基于模糊控制的灌溉参数检测系统

基于模糊控制的灌溉参数检测系统

1我国农业自动化的现状现在，中国大多数农民都是手工管理温室。这样很容易被打断。此外，人工灌溉。我国农业大棚多为中、小规模乃至极小规模,所以,若想实现大棚内的自动化,也只能需要针对中、小规模的廉价的自动化系统。虽然国内有一些农业自动化系统,但这些也仅是在少数大规模的农场使用,不适合我国农村的现状。本系统是针对国内目前农业的现状,权衡了多方面而设计的。其初步实现了农业大棚的自动化管理,而且其不仅适合农业大棚,对其稍作改动,也可供其它需实现自动检测与控制的系统使用。2系统结构2.1系统框架图的制作2.2偏差以及偏差变化率(1)测试大棚内的瞬时温度、空气湿度及土壤湿度并显示。(2)根据检测到的各参数与设定值的偏差以及偏差变化率对电炉、喷泵及滴泵进行控制,实现对棚内的温湿度的调节。(3)如果三项参数中有一项参数偏离给定值太多,系统将发出报警并反复检测参数并显示。(4)自诊断、自恢复及报警电路用于检测系统运行是否正常,如果出现异常,例如“死循环”或“乱飞”则报警并使系统自动复位。3硬件系统包括:处理机部分、存储器部分、模拟量输入通道接口、开关量输出通道接口、键盘显示器电路、自诊断、自恢复电路、传感器检测电路等。3.1a/d转换转换系统本系统采用了8位A/D转换器ADC0809。因为本系统检测的温度范围属于常温,故采用8位A/D转换器已经满足需要。而且空气湿度及土壤湿度信号虽然是百分数,但采用8位二进制数表示也已够用。3.2开关量输出通道接口本系统的开出通道共10条,采用光电隔离技术,分别控制三个电炉,三个喷灌泵,三个滴灌泵和一个报警电路。3.3增加pc口线本系统采用3个七段LED显示器及1个八段LED显示器,八段显示器可以显示小数点儿。键盘、LED显示器放在一起,皆受8155芯片控制。系统中只设置了12个键,如果增加PC口线,即可增加键数,如果只用4位LED的话,最多可用4x6=24个键。键盘的列扫描线由A口提供,行扫描线由PC0、PC1、PC2提供。列扫描线从左到右的编号为0、1、2、3,行扫描线顺序从PC0——PC2,12个键的编号为0——B,两个高值键备用。12个键的键值相应为0,1,...0AH,0BH。LED显示器采用扫描显示方式。3.4独立诊断和恢复因为系统总是循环运行的,每一次的循环时间是固定的,当诊断电路检测到系统运行超时,就报警并自动复位。报警由程序控制蜂鸣器电路实现。3.5空气湿度检测温度传感器采用AD590,在应用中调节该传感器使1℃对应的数字量为04H,便于进行温度的标度变换。如图2。使用陶瓷湿度传感器H104检测大棚内空气湿度。在应用中调节该传感器使1%RH对应的数字量为02H,便于进行空气湿度的标度变换。(电路复杂,由于篇幅限制,暂不画出)土壤湿度检测电路采用湿敏电阻,在应用中调节该传感器及其电路使每1%对应的数字量为04H,便于进行土壤湿度的标度变换。如图3。4棚内三项灌溉参数的模糊控制由于本系统所要控制的大棚内温度、空气湿度和土壤湿度参数只要求在某一范围即可,并不需要严格要求各参数在某一值。例如,在现在应用的这个大棚里,其技术指标如下:温度:给定植±3℃土壤湿度:给定植±4%空气湿度:给定植±3%RH所以,采用模糊控制方法更有效。在控制棚内的三项灌溉参数时,可根据专家经验,采用模糊化方法。故本系统采用了模糊控制策略,也适应棚主的工作经验,且可以节省能源。本系统在控制各参数时,都是通过调整三个同样的炉、泵来达到目的的。这样不仅有效而且更安全可靠。因为用单一炉、泵控制时,若发生故障,易造成影响收成的损失,而本控制方式大大降低了这种可能性。为了使控制更确切可靠,本系统采用二维模糊控制。模糊控制器的输入为偏差和偏差变化率两个变量。温度模糊控制器的偏差隶属度函数图形采用三角形,给出相应的隶属度值如表1。同样温度偏差变化率隶属度函数图形及输出控制量也采用三角形,相应的隶属度函数值不详细列出了。控制规则如表2。根据控制规则及隶属度函数,最终推导出的大棚内温度模糊控制查询表如表3。根据棚主的经验,棚内三项灌溉参数的模糊控制规则很相象。这样,本系统为了简化编程,易于控制,使三组开关量输出通道采用了同样的模糊规则,最终的模糊控制查询表如表3。5现场收集数据6单一炉、泵控制本系统已经投入运行,运行状况良好。系统经济、可靠、灵活、稳定,而且易于维护和扩展。由于都是通过调整三个同样的