农业水肥一体化智能监控系统的研究与开发

发布时间：2020-07-15 14:15

【摘要】：随着科学技术的不断发展,传统的农业灌溉施肥技术已经无法满足农业发展的需求,农业现代化成为当今乃至未来农业发展的重中之重,现代农业技术、农业设备将成为提高农业生产力和保障农业可持续发展的重要手段。在这样的农业发展背景下,本文在研究以色列水肥一体化灌溉系统的基础上,着眼于灌溉施肥生产过程,研发了一套农业水肥一体化智能监控系统,进行了以下方面的研究。针对基于传统PID控制的水肥浓度控制策略的不足之处,本文提出了基于模糊神经网络PID控制的水肥浓度控制策略。对该控制策略分别进行了仿真对比试验和实际试验验证与分析,仿真结果与试验结果表明,相比于传统的PID控制,模糊神经网络PID对水肥浓度的控制更加精确,超调量更小,调节时间更短。水肥一体化智能监控系统主要由水肥一体机、嵌入式控制器和监控中心组成。水肥一体机为系统的灌溉施肥提供硬件基础,监控中心和嵌入式控制器通过控制水肥一体机,完成灌溉施肥过程。监控中心与嵌入式控制器之间通过TCP通信进行数据交互。嵌入式控制器采用STM32+μCOS-II的嵌入式构架完成多任务管理,实现数据采集、灌溉施肥和TCP通讯任务,提高系统的实时性和稳定性。监控中心使用C#语言在Visual Studio 2015平台上自主开发了一套上位监控软件,监控软件可以实现系统运行监控、历史数据查询、实时曲线显示和故障报警等功能。通过引用Matlab中生成的.dll控件,可以完成水肥浓度的精准配比;并结合数据库,完成灌溉任务的执行、灌溉配方的管理、灌溉过程的实时监控以及灌溉数据的存储和处理。最后的试验结果表明,本文研发的水肥一体化智能监控系统具有运行稳定、响应速度快等特点,灌溉施肥过程中可以精准的为作物提供水分和肥料,满足智能化灌溉施肥的要求,同时实现了对水肥浓度的精准控制。在提高农作物产量、节省资源等方面具有重大意义。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S365;TP277
【图文】：

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本文编号：2756599