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基于PWM的滴灌控制系统的设计与研究
资料介绍
自动控制节水滴灌技术是衡量一个国家农业现代化发展状况的标杆。而目前我国滴灌多采用手工与经验的方法,严重影响了滴灌自动化水平和节水效率。因此本文根据土壤水分在滴灌后的运动规律及滴灌频率对土壤水分分布的影响,提出了基于PWM(脉宽调制)的滴灌自动控制系统。
系统由以下几部分组成:无线传感网络组成的农田信息采集传输模块、PC上位机组成的中央监控模块以及脉宽调制PWM控制模块。无线传感网络通过终端温湿度采集模块和DA300扩展模块(土壤湿度采集模块)实时采集农田作物的环境信息,经由无线传感网络后传输到上位机监控中心。中央监控中心对信息综合分析后,通过RS232通信端口将综合后的土壤湿度信息发送给网关,网关利用无线网络将上位机传输的土壤综合信息发送到各个终端(CC2430),脉宽调制PWM控制模块输出PWM波形,再经由驱动模块将输出信号发送到滴灌控制电磁阀。
该系统可根据作物区湿度、温度、太阳辐射和土壤湿度等进行综合处理和判断。处理后的信息通过A/D转换变为数字量送入单片机,将实际值与给定值进行比较,依据偏差大小,做出合理的PWM控制决策。PWM控制根据土壤湿度偏差与变化趋势的输出控制单片机产生PWM波形,通过改变占空比,从而实现依据土壤湿度的滴灌频率。为了了解土壤湿度变化与滴灌频率之间的关系,本文还就滴灌条件下黄棕土壤的水分运动规律进行了试验研究。试验结果显示:当土壤湿度传感器埋设位置距离滴头水平方向5cm,垂直方向10cm时,能很好地监测土壤湿度的变化
田间试验表明:系统运行稳定、可靠,可以实时监测农田环境信息与土壤湿度,此外,它可结合滴灌控制模型实施作物的精确灌溉,实现农田节水灌溉自动化。
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