1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 摘要I HYPERLINK l bookmark8 ABSTRACTII HYPERLINK l bookmark10 第一章引言1 HYPERLINK l bookmark12 1.1研究背景1 HYPERLINK l bookmark14 L2國(guó)內(nèi)外研究狀況3 HYPERLINK l bookmark16 1.2.1國(guó)內(nèi)外研究狀況背景3 HYPERLINK l bookmark18 1.2.2國(guó)外研究狀況3 HYPERLINK l bookmark20 1.2.3國(guó)內(nèi)研究狀況4 HYPERLINK l bookma

2、rk22 1.3本課題的研究工作4 HYPERLINK l bookmark24 第二章方案研究與論證6 HYPERLINK l bookmark26 2.1研究方案選擇6 HYPERLINK l bookmark28 1.1專家系統(tǒng)6 HYPERLINK l bookmark30 1.2微機(jī)測(cè)控技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark32 2設(shè)計(jì)方案8 HYPERLINK l bookmark34 第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l bookmark36 3.1土壤水分的測(cè)量11 HYPERLINK l bookmark38 1測(cè)量方法的選擇11 HYPERLINK l bo

3、okmark40 1.2傳感器的改進(jìn)15 HYPERLINK l bookmark42 2土壤溫度測(cè)量22 HYPERLINK l bookmark44 2.1傳感器的選擇22 HYPERLINK l bookmark46 2.2溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l bookmark48 3控制儀器設(shè)計(jì)24 HYPERLINK l bookmark50 3.1儀器設(shè)計(jì)方案24 HYPERLINK l bookmark52 3.2測(cè)控儀設(shè)計(jì)26 HYPERLINK l bookmark56 3.3設(shè)顯儀設(shè)計(jì)36 HYPERLINK l bookmark58 第四章實(shí)驗(yàn)40 電阻有鉗熱電阻

4、和銅熱電阻。銷熱電阻的特點(diǎn)是物理化學(xué)性能穩(wěn)定，尤其是耐氧化能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、測(cè)溫范圍寬，有很好的重現(xiàn)性，但價(jià)格較貴。而銅熱電阻雖然價(jià)格便宜，但測(cè)溫范圍小，測(cè)溫精度不高，電路設(shè)計(jì)也比較復(fù)雜。熱敏電阻傳感器是利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度顯著變化這一特性測(cè)溫的，它的體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性好，但是它的互換性差，而且價(jià)格昂貴。半導(dǎo)體溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的溫度特性制成的。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是小型化、線性好、高靈敏度、穩(wěn)定性好、重復(fù)性好，互換性好，低成本，易于電路設(shè)計(jì)或控制電路接口。從以上分析可以看出，半導(dǎo)體溫度傳感器由于具有小型化、線性好，低成本，易于電路設(shè)計(jì)或控制電路接口的優(yōu)點(diǎn)是最適合用在控制系統(tǒng)中

5、測(cè)量土壤溫度的。LM35是集成的半導(dǎo)體精密溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻、熱電阻、熱電偶等相比較，與熱敏電阻、熱電偶等傳統(tǒng)傳感器相比，具有線性好、精度高、體積小、校準(zhǔn)方便、價(jià)格低等特點(diǎn)，非常適合于常溫測(cè)量工作。因此，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用LM35來(lái)測(cè)量土壤溫度。322溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)LM35是電壓輸出，它的外型很小，只有3個(gè)弓I腳（如圖3.6所示）Vout是輸出電壓端,Vs是電源端。在一定的工作條件下，傳感器的輸出電壓V。與被測(cè)溫度成線性關(guān)系。使用中無(wú)須作0或20校準(zhǔn)，其工作靈敏度為10mV/C,工作電流5680uA,自身精度為0.4（25時(shí)），傳感器輸出電阻為0.1,工作電源電壓范圍430V。L

6、M35的基本電路十分簡(jiǎn)單，遙測(cè)環(huán)境溫度電路如圖3.6所示，其測(cè)溫范圍為20-150o輸出電壓從并聯(lián)的電阻上獲得，輸出電壓與溫度的關(guān)系式3-4決定：匕環(huán)境+1）（3一4）由于遙測(cè)的距離較長(zhǎng)，從傳感器到并聯(lián)的電阻見的導(dǎo)線應(yīng)絞合。200c1%圖3.6LM35及其遙測(cè)電路控制儀器設(shè)計(jì)儀器設(shè)計(jì)方案控制儀器的設(shè)計(jì)方向是具有廣泛的適用性，同時(shí)盡量小型化、簡(jiǎn)單化、易操作及低成本,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤墻情，按照作物需水特性精確灌溉。.土壤墻情監(jiān)測(cè)與判斷自動(dòng)化節(jié)水灌溉控制設(shè)備研究的主要目的是為解決我國(guó)水資源緊缺問(wèn)題，即節(jié)水，實(shí)現(xiàn)作物按需精確灌溉，因此，土壤水分是自動(dòng)化設(shè)備主要監(jiān)測(cè)的土壤參數(shù)。同時(shí)，考慮到土壤溫度對(duì)作物生長(zhǎng)

7、及灌溉都有影響，因此也需要對(duì)土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。土壤水分通過(guò)負(fù)壓式土壤水分傳感器測(cè)量土壤水吸力獲得，土壤溫度則由半導(dǎo)體集成精密溫度傳感器LM35測(cè)量。至于其他的參數(shù)，如土壤鹽分、作物葉面蒸騰量等，在測(cè)量參數(shù)己足夠和簡(jiǎn)化系統(tǒng)降低成本的前提下，可以不用考慮測(cè)量。因此，自動(dòng)化節(jié)水灌溉控制儀器的主要工作就是對(duì)土壤水分和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)土壤水分傳感器與溫度傳感器傳送的當(dāng)前土壤水分與溫度信息進(jìn)行判斷，在適宜澆水的溫度范圍內(nèi)，若土壤處于缺水狀態(tài)，就給出控制信號(hào)，控制灌溉設(shè)備進(jìn)行澆灌，若是土壤不缺水就不澆灌或是給出停止?jié)补嗟目刂菩盘?hào)。在控制儀器的工作中，判斷土壤是否缺水是一個(gè)難點(diǎn)。負(fù)壓式土壤水分傳感器測(cè)出來(lái)

8、的是土壤的水吸力。土壤水吸力與土壤水分具有一定的關(guān)系，土壤吸力越大，土壤含水量越??；土壤吸力越小，土壤含水量越多。由于負(fù)壓式土壤水分傳感器經(jīng)過(guò)多年使用累積經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)掌握了大部分作物需水狀態(tài)對(duì)應(yīng)的土壤水吸力范圍，因此，可以直接用土壤水吸力來(lái)判斷作物的缺水狀況。但是，不同的作物對(duì)水分的需求是不一樣的，同一作物在不同的時(shí)期對(duì)分的需求也是不一樣的，就算是同一作物在同一時(shí)期它對(duì)水分的需求也是會(huì)隨著環(huán)境的不同而變化的，判斷土壤缺水沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、按需灌溉，控制儀器就必須能夠根據(jù)不同的作物，不同的生長(zhǎng)期以及不同的環(huán)境改變判斷土壤缺水的標(biāo)準(zhǔn)。因此，控制儀器在設(shè)計(jì)時(shí)就必須具有允許操作者通過(guò)鍵盤設(shè)

9、定判斷土壤缺水標(biāo)準(zhǔn)的功能，對(duì)不同作物農(nóng)業(yè)專家就可以憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定不同的判斷值來(lái)實(shí)現(xiàn)作物按需灌溉，這樣，不僅能充分利用農(nóng)業(yè)專家的經(jīng)驗(yàn)，還可以使自動(dòng)化節(jié)水灌溉控制儀器適用于許多不同作物，提高了儀器的通用性。.灌溉控制(1)控制方式目前我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)中裝配的灌溉系統(tǒng)設(shè)備差異很大，這主要使由于各地方的條件和資金差異造成的。有的使用電機(jī)輸水，有的通過(guò)水泵加壓，有的是電磁閥控制等等。要使控制系統(tǒng)具有通用性，就要使其給出的控制信號(hào)能夠控制這些不同的輸水設(shè)備，這就要找出它們的共同點(diǎn)。通過(guò)觀察不難發(fā)現(xiàn)，這些輸水設(shè)備都是通過(guò)接通電源工作的，如果給這些輸水設(shè)備的電源線上加一個(gè)開關(guān)，由控制系統(tǒng)來(lái)控制開關(guān)的閉合，那么控制系統(tǒng)

10、就可以控制這些設(shè)備工作了，也即控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了灌溉的控制。這樣，控制系統(tǒng)給出的控制信號(hào)也就具有了通用性。(2)灌溉方式不同的土壤滲水能力是不一樣的，比如砂土滲水能力很強(qiáng)，水分能很快的滲入土壤深層，而粘土滲水能力就較弱，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間水才能滲入土壤深層。對(duì)于滲水能力強(qiáng)的土壤，灌溉效果能夠很快的顯現(xiàn)出來(lái)，控制儀器能夠通過(guò)土壤水吸力傳感器很快的檢測(cè)到土壤缺水狀態(tài)已得到緩解，可以停止?jié)菜?。而?duì)于滲水能力弱的土壤，就會(huì)出現(xiàn)這種情況:實(shí)際澆水量己經(jīng)足夠，只是由于土壤滲水能力弱，水分不能及時(shí)滲入土壤深層,土壤水吸力傳感器測(cè)出土壤仍然缺水，控制儀控制灌溉設(shè)備繼續(xù)澆水，等到土壤水吸力傳感器測(cè)出土壤已不缺水并停止

11、澆水后，這時(shí)的澆水量己遠(yuǎn)超過(guò)作物的需求量。這不僅沒有實(shí)現(xiàn)節(jié)水反而浪費(fèi)了水，同時(shí)對(duì)需水量敏感的作物生長(zhǎng)也不利。因此，為使控制系統(tǒng)能適應(yīng)不同土壤的灌溉要求，就需要設(shè)計(jì)幾種不同的灌溉方式，針對(duì)不同的土壤選擇不同的與之相適應(yīng)的灌溉方式，以保證能夠達(dá)到節(jié)水的目的。.控制儀整體低成本設(shè)計(jì)低成本是自動(dòng)化節(jié)水灌溉控制儀設(shè)計(jì)的一個(gè)重要要求，它也是決定節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)能否推廣的一個(gè)重要因素。控制儀的設(shè)計(jì)一般包括四個(gè)部分:檢測(cè)部分、控制部分、功能設(shè)定部分、工況顯示檢測(cè)部分檢測(cè)土壤水分與溫度并對(duì)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;控制部分判斷作物缺水狀況并給出灌溉控制信號(hào);功能設(shè)定部分設(shè)定判斷作物缺水參數(shù)值和灌溉方式:工況顯示部分

12、顯示土壤水分和溫度檢測(cè)結(jié)果及當(dāng)前控制儀工作狀態(tài)。一般控制儀的設(shè)計(jì)都會(huì)將這四部分合在一起做成一臺(tái)儀器，但是這樣做會(huì)增加單臺(tái)儀器的體積和成本，而對(duì)于在田間工作的節(jié)水灌溉控制儀來(lái)說(shuō)，檢測(cè)控制和設(shè)定顯示是可以分開設(shè)計(jì)的。這是因?yàn)楣?jié)水灌溉控制系統(tǒng)是整天整夜不間斷地在田間工作的，如無(wú)特殊要求是不要需要操作者守在儀器旁邊監(jiān)視其工作的，特別是晚上，控制儀可以自己自動(dòng)工作，因此在控制儀工作的大部分時(shí)間里工況顯示是沒有必要的，而土壤缺水判斷標(biāo)準(zhǔn)和灌溉方式在一開始設(shè)定好后，在一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)也不需要改變。這樣，檢測(cè)控制與設(shè)定顯示設(shè)計(jì)成一體就沒有必要。如果將檢測(cè)控制和設(shè)定顯示分開設(shè)計(jì)成兩臺(tái)儀器，不僅可以減小單臺(tái)儀器的體積

13、，還可以降低單臺(tái)儀器的成本。同時(shí)，一臺(tái)功能為設(shè)定顯示的儀器可以搭配許多臺(tái)檢測(cè)控制的儀器，在購(gòu)買節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)時(shí)，就可以買許多臺(tái)的檢測(cè)控制的儀器，而只買一臺(tái)或是少量的設(shè)定顯示的儀器，這樣就會(huì)大大降低實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉自動(dòng)控制的成本，有利于節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)的推廣。檢測(cè)控制與設(shè)定顯示分開的儀器可以分別叫做測(cè)控儀和設(shè)顯儀，在需要觀察當(dāng)前土壤情況或進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)通訊接口將設(shè)顯儀與測(cè)控儀連接起來(lái)，通過(guò)設(shè)顯儀顯示測(cè)控儀所測(cè)當(dāng)前土壤狀況，或設(shè)定新的參數(shù)。將儀器分開設(shè)計(jì)后，儀器的體積就可以設(shè)計(jì)得很小，特別是設(shè)顯儀的體積很小，隨身攜帶很方便。這樣，種植人員可以隨身攜帶一個(gè)設(shè)顯儀去巡查所有作物的種植生

14、長(zhǎng)狀況，十分方便。以上是控制儀設(shè)計(jì)方案的總體構(gòu)思，下面就對(duì)自動(dòng)節(jié)水灌溉控制儀設(shè)計(jì)進(jìn)行具體介紹。.3.2測(cè)控儀設(shè)計(jì)測(cè)控儀的功能主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分和土壤溫度，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理，并判斷當(dāng)前作物的生長(zhǎng)狀況是否處于缺水狀態(tài)，若缺水就給出澆水信號(hào)進(jìn)行澆水，若是作物處于不缺水狀態(tài)就不澆水或是停止?jié)菜?測(cè)控儀功能設(shè)計(jì)(1)檢測(cè)結(jié)果處理測(cè)控儀的首要工作就是要將土壤水分傳感器和溫度傳感器傳送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。一般的信號(hào)轉(zhuǎn)換都采用A/D轉(zhuǎn)換器，但是A/D轉(zhuǎn)換器比較貴，需要根據(jù)轉(zhuǎn)換精度來(lái)選擇且轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)間的關(guān)系計(jì)算比較復(fù)雜。除A/D轉(zhuǎn)換器外，V/F轉(zhuǎn)換也是近年來(lái)使用得較多的信號(hào)轉(zhuǎn)

15、換方法。LM331是用得較多的一種V/F轉(zhuǎn)換芯片，它的體積小，成本低，精度高，所需外圍元件少且輸入與輸出即V,F成線性關(guān)系,轉(zhuǎn)換關(guān)系簡(jiǎn)單。基于LM331的上述優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)控儀檢測(cè)結(jié)果的處理中使用LM331進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。LM331與溫度傳感器LM35只需使用少量元器件就能構(gòu)成線性關(guān)系很好的V/F轉(zhuǎn)換。土壤水分傳感器傳送過(guò)來(lái)的是標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流，只要經(jīng)過(guò)250歐姆的標(biāo)準(zhǔn)電阻取樣就能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，與LM331也能夠成線性關(guān)系很好的V/F轉(zhuǎn)換。LM331的線性轉(zhuǎn)換電路如圖3.7所示。輸入電壓與輸出頻率的關(guān)系如式3-5所示：Font=Rs2.09此RFont=Rs2.09此RCTVin(3-5)

16、Vm圖3.7LM331V/F轉(zhuǎn)換電路式中，Rs是Rsl和Rs2的電阻之和，Vin的單位為伏特，輸出頻率Fout的單位是Hz。從上面的公式可以看出，只要選擇好Rs,RL,Rt,Ct的參數(shù)值，輸入和輸出就會(huì)有很好的線性關(guān)系。(2)灌溉的控制在第三節(jié)中提到過(guò)，目前我國(guó)各設(shè)施農(nóng)業(yè)中灌溉輸水控制設(shè)備很不統(tǒng)一，有電機(jī)、水泵、電磁閥等，要使測(cè)控儀的控制信號(hào)具有通用性就要用測(cè)控儀的控制信號(hào)去控制一個(gè)開關(guān)，而這個(gè)開關(guān)去控制灌溉輸水控制設(shè)備的電源的通斷，從而達(dá)到測(cè)控儀控制灌溉的目的。繼電器是目前使用得最廣泛的可控開關(guān)，性能也比較可靠，因此在測(cè)控儀設(shè)計(jì)時(shí)就選用繼電器來(lái)控制灌溉輸水控制設(shè)備電源的開關(guān)。繼電器有大有小，

17、有交流控制也有直流控制，它的觸點(diǎn)開關(guān)既能通過(guò)直流也能通過(guò)交流。由于是測(cè)控儀直接控制繼電器開關(guān)的吸合，因此，要選用直流控制的繼電器。這種直流控制的繼電器功率一般較小，不能承受大電流交流電流過(guò)。對(duì)于交、直流供電且電流較小的灌溉輸水控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以直接用這種繼電器來(lái)控制。但是對(duì)于交流供電且電流較大的灌溉輸水控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，就不能直接用這種繼電器來(lái)控制電源。這時(shí)，可以再加一個(gè)可通過(guò)較大電流的交流繼電器，用宜流小功率繼電器去控制大功率交流繼電器，大功率交流繼電器乂去控制灌溉輸水控制設(shè)備的交流電源，這樣測(cè)控儀同樣可以實(shí)現(xiàn)灌溉的控制。也就是說(shuō)，測(cè)控儀給出的控制信號(hào)具有通用性。(3)傳感器的數(shù)量與工作方式。土

18、壤水分是灌溉控制的最重要參數(shù)，但是一個(gè)土壤水吸力傳感器只能測(cè)一個(gè)小范圍內(nèi)的土壤水分，這一小范圍往往不能代表一大片土壤的含水情況，而一片大田里往往種有很多作物，要在每一株作物附近插一個(gè)傳感器測(cè)土壤水分乂是不現(xiàn)實(shí)的。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)中土壤比較平整均勻，具有一定的一致性，可以在一定面積范圍的土壤內(nèi)設(shè)置幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)，取幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均值來(lái)代表這一面積范圍土壤的含水狀況，這樣既可以不需要太多的成本去購(gòu)置傳感器乂可以使土壤水分的測(cè)量比較平均準(zhǔn)確。因此測(cè)控儀設(shè)計(jì)連接了三個(gè)負(fù)壓式土壤水分傳感器，用四個(gè)傳感器稍嫌太多，而兩個(gè)又太少，三個(gè)比較合適。對(duì)于溫度傳感器數(shù)量的選擇，考慮到一塊地的溫度不會(huì)有太大的差別，且土壤溫度

19、只是起參考的作用，因此在簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少成本的前提下只需用一個(gè)溫度傳感器測(cè)土壤溫度就可以了。此外，對(duì)于三個(gè)土壤水分傳感器測(cè)控儀可以有兩種不同的控制方式。第一種方式，當(dāng)測(cè)控儀用來(lái)控制較大一片土壤的灌溉時(shí)，可以將三個(gè)傳感器均勻分布埋設(shè)在這片土壤里，再取三個(gè)傳感器測(cè)量的平均值來(lái)表示整片土壤的含水狀況，根據(jù)這個(gè)平均值來(lái)控制灌溉。第二種方式，三個(gè)傳感器可以獨(dú)立的控制灌溉。測(cè)控儀設(shè)置了三組獨(dú)立的繼電器,在第二種控制方式下，每一組繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器，每組繼電器可以獨(dú)立的設(shè)定不同的灌溉方式，根據(jù)對(duì)應(yīng)的傳感器所測(cè)的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)獨(dú)立的控制灌溉。這樣，在控制土壤面積不大的情況下，測(cè)控儀就可以獨(dú)立控制三塊地，這也就增

20、大了測(cè)控儀的工作量，從分發(fā)揮的測(cè)控儀的潛力。同時(shí)第二種控制方式還可以用于花卉、盆景等經(jīng)濟(jì)植物的栽培中，分別將三個(gè)傳感器插在不同種類的花卉盆或盆景中，根據(jù)不同種類花卉或盆景對(duì)水分的不同要求設(shè)置不同的土壤缺水判斷標(biāo)準(zhǔn)和灌溉方式。一般花卉和盆景對(duì)水分的要求是比較苛刻的，用自動(dòng)化節(jié)水灌溉控制儀來(lái)培養(yǎng)花卉或盆景，可以收到不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效果。目前，國(guó)外也有一些專門針對(duì)花卉培養(yǎng)的自動(dòng)控制灌溉設(shè)備，也都收到了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效果。(4)灌溉方式在第三節(jié)提到，針對(duì)不同的作物和不同的土壤測(cè)控儀需要有不同的土壤缺水判斷標(biāo)準(zhǔn)和灌溉方式。這里所說(shuō)的土壤缺水判斷標(biāo)準(zhǔn)指的就是作物缺水或是不缺水狀態(tài)下土壤水吸力的界限值。測(cè)控儀根據(jù)要求

21、設(shè)置了三種灌溉方式以供操作者在面對(duì)不同土質(zhì)時(shí)選擇使用。上下限澆灌方式在這種澆灌方式下，可以設(shè)定土壤水吸力上限值(Pu)、下限值(Pd)和溫度三個(gè)參數(shù)。當(dāng)測(cè)控儀檢測(cè)到土壤水吸力大于上限值時(shí)，表示作物缺水，控制儀給出控制信號(hào)，控制澆水。當(dāng)測(cè)控儀檢測(cè)到土壤水吸力低于下限值時(shí)，表示澆水足夠，停止?jié)菜y(cè)控儀在檢測(cè)土壤水吸力的同時(shí)還要檢測(cè)溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)立即停止?jié)菜?，以免在低溫下澆水凍傷作物。這種灌溉方式是針對(duì)那些滲水快的土壤設(shè)計(jì)的，當(dāng)灌溉后水能很快下滲，不需要延時(shí)等待。延時(shí)澆灌方式在這種澆灌方式下，可以設(shè)定土壤水吸力上限值(Pu)、延時(shí)時(shí)間(tl)和溫度(T)三個(gè)參數(shù)。當(dāng)測(cè)控儀檢測(cè)到土壤

22、水吸力大于上限值時(shí)，表示作物缺水，控制儀給出控制信號(hào)，控制澆水。當(dāng)澆水時(shí)間達(dá)到延時(shí)時(shí)間tl后，表示澆水足夠，測(cè)控儀停止?jié)菜?。同樣，測(cè)控儀也需要檢測(cè)土壤溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)立即停止?jié)菜?，以免在低溫下澆水凍傷作物。這種灌溉方式是針對(duì)對(duì)灌溉系統(tǒng)比較熟悉，預(yù)先知道灌溉量的情況設(shè)計(jì)的。即管理人員對(duì)灌溉系統(tǒng)很熟悉，知道它一分鐘能夠澆多少水，同時(shí)也知道某種作物在缺水后需要補(bǔ)充多少水分，這時(shí)管理員就可以設(shè)定一定的延時(shí)時(shí)間，澆夠確知的作物需水量后就停止?jié)补唷＞C合澆灌方式在這種澆灌方式下,可以設(shè)定土壤水吸力上限值(Pu)、下限值(Pd)、延時(shí)時(shí)間(tl,t2)和溫度五個(gè)參數(shù)。當(dāng)測(cè)控儀檢測(cè)到土壤水吸力大于上限

23、值時(shí)，表示作物缺水，控制儀給出控制信號(hào)開始澆水。澆水時(shí)間達(dá)到延時(shí)時(shí)間tl后，停止?jié)菜⒌却譂B入土壤，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間達(dá)到t2后，再檢測(cè)土壤水吸力，如果土壤水吸力低于下限值Pd則表示澆水己足夠，測(cè)控儀就停止?jié)菜?。如果土壤水吸力大于下限值Pd則表示還需要澆水，則控制儀繼續(xù)澆水，時(shí)間達(dá)到tl就停止，再等待，再檢測(cè)，如此循環(huán)，知道土壤水吸力低于下限值Pd。同上面兩種灌溉方式一樣，這種灌溉方式也需要檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)立即停止?jié)菜?。這種灌溉方式是針對(duì)滲水較慢的土壤設(shè)計(jì)的，在灌溉后需要一定的下滲等待時(shí)間，操作人員可以根據(jù)不同土壤不同要求設(shè)定下滲等待時(shí)間。上述三種灌溉方式是基于可能遇到的土壤類型設(shè)置

24、的，基本上能夠滿足測(cè)控儀工作時(shí)的要求。.前面板測(cè)控儀的前面板如圖3.8所示。由于測(cè)控與設(shè)顯分開設(shè)計(jì)成兩臺(tái)儀器，測(cè)控儀上就沒有工況顯示，但是當(dāng)種植者在田間巡查乂不必?cái)y帶設(shè)顯儀修改參數(shù)時(shí)，需要知道測(cè)控儀是否工作正常，或是測(cè)控儀處于哪種工作狀態(tài)，這就需要在測(cè)控儀的前面板上設(shè)置指示燈，讓種植者能夠知道測(cè)控儀當(dāng)前的工作狀態(tài)。圖3.8測(cè)控儀前面板從測(cè)控儀的前面板上可以看到測(cè)控儀的當(dāng)前工作狀態(tài)，如果測(cè)控儀工作正常則工作燈亮，如果正在澆水則澆水燈亮。測(cè)控儀當(dāng)前的工作方式（方式1：取三個(gè)土壤水吸力傳感器平均值控制操作；方式2：三個(gè)土壤水吸力傳感器獨(dú)立工作）和灌溉方式（上下限、延時(shí)、綜合）也可以通過(guò)指示燈指示出來(lái)

25、。通訊接口用來(lái)與設(shè)顯儀通訊，接受通過(guò)設(shè)顯儀設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)。將通訊接口放在前面板，在與設(shè)顯儀連接時(shí)就會(huì)比較方便。.測(cè)控儀后面板測(cè)控儀的后面板如圖3.9所示。后面板上主要是傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸入和電磁閥的控制信號(hào)輸出。這些信號(hào)輸入通道放在測(cè)控儀的后面板也是處于習(xí)慣與方便連接的考慮。當(dāng)測(cè)控儀工作于方式1時(shí)，只有第一路輸出控制信號(hào)控制灌溉，當(dāng)測(cè)控儀工作于方式2時(shí)，三路分別獨(dú)立的輸出控制信號(hào)控制灌溉?？刂菩盘?hào)123路ooOOootoJoOOOO壓力1壓力2壓力3溫度圖3.9測(cè)控儀后面板.測(cè)控儀的電路設(shè)計(jì)測(cè)控儀采用單片機(jī)控制，它的電路設(shè)計(jì)主要包括四部分，即對(duì)傳感器檢測(cè)結(jié)果的處理電路、與設(shè)顯儀的通訊電路、繼電

26、器控制電路及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。土壤水分傳感器和溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果信號(hào)轉(zhuǎn)換處理采用LM331進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換，這在第三節(jié)節(jié)中己經(jīng)提到。但是土壤水分傳感器與溫度傳感器加起來(lái)一共有四路檢測(cè)結(jié)果需要進(jìn)行V/F變換，如果使用四個(gè)LM331顯得有些累贅。由于四個(gè)傳感器的V/F轉(zhuǎn)換可以使用相同的轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此，為減少器件，只用一個(gè)LM331進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換，采用一個(gè)模擬開關(guān)進(jìn)行切換，這樣四路傳感器信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)換。與設(shè)顯儀的通訊采用232串行通訊，這樣，測(cè)控儀即能與設(shè)顯儀通訊也能與上位機(jī)通訊。測(cè)控儀的灌溉控制部分采用繼電器來(lái)控制，繼電器相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，通過(guò)這個(gè)開關(guān)控制灌溉，而它的閉合與斷開由測(cè)控儀控制。

27、由于有三個(gè)土壤水吸力傳感器，所以就需要三個(gè)繼電器，當(dāng)工作于控制方式1時(shí)，只用一個(gè)繼電器去控制灌溉;當(dāng)工作于控制方式2時(shí)，三個(gè)繼電器就分別獨(dú)立地控制三個(gè)灌溉系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用28c64,它能實(shí)現(xiàn)掉電保存，且容量較大，能存較多數(shù)據(jù)，利于儀器功能擴(kuò)展。需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要是設(shè)定的控制方式、灌溉方式及其灌溉參數(shù)等。測(cè)控儀的硬件電路設(shè)計(jì)示意圖如圖3.10所示。指示燈圖3.10測(cè)控儀電路設(shè)計(jì)示意圖.測(cè)控儀的軟件設(shè)計(jì)檢測(cè)控制就是監(jiān)測(cè)土壤水分與溫度，并根據(jù)設(shè)定定的灌溉方式及參數(shù)判斷是否需要澆水，給出控制信號(hào)。通訊即是與設(shè)顯儀通訊，接受設(shè)定的灌溉參數(shù)并發(fā)送經(jīng)過(guò)處理后的土壤水分與溫度數(shù)據(jù)給設(shè)顯儀顯示。(1)檢測(cè)控制

28、程序流程圖RI為通訊接收完數(shù)據(jù)后申請(qǐng)中斷標(biāo)志位，程序循環(huán)檢測(cè)是否有數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)來(lái)。檢測(cè)控制功能的流程圖如圖3.11所示。初始化分別根據(jù)壓力1,2,3判別當(dāng)前情況圖3.n檢測(cè)控制程序流程圖通訊程序?qū)囟葔毫χ捣謩e發(fā)至設(shè)顯儀控制方式2通訊程序流程圖測(cè)控儀通訊程序流程圖如圖3.12所示。在通訊程序中，接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行判斷，為OFFH表示設(shè)顯儀己接入測(cè)控儀請(qǐng)求通訊，測(cè)控儀則把存儲(chǔ)的各項(xiàng)設(shè)定參數(shù)及當(dāng)前檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給設(shè)顯儀。圖3.12測(cè)控儀通訊程序流程圖3.12測(cè)控儀通訊程序流程為OFEH表示設(shè)顯儀重新設(shè)定了灌溉方式及其參數(shù)要求測(cè)控儀接收;UFDH表示接收新的控制方式:若接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)不是上述三

29、個(gè)則表示接收出錯(cuò)，請(qǐng)求設(shè)顯儀重新發(fā)送。333設(shè)顯儀設(shè)計(jì)設(shè)顯儀的功能就是對(duì)測(cè)控儀的檢測(cè)結(jié)果、工作狀況進(jìn)行顯示，并設(shè)定測(cè)控儀的控制方式、灌溉方式及與灌溉方式對(duì)應(yīng)的參數(shù)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，設(shè)顯儀就是人工與測(cè)控儀交互的工具，因此，設(shè)顯儀的設(shè)計(jì)最主要就是按鍵與顯示器的設(shè)計(jì)。由于按鍵與顯示器要在面板上，面板就成為設(shè)顯儀設(shè)計(jì)的最重要內(nèi)容。.設(shè)顯儀面板設(shè)計(jì)設(shè)顯儀是本著簡(jiǎn)單化、小型化，便于攜帶的宗旨設(shè)計(jì)的，因此它的面板設(shè)計(jì)也是盡量簡(jiǎn)單、直觀、操作方便。由于測(cè)控儀所測(cè)的土壤參數(shù)只有土壤水吸力和溫度，要顯示的數(shù)據(jù)不多，所以設(shè)顯儀的面板只用了一個(gè)四位的數(shù)碼顯示。在設(shè)計(jì)時(shí)曾考慮用三位半的液晶顯示，可以減小功耗，同時(shí)用擔(dān)心顯示亮

30、度問(wèn)題，但考慮到使用液晶顯示它的驅(qū)動(dòng)會(huì)比較復(fù)雜，這會(huì)增加電路的復(fù)雜性，同時(shí)液晶顯示器的成本要比數(shù)碼管高很多，因此，在不是必須要適用液晶顯示的情況下選擇了適用數(shù)碼管來(lái)顯示。土壤水吸力的檢測(cè)范圍是OTOOKPa,溫度的測(cè)量范圍是2-150C,為了增加檢測(cè)數(shù)據(jù)的顯示精度所以用了四位顯示。顯示器具體顯示的參數(shù)有測(cè)控儀實(shí)時(shí)檢測(cè)的三路土壤水吸力，即壓力1、壓力2、壓力3及土壤溫度，設(shè)定的各個(gè)灌溉方式的參數(shù)，即Pu,Pd,tl,t2,To每當(dāng)顯示器顯示相應(yīng)的參數(shù)時(shí)，該參數(shù)對(duì)應(yīng)的指示燈就會(huì)亮，以說(shuō)明當(dāng)前顯示的是什么參數(shù)。設(shè)顯儀設(shè)置了七個(gè)鍵來(lái)完成其設(shè)定與顯示的功能。檢查鍵用來(lái)檢查三個(gè)土壤水吸力傳感器與一個(gè)溫度傳

31、感器的檢測(cè)結(jié)果。由于只有一個(gè)顯示器，因此不能同時(shí)顯示四個(gè)數(shù)據(jù)，設(shè)置了檢查鍵就可以循環(huán)顯示壓力1.壓力2、壓力3及溫度的檢測(cè)值，操作者就可以觀察四個(gè)傳感器的工作情況。方式鍵可以選擇測(cè)控儀的控制方式。當(dāng)設(shè)定控制方式為方式1時(shí)，方式1指示燈就亮，方式2指示燈滅：當(dāng)設(shè)定控制方式為方式2時(shí)，方式2指示燈亮，方式指示燈滅。功能鍵、加減鍵和確定鍵用來(lái)設(shè)定測(cè)控儀的灌溉方式以及與各灌溉方式對(duì)應(yīng)的參數(shù)(CP,Pd,tl.t2.T)o在控制方式1下，按一下功能鍵進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)，按一下方式鍵設(shè)定上下限灌溉方式，按兩下設(shè)定延時(shí)灌溉方式，按三下設(shè)定綜合灌溉方式，按四下設(shè)定溫度。在控制方式2下，按一下功能鍵進(jìn)入壓力1設(shè)定狀態(tài)

32、，按兩下進(jìn)入壓力2設(shè)定狀態(tài)，按三下進(jìn)入壓力3設(shè)定狀態(tài);在各壓力設(shè)定狀態(tài)下，按方式鍵設(shè)定灌溉方式，與控制方式1相同。鎖定鍵可以用來(lái)鎖定顯示某一檢測(cè)值。當(dāng)操作者需要單獨(dú)觀察某一個(gè)傳感器的工作情況與檢測(cè)結(jié)果時(shí)，可以適用鎖定鍵來(lái)選擇，這時(shí)設(shè)顯儀就會(huì)只顯示選定的這一路的傳感器的檢測(cè)結(jié)果。.設(shè)顯儀電路設(shè)計(jì)設(shè)顯儀采用單片機(jī)控制，它的電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，主要有三個(gè)部分，即按鍵設(shè)計(jì)、顯示及與測(cè)控儀的通訊。按鍵一共有七個(gè)，采用一片優(yōu)先編碼器;顯示采用四位數(shù)碼管;通訊采用232串行通訊。設(shè)顯儀不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所有設(shè)定參數(shù)都發(fā)送到測(cè)控儀存儲(chǔ)。設(shè)顯儀的電路設(shè)計(jì)示意圖如圖3.13所示。圖3.13設(shè)顯儀電路設(shè)計(jì)示意圖.設(shè)顯儀的軟

33、件設(shè)計(jì)設(shè)顯儀的軟件設(shè)計(jì)主要的有三部分，顯示、按鍵程序和通訊程序。（1）設(shè)顯儀主程序流程圖主程序里包括了顯示程序和通訊程序。顯示程序主要是將測(cè)控儀送來(lái)的當(dāng)前土壤水分和溫度檢測(cè)結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，便于工作人員觀察。通訊程序則是將設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)值發(fā)送給測(cè)控儀，并接受測(cè)控儀發(fā)送來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。設(shè)顯儀主程序流程圖如圖3.14所示。圖3.14設(shè)顯儀主程序流程圖（2）按鍵程序流程圖按鍵采用中斷方式工作，在設(shè)定完控制方式或是灌溉方式及其參數(shù)后都要將設(shè)定值發(fā)送給測(cè)控儀。設(shè)顯儀按鍵程序流程圖如圖3.15所示。圖3.15設(shè)顯儀按鍵程序流程圖第四章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c裝置整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，不能馬上拿

34、到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢查整個(gè)系統(tǒng)是否能按照設(shè)計(jì)的功能工作，即能否檢測(cè)出土壤水吸力，能否根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷土壤缺水并給出控制信號(hào)。若整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常工作才能拿到現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)，否則系統(tǒng)還需調(diào)整改進(jìn)。由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)條件有限，因此用一個(gè)大塑料桶裝滿泥土來(lái)模擬田間的種植土壤，只選用一個(gè)負(fù)壓式土壤水分傳感器來(lái)測(cè)量其土壤水吸力，將傳感器插在塑料桶的正中。溫度傳感器也插在水分傳感器的旁邊。傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線接到測(cè)控儀上，設(shè)顯儀也接到測(cè)控儀上。至此，整個(gè)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置準(zhǔn)備完畢。.水分傳感器的安裝與埋沒負(fù)壓式土壤水分傳感器的安裝與埋設(shè)是有一定要求的，不能隨隨便便的插入土壤中。在需要測(cè)量土壤水吸力

35、的地方，要以一直徑相當(dāng)于陶土頭的鉆孔器開孔到待測(cè)深度.倒入少許泥漿.垂直插入儀器.使陶土頭和土壤緊密接觸，然后將周圍填土搗實(shí)。以免雨水沿管周松土下滲而失去代表性。儀器的埋設(shè)深度通常根據(jù)土壤的作物種植情況而定.對(duì)于旱田作物一般采用380,的集氣管，通常將陶土頭埋入地下約30cm處;而對(duì)于水田作物一般采用580或780mm的集氣管，分別將陶土頭埋入地下約50或70cm處。.實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)與結(jié)果傳感器安裝好后，控制系統(tǒng)便可通電工作。通電后，設(shè)顯儀能夠顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)設(shè)顯儀設(shè)定參數(shù)。這次實(shí)驗(yàn)主要做了以下四個(gè)方面的工作：（1）檢查上下限灌溉方式工作是否正常。通過(guò)設(shè)顯儀設(shè)定測(cè)控儀的灌溉方式為上下限方式。

36、當(dāng)設(shè)顯儀顯示的土壤水吸力測(cè)量值大于上限時(shí)，澆水燈亮，同時(shí)用電表測(cè)量第一路繼電器的常開端，發(fā)現(xiàn)兩端導(dǎo)通，說(shuō)明測(cè)控儀處于控制澆水狀態(tài)。當(dāng)顯示值低于下限時(shí)，澆水燈滅，測(cè)量繼電器的常開端不通，說(shuō)明測(cè)控儀已經(jīng)停止?jié)菜Ｔ囼?yàn)結(jié)果表明上下限灌溉方式工作。（2）檢查延時(shí)灌溉方式工作是否正常。設(shè)定測(cè)控儀的灌溉方式為延時(shí)方式。當(dāng)設(shè)顯儀顯示的土壤水吸力測(cè)量值大于上限時(shí)，澆水綠燈亮，同時(shí)用電表測(cè)量第一路繼電器的常開端為導(dǎo)通狀態(tài)，測(cè)控儀處于澆水狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間澆水燈滅，測(cè)量繼電器的常開端為斷開狀態(tài)，測(cè)控儀停止?jié)菜?。澆水燈亮?xí)r用秒表計(jì)時(shí)，到澆水燈滅時(shí)停止計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)時(shí)間與設(shè)定的延時(shí)時(shí)間基本一致，誤差不超過(guò)十秒。說(shuō)明延時(shí)方

37、式也能正常工作。（3）檢查綜合灌溉方式工作是否正常。設(shè)定測(cè)控儀的灌溉方式為綜合方式。當(dāng)顯示值大于上限時(shí)，澆水燈亮，繼電器常開端導(dǎo)通。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間澆水燈乂亮，此時(shí)，顯示值大于上限。如此反復(fù)，當(dāng)顯示值低于下限后，澆水燈未再亮。對(duì)澆水時(shí)間和等待時(shí)間計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)時(shí)間與設(shè)定時(shí)間基本一致，誤差不超過(guò)十秒。說(shuō)明綜合方式也能正常工作。（4）檢查溫度能否控制灌溉。當(dāng)測(cè)量溫度高于設(shè)定值時(shí)，控制儀能正常工作。將每個(gè)灌溉方式的溫度值設(shè)到低于土壤溫度，當(dāng)顯示測(cè)量值大于上限時(shí)，澆水燈不亮，繼電器常開端斷開，測(cè)控儀不澆水。說(shuō)明測(cè)控儀能實(shí)現(xiàn)溫度過(guò)低不澆水的功能。從上面實(shí)驗(yàn)可以知道，傳感器能夠測(cè)出土壤的水分和溫度，控制儀能夠

38、根據(jù)設(shè)定值控制灌溉，整個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常工作，可以拿到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4.1.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)在完成室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)控制系統(tǒng)的檢查后，節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)拿到了農(nóng)業(yè)科技園進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。.現(xiàn)場(chǎng)描述與系統(tǒng)安裝節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)在漂水縣的傅家邊農(nóng)業(yè)科技園進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地選擇了大棚里的一塊種植地，種植了從國(guó)外引進(jìn)的蘆薈，蘆薈一列一列的排列種植。地里采取的灌溉方式是滴灌。它在每一列蘆薈旁邊鋪有一條灌溉帶，在每一株蘆薈旁的灌溉帶上都有一個(gè)小孔，水在灌溉帶里流動(dòng)時(shí)就會(huì)從孔中滴下，滴入蘆薈根部的土壤里。灌溉帶里的水是循環(huán)流動(dòng)的，滴不完的水乂會(huì)隨著循環(huán)帶流回來(lái)重新進(jìn)行滴灌，不會(huì)造成浪費(fèi)。由于灌溉帶里的水壓不夠，所以灌溉水的

39、控制是先用水泵給水加壓，再由電磁閥來(lái)控制水流入灌溉帶。當(dāng)給電磁閥通電時(shí)，電磁閥打開，水就可以通過(guò)電磁閥流入灌溉帶進(jìn)行灌溉，若不給電磁閥通電，閥就會(huì)關(guān)閉，水就不能流入灌溉帶進(jìn)行灌溉?？刂葡到y(tǒng)可以通過(guò)控制電磁閥來(lái)控制灌溉。節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝示意圖如圖4,1所示。圖中，灌溉控制器件是指水泵和電磁閥等控制水流通過(guò)的器件，它與灌溉管道、灌溉帶一起構(gòu)成了灌溉系統(tǒng)。電磁閥采用24V的直流電源。測(cè)控儀和設(shè)顯儀放在種植地旁邊的一個(gè)臺(tái)子上，三個(gè)負(fù)壓式土壤水分傳感器比較均勻的分市在整塊地上，傳感器的埋設(shè)點(diǎn)要在靠近蘆薈根部的地方，因?yàn)榈喂喙喔葧r(shí)只將水滴在蘆薈根部附近的土壤。傳感器埋設(shè)的方法與前面室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的埋設(shè)

40、方法一樣，埋設(shè)深度為30cm左右。溫度傳感器則埋設(shè)在整塊地靠近中部的地方，埋設(shè)點(diǎn)也在蘆薈根部附近。土壤水分傳感器與溫度傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線傳送到測(cè)控儀。同時(shí)，電磁閥的正電源線接到了測(cè)控儀第一路繼電器的兩個(gè)常開觸點(diǎn)上，這樣，測(cè)控儀通過(guò)控制第一路繼電器的吸合就能控制電磁閥電源的通斷，也控制了灌溉。土壤水吸力傳感器設(shè)顯儀圖4.1控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)示意圖.實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)由于在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)的三種灌溉方式均能正常工作，因此在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中沒有試用三種灌溉方式，而是通過(guò)觀察土壤滲水能力來(lái)決定灌溉方式。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，大棚里土壤的滲水能力不是很好，且傳感器陶土頭埋得較深，水分下滲至

41、蘆薈根部需要一定得時(shí)間，因此設(shè)定控制系統(tǒng)綜合灌溉方式。據(jù)科技園工作人員介紹，蘆薈有一個(gè)特點(diǎn)，就是它的葉子顏色能反映出它是否缺水。當(dāng)蘆薈不缺水時(shí)，它的葉子顏色為綠色;當(dāng)蘆薈缺水時(shí)，它的葉子顏色就會(huì)變?yōu)榛易仙?dāng)給它補(bǔ)充水分使它不缺水后，它的葉子乂會(huì)恢復(fù)綠色。在進(jìn)行前驗(yàn)前，大棚里的蘆薈葉子大部分都呈現(xiàn)了灰紫色，而傳感器檢測(cè)到的土壤水吸力非常大，測(cè)控儀馬上就處于澆水狀態(tài)，這與蘆薈缺水相吻合。因此，在設(shè)定時(shí)，澆水時(shí)間tl設(shè)得比較長(zhǎng)。在澆了一段時(shí)間后，土壤水吸力有所下降。為了試驗(yàn)測(cè)控儀是否正常工作，將下限值設(shè)到高于測(cè)量值，在經(jīng)過(guò)延時(shí)時(shí)間t2后，測(cè)控儀停止灌溉，儀器工作正常。于是乂將下限值設(shè)低,將測(cè)控儀

42、放在大棚里讓其自動(dòng)工作。.實(shí)驗(yàn)結(jié)果三天后，當(dāng)再次到農(nóng)業(yè)科技園檢查測(cè)控儀工作情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)控儀控制灌溉的那塊地的蘆薈顏色明顯變綠，與周圍沒有控制灌溉的蘆薈形成鮮明對(duì)比。此時(shí)，控制儀已經(jīng)停止灌溉，但仍在監(jiān)測(cè)土壤水分與溫度。為檢查節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作性能，將控制系統(tǒng)放在大棚里持續(xù)工作了一個(gè)多月的時(shí)間，控制系統(tǒng)工作仍然正常，并無(wú)任何異?，F(xiàn)象，說(shuō)明控制系統(tǒng)具有一定的耐用性。此外，控制儀器體積小，操作簡(jiǎn)單，科技園里的操作人員很快就掌握了它的操作過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)由于其簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、低成本、工作可靠的特點(diǎn)在科技園受到了工作人員的普遍歡迎。第五章結(jié)論智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了傳感技術(shù)與單片微機(jī)技術(shù)，將工業(yè)測(cè)控技術(shù)和農(nóng)業(yè)種植與灌溉技術(shù)結(jié)合，依據(jù)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)土壤水分含量的不間斷的實(shí)時(shí)檢測(cè)的結(jié)果，根據(jù)作物需水特性，實(shí)現(xiàn)了適時(shí)，按需精確灌溉，達(dá)到了節(jié)水的目的