农田信息采集与节水灌溉系统的研究

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农田信息采集与节水灌溉系统的研究吴迪河北工业大学
随着时代的发展,可持续发展战略越来越深入人心,如何在有限的自然资源基础上,借助先进的科技手段提高农田的生产效率、经济效益和环境效益已成为我国必须解决的重大课题。以信息技术与农业技术融合为特点的精准农业成为解决上述问题的关键,而对农田信息的采集和作物灌溉的智能化控制是目前农业现代化研究的热点。本文参照农业部对未来农业发展方向的要求,研发了一套农田信息采集与节水灌溉系统。系统包括控制器、土壤信息采集节点和灌溉电磁阀控制部分。控制器由微处理器单元、射频编码发射单元、WiFi模块和触摸屏等构成。系统运行时,微处理器单元通过WiFi模块接收土壤信息采集节点发来的数据,通过485总线接收水位水质信息和小型气象站采集的大气温湿度、风速、风向、太阳辐射、降雨量等数据。控制器一方面将采集到的农田信息处理和保存,用于农业研究等;一方面根据采集的农田信息,计算得到土壤湿度和作物腾发量,结合模糊控制查询表,推断出作物所需灌溉时间,并采用射频通信方式控制电磁阀完成灌溉。每个土壤信息采集节点包括土壤温湿度传感器、微处理器、WiFi模块、A/D转换电路和电源管理电路。节点利用传感器采集土壤信息,通过WiFi模块接收控制指令并发送采集到的数据。灌溉电磁阀控制部分主要由射频接收解码电路、电磁阀驱动电路和磁保持电磁阀组成。通过测试和Simulink系统仿真表明,该系统能够实现农田环境信息的采集与智能灌溉的目标。WiFi通信的数据传输稳定可靠,灌溉决策输出准确、有效,能够满足作物不同时期需水要求,同时达到节水的目的。本文的工作对提高农业水资源的利用率,实现农业优质高效发展具有借鉴意义。