水稻是我國(guó)的主要農(nóng)作物,決定水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是水稻灌溉,目前我國(guó)對(duì)水稻灌溉是依靠農(nóng)民日常的經(jīng)驗(yàn),無(wú)具體的數(shù)據(jù)支撐和參考,所以造成水資源與水稻所需水分配比不合理。本研究基于實(shí)測(cè)資料和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn),采用模糊控制理論建立灌溉預(yù)測(cè)模型,輸入土壤濕度、濕度變化率,輸出灌溉時(shí)間,并根據(jù)水稻生長(zhǎng)的各個(gè)階段對(duì)土壤濕度的要求不同,執(zhí)行精準(zhǔn)化自動(dòng)灌溉。本研究包括硬件和軟件兩部分。硬件部分,由傳感器等組成,實(shí)時(shí)采集水稻種植區(qū)域的土壤濕度、溫度與光照度,實(shí)現(xiàn)對(duì)水稻產(chǎn)量起關(guān)鍵作用的相關(guān)參數(shù)作實(shí)時(shí)記錄處理,并通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器,以水稻土壤濕度為控制量,當(dāng)實(shí)測(cè)水稻土壤濕度小于設(shè)定的閾值時(shí),執(zhí)行相應(yīng)灌溉類(lèi)型。軟件部分,利用傳感器實(shí)時(shí)采集水稻生長(zhǎng)的環(huán)境因子,通過(guò)無(wú)線通信技術(shù),將采集的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī),應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù),下達(dá)指令到單片機(jī)執(zhí)行自動(dòng)灌溉。系統(tǒng)應(yīng)用C#來(lái)開(kāi)發(fā),采用B/S體系結(jié)構(gòu),功能模塊包括種植管理,灌溉控制、數(shù)據(jù)報(bào)表、系統(tǒng)設(shè)置。本研究以降低灌溉成本為出發(fā)點(diǎn),以減少農(nóng)民工作量為落腳點(diǎn),進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)水稻產(chǎn)量豐盛,監(jiān)測(cè)水稻生長(zhǎng)環(huán)境和為后續(xù)灌溉提供科學(xué)依據(jù)的目標(biāo)。能夠滿足中小農(nóng)戶、農(nóng)場(chǎng)、片區(qū)的水稻灌溉工程,且數(shù)據(jù)采集方便快捷實(shí)時(shí),因此具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：重慶三峽學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類(lèi)】：S511;S274
【部分圖文】：

該設(shè)計(jì)將分為軟件和硬件兩部分,下面有詳細(xì)的水稻自動(dòng)灌溉系統(tǒng)技術(shù)圖（見(jiàn)圖1.1）。軟件主要是由幾個(gè)模塊組成：功能模塊包括水稻種植管理,灌溉控制、數(shù)據(jù)報(bào)表、系統(tǒng)設(shè)置。其中,水稻種植管理,能查看水稻生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)采集,出現(xiàn)缺省、錯(cuò)誤可以手動(dòng)輸入或者修改。硬件主要是由傳感器、單片機(jī)等組成,實(shí)施自動(dòng)控制,是根據(jù)水稻灌溉策略,當(dāng)實(shí)測(cè)水稻土壤濕度小于設(shè)定的閾值時(shí),則需要灌溉,能自動(dòng)灌溉,亦可手動(dòng)灌溉。該設(shè)計(jì)建立一個(gè)合理有效的水稻生長(zhǎng)環(huán)境管理的系統(tǒng),提高工作效率,實(shí)現(xiàn)各類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析自動(dòng)化,為管理決策提供科學(xué)依據(jù)。3、開(kāi)發(fā)水稻自動(dòng)灌溉系統(tǒng)

前端HTML、CSS、javaScript,后端C#,服務(wù)器IIS,操作系統(tǒng)Windows,數(shù)據(jù)庫(kù)Mysql,系統(tǒng)采用 B/S 體系結(jié)構(gòu),下面有詳細(xì)的水稻自動(dòng)灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖1.2）。利用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行灌溉系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。利用傳感器實(shí)時(shí)采集水稻生長(zhǎng)的環(huán)境因子,通過(guò)無(wú)線通信技術(shù),將采集的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī),應(yīng)用模糊控制理論,得到灌溉時(shí)間后下達(dá)指令到單片機(jī)執(zhí)行灌溉。1.5 本章小結(jié)

傳統(tǒng)水稻灌溉將地表水深作為灌溉規(guī)則執(zhí)行控制,至無(wú)水層時(shí),經(jīng)常使用土壤濕度作為灌溉指標(biāo)。地表水深度設(shè)定為注水上限標(biāo)準(zhǔn),土壤濕度作為灌水下限指標(biāo),是目前普及的幾種灌溉技術(shù)的調(diào)控指標(biāo)。近年來(lái),郭以明等提出了提高水稻蓄水上限的蓄水控灌模式[31]。俞雙恩等提出以農(nóng)田水位田面水深、地下水位埋深為水稻灌排指標(biāo)[32]。楊建昌等提出了以土水勢(shì)作為水稻灌溉指標(biāo)[33]。徐林娟等提出了利用葉水勢(shì)制定水稻灌溉指標(biāo)[34]。還有學(xué)者提出了以冠層溫度作為水稻灌溉指標(biāo)[35]。此類(lèi)指標(biāo)需要的參數(shù)量涉及甚多,變化也大,不易把握仔細(xì),實(shí)際操作中存在諸多困難。因此,在實(shí)際操作中,主要是采用傳統(tǒng)的地表水深和土壤濕度作為水稻調(diào)控的根本依據(jù)[36]。本研究是基于模糊推理的以土壤濕度為控制量的水稻灌溉系統(tǒng),具體水稻自動(dòng)灌溉模糊推理結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖2.1）。其中,輸入量為土壤的濕度參數(shù)與濕度單位時(shí)間變化量,輸出量為灌溉時(shí)間。水稻自動(dòng)灌溉是根據(jù)灌溉時(shí)間來(lái)確定是否執(zhí)行灌溉,在灌溉時(shí)間低于2分鐘時(shí),不執(zhí)行灌溉。在灌溉時(shí)間高于2分鐘時(shí),就由土壤的濕度和濕度單位時(shí)間變化量來(lái)推理出灌溉類(lèi)型,即為六個(gè)控制量。水稻手動(dòng)灌溉可由客戶自己參照灌溉時(shí)間來(lái)選擇灌溉類(lèi)型。10分鐘一次模糊推理判斷,上一時(shí)刻的數(shù)值與這一時(shí)刻的數(shù)值存在差異,如果輸出量為一個(gè)大值,系統(tǒng)會(huì)逐步不斷修正輸出量,直到輸出量為一個(gè)小值,執(zhí)行自動(dòng)灌溉,開(kāi)啟繼電器和水泵到預(yù)測(cè)的時(shí)間后關(guān)閉。輸入量：土壤的濕度數(shù)值E、濕度變化率H,輸出量:灌溉時(shí)間T。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2869021