水稻自动灌溉系统的设计与实现

发布时间：2020-11-03 19:46

　　 水稻是我国的主要农作物,决定水稻生长和产量非常重要的一个环节是水稻灌溉,目前我国对水稻灌溉是依靠农民日常的经验,无具体的数据支撑和参考,所以造成水资源与水稻所需水分配比不合理。本研究基于实测资料和专家经验,采用模糊控制理论建立灌溉预测模型,输入土壤湿度、湿度变化率,输出灌溉时间,并根据水稻生长的各个阶段对土壤湿度的要求不同,执行精准化自动灌溉。本研究包括硬件和软件两部分。硬件部分,由传感器等组成,实时采集水稻种植区域的土壤湿度、温度与光照度,实现对水稻产量起关键作用的相关参数作实时记录处理,并通过Zigbee网络上传至服务器,以水稻土壤湿度为控制量,当实测水稻土壤湿度小于设定的阈值时,执行相应灌溉类型。软件部分,利用传感器实时采集水稻生长的环境因子,通过无线通信技术,将采集的数据传送到上位机,应用自动控制技术,下达指令到单片机执行自动灌溉。系统应用C#来开发,采用B/S体系结构,功能模块包括种植管理,灌溉控制、数据报表、系统设置。本研究以降低灌溉成本为出发点,以减少农民工作量为落脚点,进而达到促进水稻产量丰盛,监测水稻生长环境和为后续灌溉提供科学依据的目标。能够满足中小农户、农场、片区的水稻灌溉工程,且数据采集方便快捷实时,因此具有推广应用价值。
【学位单位】：重庆三峡学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S511;S274
【部分图文】：

该设计将分为软件和硬件两部分,下面有详细的水稻自动灌溉系统技术图（见图1.1）。软件主要是由几个模块组成：功能模块包括水稻种植管理,灌溉控制、数据报表、系统设置。其中,水稻种植管理,能查看水稻生长环境参数采集,出现缺省、错误可以手动输入或者修改。硬件主要是由传感器、单片机等组成,实施自动控制,是根据水稻灌溉策略,当实测水稻土壤湿度小于设定的阈值时,则需要灌溉,能自动灌溉,亦可手动灌溉。该设计建立一个合理有效的水稻生长环境管理的系统,提高工作效率,实现各类统计分析自动化,为管理决策提供科学依据。3、开发水稻自动灌溉系统

前端HTML、CSS、javaScript,后端C#,服务器IIS,操作系统Windows,数据库Mysql,系统采用 B/S 体系结构,下面有详细的水稻自动灌溉系统结构图（见图1.2）。利用采集的数据进行灌溉系统的开发。利用传感器实时采集水稻生长的环境因子,通过无线通信技术,将采集的数据传送到上位机,应用模糊控制理论,得到灌溉时间后下达指令到单片机执行灌溉。1.5 本章小结

传统水稻灌溉将地表水深作为灌溉规则执行控制,至无水层时,经常使用土壤湿度作为灌溉指标。地表水深度设定为注水上限标准,土壤湿度作为灌水下限指标,是目前普及的几种灌溉技术的调控指标。近年来,郭以明等提出了提高水稻蓄水上限的蓄水控灌模式[31]。俞双恩等提出以农田水位田面水深、地下水位埋深为水稻灌排指标[32]。杨建昌等提出了以土水势作为水稻灌溉指标[33]。徐林娟等提出了利用叶水势制定水稻灌溉指标[34]。还有学者提出了以冠层温度作为水稻灌溉指标[35]。此类指标需要的参数量涉及甚多,变化也大,不易把握仔细,实际操作中存在诸多困难。因此,在实际操作中,主要是采用传统的地表水深和土壤湿度作为水稻调控的根本依据[36]。本研究是基于模糊推理的以土壤湿度为控制量的水稻灌溉系统,具体水稻自动灌溉模糊推理结构图（见图2.1）。其中,输入量为土壤的湿度参数与湿度单位时间变化量,输出量为灌溉时间。水稻自动灌溉是根据灌溉时间来确定是否执行灌溉,在灌溉时间低于2分钟时,不执行灌溉。在灌溉时间高于2分钟时,就由土壤的湿度和湿度单位时间变化量来推理出灌溉类型,即为六个控制量。水稻手动灌溉可由客户自己参照灌溉时间来选择灌溉类型。10分钟一次模糊推理判断,上一时刻的数值与这一时刻的数值存在差异,如果输出量为一个大值,系统会逐步不断修正输出量,直到输出量为一个小值,执行自动灌溉,开启继电器和水泵到预测的时间后关闭。输入量：土壤的湿度数值E、湿度变化率H,输出量:灌溉时间T。
【参考文献】

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本文编号：2869021