【摘要】：目前,我國(guó)水資源總量不足,時(shí)空分布不均勻,干旱缺水嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展。推廣普及水肥一體化等農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù),是保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的必由之路。本課題是新型設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備研發(fā)與開發(fā)項(xiàng)目中的一部分。論文通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制算法、無線通訊方式、軟硬件設(shè)計(jì)的研究,設(shè)計(jì)一套基于物聯(lián)網(wǎng)的水肥一體化控制器。水肥一體化控制器以STM32F103ZET6微處理器為核心,輔以電源電路、Wi-Fi通訊電路、外部存儲(chǔ)電路、模擬量采集電路、采集流量電路、控制接口電路等外圍結(jié)構(gòu)電路構(gòu)成�？刂破髂軌蚧赪i-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)以下功能:遠(yuǎn)程對(duì)溫室群進(jìn)行管理;同時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端服務(wù)器;能夠按照溫室里的農(nóng)作物需求精確控制兩條肥路配比施肥等性能要求。在溫室內(nèi),通過3個(gè)感知節(jié)點(diǎn)采集溫室環(huán)境參數(shù),經(jīng)過灌溉控制器向云端服務(wù)器上傳這3個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在溫室中進(jìn)行yeelink、OneNET、騰訊云服務(wù)器選擇試驗(yàn),最后OneNET云端服務(wù)器作為遠(yuǎn)程監(jiān)控和存儲(chǔ)的云端平臺(tái)。軟件方面使用μC/OS-II操作系統(tǒng)對(duì)采集模擬量、Wi-Fi通訊、輸出控制量任務(wù)、掃描矩陣鍵盤等任務(wù)模塊進(jìn)行管理,使該控制系統(tǒng)具有較好的實(shí)時(shí)性。為了更精確的控制水肥流量比例,本文使用RBF-PID模型對(duì)單路或雙路肥路的施肥泵進(jìn)行控制,通過仿真試驗(yàn)和實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果說明RBF-PID模型比傳統(tǒng)PID模型能使被控制系統(tǒng)獲取更加穩(wěn)定、精度更高等性能,能夠滿足水肥一體化控制系統(tǒng)要求,具有較廣泛的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S224
【圖文】：

圖 2-1 遠(yuǎn)程監(jiān)控水肥灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案Fig2-1 The remote monitoring of water and fertilizer irrigation system design（1）數(shù)據(jù)采集利用感知節(jié)點(diǎn)采集溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，同時(shí)通過灌溉控制器上接口采集 EC 值、PH 值、液位值、流量值。（2）數(shù)據(jù)傳輸使用 Wi-Fi 模塊進(jìn)行通訊。它的主要任務(wù)是完成接收感知節(jié)點(diǎn)，并將多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器。同時(shí)可以通過云端服務(wù)器遠(yuǎn)灌溉控制器上的開關(guān)量。（3）控制任務(wù)是首先通過按一定采集周期采集兩條肥路的流量，其次，在根在單片機(jī)內(nèi)部控制算法輸出控制量，最后驅(qū)動(dòng)器接收控制量后控制兩個(gè)施肥速，從而達(dá)到設(shè)定流量比例。 本章小結(jié)本章主要對(duì)課題研究所涉及的先關(guān)技術(shù)理論進(jìn)行說明，在本系統(tǒng)的硬件和軟要求進(jìn)行了討論，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的灌溉系統(tǒng)總體框架。

水肥一體化精量控制器設(shè)計(jì)3 水肥一體化控制器硬件設(shè)計(jì)要由以下幾部分組成：最小系統(tǒng)電路、W供電電路、采集電導(dǎo)率、PH 值、流量值是通過串口通訊，因此直接與單片機(jī)的相現(xiàn)與多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)通訊，并且實(shí)現(xiàn)與云端定時(shí)器功能的引腳，將控制接口與驅(qū)動(dòng)器 轉(zhuǎn)串口接口電路用于調(diào)試程序和打印程序成丟失數(shù)據(jù)，增加存儲(chǔ)芯片達(dá)到保護(hù)重要-1 所示，PBC 電路圖與控制器實(shí)物分別為

通過 Wi-Fi 模塊實(shí)現(xiàn)與多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)通訊，并且實(shí)現(xiàn)與云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。控制接口使用具有定時(shí)器功能的引腳，將控制接口與驅(qū)動(dòng)器相連，從而達(dá)到控制施肥泵的目的。USB 轉(zhuǎn)串口接口電路用于調(diào)試程序和打印程序輸出信息。為了防止控制系統(tǒng)運(yùn)行異常造成丟失數(shù)據(jù)，增加存儲(chǔ)芯片達(dá)到保護(hù)重要數(shù)據(jù)的目的�？刂破饔布w框圖如圖 3-1 所示，PBC 電路圖與控制器實(shí)物分別為如圖 3-2 和圖 3-3所示。圖 3-1 控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖Fig. 3-1 The master controller hardware block diagram

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2795317