無線遙控節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)設計與研究.pdf

1、我國淡水資源十分貧乏,而農(nóng)業(yè)是用水大戶,因此發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)持續(xù)性發(fā)展的首要條件。目前絕對多數(shù)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)不僅功能單一,而且在控制方式上主要以有線控制為主。這樣不僅受到控制區(qū)域地形的限制,而且架設線路的成本很高。因此科學控制方法且具備無線遙控的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的研制,成為節(jié)水灌溉科學實施的核心問題。 本文在充分調(diào)研了國內(nèi)外節(jié)水灌溉狀況的基礎上,研究和分析無線節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的控制原理,并重點論述了無線節(jié)水灌溉控

2、制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。在硬件設計方面,本文根據(jù)儀器的精度、實時性和成本要求,選擇了合適的元器件,并以模塊化的設計思路將儀器硬件分成幾個模塊進行分別的設計,各個模塊調(diào)試成功后再合成一個完整的系統(tǒng)；從而保證了硬件的質(zhì)量和便于維修調(diào)試。在軟件設計方面,按照儀器預定完成的功能,根據(jù)硬件電路的設計,以模塊化的設計方法完成單片機的初始化,模擬信號采樣,信號處理,實時顯示驅動、無線發(fā)射接收,以及PC機端的界面設計,串口通信設計等。另外本系統(tǒng)通過

3、太陽能電池供電,這樣陰雨天氣系統(tǒng)就不需工作,大大節(jié)省了能源和勞力,從而提高了系統(tǒng)的效率。 無線節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的工作方式采用命令應答方式,主站下達采集數(shù)據(jù)指令,子站對主站發(fā)出的地址信息進行處理,若與本機地址相符則執(zhí)行命令。采集端將TDR-3土壤水分傳感器、CHT-W02溫濕度傳感器等采集的作物生長的環(huán)境參數(shù)(土壤水分、空氣濕度和溫度等)經(jīng)A/D轉換模塊轉換成數(shù)字信號送到子站單片機,子站單片機對采集過來的信號進行編碼、并對編碼信號

4、加起始位和校驗碼,構成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)楨,楨信號通過無線射頻收發(fā)芯片PTR8000按照一定的協(xié)議進行打包,加入字頭和CRC(循環(huán)冗余校驗),將作物生長的環(huán)境參數(shù)(土壤水分、空氣濕度和溫度等)發(fā)送到主站,主站的接收天線接收載波信號經(jīng)濾波電路消噪后,通過無線射頻收發(fā)芯片PTR8000解調(diào),再由主站單片機解碼,解碼后的信號經(jīng)PC機存入數(shù)據(jù)庫,同時根據(jù)軟件設計的灌溉預報模塊和灌溉控制模塊決策出作物需水量情況,并經(jīng)過驅動電路控制電磁閥的開閉和電磁閥打開