智能喷灌系统的设计与实现

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1、智能喷灌系统的设计与实现大学生创新性试验项目之在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，大部分地区仍然采用浇灌，而且传统喷灌系统水的利用率也不高，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术。因此，基于传感器技术的智能灌溉系统是中国发展高效农业和精细农业的必由之路。所谓智能就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉

2、，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH（相对湿度）为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。立项背景及来源：智能喷灌系统的总体设计：系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决针对灌溉水利用系数较低,我们提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确

3、定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。要实现智能灌溉，系统需要有可编程控制器、传感器、A/D模块、变频器、故障检测系统，电动机、水泵、电磁阀、管网和喷头等设备。系统实现的主要功能：1.数据采集功能：可接收土壤湿度传感器采集的模拟量。模拟量信号的处理是将模拟信号转变成数字信号（A/D转换）。2.自动控制功能：可编程控制器通过程序将传感器检测的湿度信号与预先设定的标准湿度范围值相比较，如果检测的湿度值超出了设定湿度值，（低于设定值则调大电动机转速，高于设定值则调小电动机转速）则自动调节电动机转速，进行灌溉

4、操作。3.变速功能:当前所测的土壤湿度值与预先设定的最适宜草坪生长的湿度值50%—60%RH比较，分为大于、等于、小于三种结果，即可将湿度分为高湿度、中湿度、低湿度三种状态。在控制面板上表现为高湿度、中湿度、低湿度三个指示灯。变频器根据土壤湿度的三个状态自动调节电动机的转速，电动机设有高速，中速，低速3种旋转速度，分别对应高速，中速，低速三个指示灯。4.故障自动检测功能：当灌溉系统出现故障，如水管破裂（水压为零），传感器故障，电动机故障，变频器故障，电磁阀故障等，水泵立即停止运行，电磁阀关闭，故障报警灯闪烁并伴有警笛声响起。操作人员可以按下“消音”按钮以解除铃响，但故障指示灯仍在闪烁，

5、直到故障消除，故障指示灯才自动停止闪烁。5.阴雨天自动停止：利用湿度传感器的开关量作为一个可编程控制器的输入信号，实现控制相关程序的功能。系统结构图：整个系统由多组集群控制单元组成，每组集群控制单元管理一片区域，每一个片区由多台控制器、电磁阀、传感器组成。因此本系统可以根据用户的需求，方便快速地组建智能灌溉系统。系统数据传输路径图：从数据的传递路径可将本系统分为三个层次，即数据汇集层、数据处理层、数据应用层。系统功能实现原理图：湿度传感器SPCE061单片机PT2262射频遥控编码器田间传感器图田间应用系统接收端系统图PT2272射频遥控解码器中央计算机自动气象站压力传感器系统算法设计

6、：//此函数实现信号的接受intGetSignal(){intsiganl;//用变量signal接收传进来的湿度信号returnsignal;}//此函数实现湿度信号转换为电压信号intSignalChange(intsignal){intCsignal;//将传进来的signal信号转换为电压信号，并赋给CsignalreturnCsignal;}//次函数实现打开电磁阀intOpen(){intopenTime;//发出信号给中央计算机打开电磁阀//同时将系统时间赋给openTimereturnopenTime;}//此函数实现关闭电磁阀intClose(inttime){int

7、closetime;//将系统时间赋给closetime//判断如果closetime==opentime+time，则停止while(!(closetime==opentime+time))//发出信号给中央计算机关闭阀门}//此函数实现信号的等级intsignalDegree(Csignal){intDsignal;//根据土壤湿度的标准及现有的土壤湿度确定所需灌溉的时间（通过调用开关函数用switch语句实现//）returnDsigna