基于自主学习的《计算机应用基础》教学探讨
页脚内容6 基于自动化控制技术的智能化灌溉系统解决方案设计
1 引言
灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均，保证适时适量地满足作物生长所需要水分的重要措施。以往的农田灌溉，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制水均匀度，对植物的正常生长产生不利影响。我国是一个水资源短缺，水旱灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第六位，但是人均占有量约为世界人均水量的1/4，排在世界110位，已被联合国列为13个贫水国家之一，同时，我国水资源的分布很不均匀，有些地区的人均占有量甚至低于世界最贫水的国家埃及和以色列的水平。我国农业用水量约为总用水量的80%，农业灌溉用水的利用率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%。建立农田节水灌溉的自动化系统，采用高效的灌水方式已势在必行。一方面可以集中管理，加强控制;一方面可以按时按需定量供水，严格控制灌溉用水量，达到节水用水目的，另一方面，可以通过自动量测设备，实施精确计量，为按方收费提供依据，促进用水观念更新，为农业生产和人民生活带来巨大的社会效益和经济利益。笔者利用组态软件作为开发平台，开发的农田节水灌溉自动控制系统，已在江苏省泰兴市农业科学研究所节水灌溉示范区得到应用。
2 节水灌溉自动化控制系统的总体结构
农科所节水灌溉示范区的130亩土地，主要由固定喷灌区，大蓬滴灌区，露地微灌区，草坪喷灌区，低压管道输水灌溉区等部分组成，主要采用滴灌、喷灌、微喷灌和低压管道输水灌溉四种灌溉方式。整个灌区采用自动控制系统，在分干管的放水孔口设置电磁阀和信号收发设备，通过电缆传输到泵房内的控制中心，控制中心根据需水的孔口数量确定打开电磁阀的个数，自动或手动开机灌溉。由泵站出水口沿灌溉区设主干管，主干管沿线再设分干管，分干管上共设有36个给水口，由电磁阀控制后连接支管，每个给水口设置用户给水信号开关一只，当用户需要供水时，按动信号开关，控制中心就会有相应的声光报警提示，控制中心可以远程控制水泵和相应的电磁阀，实现供水，当达到预定的灌溉量水量时，可以自动停泵或关闭电磁阀。控制系统主要是利用PC机远程控制一台水泵、四基于自主学习的《计算机应用基础》教学探讨
智能化灌溉系统的设计与实现
O 引言
我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。
智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。
我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。
由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。
1 设计目标与实现方案描述
针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。
・２８・ 《测控技术））２００６年第２５卷第１期
基于自适应模糊ＰＩＤ的智能灌溉控制研究
陈晖，耿庆波，彭熙伟，王晓平，祖国诚
（北京理¨Ｊ．大学ｒｔ动控制系，北京１０００８１）
摘要：智能灌溉中，灌溉液的离子浓度值（Ｅｃ）的控制具有长时滞，大惯性的特点，并且受外界条件影响，
对象增益变化剧烈。介绍了以ＥＣ值为控制对象的一种针对时滞、大惯性的非线性过程控制的解决办
法——自适应模糊ＰｌＤ控制算法 关键词：自适应控制；模糊控制；Ｓｍｉｔｈ预估
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８８２９（２００６）Ｏ１—００２８—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ
ＣＨＥＮ Ｈｕｉ，ＧＥＮＧ Ｑｉｎｇ－ｂｏ，ＰＥＮＧ Ｘｉ－ｗｅｉ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ。ＺＵ Ｇｕｏ＇ｃｈｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，ｈｙｄｒｏｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｈａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ＇ｌｏｎｇ ｄｅｌａｙ ａｎｄ
ｇｒｅａｔ ｉｎｅｒｔｉａ，ａｎｄ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅ（，ｂｊｅｃｔ ｐｌｕｓ ｖａｒｉｅｓ ａ ｌｏｔ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ＥＣ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ａ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｇｒｅａｔ ｉｎｅｒｔｉａ——ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ｃｏｎ－
基于模糊控制的自动灌溉系统的仿真和应用
自动灌溉系统是现代农业中很重要的一部分。随着人们对于农业生产逐渐的要求越来越高，越来越多的农民开始尝试自动化灌溉系统的使用。模糊控制，作为一种先进的控制方法，可以用来有效地实现这种自动化灌溉系统。
模糊控制是一种模糊逻辑控制方法，它可以通过定义“模糊规则”来使系统自适应于不稳定和难以解释的环境。在自动灌溉系统中，这种控制可以用来帮助农民自动地根据环境条件调整水的流量和灌溉时间。
首先，我们需要确定自动灌溉系统的输入和输出变量。在自动灌溉系统中，输入变量可以是环境温度、土壤湿度和光照强度等。输出变量可以是水流量和灌溉时间等。这些输入和输出变量都是连续变量，且范围不同。因此，我们需要定义一些关于温度、土壤湿度和光照强度的“模糊规则”。
例如，当环境温度高、土壤湿度低且光照强度强时，我们根据经验可以知道这个时候植物需要更多的水才能生长。因此，这个时候我们需要控制水的流量以及增加灌溉时间。
在模糊控制的过程中，我们将输入变量（温度、土壤湿度、光照强度）转换成模糊集合。模糊集合包括了若干个模糊子集，每个模糊子集都有一个隶属度。在转换成模糊集合后，我们通过模糊推理得到输出变量（水流量和灌溉时间）。
模糊推理是模糊控制的核心部分。我们可以通过一张模糊控制表来实现这个过程。模糊控制表包括了若干个模糊规则，每个模糊规则都描述了输入变量与输出变量之间的关系。
最后，我们需要实现自动灌溉系统的控制逻辑。这个过程不仅仅需要考虑到模糊控制的运算，还需要考虑到硬件接口的设计，以及系统的反馈机制设计。例如，当系统检测到土壤湿度达到一定程度时，它应该停止灌溉。
通过实现一个基于模糊控制的自动灌溉系统，我们可以实现自动化的灌溉，提高农作物的生产效率。同时，我们也可以通过对应用程序的优化以及改进硬件接口的设计等手段，进一步提高其灌溉效果。
总之，模糊控制是一种先进的控制方法，可以应用在自动化灌溉系统中。通过模糊控制和自动化灌溉系统相结合，我们可以提高农作物的生产效率，同时保证灌溉的均匀性和节水性。为了进行数据分析，首先需要确定要分析的数据及其来源。以下是一些可能参考的数据：
