農(nóng)業(yè)灌溉是維持農(nóng)作物進(jìn)行正常生產(chǎn)活動(dòng)的關(guān)鍵行為,對(duì)提高作物產(chǎn)量具有重要作用。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),傳統(tǒng)的人工漫灌方式由于控制精度和實(shí)時(shí)性不高等問題造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi),也制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了解決上述問題,結(jié)合傳感器技術(shù)、遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)（Long Range,LoRa）和模糊控制理論的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)了一款基于LoRa的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由測(cè)控子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程主控管理子系統(tǒng)組成,本論文的主要研究工作如下:1.在測(cè)控子系統(tǒng)中,主要完成了對(duì)采集節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。采集節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)土壤濕度和作物周邊環(huán)境參數(shù)的采集,由土壤濕度傳感器和小型氣象站組成。執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)土壤濕度的調(diào)控,由電磁閥、水泵和流量計(jì)組成。為了提升節(jié)點(diǎn)電路的抗干擾能力和響應(yīng)國(guó)家環(huán)保型農(nóng)業(yè)的號(hào)召,對(duì)部分電路進(jìn)行了優(yōu)化,設(shè)計(jì)了可充電的電源電路、隔離型的AD采集電路、隔離型的485自動(dòng)收發(fā)電路和光耦隔離的繼電器控制電路等。針對(duì)大規(guī)模農(nóng)田應(yīng)用場(chǎng)景下灌溉系統(tǒng)因測(cè)控設(shè)備數(shù)量多而導(dǎo)致的測(cè)控效率低的問題,仿照單總線的數(shù)據(jù)采集與回傳機(jī)制,設(shè)計(jì)了數(shù)字總線的數(shù)據(jù)處理方案。2.在傳輸子系統(tǒng)中,主要完成了對(duì)LoRa... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

農(nóng)田管道鋪設(shè)策略從上圖中可以看到該滴灌方式由干管、支管和毛管組成，其中干管為灌溉的主干道相當(dāng)于大動(dòng)脈，通常鋪設(shè)距離長(zhǎng)且在地下與水庫或者井直接相連

第二章系統(tǒng)總體架構(gòu)8圖2.2基于微機(jī)原理的灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2.2基于專家知識(shí)的灌溉控制系統(tǒng)專家知識(shí)系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序，它是將專家在某一行業(yè)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，然后將這些歸納總結(jié)出的具有判斷和啟發(fā)性的語句以程序的形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)形成一個(gè)系統(tǒng)體系，這樣該系統(tǒng)就可以模擬人的思維方式進(jìn)行問題的分析處理[22]�；诖碎_發(fā)人員設(shè)計(jì)出了基于專家知識(shí)的灌溉控制系統(tǒng)，專家知識(shí)和作物的實(shí)際灌溉經(jīng)驗(yàn)成為該系統(tǒng)的核心，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)，該系統(tǒng)首先收集傳感器數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，專家根據(jù)這些歷史數(shù)據(jù)推導(dǎo)出灌溉經(jīng)驗(yàn)，推理機(jī)利用這些灌溉經(jīng)驗(yàn)決策出灌溉規(guī)則并導(dǎo)入結(jié)論數(shù)據(jù)庫，當(dāng)進(jìn)行灌溉時(shí)，只需進(jìn)入結(jié)論數(shù)據(jù)庫查找相應(yīng)灌溉規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作即可。

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖2.3基于專家知識(shí)的灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2.3基于模糊控制理論的方案的確立通過對(duì)上述兩種方案的實(shí)際分析，兩種方案各有長(zhǎng)短。對(duì)于基于微機(jī)原理的灌溉控制系統(tǒng)，信息采集和交互是該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于該系統(tǒng)采集的參數(shù)較多難以建立起精確的數(shù)學(xué)決策模型，依然單純地靠經(jīng)驗(yàn)來決定灌溉量的多少。對(duì)于基于專家知識(shí)的灌溉控制系統(tǒng)，灌溉決策模塊的設(shè)計(jì)是它的出色之處，它摒棄了靠經(jīng)驗(yàn)來決定灌溉量多少的方式，且該系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制理論提高了控制的精度，但是該系統(tǒng)是由國(guó)外專家負(fù)責(zé)研發(fā)的，其成本較高，在國(guó)內(nèi)也限制了其使用�；谏鲜龇桨傅膬�(yōu)缺點(diǎn)，本文確立了以下研究方案：（1）全面融合基于微機(jī)原理的灌溉控制系統(tǒng)和基于專家知識(shí)的灌溉控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)按照三個(gè)部分來進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別為測(cè)控子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程主控管理子系統(tǒng)，各部分均采用模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的維護(hù)與擴(kuò)展。（2）在測(cè)控子系統(tǒng)中采用高精度的土壤濕度傳感器來采集土壤濕度，選擇合適的傳感器設(shè)計(jì)穩(wěn)定的小型氣象站負(fù)責(zé)采集作物周邊環(huán)境的參數(shù)包括空氣溫濕度、風(fēng)速、光照強(qiáng)度等并采用微型的嵌入式系統(tǒng)合理處理這些重要的灌溉參數(shù)。（3）在傳輸子系統(tǒng)中采用具備低功耗和遠(yuǎn)距離優(yōu)勢(shì)的LoRa模塊作為傳輸媒介，在大規(guī)模農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)LoRa模塊能以最小的投資部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)需要增加網(wǎng)絡(luò)容量時(shí)只需在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾覮oRa網(wǎng)關(guān)即可。（4）為增強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理與分析能力，在遠(yuǎn)程主控管理子系統(tǒng)中移植Linux系統(tǒng)和

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本文編號(hào)：2991963