一種模糊控制灌溉系統的製作方法
2023-06-23 04:25:06
一種模糊控制灌溉系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種模糊控制灌溉系統，屬於灌溉控制系統【技術領域】。該系統包括溫度傳感器、溼度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執行機構，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；所述的溼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行機構連接。本發明採用模糊控制理論，自動根據農田的實際情況控制灌溉執行機構的運行，保證了灌溉的準確性和及時性。
【專利說明】一種模糊控制灌溉系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模糊控制灌溉系統，屬於灌溉控制系統【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在農作物的生長過程中，為了保證農作物生長發育的需要，需要對農作物進行灌溉。而對大面積農作物進行灌溉時，需要投入大量的人力、物力。
[0003]申請號為201310191289.5，申請日為2013年5月21日的專利申請公開了一種灌溉系統，包括:發動機、開關、電源、水泵和噴頭，所述灌溉系統還包括控制器，所述開關同時與所述控制器、所述電源和所述發動機電連接，所述水泵與所述發動機和所述電源電連接，並連接所述噴頭。其中一個實施例中，所述控制器用於定時發送啟動信號和結束信號給所述開關；所述開關用於響應所述控制器發出的所述啟動信號，連通所述電源和所述發動機，以及響應所述結束信號，斷開所述電源和所述發動機的連接。如此一來只需設定需要的時間便可自動對植物灌溉，節約人力財力。
[0004]申請號為201410337638.4，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，包括傳感單元、按鍵單元、時鐘單元、顯示單元、電機驅動單元、蜂鳴提示單元以及控制單元。其中，傳感單元可感知環境信息並傳輸給控制單元；按鍵單元可以對灌溉時長及條件進行設置，並將設置信息傳給控制單元；時鐘單元可產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境信息；電機驅動單元可在收到控制信號後啟動電機，驅動灌溉設備工作，並由蜂鳴提示單元進行提示；控制單元接收並處理環境信息、時間信息、設置信息，並控制電機驅動單元、顯示單元及蜂鳴提示單元工作。本發明的智能灌溉系統可以採集環境信息並自動控制灌溉設備工作，系統結構簡單，使用方便。
[0005]目前的一些灌溉系統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並不一定合理，因此根據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效率的重要途徑之一。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明提出了一種模糊控制灌溉系統，採用模糊控制理論，自動根據農田的實際情況控制灌溉執行機構的工作，保證了灌溉的準確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農作物生長，有效地節約了人力。
[0007]本發明為解決其技術問題採用如下技術方案:
一種模糊控制灌溉系統，包括溫度傳感器、溼度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執行機構，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；所述的溼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行機構的輸入端連接。
[0008]作為本發明的一種優選技術方案:所述溼度感器為霍爾傳感器。
[0009]作為本發明的一種優選技術方案:所述灌溉執行機構為根灌裝置。
[0010]作為本發明的一種優選技術方案:所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
[0011]作為本發明的一種優選技術方案:所述模糊控制器為可編程控制器。
[0012]本發明所述一種模糊控制灌溉系統採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
(O本發明採用模糊控制理論，不依賴於被控對象的精確數學模型。利用控制法則來描述系統變量間的關係。不用數值而用語言式的模糊變量來描述系統。簡化系統設計的複雜性，特別適用於非線性、時變、滯後、模型不完全系統的控制。
[0013](2)本發明的溫度傳感器和溼度傳感器採用霍爾傳感器，測量溫度和溼度，精度高、線性度好。
[0014](3)本發明消除了傳統控制過程中導致的波動問題，使灌溉區域內土壤溼度穩定在一個具體的範圍內，保證了農作物的健康生長。
[0015](4)本發明採用溼度傳感器和溫度傳感器實時檢測每個終端節點處的土壤溼度和溫度，自動根據農田的實際情況控制灌溉執行機構的運行，解決了傳統灌溉方式中灌溉無法自動進行，需要人工操作灌溉設備的問題。保證了灌溉的準確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農作物生長，有效地節約了人力。
[0016](5)本發明的灌溉執行機構採用根灌裝置，避免了灌水的地面經流、地面蒸發和地下滲漏損失，既利根系吸水，又利根系透氣，有利於農作物的生長。
[0017](6)本發明採用模糊推理，克服了傳統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計算作物需水量，並作出相應的灌溉措施，這樣不僅能節約大量的灌溉用水，而且能適量地灌水，有利於作物的生長，從而提高了作物的產量。
[0018](7)本發明的模糊控制器採用可編程控制器時，可靠性高，抗幹擾能力強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為模糊控制灌溉系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發明創造做進一步詳細說明。
[0021]一種模糊控制灌溉系統如圖1所示，包括溫度傳感器、溼度傳感器、比較器、放大器、微分器、模糊控制器和灌溉執行機構，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；所述的溼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行機構的輸入端連接。
[0022]作為本發明的一種優選技術方案:所述溼度感器為霍爾傳感器。
[0023]作為本發明的一種優選技術方案:所述灌溉執行機構為根灌裝置。
[0024]作為本發明的一種優選技術方案:所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
[0025]作為本發明的一種優選技術方案:所述模糊控制器為可編程控制器。
[0026]本發明採用模糊控制理論，不依賴於被控對象的精確數學模型。利用控制法則來描述系統變量間的關係。不用數值而用語言式的模糊變量來描述系統。簡化系統設計的複雜性，特別適用於非線性、時變、滯後、模型不完全系統的控制。模糊控制器是一語言控制器，便於操作人員使用自然語言進行人機對話。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、適應性、強健性(Robustness)及較佳的容錯性(Fault Tolerance)。
[0027]本發明的溫度傳感器和溼度傳感器採用霍爾傳感器，霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。而本發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式和閉環式。閉環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於交直流電流和電壓測量。採用霍爾傳感器的溫度傳感器和溼度傳感器檢測溫度和溼度，精度高、線性度好。
[0028]本發明中的溼度傳感器、溫度傳感器和灌溉執行機構由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換成電能，再通過充電控制電路提供。本發明中的模糊控制器的電源採用的是由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行整流和濾波形成的5V穩壓輸出給模糊控制器。
[0029]本發明的模糊控制器採用可編程控制器時，可靠性高，抗幹擾能力強。可編程控制器是一種數字運算操作的電子的電子系統，它採用可以編製程序的存儲器，用來在執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字或模擬的輸入
(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設備或生產過程。
[0030]可編程控制器簡稱PLC(英文全稱:Programmable Logic Controller)。從 PLC 的硬體結構形式上，PLC可以分為整體固定1/0型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結構形式。可編程控制器包括中央處理單元、存儲器、.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的核心起神經中樞的作用。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、1/0以及警戒定時器的狀態。
[0031]本發明消除了傳統控制過程中導致的波動問題，使灌溉區域內土壤溼度穩定在一個具體的範圍內，保證了農作物的健康生長。
[0032]本發明採用溼度傳感器和溫度傳感器實時檢測每個終端節點處的土壤溼度和溫度，自動根據農田的實際情況控制灌溉執行機構的工作，解決了傳統灌溉方式中灌溉無法自動進行，需要人工操作灌溉設備的問題。保證了灌溉的準確性和及時性，避免人為疏漏耽誤農作物生長，有效地節約了人力。
[0033]本發明採用模糊推理，克服了傳統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。該系統運用到灌溉控制中，每隔一定的時間該推理系統計算作物需水量，並作出相應的灌溉措施，這樣不僅能節約大量的灌溉用水，而且能適量地灌水，有利於作物的生長，從而提高了作物的產量。
[0034]灌溉裝置有噴灌系統、滴灌系統和低壓管道輸水灌溉系統等，主要由首部取水加壓設施、輸水管網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分為固定式、半固定式和移動式三種類型。本發明的灌溉裝置採用根灌裝置，避免了灌水的地面經流、地面蒸發和地下滲漏損失，既利根系吸水，又利根系透氣，有利於農作物的生長。
[0035] 上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.一種模糊控制灌溉系統，其特徵在於，包括溫度傳感器、溼度傳感器、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行機構，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；所述的溼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行機構的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統，其特徵在於所述溼度感器為霍爾傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統，其特徵在於所述灌溉執行機構為根灌裝置。
4.根據權利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統，其特徵在於所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種模糊控制灌溉系統，其特徵在於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 優先權日:2014年11月21日
【發明者】時國堅, 吳儼, 張軍, 孫繼通, 陳晨, 範效彰 申請人:無錫悟莘科技有限公司