智能化设施农业节水灌溉控制系统研究样本

智能化设施农业节水灌溉控制系统研究1绪论 1.1研究背景国内是一种农业大国，建国50年来，农业得到了很大发展，获得了以占世界7%耕地养活了世界22%人口举世瞩目成就。但也付出了巨大代价:地下水位下降、河湖干枯、季节性缺水、江河污染、水土流失和生态环境恶化等。当前，制约国内农业发展重要因素是水资源严重局限性。国内水资源总量为2、8万亿m3，人均占有量仅2200扩，局限性世界人均水平1/4，居世界第109位。并且国内水资源地区别布极不均衡，81%水资源集中分布在长江流域及其以南地区;长江以北地区人口和耕地分别占全国45.3%和64.1%，而水资源仅占全国19%，人均占有量为517m3;，相称于全国人均量1/5和世界人均量1/20，水资源拥有量与生产发展极不适应。据记录，进入20世纪90年代以来，国内农业干旱受灾面积达2300万hmZ以上，每年因缺水导致粮食减产1000亿kg左右〔l3j。许多都市供水局限性、工农业用水矛盾尖锐。随着经济建设、生态环境建设步伐加快，人们生活水平提高，对水需求量将更大。国内农业用水面临资源短缺同步，农业用水挥霍现象却非常严重。重要体当前:一是水运用率低，国内灌溉系统对水资源运用当前只能达到0.3~0.4，而发达国家可达到0.8以上。二是农业水生产率低，灌溉农业粮食作物水生产率局限性Ikg/ma，旱地农业面积占60%左右，降水生产率只有0.3kg/m3~0.4kg/时。托普物联网针对水资源运用率始终在做进一步研究，力求研发出一种能提高水资源运用率物联网系统。解决国内农业用水短缺问题有两种办法，一种办法是开发新水资源以满足农业用水需求，这种办法在一定限度上可以缓和国内农业水资源严重短缺现象，但它同步也存在三个比较大问题，一是开发水资源所需投资非常大，并且见效慢，受地理条件和资金等限制较大，短期内不能解决大面积农田灌溉问题;二是开发水资源能解决农业用水短缺问题却解决不了农业用水挥霍问题，依照当前国内农业水资源运用率来看，耗费了大量资金和人力去开发水资源，成果运用率只有35%左右，导致大量人力、资金与水资源挥霍;三是国内水资源毕竟有限，而农业发展是长期，靠开发水资源来解决农业缺水问题是不现实。另一种解决农业用水短缺问题办法是发展节水灌溉。节水灌溉是遵循作物不同生长发育阶段需求规律而进行适时灌溉，运用尽量少水获得尽量多农作物产出一种灌溉模式。普通灌溉水从水源到田间要通过几种环节，每个环节中都存在水量无益损耗。凡是在这些环节中可以减少水量损失、提高灌溉水使用研究生论文智能化设施农业节水灌溉控制系统研究效率和经济效益各种办法，均属于节水灌溉范畴。节水灌溉技术能大幅提高水资源运用率，在水资源不变状况下提高作物产量，能实现优质高产，具备较好经济效益、生态效益和社会效益。因而，实行节水灌溉，大力普及和应用高效节水灌溉技术是从主线上解决国内农业缺水问题重要办法。托普物联网研发节水灌溉技术涉及两方面内容:①工程节水技术:通过对原有灌溉工程设施进行改造或使用先进灌溉工程设施以达到减少输水损失和减少田间用水损失办法。如渠道防渗、管道输水、喷灌、微喷灌、滴灌、渗灌等。②灌溉控制技术:通过采用自动控制技术，结合伙物需水特性、地理环境、土壤特性与节水灌溉制度等实行按需、适时自动灌溉控制。工程节水技术重要是从两个方面来实现节水目，一是减少水在田间传播过程中渗漏损失，如渠道防渗和管道输水技术;二是减少灌溉过程中无效灌溉，即均匀灌水或是只对作物根部附近土壤进行溉，普通草地采用喷灌，作物采用微灌技术。运用工程节水技术普通可提高水资源运用率到50~70%，相对老式灌溉方式来说已有很大改进，但是仍存在30%以上水资源挥霍，且与优质高产仍有一段距离。这重要是由于这种灌溉模式依然是靠人工控制，灌溉多少全凭经验，不能实现按作物需水特性精准、高效灌溉。这就使得人因素成为影响水资源运用率重要因素，当经验较丰富、较精确时，水运用率就高，当欠缺经验时水运用率就低。而灌溉控制技术发展正可以弥补工程节水技术这一缺陷，它采用先进科学技术，检测土壤墒情，依照地理环境和作物生长需水特性按需、精准灌溉，可大大提高水资源运用率，实现优质高产。灌溉控制技术使人们挣脱了老式全凭经验灌溉模式，达到了高效节水灌溉目，对缓和国内农业用水短缺现象具备非常重要意义。1.2国内外研究状况灌溉自动化始于20世纪30年代，二次世界大战前.法国研制了一系列用以实行渠系自动化运营水力自动闸门，并提出了一套比较完整自动化灌溉控制办法，开了自动化灌溉先河。20世纪50年代以来，随着电子学和计算机技术应用和发展，运用电子设备、计算机设备和程序控制灌排工程自动化技术也得到了同步发展，并在法国、美国、日本等发达国家乃至某些发展中华人民共和国家得到了日益广泛应用和发展，控制模式也由初期本地控制发展到可以实现遥测、遥控集中控制模式。1.3本课题研究工作综合农作物生长过程对外部环境重要规定，采用科学控制办法且具备广泛用途节水灌溉系统，是节水灌溉科学实行核心问题。基于此，本课题重要内容是研制开发适合国内国情、低成本、易推广、重要应用于温室大棚节水灌溉自动控制系统，为实现国内农业高效节水灌溉提供技术装备。由于不同农作物有不同需水特性，灌水时间、灌水量既影响农产品产量，也影响农产品质量，因而，设施农业高效节水灌溉自动控制技术重要是向适时适量、按需灌溉方向发展。因此，本课题研究重要涉及两个方面，一是测即获取土壤水分信息，并依照土壤水分信息及作物需水特性来决定灌溉时间与灌溉量多少。这将挣脱以往仅凭经验灌溉灌溉模式，使作物灌溉决策建立在科学基本之上;二是控，要研究如何依照土壤条件、土壤水分信息及作物需水特性进行合理灌溉决策，即将老式凭经验由人工手动阀门控制灌溉方式改为自动进行适时适量、按需精准灌溉控制，从而达到提高水运用效率、优质高产、节约大量人力，实现高效农业目。2方案研究与论证2.1研究方案选取国外某些先进国家，如美国、以色列和加拿大等，运用先进电子技术、计算机和控制技术，在节水灌溉技术方面起步较早，并日趋成熟。这些国家从最早水力控制、机械控制，到日后机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化限度越来越高，可靠性也越来越好〔211。要想在根据国内国情与节水灌溉现状基本上，吸取国外研究成果，研制出一种根据对农作物生长土壤水分含量不间断实时检测成果，依照作物需水特性，实现适时，按需精准灌溉自动控制设备，就需要对各种技术进行研究分析。当前，在国际上技术比较成熟、应用较广灌溉控制技术重要有两种:专家系统与微机测控技术。下面就对这两种办法进行比较研究，寻找一种适合国内国情，应用于设施农业、着眼于将来农业当代化发展自动化节水灌溉研究方案。2.2专家系统专家系统是一种模仿人脑思维方式，以知识为基本计算机软件系统。其特点在于把人(专家)在解决生产实际问题过程中所使用启发性知识、判断性知识提成事实和规则，以一定知识表达形式存入计算机，建立知识库，并采用适当产生式系统(ProductionSystem)，按输入原始数据，选取适当规则，进行推理、演绎，作出专家级智能判断与决策。并且它最大特点，可代表一种专门生产领域专家群体，对该生产领域内实际问题提供专家们征询、决策意见圈。将专家系统应用于农业就形成了农业专家系统。农业专家系统以农业专家知识和经验为系统核心，运用计算机技术，克服时空限制，在较短时间内得以广泛地应用，使专家知识和经验变为生产力工周。可以说农业专家系统是一种拥有高层次、多方面农业专家知识，它并能模仿人类推理过程，在计算机上以形象、直观方式向顾客提供各种农业问题决策征询服务实用软件，与人类专家相比，拥有综合性知识和高速解决知识本领，且不受时间、空间限制和人类情感影响。专家系统应用于节水灌溉也是以丰富种植经验为基本，例如，在已有经验上，将已知作物生长各阶段需水量，生长状态、各阶段也许遇到气候与自然条件等决定灌溉详细信息输入计算机，按照一定法则划提成各项细则存储在计算机中。当进行控制时，就将己获得作物生长状态、气候条件等输入计算机，计算机通过计算推理，把它划分归属于某一细则，再按这一细则规定，如灌溉量和灌溉时间，进行灌溉。如从荷兰引进大棚花卉种植专家系统，由于近年种植经验，对某种花卉生长过程十分熟悉，将其生长过程细节输入计算机，由计算机通过推理计算来决定其灌溉与施肥。由此可见，专家系统能实现作物种植灌溉完全智能化，可以代替为数很少专家群体，走向地头，进入农家，在各地详细地指引农民科学种田，节约大量人力、物力，能实现高效节水，优质高产。专家系统将是国内将来节水农业发展热点之一。但是，在当前状况下专家系统还不能在国内进行推广，它除了具备上述优外，还存在着下述缺陷:(1)专家系统模型大，开发周期长，在国内当前科技水平较低状况下投入大量人力、物力及资金去开发不太也许。(2)当前国内大某些专家系统依托进口，这些引进专家系统成本高且不适合国内国情，不能充分发挥其长处。(3)专家系统开发完全依赖种植专家经验去控制作物施肥与灌溉，它并不对土壤墒情及作物状况进行实时检测。它虽然能代替农业专家，却并不能挣脱完全凭经验灌溉种植模式。(4)专家系统操作需要具备一定水平专业人员才干完毕，而国内农业科技水平普遍较低，缺少农业科技人员，这也限制了专家系统推广。(5)开发受限制，单一性强，投入过高。普通一种专家系统是针对一种作物开发，它要在农业专家提供关于这种作物丰富、系统种植经验基本上才干进行开发，一旦没有农业专家就无法进行开发，而农业专家毕竟人数很少。同步，当需要对各种作物进行监测实行节水灌溉时，就需要各种专家系统，这就需要投入很大资金，也限制了专家系统推广。从上面分析可以看出，专家系统虽然具备诸多长处，具备很大发展潜力，但它不能满足成本低、操作简朴、易推广、能按作物需水量适时、精准灌溉研究目的，因而本课题研究不能朝专家系统方向走。2.1.2微机测控技术另一种节水灌溉自动控制技术是微机测控技术。它将计算机技术、传感与检测技术以及通讯技术结合起来，可以检测土壤墒情、环境特性，并根据检测成果来决定灌溉量与灌溉时间，挣脱了老式全凭经验灌溉灌溉模式。当前在国外，特别是以色列，大某些田地都是采用这种节水灌溉控制方式。国外这种控制系统普通都很大，采用大型分布式控制系统。在田间分布各种传感器检测点，如土壤水分、温度、湿度、光照、作物蒸腾量等，检测成果送至微机，微机对成果进行解决，然后通过通讯技术，将解决成果发送至上位机，即实验室或家里计算机中，操作者就可以在家里或实验室里观测到作物生长状况和土壤墒情，依照经验数据判断作物与否缺水及所需灌溉量与灌溉时间，然后发出灌溉命令给微机，微机就可以依照命令控制灌溉量与灌溉时间，实现高效节水灌溉。这种节水灌溉控制系统成本高，但它设计思想却很符合本课题研究规定，因而可以将其加以简化，减少其成本，这样就能设计出符合国内国情，易推广，能按作物需水特性实现按需、精准灌溉节水灌溉控制系统。一方面，不采用上位机通讯控制。由于在国内农业设施普遍简陋状况下，推广上述计算机控制灌溉系统还不现实，只要采用单片机在田间进行检测与控制就可以了。这样可以大大减少成本，并且还可以预留一种通讯接口，在需要或是有条件时也可以实现与上位机通讯，十分以便。另一方面，使用传感器测量土壤及作物参数并尽量减少测量参数数量，只选取某些惯用灌溉参数进行测量，这样既能使控制系统具备一定广泛合用性，同步又可以减少传感器数量，减少成本。设计一种节水灌溉控制系统能否做到因地制宜重要用四条原则加以衡量。其一与否节水，其二与否减轻农民承担，其三与否增效(短期内收回投资，且提高效益)，其四与否推广得开〔27J。依照这四个原则可以来判断上述拟采用研究方案是可行。2.3设计方案节水灌溉自动控制系统研究方案是将传感技术与单片机控制相结合，设计一种简朴、低成本、易推广控制系统，可以实时检测土壤及作物某些灌溉控制参数，依照检测成果实现按需、精准灌溉，到达高效节水、优质高产目。整个控制系统重要应当有四个模块:检测模块、数据解决模块、数字模块及控制模块。为实现研究目，在系统设计时需要考虑下面几种问题。1、测量参数不同作物对水分需求量是不同样。按需、精准灌溉就是要依照作物需水特性来控制灌溉量，使土壤含水量能刚好达到作物需求。这样做目不但仅是节水，还能促使作物更好生长，达到优质高产。由于对作物来说，土壤含水量并不是越多越好，对某些作物来说，水分太多反而会抑制生长，适量水分对作物生长才是最有益。要实现按需、精准灌溉，土壤水分是必要测量最重要参数。水分是天然土壤一种重要构成某些，它不但影响土壤物理性质，制约着土壤中养分溶解、转移和微生物活动，是构成土壤肥力一种重要因素，并且它自身更是一切植物赖以生存基本条件。精确及时测定土壤水分含量有助于研究和理解土壤水分动态变化规律和空间立体分布;同步，掌握不同作物在同一时期对土壤水含量不同规定，同一作物在不同步期对土壤水分含量不同规定以及土壤水分含量对作物产量影响，这在理论和生产上均有着重要意义，例如，进行耕耘、灌溉、施肥等各种农业办法时，普通都需要考虑土壤水分状况，特别是在进行灌溉、排水规划设计时，更需要掌握土壤水分状况及其动态。可以精确及时地测定出土壤水分含量，对适时适量地进行灌溉和排水有着重要作用〔28]。此外，土壤中过多有害物质也靠水淡化来排除。由以上分析可以看出，对作物生长来说土壤水分是所有参数中最重要，是必要测量。除了土壤水分外，土壤温度也是决定与否灌溉一种重要参数，由于温度过低，灌溉会冻伤作物根系，因而，必要要监测土壤温度，在土壤温度过低时就停止浇水。2、传感器数量针对土壤状况不同，需要传感器数量是不同样。有土壤一致性好，只需一种传感器测量土壤墒情就可，但有土壤一致性差，就需要多支传感器来测量土壤墒情。同步，土壤面积有大有小，也决定了需要不同数量传感器。因而，控制系统在设计时要配备多支传感器。并且，配备多支传感器也能增强控制系统功能，可以同步控制不同作物灌溉。但是，传感器数量也不能太多，传感器路数太多也会增长控制系统成本。在控制系统设计时要综合考虑所需配备传感器数量。3、作物缺水判断不同作物对水分需求是不同;周边环境不同，作物需水量也会有所不同;虽然同一作物，在不同生长阶段对水分需求也不同。国内作物有几千种，不同作物有不同缺水状况:国内面积广大，气候条件变化无常。如何才干使控制系统适应不同作物，在不同气候条件和不同季节都能实现按需灌溉，这是控制系统通用性设计最重要要解决问题。如果解决不好，控制系统也就失去了其推广意义。4、灌溉控制方式当前国内各个设施农业中灌溉系统水状况不同样，有采用电机控制水流、有采用水泵加压后才干进行灌溉，有采用电磁阀代替手动阀门控制水流灌溉。因而，控制系统在设计时要考虑到控制信号通用性，既能控制电机、水泵，又能控制电磁阀。国内面积广大，土壤种类诸多，不同土质渗水能力不同样，例如砂土，渗水能力很强，水分可以不久地渗入作物根部，水分传感器能及时测出灌溉后土壤含水量;而粘土渗水能力较弱，灌溉后水分堆积在地表层，要通过一段时间才干渗到土壤根部，水分传感器就不能及时对的测出土壤含水量，就会导致浇水过多，挥霍水资源。因而，要提高控制系统通用性，在设计时就要考虑如何使控制系统灌溉控制满足不同土壤需求。3系统设计3.1土壤水分测量3.1.1测量办法选取土壤水分是土壤重要构成某些，它是农作物生长所需水分重要供应源。土壤水分还参加土壤中许多重要物理、化学和生物过程，同步它又是各种营养元素溶剂，对作物生长起着十分重要作用。土壤水分测量是实行节水灌溉、按需灌溉基本。随着科技不断发展，土壤水分测量办法不断发展变化，当前测量水分办法大体可分为两类，即直接测量法和间接测量法。直接法通过干燥或化学反映后直接测出绝对含水量，间接法则通过测量与水分变化有关物理量间接地测量水分含量。当代实用土壤水分测量办法有采土烘干法、石膏电极法、电阻法、中子探测法及土壤水分传感器法。土壤水分测量办法虽然诸多，但必要要选取一种简朴实用、测量精确、成本低测量办法，才干使节水灌溉自动控制设备具备实现性与易推广性。下面就对惯用几种测量办法进行分析比较，以找到一种简朴实用、测量可靠、成本相对较低土壤水分测量办法。1、采土烘干法采土烘干法是当前国际上测量土壤水分原则办法。烘干法测量是土壤重量含水量，即取土样放入烘箱，烘至恒重，此时土壤水分中自由态水以蒸气形式所有散失掉，再称重量，从而获得土壤水分含量。重量法普通尚有所谓迅速测定法，其程序与常规法相似，实质仍是采用某些手段使土样烘至恒重时间尽量缩短，如酒精燃烧法、红外法、炉烤法等，这些办法普通规定样品不能太重(59左右)，因而样品代表性和实验成果精确性较差，为了减小误差，常规定平行测定2~3次，取其算术平均值，这样事实上又增大了测定工作量，延长了测定期间。当前微波炉烘烤法，既节约时间，又满足误差实际规定，是烤干法较好选取。烘干法是当前测定土壤含水量最惯用一种办法，它简朴易行，对设备规定不严，有足够精度，就样品自身而言成果可靠，是土壤水分测定基本办法，也是检查其他办法与其对比基本，但是使用此类办法在进行持续土壤水分测定期，必要不断地变动取土点，由于土壤自身变异性，使测定成果往往发生很大差别。并且烘干法费时、费力，综合费用并不低;取样会破坏土壤，深层取样困难，定点测量时不可避免由取样换位而带来误差，在诸多状况下不也许长期定点监测;受土壤空间变异性影响也比较大;如果测量目是用于灌溉，还必要懂得土壤各层次容重。对于自动节水灌溉控制来说，烘干法最重要缺陷就是测量时间较长且必要人工在实验室进行，不能实现对土壤墒情进行持续、长期在线测量，难以满足自动节水灌溉控制测量规定。因而，采土烘干法是不适当选取在自动控制节水灌溉中测量土壤水分。2、中子仪法中子仪法测量成果非常精确，是称重法之外第二原则办法，测量相对比较简朴、容易，速度也不久。中子仪探头是由快中子辐射源和热中子探测器构成，当探头放入测管时，中子源不断地放射出快中子，快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞，快中子损失能量，从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时，损失能量最大，更易于慢化，土壤中水分含量越高，氢就越多，从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云密度与水分子间函数关系来拟定土壤中水分含量。运用中子仪测土壤水分含量，不必采土，不破坏土壤构造，并可定点持续监测，从而得到该样点土壤水分动态运动规律，且迅速精确，无滞后现象。但中子仪测定期，室内外曲线差别较大，且田间不同土壤物理性质，如容重不同、土壤质地不同都会导致曲线较大移动，研究表白中子仪垂直辨别率较差，且表层测量困难，同步中子仪价格昂贵，特别是辐射危害健康，操作者必要通过培训并持有允许证，并且中子仪对于长期大面积动态监测土壤水分仍几乎不也许，因而不能广泛应用，不适当在自动灌溉控制土壤水分测量上应用。3、电阻法土壤普通是导电，其电阻率随其含水率变化而变化。电阻法就是依照这个原理测量土壤水分。电阻法是一项比较古老办法，电阻由多孔渗水介质(如石膏、尼龙、玻璃纤维)制成，它电阻大小与含水量有关。把里面嵌有电极电阻块放入土壤中，当电阻块中水势与土壤水势平衡后，测量电阻块电阻，然后求出土壤水势。电阻块重要是石膏块，因此此法常称之为石膏块法(GyPsulnBloek)。当前，电阻法普通都是通过电阻式土壤水分传感器测量土壤水分。传感器构造如图3.1，其实体是由质地均匀石膏制成圆柱体.在实体中部埋置有直径不同、同心安装两个不锈钢制成圆筒状电极，其上引出电极引线。传感器电极不与被测土壤直接接触，而是通过多孔性材料石膏为中介与土壤水分联系。这样做，是为了避免土壤盐分及测量电极与土壤接触状况对测量影响。图3.1电队式土壤水分传感器电极引线2、内电极3、外电极4、石膏体测量时，将传感器埋入被测土壤中(轴线与水平面平行)。土壤水分运动使传感器石膏体含水量与土壤水形成一定函数关系。而石膏体含水量变化将引起置于其中两电极介电特性和电阻变化，即传感器介电特性和电阻与土壤水分是互相联系。电阻法成本较低，可以作许多重复，可不破坏土壤留在田间持续自动监测，适合于灌溉。但是电阻法有滞后作用，干燥后电阻块也许与土壤接触不好，敏捷度也非常低。任何与土壤水分变化无关土壤电导变化(如施肥)也会被检测到，使成果浮现偏差，此法只适合于非盐碱土。当使用直流电时候，极化作用会引起电阻块退化速度加快，长时间后石膏会彻底溶解到土壤溶液中，土壤含水量越高，电阻块寿命越短。电阻法受土壤性质影响，需要标定，并且标定成果会随着时间发生变化。因此，电阻法不合用于长期土壤监测，也不能用在控制系统水分测量中。4、频域反射仪法(TDR)时域反射仪法，即TDR(TimeDo二inRefleetometry)法是一项高速测量技术，最早由HIFellner一Feldegg于1969年开发，用来测量液体介电常数与频率关系，自从Topp等人对TDR做出核心性发展后，便开始了一种大量使用TDR测量土壤水分时期。由于TDR测量迅速，普通不需标定，可以作定位持续测量，既可以做成轻巧便携式作野外测量，又可与计算机相连，自动完毕单个或成批监测点测量，因而20世纪90年代后国际上已把TDR作为研究土壤水分基本仪器设备。TDR基本原理是，高频电磁脉冲沿传播线在土壤中传播速度依赖于土壤介电特性。在一定电磁波频率范畴内(50M~10GHz)，矿物质、空气和水介电特性为常数，因而土体介电常数重要依赖于土壤容积含水量(极薄弱地依赖于土壤类型、紧实度、束缚水等)，这样可以建立土壤容积含水量与土壤介电常数经验方程。用一对平行棒或金属线作为导体，土壤作为电介质，一对棒起波导管作用，电磁波信号在土壤中以平面波传导，经传播线一端返到TDR接受器，分析传导速度和振幅变化，依照速度与介电常数关系、介电常数与体积含水量之间函数关系而得出土壤含水量。TDR为当前测量土壤含水量主流办法。TDR可对土壤样品迅速、持续、精确地测量，平均辨别率0.02~O，OO5cma/cma。普通不需标定，测量范畴广(含水量O一100%)，操作简便，野外和室内都可使用，可做成手持式进行田间即时测量，也可通过导线远距离多点自动监测。导波棒可以单独留在土壤中好几年，需要时候再连上TDR测量;导波棒可做成不同形状以适应不同状况，长度普通10~200cm。TDR可以测量表层土壤含水量。TDR测量成果受土壤盐度影响很小，但当含盐量增长后，脉冲信号从导波棒末端反射会削弱，在测量高有机质含量土壤、高2:l型粘土矿物含量土壤、容重特别高或特别低土壤时，需要标定。TDR最大缺陷是电路复杂，导致设备昂贵，仪器重要依赖进口，虽然国内当前也有生产，价格可降至进口一半，但价格依然昂贵，在控制系统规定成本低条件下也不适当用TDR法测量土壤水分。与TDR办法类似尚有频域反射法，即FDR(FrequeneyDo阳inRefleet。metry)，测量土壤含水量原理与TDR类似。FDR传感器重要由一对电极(平行排列金属棒或圆形金属环)构成一种电容，其间土壤充当电介质，电容与振荡器构成一种调谐电路，振荡器工作频率随土壤电容增长而减少，厕士算后容随土壤含水量增长而增长，于是振荡器频率与土壤含水量呈非线性反比关系。FDR使用扫屡屡率来检测共振频率(此时振幅最大)，土壤含水量不同，发生共振频率不同。如果使用固定频率，通过测量其原则波频率变化来测量土壤含水量，此类办法严格地说不是FDR，普通称为电容法。FDR法具备比TDR法更多长处，但同步也具备TDR缺陷，就是设备价格昂贵，在追求低成本自动控制节水灌溉设备中是不适当使用。5、负压式传感器法负压式传感器法就是运用土壤水吸力传感器测量土壤水吸力来获知土壤含水量办法。土壤水吸力传感器核心部件是细孔毛瓷杯，即陶土头，其上毛细孔径约1.0~1.5pm，细孔毛瓷杯内装满无气水，与土壤紧密接触，杯内自由水通过杯壁孔隙与土壤水接触，当土壤水分与瓷杯内水分不平衡时，水和盐就可以无阻碍地进出瓷杯，与土壤达到平衡，而在杯内就会负压，这个负压等于土壤水吸力。土壤水吸力与土壤含水量是有一定关系，土壤含水量越小，吸力越大;土壤含水量越多，吸力越小，因而，通过测量土壤水吸力可以懂得土壤含水量。负压式传感器法在土壤比较湿润状况下测量土壤水吸力很精确，受土壤空间变异性影响比较小，是一种低成本直接测量办法，可以持续测量土壤含水量。与其她测量办法比起来，用负压式传感器法测定土壤水分具备田间原位测定、迅速直读、不破坏土壤构造、价格低廉、无放射性物质、安全可靠、便于长期观测和积累田间水势资料等长处。特别是可以运用压阻传感器将土壤水吸力转换为电信号输出，便于进行数字化解决和与计算机接口，有助于实现用计算机对土壤水分自动监测。因而，在自动灌溉控制系统中使用负压式传感器法测量土壤水分是最恰当选取。3.1.2传感器改进3.2.1传感器原理负压式土壤水分传感器由集气管、压阻式传感器和陶土头等部件构成。集气管上端为注水口，用密封盖盖紧，旁侧有一种接口与压阻式传感器联接，下端与陶土头相连，集气管中布满无气水。传感器构造如图3.2所示。图3.2土壤水吸力传感器构造示意图陶土头是负压式土壤水分传感器感应部件，具备许多细小孔隙，陶土头被水浸润后，在孔隙中形成一层水膜。当传感器布满无气水并且密封后，将陶土头某些插入水分不饱和土壤时(注意，陶土头要与土壤紧密接触，否则测量不精确)，水膜便与土壤水连结起来，使传感器内部产生负压。压阻式传感器将负压转换成电压信号，两者呈线性关系，依照测得电压即可转换成土壤水吸力。集气管长度要依照不同作物根系分布深度不同来选取。压阻式传感器是土壤水吸力传感器核心部件，所测数据精度重要取决于它性能。本课题中选用压阻式传感器测量范畴为O~IOOKPa，精度为功.05%，采用1.smA恒流供电(电缆短时也可采用恒压供电方式)。传感器输入输出阻抗均为3K。由于压阻式传感器性能有一定离散性，因而，对于压阻式传感器吸力值与输出电压值之间关系需要标定。负压式土壤水分传感器直接测出是土壤水吸力而不是土壤含水率，但是由于近年使用经验积累已经得出某些常用作物需灌溉时土壤负压范畴，因此不需要再将土壤水吸力转换为土壤水分。某些植物需灌溉时相应土壤负压值范畴如表1所示。表1某些植物需灌溉时土壤负压值范畴3.1.2.2传感器改进一、传感器存在问题负压式土壤水分传感器虽然可以实时监测土壤水分，但实际使用过程还存在几种缺陷，必要要进行改进。(1)不一致性，这是由于压阻传感器具备离散性导致。在O一10OKPa测量范畴内，各负压式土壤水分传感器输出电压不尽相似。这就规定每使用一种传感器都要调节控制系统中对传感器输出电压信号解决电路。当一种传感器坏掉要换新传感器时，就要重新调节信号解决电路，这就限制了自动灌溉控制系统合用性，不利于推广。(2)负压式土壤水分传感器输出信号是电压，而电压在长线传播过程中易损耗且易受干扰，影响了测量精确性。(3)负压式土壤水分传感器采用四线制传播信号，其中两线传送电源信号，此外两线传送电压输出信号。四线制导线较贵，而自动控制系统在田间工作普通会离测量点较远，需要很长四线制导线，测试点越多越远，需要四线制导线就越多越长，这无形中增长了自动控制节水灌溉设备成本。并且电压传播信号易受干扰，长线传播时有压降，会产生测量误差。(4)负压式土壤水分传感器陶土头与塑料管连接是采用强力胶粘合，在连接处没有任何保护装置，容易折断。陶土头自身也比较脆弱，强度不够，也易折断。(5)负压式土壤水分传感器集气管与塑料管里充是无气水，每隔一段时间就要网传感器里充无气水，在高温天气充水会更加频繁。如果种一季庄稼就要充几十次水就会显得很麻烦。同步，在充水时要拧开密封盖，在拧松密封盖时容易使陶土头与周边土壤产生松动。陶土头一旦与周边土壤稍微松动就会影响测量成果，有也许使控制系统灌溉控制不精确。二、传感器改进(1)电路改进针对负压式土壤水分传感器第一种问题，可以采用输出信号就地解决转换办法进行改进，即将传感器输出信号解决电路放在负压式土壤水分传感器上，这样只要在使用传感器时只要调节传感器上信号解决电路，使其输出信号与压力值关系一定，而不需要再去调节自动控制系统电路，增长了控制系统可推广性。解决传感器第二个问题可以采用将电压转换为电流传播办法，电流传播不易受干扰，比电压可靠。第三个四线制导线问题可以改进两线制导线传播信号，市场上两线制导线成本要比四线制便宜诸多。综合上面三个问题改进办法就可以到一种改进负压式土壤水分传感器性能方案，即将传感器四线制电压传播就地转换为原则两线制4~20毗电流信号传送。这将简化控制系统设计并增强它通用性。两线制压力变送电路如图3.3所示。图3.3两线制压力变送电路变送电路采用24V直流电源供电，24V电源通过反相保护二极管(DI)给运放和三极管供电。电路中电桥为模仿压阻传感器电源输入与信号输出。压阻传感器需要1.smA恒流源供电，因而，在变送电路中需要一种恒流源电路给压阻传感器供电。运放Al与可变电阻RS3构成了一种恒流源，A1同相端接到可变电阻RSI可调端，输出电流与A1同相端输入电压关系如式3.1所示:I=UA一+/RS3(3.1)通过稳压管Ql与RSI给A1同相端提供一种恒定电压UAI*，则输出电流由邓3决定，调节RS3就可调节输出电流为1.5mA。压阻传感器输出电压信号是未经放大，电压值非常小，不便于电流转换，因而变送电路还需要一种电压放大电路。同相串联差动运算放大器具备抑制共模压效果好、输入阻抗高长处，因而变送电路采用了同相串联差动运算放大器对输出电压信号进行放大。变送电路中A2和A3、R2、R3、R4、R5、RS4共同构成了同相串联差动运算放大器。差放输入与输出电压关系由式3.3决定AI、为参照电压，它可以抬高输出电平，RS4可以用来调节增益。A4与三极管Q2组合将差放输出电压转换为电流。R9为采样电阻，将输出反馈到输入端，以此调节输出电流。A4反向端接到RSZ滑动端，调节RSZ就可以调节零压力时输出电流为4mA，调节RS4就可使压力与输出电流满足一定关系。这样设计好处在于:变送器调零电位器滑臂位置不会影响放大器和电压/电流变换相应电阻匹配性，同步在零位校准后，A4两输入端共模电压即是某拟定值，而不会随压力变化，因而对A4共模抑制比规定可以减少。负压式土壤水分传感器通过上述改进后，其耐用性与通用性都将得到提高。2)构造改进针对负压式土壤水分传感器第四和第五个缺陷:陶土头易损坏，加水频繁易导致陶土头与土壤产生松动，就要对负压式土壤水分传感器进行构造上改进，使其能在构造上保护陶土头不受损坏;使充水变得容易，不破坏陶土头与土壤紧密限度;延长充水周期，最佳能在种完一季庄稼过程中不用充水。基于以上考虑，下面就对传感器构造改进进行分析设计。①陶土头保护构造负压式土壤水分传感器陶土头较脆弱，易损坏，其与塑料管连接处易折断，这是由陶土头自身材料性质所决定，不能变化陶土头材料，因此只能在陶土头外边加一种保护构造，使其能避免被碰撞。在设计陶土头保护构造时要考虑到陶土头是通过与土壤接触来测量土壤水吸力，因而陶土头保护构造不能阻碍其与土壤之间紧密接触。陶土头保护构造如图3.4所示。图3.4陶土头保护装置如图，整个装置由不锈钢细钢条做成，三根细钢条围成陶土头形状，围成圆直径要比陶土头直径略大，长度也要比陶土头稍长，使螺孔位置在陶土头与塑料管连接处之上。安装时，保护装置从下往上套住陶土头，并用三个螺钉夹住塑料管以固定保护装置。陶土头装上这个保护装置后，它与连接处就处在不锈钢条保护之下，若是与其她物体碰撞就不容易碰撞到陶土头，一方面碰撞到是不锈钢条，而不锈钢是很耐碰撞。此外，由于保护构造采用是细细不锈钢条做成，陶土头装上保护构造后，它绝大某些还是露在外边，依然可以与土壤紧密接触，保护构造并不影响土壤水吸力测量。②充水改进对于传感器充水过于频繁问题，也许诸多人会想只要增长集气管长度就可以增大传感器蓄水量，自然也就延长了充水周期，减少了充水次数。但是，对于负压式土壤水分传感器来说，集气管、塑料管长度及压阻传感器位置是与其测量压力值和输出均关于系，是不能任意加长。因而不能用增长集气管办法来解决充水频繁问题。既然不能靠增长集气管来增长传感器蓄水量，那么可以在集气管之外安装一种蓄水装置，储蓄种一季庄稼所需水量，就可以解决充水频繁问题。此外，也要考虑到如何使充水简朴易行问题。设计传感器加水装置如图3.5所示。图3.5加水装置如图所示，加水装置由两某些构成，蓄水盒与密封螺栓。蓄水盒上传感器套筒代替了密封盖，套在传感器头部，并用胶密封以保证感器不漏气。蓄水盒上有一种较大螺孔和一种圆锥状漏水孔。加水时，无气水由螺孔加入蓄水盒，再由漏水孔流入传感器里。密封螺栓螺纹与蓄水盒上螺孔相应，密封螺栓头部橡皮塞围圆锥状，与漏水孔相应。当传感器加满水并且蓄水盒存储了一定体积水后，将密封螺栓拧入蓄水盒里。橡皮塞正好堵住漏水孔，由于漏水孔是圆锥状，橡皮塞就能较好密封住传感器，使其不漏气。当传感器需要加水时只需拧松密封螺栓，水就会流入传感器，加水便变得非常以便，并且由于蓄水盒里存储有一定量水，就可以很长时间不用往蓄水盒里加水，非常省事。这样就可以解决加水频繁问题。而拧开密封螺栓比直接拧开传感器上密封盖要容易得多，也不易使陶土头与土壤产生松动。整个加水装置与密封螺栓都用有机玻璃制成，这样就可以观测到蓄水盒中水量变化，及时补充水分。(3)改进后传感器图3.6改进后土壤水吸力传感器改进后传感器构造如图3.6所示。电路盒用密封胶粘在水分传感器放置压阻传感器地方，电路盒里面密封了压阻传感器及改进4~20mA电流变送电路，只留出两根导线提供电压及输送输出电流。土壤水吸力传感器在通过这些改进之后，其耐用性与合用性都将得到很大提高。3.2土壤温度测量3.2.1传感器选取测量温度传感器有诸多，而控制系统中对于土壤温度测量规定又不是很高，测温范畴普通在0一100℃，测温精度规定也不高，许多传感器都可以用来测量土壤温度，因而要综合系统设计规定选取一种价格低、性能好、电路简朴、具备一定精度温度传感器。当前惯用测温传感器有热电偶、热电阻、热敏电阻、和半导体集成温度传感器等。热电偶是依照热电势效应原理测温，它是当前使用最广泛热电式传感器，具备构造简朴、制造以便、测温范畴宽、热惯性小、精确度高等特点，但是它需要进行温度补偿，比较麻烦。热电阻式传感器是运用导体电阻率随温度而变化效应制成传感器。惯用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。铂热电阻特点是物理化学性能稳定，特别是耐氧化能力强、测量精度高、测温范畴宽，有较好重现性，但价格较贵。而铜热电阻虽然价格便宜，但测温范畴小，测温精度不高，电路设计也比较复杂。热敏电阻传感器是运用半导体电阻随温度明显变化这一特性测温，它体积小、敏捷度高、稳定性好，但是它互换性差，并且价格昂贵。半导体温度传感器是运用半导体PN结温度特性制成。这种传感器长处是小型化、线性好、高敏捷度、稳定性好、重复性好，互换性好，低成本，易于电路设计或控制电路接口。从以上分析可以看出，半导体温度传感器由于具备小型化、线性好，低成本，易于电路设计或控制电路接口长处是最适合用在控制系统中测量土壤温度。LM35是集成半导体精密温度传感器，与老式热敏电阻、热电阻、热电偶等相比较，与热敏电阻、热电偶等老式传感器相比，具备线性好、精度高、体积小、校准以便、价格低等特点，非常适合于常温测量工作。因而，在控制系统设计中选用LM35来测量土壤温度。3.2.2温度测量电路设计LM35是电压输出，它外型很小，只有3个引脚(如图3.7所示)，Vout是输出电压端，VS是电源端。在一定工作条件下，传感器输出电压V。与被测温度成线性关系。使用中不必作O℃或20℃校准，其工作敏捷度为10mV/℃，工作电流56一80pA，自身精度为0.4℃(25℃时)，传感器输出电阻为0.1。，工作电源电压范畴4一3ov。LM35基本电路十分简朴，遥测环境温度电路如图3.7所示，其测温范畴为2℃~150℃。输出电压从并联电阻上获得，输出电压与温度关系有式3.4决定:V。=10mV/oC*(T环境+loC)(3.4)由于遥测距离较长，从传感器到并联电阻见导线应绞合。图3.7LM35及其遥测电路3.3控制仪器设计3.3.1仪器设计方案控制仪器设计方向是具备广泛合用性，同步尽量小型化、简朴化、易操作及低成本，实时监测土壤墒情，按照作物需水特性精准灌溉。一、土壤墒情监测与判断自动化节水灌溉控制设备研究重要目是为解决国内水资源紧缺问题，即节研究生论文智能化设施农业节水灌溉控制系统研究水，实现作物按需精准灌溉，因而，土壤水分是自动化设备重要监测土壤参数。同步，考虑到土壤温度对作物生长及灌溉均有影响，因而也需要对土壤温度进行监测。土壤水分通过负压式土壤水分传感器测量土壤水吸力获得，土壤温度则由半导体集成精密温度传感器LM35测量。至于其她参数，如土壤盐分、作物叶面蒸腾量等，在测量参数己足够和简化系统减少成本前提下，可以不用考虑测量。因而，自动化节水灌溉控制仪器重要工作就是对土壤水分和温度进行监测，并依照土壤水分传感器与温度传感器传送当前土壤水分与温度信息进行判断，在适当浇水温度范畴内，若土壤处在缺水状态，就给出控制信号，控制灌溉设备进行灌溉，若是土壤不缺水就不灌溉或是给出停止灌溉控制信号。在控制仪器工作中，判断土壤与否缺水是一种难点。负压式土壤水分传感器测出来是土壤水吸力。土壤水吸力与土壤水分具备一定关系，土壤吸力越大，土壤含水量越小;土壤吸力越小，土壤含水量越多。由于负压式土壤水分传感器通过近年使用累积经验，已经掌握了大某些作物需水状态相应土壤水吸力范畴，因而，可以直接用土壤水吸力来判断作物缺水状况。但是，不同作物对水分需求是不同样，同一作物在不同步期对分需求也是不同样，就算是同一作物在同一时期它对水分需求也是会随着环境不同而变化，判断土壤缺水没有统一原则。为实现自动控制、按需灌溉，控制仪器就必要可以依照不同作物，不同生长期以及不同环境变化判断土壤缺水原则。因而，控制仪器在设计时就必要具备容许操作者通过键盘设定判断土壤缺水原则功能，对不同作物农业专家就可以凭经验设定不同判断值来实现作物按需灌溉，这样，不但能充分运用农业专家经验，还可以使自动化节水灌溉控制仪器合用于许多不同作物，提高了仪器通用性。二、灌溉控制1控制方式当前国内设施农业中装配灌溉系统设备差别很大，这重要使由于各地方条件和资金差别导致。有使用电机输水，有通过水泵加压，有是电磁阀控制等等。要使控制系统具备通用性，就要使其给出控制信号可以控制这些不同输水设备，这就要找出它们共同点。通过观测不难发现，这些输水设备都是通过接通电源工作，如果给这些输水设备电源线上加一种开关，由控制系统来控制开关闭合，那么控制系统就可以控制这些设备工作了，也即控制系统实现了灌溉控制。这样，控制系统给出控制信号也就具备了通用性。2灌溉方式不同土壤渗水能力是不同样，例如砂土渗水能力很强，水分能不久渗入土壤深层，而粘土渗水能力就较弱，需要通过一段时间水才干渗入土壤深层。对于渗水能力强土壤，灌溉效果可以不久显现出来，控制仪器可以通过土壤水吸力传感器不久检测到土壤缺水状态己得到缓和，可以停止浇水。而对于渗水能力弱土壤，就会浮现这种状况:实际浇水量已经足够，只是由于土壤渗水能力弱，水分不能及时渗入土壤深层，土壤水吸力传感器测出土壤依然缺水，控制仪控制灌溉设备继续浇水，等到土壤水吸力传感器测出土壤已不缺水并停止浇水后，这时浇水量已远超过作物需求量。这不但没有实现节水反而挥霍了水，同步对需水量敏感作物生长也不利。因而，为使控制系统能适应不同土壤灌溉规定，就需要设计几种不同灌溉方式，针对不同土壤选取不同与之相适应灌溉方式，以保证可以达到节水目。三、控制仪整体低成本设计低成本是自动化节水灌溉控制仪设计一种重要规定，它也是决定节水灌溉控制系统能否推广一种重要因素。控制仪设计普通涉及四个某些:检测某些、控制某些、功能设定某些、工况显示某些。检测某些检测土壤水分与温度并对检测成果数据进行解决;控制某些判断作物缺水状况并给出灌溉控制信号;功能设定某些设定判断作物缺水参数值和灌溉方式;工况显示某些显示土壤水分和温度检测成果及当前控制仪工作状态。普通控制仪设计都会将这四某些合在一起做成一台仪器，但是这样做会增长单台仪器体积和成本，而对于在田间工作节水灌溉控制仪来说，检测控制和设定显示是可以分开设计。这是由于节水灌溉控制系统是成天整夜不间断地在田间工作，如无特殊规定是不要需要操作者守在仪器旁边监视其工作，特别是晚上，控制仪可以自己自动工作，因而在控制仪工作大某些时间里工况显示是没有必要，而土壤缺水判断原则和灌溉方式在一开始设定好后，在一段长间内也不需要变化。这样，检测控制与设定显示设计成一体就没有必要。如果将检测控制和设定显示分开设计成两台仪器，不但可以减小单台仪器体积，还可以减少单台仪器成本。同步，一台功能为设定显示仪器可以搭配许多台检测控制仪器，在购买节水灌溉控制系统时，就可以买许多台检测控制仪器，而只买一台或是少量设定显示仪器，这样就会大大减少实现节水灌溉自动控制成本，有助于节水灌溉自动控制系统推广。检测控制与设定显示分开仪器可以分别叫做测控仪和设显仪，在需要观测当前土壤状况或进行参数设定期，可以通过一种通讯接口将设显仪与测控仪连接起来，通过设显仪显示测控仪所测当前土壤状况，或设定新参数。将仪器分开设计后，仪器体积就可以设计得很小，特别是设显仪体积很小，随身携带很以便。这样，种植人员可以随身携带一种设显仪去巡逻所有作物种植生长状况，十分以便。以上是控制仪设计方案总体构思，下面就对自动节水灌溉控制仪设计进行详细简介。3.3.2.1测控仪功能设计一、检测成果解决测控仪首要工作就是要将土壤水分传感器和温度传感器传送来信号进行解决，转换为单片机可以辨认数字信号。普通信号转换都采用A/D转换器，但是A/D转换器比较贵，需要依照转换精度来选取且转换数据间关系计算比较复杂。除A/D转换器外，V/F转换也是近年来使用得较多信号转换办法。LM331是用得较多一种V/F转换芯片，它体积小，成本低，精度高，所需外围元件少且输入与输出即V、F成线性关系，转换关系简朴。基于LM331上述长处，在测控仪检测成果解决中使用LM331进行信号转换。LM331与温度传感器LM35只需使用少量元器件就能构成线性关系较好V/F转换。土壤水分传感器传送过来是原则4~20mA电流，只要通过250欧姆原则电阻取样就能转换为相应电压，与LM331也可以成线性关系较好V/F转换。LM331线性转换电路如图3.8所示。图3.8LM331V/F转换电路输入电压与输出频率关系如式3.5所示:式中，RS是RSI和RsZ电阻之和，Vin单位为伏特，输出频率Fout单位是HZ。从上面公式可以看出，只要选取好Rs、RL、Rt、Ct参数值，输入和输出就会有较好线性关系。二、灌溉控制在3.3.1节中提到过，当前国内各设施农业中灌溉输水控制设备很不统一，有电机、水泵、电磁阀等，要使测控仪控制信号具备通用性就要用测控仪控制信号去控制一种开关，而这个开关去控制灌溉输水控制设备电源通断，从而达到测控仪控制灌溉目。继电器是当前使用得最广泛可控开关，性能也比较可靠，因而在测控仪设计时就选用继电器来作控制灌溉输水控制设备电源开关。继电器有大有小，有交流控制也有直流控制，它触点开关既能通过直流也能通过交流。由于是测控仪直接控制继电器开关吸合，因而，要选用直流控制继电器。这种直流控制继电器功率普通较小，不能承受大电流交流电流过。对于交、直流供电且电流较小灌溉输水控制设备来说，可以直接用这种继电器来控制。但是对于交流供电且电流较大灌溉输水控制设备来说，就不能直接用这种继电器来控制电源。这时，可以再加一种可通过较大电流交流继电器，用直流小功率继电器去控制大功率交流继电器，大功率交流继电器又去控制灌溉输水控制设备交流电源，这样测控仪同样可以实现灌溉控制。也就是说，测控仪给出控制信号具备通用性。三、传感器数量与工作方式土壤水分是灌溉控制最重要参数，但是一种土壤水吸力传感器只能测一种小范畴内土壤水分，这一小范畴往往不能代表一大片土壤含水状况，而一片大田里往往种有诸多株作物，要在每一株作物附近插一种传感器测土壤水分又是不现实。由于设施农业中土壤比较平整均匀，具备一定一致性，可以在一定面积范畴土壤内设立几种测试点，取几种测试点平均值来代表这一面积范畴土壤含水状况，这样既可以不需要太多成本去购买传感器又可以使土壤水分测量比较平均精确。因而测控仪设计连接了三个负压式土壤水分传感器，用四个传感器稍嫌太多，而两个又太少，三个比较适当。对于温度传感器数量选取，考虑到一块地温度不会有太大差别，且土壤温度只是起参照作用，因而在简化系统、减少成本前提下只需用一种温度传感器测土壤温度就可以了。此外，对于三个土壤水分传感器测控仪可以有两种不同控制方式。第一种方式，当测控仪用来控制较大一片土壤灌溉时，可以将三个传感器均匀分布埋设在这片土壤里，再取三个传感器测量平均值来表达整片土壤含水状况，依照这个平均值来控制灌溉。第二种方式，三个传感器可以独立控制灌溉。测控仪设立了三组独立继电器，在第二种控制方式下，每一组继电器相应一种传感器，每组继电器可以独立设定不同灌溉方式，依照相应传感器所测土壤水分数据独立控制灌溉。这样，在控制土壤面积不大状况下，测控仪就可以独立控制三块地，这也就增大了测控仪工作量，从分发挥测控仪潜力。同步第二种控制方式还可以用于花卉、盆景等经济植物栽培中，分别将三个传感器插在不同种类花卉盆或盆景中，依照不同种类花卉或盆景对水分不同规定设立不同土壤缺水判断原则和灌溉方式。普通花卉和盆景对水分规定是比较苛刻，用自动化节水灌溉控制仪来培养花卉或盆景，可以收到不错经济效果。当前，国外也有某些专门针对花卉培养自动控制灌溉设备，也都收到了不错经济效果。四、灌溉方式在3.3.1节中提到，针对不同作物和不同土壤测控仪需要有不同土壤缺水判断原则和灌溉方式。这里所说土壤缺水判断原则指就是作物缺水或是不缺水状态下土壤水吸力界限值。测控仪依照规定设立了三种灌溉方式以供操作者在面对不同土质时选取使用。(1)上下限灌溉方式在这种灌溉方式下，可以设定土壤水吸力上限值(Pu)、下限值(Pd)和温度(T)三个参数。当测控仪检测到土壤水吸力不不大于上限值时，表达作物缺水，控制仪给出控制信号，控制浇水。当测控仪检测到土壤水吸力低于下限值时，表达浇水足够，停止浇水。测控仪在检测土壤水吸力同步还要检测温度，当发现温度低于设定温度时及时停止浇水，以免在低温下浇水冻伤作物。这种灌溉方式是针对那些渗水快土壤设计，当灌溉后水能不久下渗，不需要延时等待。(2)延时灌溉方式在这种灌溉方式下，可以设定土壤水吸力上限值(Pu)、延