2006(06)
[5]精密施肥机的研究与应用[J]. 杨仁全,王纲,周增产,张晓文,卜云龙,吴建红.  农业工程学报. 2005(S2)
[6]电导率仪检定原理的探讨[J]. 邱桂京.  计量与测试技术. 2005(11)
[7]模糊控制表计算方法研究[J]. 毋茂盛,陈爱清,王静.  河南师范大学学报(自然科学版). 2005(02)
[8]植物精密施肥机的研制与开发[J]. 张晓文,尹雪琴.  农村实用工程技术(温室园艺). 2004(07)
[9]基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J]. 原羿,苏鸿根.  计算机应用与软件. 2004(06)
[10]世界主要国家农业计算机自动控制技术应用现状[J]. 刘继芬,聂凤英,王平,曲春红,李淑云,薛桂霞.  农业网络信息. 2004(02)

硕士论文
[1]基于ZigBee协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计[D]. 陈莉.上海交通大学 2008
[2]精确灌溉与施肥自动化控制系统的研究[D]. 马骏.山西农业大学 2005



本文编号：3445108