基于fpga的土壤数据采集分析决策系统

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1、基于FPGA的土壤数据采集分析决策系北师范大学物理与电子工程学院摘要：为丫改善当前土壤施肥及土壤数据管理的盲A性和随意性，提出Y—种棊于现场可编程门阵列（FPGA）的土壤数据采集分析决策系统;系统用FPGA搭建了土壤数据采集模块，采集了温湿度、酸碱度、常量元素含量和中微量元素含量等土壤信息，通过GPRS将釆集到的数据传输给上位机;上位机以专家信息为参考，结合测土施肥技术、数据库技术和.NET技术，完成数据库、模型库和知识库的建立，并最终给出适宜种植的作物、肥力评价、施肥方案等决策结果;试验测试结果表明，该系统可以为种植农作物提供有效方案，在农业生产中有一定的应用前景。关键词：现场可编程门阵列

2、;数据采集;分析决策;数据库;模型库;知识库;作者简介：宋海声（1964-）,男，甘肃兰州人，副教授，主要从事计算机测量与控制的研宄。收稿日期：2017-06-14基金：甘肃省自然科学基金（1606RJZA065）ASoilDateCollecting，AnalyzingandDecision-makingSystemBasedonFPGASongHaishengTengXilongWeiYuqinNorthwestNormalUniversity:Abstract：Inordertoimprovetheblindnessandrandomnessofcurrentsoilfertiliza

3、tionandsoildatamanagement,asoildatacollecting,analyzingdecision-makingsystembasedonfieldprogrammablegatearray(FPGA)isproposedinthispaper.ThissystembuildsthesoildatacollectingmoduleonFPGA,whichisdesignedforgatheringtemperature,humidity,pH,majorelementsandtraceelementscontentinsoilandtransmittingthec

4、ollecteddatatothehostcomputerbyGPRS.Thehostcomputerestablishdatabase,modelbaseandknowledgebasebyusingexpert’sinformationandsoiltestingandfertilizerrecommendationtechnology,anddecision-makingresultswillshowsuitableplant,evaluationoffertilityandfertilizationscheme.Testresultshowthatthesystemcanprovid

5、evalidsolutionforcropplantingandhasabroadapplicationprospectinthefieldofagriculture.Keyword：fieldprogrammablegatearray(FPGA);datacollecting;analyzinganddecision-making;database;modelbase;knowledgebase;Received：2017-06-140引言土壤是人类生产、生活的基础，是文明进步、经济发展的重要前提，“高化肥投入”的日渐普及，不仅增加了农业生产的种植成本，更导致土地肥力的下降，造成环境污染m

6、。严重时还会影响农产品的品质，危害人的身体健康m。因此如何快速的测定当前土壤信息并科学地确定化肥适宜施用量，是目前政府和农户越来越重视的问题U1。为Y提高土地和化肥的利用率，提高产能，保证粮食安全，本研宄提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的土壤数据采集分析决策系统，用来改善当前施肥的随意性和盲目性的缺点，让用户了解土地成份，并最终对施肥和种植进行合理和有效的判断。1系统整体设计系统的整体设计如阁1所示，系统整体可以分为两个模块:土壤数据采集模块以及上位机分析决策模块。土壤数据采集模块通过土壤温湿度传感器、土壤酸碱度指示电极、土壤养分传感器对土壤信息进行釆集，由FPGA读取数据，并负责

7、把采集的数据按照自定义的通信格式变成相应的帧格式发送给上位机分析决策模块U1;分析决策模块根据土壤养分的信息决策出适宜的作物、合理的施肥量以及具体的施肥方法。设计的采集参数包括温湿度、PH值（酸碱度）以及常、微量元素含量。采集的温度范围为-40〜+60°C，精度为±0.4°C;釆集的湿度范围为0〜100%RH，精度为±3%RH;PH值（酸碱度）范围广14,精度为0.1;采集的常、微量元素包括氮、磷、钟、硼、锰