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滴灌是一种较先进的节水灌溉方式,它不仅能够提高水利用率,而且能够提高农作物的产量,适用于山区、沙荒和碱地。目前,我国一些地区的果园已逐步采用滴灌取代传统的灌溉方式。
近年来,滴灌自动控制系统的研究成为农业工程的研究热点之一。单片机、嵌入式等应用到滴灌系统中,实现了滴灌自动化。但是,针对柑橘园的自动滴灌系统研究较少;往往是根据土壤含水量状况实行滴灌控制,而对影响果树生长的其它因素的综合检测较少;系统的移动化监控能力较弱。
因此,本文设计了根据光照、温度和土壤含水量控制滴灌的嵌入式柑橘园滴灌监控系统。该系统主要由下位机和上位机两部分组成。下位机硬件部分选用AT89S52单片机为核心,主要由光照传感器、温度传感器、土壤含水量传感器、信号处理电路和电磁阀控制电路组成,软件选用C语言程序设计。上位机选用ARM9嵌入式平台,软件选用EVC高级编程语言以建立主监控程序。上下位机各搭载了无线模块进行无线数据传输。
系统具有以下功能:可在上位机提供的人机对话界面上设置要求的滴灌模式、滴灌时间和土壤含水量;单片机将传感器测得的土壤水分含量、光照强度和温度的值通过无线模块发送给上位机;上位机通过其内设程序将传感器测得的物理量显示于界面上,并根据用户设置的滴灌情况处理数据,将结果反馈给单片机,由单片机打开或关闭电磁阀进行滴灌或停止滴灌。
本文选取了砂壤土进行了滴灌实验,实验结果表明,本文研究的柑橘园滴灌系统实现了对果树生长环境情况的检测,能较准确地控制土壤含水量,误差在±8%。上位机使用了32位ARM9嵌入式处理器,提高了系统数据处理速度,同时移植了WINCE操作系统,增强了系统数据存储能力。此外,上位机体积小,移动性好,能配合无线通信模块实现柑橘树滴灌的移动化监控。同时,发现了土壤的容重、吸水势和滴灌流量影响滴灌效果,并通过正交试验找到一种能够有效控制土壤含水量的滴灌方法。