农田节水灌溉计量控制系统的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：硕士学位论文农田节水灌溉计量控制系统的研究论文作者：方正学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：电路与系统指导教师：徐晓辉职称：研究员DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCircuitsandSystemsSTUDYONMETERINGANDCONTROLSYSTEMOFFARMLANDWATERSAVINGIRRIGATIONbyFangZhengSupervisor:ResearcherX

2、uXiaohuiMay2017摘要水是人类社会赖以生存的基础，是重要战略资源。目前，我国水资源严重不足，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，而现有水资源的利用率不高。作为农业大国，农业用水占总用水量一半以上，但是国内农业灌溉技术落后、效率低下，大水漫灌现象比较普遍，农业用水的浪费与低效亟需改进。现代科学技术的不断提高带动了农业科学技术的发展，使农业由传统粗放型生产方式向现代化精细农业发展成为可能。农田节水灌溉计量控制系统可以改变传统的灌溉模式，一方面使对地面灌溉变为针对作物的灌溉，通过现代化手段检测土壤湿度，使其达到适于

3、作物生长的阈值，实现了农业灌溉的高效节水；另一方面，改变灌溉用水计量、计费手段，提高了计量精度。本文研究的农田节水灌溉计量控制系统，是以射频IC卡作为身份识别与数据传递的工具，借助传感器技术及时采集土壤水分信息，运用单片机自动控制技术完成农田灌溉、水量计量、动态显示等功能，实现节水灌溉。该系统以刷卡的方式开机，依据用户自定义的时间或土壤湿度阈值按需灌溉施肥，使用脉冲水表自动计量水量，采用阶梯水价计费方式。系统操作简便，运行灵活，不仅充分利用水资源，还能使人们从繁杂的农业生产得到解脱，提高了农业灌溉的自动化程度，降低劳动力投入。

4、另外，考虑到土壤湿度变化比较缓慢，具有一定的惯性和滞后性，为了进一步改善控制效果，本文设计了以土壤湿度偏差及土壤湿度偏差变化率为变量的模糊控制策略，并通过Matlab进行仿真以论述其可行性。经实践验证表明，本系统经济性好、工作稳定性强、易于操作，有利于节水灌溉系统的推广，对于解决目前我国水资源短缺，农业用水效率低下等问题具有深远意义。关键字：射频IC卡节水灌溉单片机控制IABSTRACTAtpresent,thewaterresourcesinchinaisshortage,waterutilityefficiencyislo

5、w.Asabigagriculturalcountry,China'sagriculturalwateraccountsformorethanhalfofthetotalwaterconsumption.Inadditionmostofthefarmersalwaysusefloodirrigation,andthisphenomenonleadstoseriouswasteofwaterresources.Thecontinuousimprovementofscienceandtechnologyledtothedevelo

6、pmentofagriculturalscienceandtechnology,whichmakesthetransformationfromthetraditionalextensiveagriculturetothemodernizationagriculturepossible.Themeteringcontrolsystemofwatersavingirrigationcanchangethetraditionalirrigationpattern,ontheonehandtransformingtheflooding

7、irrigationintoirrigationforspecificcrops,whichcandetectsoilmoisturebyusingmodernmethodtoletsoilmoisturereachesathresholdsuitableforcropgrowth.Ontheotherhand,changetheirrigationwatermeteringmeanstoimprovethemeasurementaccuracy.Thewatersavingirrigationmeteringandcontr

8、olsystemstudiedinthispaperusestheRFICcardasthetoolofidentificationanddatatransmission,andsoilmoisturesensorstocollectsoilmoistureinformati