一種模糊控制灌溉系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，屬于灌溉控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執(zhí)行機構(gòu)，其中所述的溫度傳感器與第一比較器、第一微分器順序連接；所述的濕度傳感器與第二比較器、第二微分器順序相連；所述第一微分器通過第一放大器和模糊控制器的輸入端相連，所述第二微分器通過第二放大器和模糊控制器的輸入端相連，模糊控制器的輸出端通過第三放大器與灌溉執(zhí)行機構(gòu)連接。本發(fā)明采用模糊控制理論，自動根據(jù)農(nóng)田的實際情況控制灌溉執(zhí)行機構(gòu)的運行，保證了灌溉的準(zhǔn)確性和及時性。
【專利說明】一種模糊控制灌溉系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，屬于灌溉控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)作物的生長過程中，為了保證農(nóng)作物生長發(fā)育的需要，需要對農(nóng)作物進(jìn)行灌溉。而對大面積農(nóng)作物進(jìn)行灌溉時，需要投入大量的人力、物力。
[0003]申請?zhí)枮?01310191289.5，申請日為2013年5月21日的專利申請公開了一種灌溉系統(tǒng)，包括:發(fā)動機、開關(guān)、電源、水泵和噴頭，所述灌溉系統(tǒng)還包括控制器，所述開關(guān)同時與所述控制器、所述電源和所述發(fā)動機電連接，所述水泵與所述發(fā)動機和所述電源電連接，并連接所述噴頭。其中一個實施例中，所述控制器用于定時發(fā)送啟動信號和結(jié)束信號給所述開關(guān)；所述開關(guān)用于響應(yīng)所述控制器發(fā)出的所述啟動信號，連通所述電源和所述發(fā)動機，以及響應(yīng)所述結(jié)束信號，斷開所述電源和所述發(fā)動機的連接。如此一來只需設(shè)定需要的時間便可自動對植物灌溉，節(jié)約人力財力。
[0004]申請?zhí)枮?01410337638.4，申請日為2014年7月16日的專利申請公開了一種智能灌溉系統(tǒng)，包括傳感單元、按鍵單元、時鐘單元、顯示單元、電機驅(qū)動單元、蜂鳴提示單元以及控制單元。其中，傳感單元可感知環(huán)境信息并傳輸給控制單元；按鍵單元可以對灌溉時長及條件進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置信息傳給控制單元；時鐘單元可產(chǎn)生高度精確的時間信息供控制單元使用；顯示單元可顯示時間信息及環(huán)境信息；電機驅(qū)動單元可在收到控制信號后啟動電機，驅(qū)動灌溉設(shè)備工作，并由蜂鳴提示單元進(jìn)行提示；控制單元接收并處理環(huán)境信息、時間信息、設(shè)置信息，并控制電機驅(qū)動單元、顯示單元及蜂鳴提示單元工作。本發(fā)明的智能灌溉系統(tǒng)可以采集環(huán)境信息并自動控制灌溉設(shè)備工作，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
[0005]目前的一些灌溉系統(tǒng)大多還是人為決定灌溉時間與灌溉量的被動供水式灌溉，其灌溉時間和灌溉水量對育苗并不一定合理，因此根據(jù)作物缺水信息實施精量控制灌溉是提高水的利用率和水的生產(chǎn)效率的重要途徑之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，采用模糊控制理論，自動根據(jù)農(nóng)田的實際情況控制灌溉執(zhí)行機構(gòu)的工作，保證了灌溉的準(zhǔn)確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農(nóng)作物生長，有效地節(jié)約了人力。
[0007]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，包括溫度傳感器、濕度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執(zhí)行機構(gòu)，其中所述的溫度傳感器與第一比較器、第一微分器順序連接；所述的濕度傳感器與第二比較器、第二微分器順序相連；所述第一微分器通過第一放大器和模糊控制器的輸入端相連，所述第二微分器通過第二放大器和模糊控制器的輸入端相連，模糊控制器的輸出端通過第三放大器與灌溉執(zhí)行機構(gòu)的輸入端連接。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述濕度感器為霍爾傳感器。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述灌溉執(zhí)行機構(gòu)為根灌裝置。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述模糊控制器為可編程控制器。
[0012]本發(fā)明所述一種模糊控制灌溉系統(tǒng)采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(O本發(fā)明采用模糊控制理論，不依賴于被控對象的精確數(shù)學(xué)模型。利用控制法則來描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。不用數(shù)值而用語言式的模糊變量來描述系統(tǒng)。簡化系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，特別適用于非線性、時變、滯后、模型不完全系統(tǒng)的控制。
[0013](2)本發(fā)明的溫度傳感器和濕度傳感器采用霍爾傳感器，測量溫度和濕度，精度高、線性度好。
[0014](3)本發(fā)明消除了傳統(tǒng)控制過程中導(dǎo)致的波動問題，使灌溉區(qū)域內(nèi)土壤濕度穩(wěn)定在一個具體的范圍內(nèi)，保證了農(nóng)作物的健康生長。
[0015](4)本發(fā)明采用濕度傳感器和溫度傳感器實時檢測每個終端節(jié)點處的土壤濕度和溫度，自動根據(jù)農(nóng)田的實際情況控制灌溉執(zhí)行機構(gòu)的運行，解決了傳統(tǒng)灌溉方式中灌溉無法自動進(jìn)行，需要人工操作灌溉設(shè)備的問題。保證了灌溉的準(zhǔn)確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農(nóng)作物生長，有效地節(jié)約了人力。
[0016](5)本發(fā)明的灌溉執(zhí)行機構(gòu)采用根灌裝置，避免了灌水的地面經(jīng)流、地面蒸發(fā)和地下滲漏損失，既利根系吸水，又利根系透氣，有利于農(nóng)作物的生長。
[0017](6)本發(fā)明采用模糊推理，克服了傳統(tǒng)灌溉模型中計算出的作物需水量與作物實際需水量偏差較大的缺陷，每隔一定的時間該推理系統(tǒng)計算作物需水量，并作出相應(yīng)的灌溉措施，這樣不僅能節(jié)約大量的灌溉用水，而且能適量地灌水，有利于作物的生長，從而提高了作物的產(chǎn)量。
[0018](7)本發(fā)明的模糊控制器采用可編程控制器時，可靠性高，抗干擾能力強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為模糊控制灌溉系統(tǒng)的原理圖。

【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]一種模糊控制灌溉系統(tǒng)如圖1所示，包括溫度傳感器、濕度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執(zhí)行機構(gòu)，其中所述的溫度傳感器與第一比較器、第一微分器順序連接；所述的濕度傳感器與第二比較器、第二微分器順序相連；所述第一微分器通過第一放大器和模糊控制器的輸入端相連，所述第二微分器通過第二放大器和模糊控制器的輸入端相連，模糊控制器的輸出端通過第三放大器與灌溉執(zhí)行機構(gòu)的輸入端連接。
[0022]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述濕度感器為霍爾傳感器。
[0023]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述灌溉執(zhí)行機構(gòu)為根灌裝置。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
[0025]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述模糊控制器為可編程控制器。
[0026]本發(fā)明采用模糊控制理論，不依賴于被控對象的精確數(shù)學(xué)模型。利用控制法則來描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。不用數(shù)值而用語言式的模糊變量來描述系統(tǒng)。簡化系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，特別適用于非線性、時變、滯后、模型不完全系統(tǒng)的控制。模糊控制器是一語言控制器，便于操作人員使用自然語言進(jìn)行人機對話。模糊控制器是一種容易控制、掌握的較理想的非線性控制器，具有較佳的魯棒性、適應(yīng)性、強健性(Robustness)及較佳的容錯性(Fault Tolerance)。
[0027]本發(fā)明的溫度傳感器和濕度傳感器采用霍爾傳感器，霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。而本發(fā)明的霍爾傳感器為線性型霍爾傳感器，由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。采用霍爾傳感器的溫度傳感器和濕度傳感器檢測溫度和濕度，精度高、線性度好。
[0028]本發(fā)明中的濕度傳感器、溫度傳感器和灌溉執(zhí)行機構(gòu)由7.2V/800Ma/h鎳氫可充電電池組供電，同時該電池組的補充能源由太陽能電池板通過太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再通過充電控制電路提供。本發(fā)明中的模糊控制器的電源采用的是由220/110VAC輸入24AC輸出電源適配器來供電，其輸出通過與其連接的整流濾波器進(jìn)行整流和濾波形成的5V穩(wěn)壓輸出給模糊控制器。
[0029]本發(fā)明的模糊控制器采用可編程控制器時，可靠性高，抗干擾能力強。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子的電子系統(tǒng)，它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入
(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。
[0030]可編程控制器簡稱PLC(英文全稱:Programmable Logic Controller)。從 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)形式上，PLC可以分為整體固定1/0型，基本單元加擴(kuò)展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結(jié)構(gòu)形式?？删幊炭刂破靼ㄖ醒胩幚韱卧⒋鎯ζ?、.輸入輸出接口(1/0模塊)和通信接口。中央處理單元是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、1/0以及警戒定時器的狀態(tài)。
[0031]本發(fā)明消除了傳統(tǒng)控制過程中導(dǎo)致的波動問題，使灌溉區(qū)域內(nèi)土壤濕度穩(wěn)定在一個具體的范圍內(nèi)，保證了農(nóng)作物的健康生長。
[0032]本發(fā)明采用濕度傳感器和溫度傳感器實時檢測每個終端節(jié)點處的土壤濕度和溫度，自動根據(jù)農(nóng)田的實際情況控制灌溉執(zhí)行機構(gòu)的工作，解決了傳統(tǒng)灌溉方式中灌溉無法自動進(jìn)行，需要人工操作灌溉設(shè)備的問題。保證了灌溉的準(zhǔn)確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農(nóng)作物生長，有效地節(jié)約了人力。
[0033]本發(fā)明采用模糊推理，克服了傳統(tǒng)灌溉模型中計算出的作物需水量與作物實際需水量偏差較大的缺陷。該系統(tǒng)運用到灌溉控制中，每隔一定的時間該推理系統(tǒng)計算作物需水量，并作出相應(yīng)的灌溉措施，這樣不僅能節(jié)約大量的灌溉用水，而且能適量地灌水，有利于作物的生長，從而提高了作物的產(chǎn)量。
[0034]灌溉裝置有噴灌系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)等，主要由首部取水加壓設(shè)施、輸水管網(wǎng)及灌溉出水裝置三部分組成，通常按其可動程度將管道灌溉系統(tǒng)分為固定式、半固定式和移動式三種類型。本發(fā)明的灌溉裝置采用根灌裝置，避免了灌水的地面經(jīng)流、地面蒸發(fā)和地下滲漏損失，既利根系吸水，又利根系透氣，有利于農(nóng)作物的生長。
[0035] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度傳感器、濕度傳感器、第一至第二比較器、第一至第三放大器、第一至第二微分器、模糊控制器和灌溉執(zhí)行機構(gòu)，其中所述的溫度傳感器與第一比較器、第一微分器順序連接；所述的濕度傳感器與第二比較器、第二微分器順序相連；所述第一微分器通過第一放大器和模糊控制器的輸入端相連，所述第二微分器通過第二放大器和模糊控制器的輸入端相連，模糊控制器的輸出端通過第三放大器與灌溉執(zhí)行機構(gòu)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述濕度感器為霍爾傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述灌溉執(zhí)行機構(gòu)為根灌裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統(tǒng)，其特征在于所述模糊控制器為可編程控制器。
【文檔編號】A01G25/16GK104381097SQ201410671477
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】時國堅, 吳儼, 張軍, 孫繼通, 陳晨, 范效彰 申請人:無錫悟莘科技有限公司