智能灌溉系统、智能化灌溉系统_图文_百度文库
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智能灌溉系统、智能化灌溉系统
&&智能灌溉系统(智能化灌溉系统)通过 IC 卡机井灌溉控制箱对农田机井进行取水管理,以 IC 卡刷卡取水的
方式取代了传统的专人管理方式;智能灌溉系统(智能化灌溉系统)实现了农业用水计量、水资源信息的自动化采集和测控。针对机井分布情况、灌溉区域的不同,提出了三种不同方式的组网方案。
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真正适合中国的智能灌溉系统
日&#32;17:28&&中国智慧农业网 &&作者：&&<span id="hitcount
智能灌溉和自动化浇灌的区别目前所谓的自动灌溉系统是由控制器、电磁阀和喷头组成。其中：控制器相当于一个时间继电器，能够设定不同的启动时间。电磁阀的作用是关闭和开启管路水流，喷头的作用是将水最终喷洒到灌溉区域。此灌溉方式远远不能满足当代农业以及国家对节水的真正需求。仅仅是节省了一小部分的人工拉管浇灌的一点时间而已。对作物的生长环境没有起到调节和改善的最重要的要求。精准灌溉（Precision Irrigation－－PI）是精准农业的重要支持系统。从广义上说，精准灌溉技术指按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施,最大限度地优化使用水投入量，以获得最高产量和最大经济效益，同时保护生态环境的一种高科技灌溉技术。按照作物生长过程的要求，通过现代化的监测手段，对作物的每一个生长发育状态过程以及环境要素的现状实现数字化、网络化、智能化监控，采用最精确的灌溉设施对作物进行严格有效地施肥灌水，以确保作物在生长过程中的需要，从而实现高产、优质、高效和节水的农业灌溉设施。精准灌溉不仅可以大大提高水的利用率（达80%～90%）（目前我国平均为40%），提高水对农业的增产率20%～40%，而且可以提高水分生产效率。因此在《中国节水技术政策大纲》中鼓励应用精准灌溉技术，“提倡适时适量灌溉，加强农作物水分生理特性和需水规律研究；积极研究作物生长与土壤水分、土壤养分、空气湿度、大气温度等环境因素的关系”天正智能灌溉系统是集自动控制技术、传感器技术、通讯技术、计算机技术等于一体的灌溉管理系统。并通过现代化的科学技术手段，达到降低人力成本，提高自动化生产效率，提高作物的优产率，节约水肥资源的目的。该系统所有的设备必须要具备互联互通、自组网、低功耗的功能，具备良好的 稳定性，以及防水、防潮、抗高温的能力。精准灌溉VS自动灌溉节水80%-90%节水40%-50%接到短信通知后通过人工运行控制通过平台分析，自动运行，无人值守没有结合天气预报可结合当地天气预报没有网络不能运行没有网络照样运行没有结合作物生长周期特点结合作物生长各生长周期特点各种设备功耗大无线、低功耗最多降低生产成本20%合理使用降低生产成本可大于40%天正智能灌溉系统特点优势：1）节约劳动力成本---减少人力成本投入2）节省水肥成本---高效水肥灌溉和精准调控3）改良土壤----减少水肥的适用，防止土壤板结4）增产增优---可增产30-50%，提高种植作物的质量5）环保---环保材料，低功耗减少碳排放
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智能灌溉控制系统开发
【磁盘编程栏目提醒】：本文主要为网学会员提供“智能灌溉控制系统开发 - 其它论文”，希望对需要智能灌溉控制系统开发 - 其它论文网友有所帮助，学习一下!
中国农业大学 硕士学位论文 智能灌溉控制系统开发 姓名：郭正琴 申请学位级别：硕士专业：农业电气化与自动化 指导教师：王一鸣
摘要 本文是紧密结台国家“８６３”课题“作物水分信息采集与精量控制用水技术研究与开发”完成的。&&&&作为其子课题，本文主要完成了智能灌溉控制系统的设计与开发。&&&& 本文根据国内外灌溉自动化技术的研究现状与发展趋势，结合课题需要，确定了本文的研究内容。&&&&先按照ＳＰＡＣ理论以及现有技术条件，选择了土壤水分作为本文的采集与被控对象；并根据其特点，选择了模糊控制方法对其进行控制：在此基础上，规划了本文智能灌溉控制系统的具体功能要求；并对其进行了总体设计，研制了与之配套的硬件设备。&&&&然后在介绍了模糊控制器基本原理及设计方法的基础上，本文设计了一个土壤水分模糊控制器。&&&&最后开发了整个系统的软件。&&&& 本文开发的智能灌溉控制系统实现了土壤水分采集、监测、决策与控制等功能。&&&&整个系统基于４８５总线通讯技术，以Ｔ控机为中心，通过总线进行数据的采集与控制命令的输出，从而降低了干扰，提高了系统的可靠性。&&&&系统已投入实际使用，运行至今己近一年时间，情况良好。&&&&验证了整个 系统设计上的合理性与可靠性，达到了系统预期的设计要求。&&&& 关键词：节水灌溉，自动控制，模糊控制，工控机 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌ ８６３ ｐｒｏｊｅｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆＣｏｒｐ’ｓ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ―ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｓ ａ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ，Ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｐｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ０１”１ ａｒｅ ｐｕｔｔｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’ｓ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ．Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｂｊｅｃｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ＳＰＡＣ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ；ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒ０１ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｉｔ’ｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ａｎｄ ａ ｈｏｌｉｓｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｃａｒｄｅｄ ｏｕｔ，ａｈａｒｄｗａｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｍａｎｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒ，ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｏｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ４８５ ｂｕｓ，ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｓ ｉｔ’ｓｃｅｎｔｅｒ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｂｕｓ，ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’ｓｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｅｌｌ ｉｎ ｕｓｅ ｎｅａｒ ｔｏ ｏｎｅ ｙｅａｒｉｔｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｖｅｒｙ ｒａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｔｒｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈ ａｒｅ ａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇ Ｉｒｄｇｍｉｏｎ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉｆｌ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。&&&&尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获锝中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。&&&&与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。&&&& 研究生签名：郭正碜 时间： 三。&&&&。&&&&占 年占月，争日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。&&&&同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。&&&& （保密的学位论文在解密后应遵守此协议） 研究生签名：郭正琴 时间： 扣?‘年占月，≯日 导师签名 翟西 时间：≥一多年占月，驴日中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论１．１研究目的和意义 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和社会发展的重要基础资源。&&&&过去，人们认为水是取之不竭、用之不尽的天然资源。&&&&因为在那些年代，科学技术不够发达，经济发展不够迅速，人口数量少，人们对水的使用总是很随意，水资源似乎总也用不完。&&&&随着科技不断进步，经济高速发展，生产力极大提高以及人口只增不减，水资源危机开始显现并日渐明显。&&&& 目前，水资源危机已成为世界各国面临的共同挑战。&&&&我国作为经济高速发展、世界上人口晟多的国家，面临着更为紧迫的压力。&&&&我国虽然从总体上水资源量有２．８万亿ｎ，，居世界第６位．但人均年占有量只有２２００ｍ３，仅相当于世界平均水平的１“，居世界第１２１位，被联合国列为世界上１３个严重缺水国家之一。&&&&预计到本世纪三十年代，我国人口达到１６亿高峰时，人均水资源量将下降到１７６０ｍ３，将逼近目前国际上公认的１７００ｍ３的严重缺水警戒线１１Ｊ。&&&&另外，我国水资源时空分布严重不平衡，全年降雨主要集中在７、８、９三个月，降水东南多茜北少，山区多平原少，与我国国民经济发展的布局严重错位，区域性和季节性缺水严重。&&&&再加上我国水质严重恶化，加剧了水资源的紧缺程度口】。&&&&水资源短缺已成为制约我国国民经济和社会发展的瓶颈。&&&& 而农业是我国的用水大户，占全国总用水量的７０％，北方还高达８０％，其中有９０％是灌溉用水。&&&&农业灌溉为我国以占世界加％的耕地养活世界２２％的人口提供了粮食保证。&&&&但近年来，我国北方许多地区水资源开发己接近极限。&&&&由于缺水出现了河道断流、地下水位下降、水土流失、草原萎缩、荒漠化、沙化等，生态环境日益恶化１３Ｊ，严重威胁到我国农业乃至国民经济的可持续发展。&&&&我国农业一方面干旱缺水，另一方面农业灌溉水浪费却十分严重。&&&&目前我国渠灌区水的有效利用率只有０．４左矗，井灌区也只有０．６左右，单方水生产粮食仅有１．０ ｋｇ左右。&&&&而一些发达国家水的有效利用率可达０．８以上，单方水生产粮食大体都在２．０ｋｇ以上，其中以色列已达２．３２ｋｇ〔４１。&&&&可见我国农业水资源浪费极其严重，在缺水现象的背后隐藏着巨大的节水潜力。&&&& 近年来，我国水资源严重紧缺闯题得到了党中央、国务院各级领导人的高度重视。&&&&为解决缺水问题，党的十五届五中全会明确提出要建立节水型社会，大力发展节水技术。&&&&农业作为我国用水最多的产业，也是节水潜力最大的产业，是节水的关键。&&&&因此，我国解决水资源紧缺问题的根本出路是发展节水农业，深入研究、大力发展和推广高效节水农业技术。&&&& 随着节水农业技术研究的不断深入和微电子技术、计算机技术、通信技术和自动控制技术的飞速发展，将计算机等高新技术与传统农业节水技术相结合成为现代高效节水农业技术的发展趋势，节水灌溉技术日益走向智能化、精准化、可控化，以满足现代农业对灌溉系统管理的灵活、准确和快捷的要求。&&&&作为现代农业重要组成部分的灌溉水管理技术也得到了迅速发展。&&&&近年来灌溉管理自动化已成为世界先进国家发展高效农业的重要手段阁，灌溉水管理技术正朝着信息化、自动化、智能化的方向发展。&&&&通过采用遥感、遥测（监测）土壤墒情和作物生长状况等新技术。&&&&对灌溉用水进行监测，作出灌溉预报，实现水资源的自动控制，做好节水灌溉与节水管理，达到灌区农业的高效用水。&&&& 以色列、日本、美国等国家已采用先进的节水灌溉制度，由传统的充分灌溉向非充分灌溉发中国暾业大学硕士学位论文 第一章绪论展，对灌溉用水进行监测预报，实现灌溉用水管理的自动化、动态管理。&&&&我国自“九五”期间以来，国家和地方政府高度重视节水灌溉工作，加大了投资，积极引进国外先进灌溉技术，研究、推广和应用了多种适合中国国情的农业设施。&&&&节水灌溉工作无论从规模上还是从技术上都取得了很大的进展【ｔ”。&&&&但由于我国现代化的设施农业起步比较晚，目前仍大多数局限于节水灌溉工程措施的推广和应用。&&&&与节水发达国家相比，我国灌溉管理存在着水平低、方法落后等问题。&&&&其主要原因是缺乏配套硬件设备与先进管理控制技术，特别是测控系统的自动化水平不高【８Ｊ。&&&&因此，我国要提高农业灌溉水利用率和利用效率，实现灌溉管理自动化，除了继续推广适合国情的农业设旆外，还必须研制先进的灌溉自动控制系统及采用合理的灌溉控制方法。&&&&１．２国内外灌溉自动化技术研究现状１．２．１国外研究现状 水资源危机迫使世界各国积极探索行之有效的节水途径和措施。&&&&美国、以色列和加拿人等～些国外先进国家，是较早开始运用电子技术、计算机技术和控制技术开发节水灌溉控制系统的国家。&&&&这些国家经过数年的摸索、研究、开发与实践，灌溉系统从最初的水力控制、机械控制，到后米的机械电子混合控制，再到当前广泛应用的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，其控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。&&&&到目前为止，发达国家已开发并制造了～系列用途广泛、功能极强的数字式灌溉控制器，并取得了广泛应用。&&&& ３０年前，农田灌溉几乎全靠人工控制，自动化控制技术还未应用到灌溉Ｔ程中。&&&&真正的自动控制灌溉源于以色列。&&&&以色列是一个水资源严重匮乏、耕地少和干旱贫瘠的小国。&&&&为了发展节水农业，并出于中东安全的考虑，以色列人想出通过自动控制技术在家里控制农田灌水，并减少由于武装冲突带来的危险。&&&&最初的灌溉控制器是一个简单的定时器。&&&&它根据经验设定时间，决定何时自动灌溉。&&&&随着电子技术和计算机技术的发展，出现了通过监测土壤水分信息决定灌溉的控制器，它能使灌水和施肥同步进行，并且当某些参数越限或某台排灌机械出现故障时自动报警。&&&&随着农业对自动化程度要求的提高，以色列推出了一种灌溉用的可编程逻辑控制器（ＰＬＣ），这种ＰＬＣ能把不同的网络连接到同一计算机上进行数据采集和处理。&&&&随着传感技术、通讯技术以及人工智能的发展，以色列开发出了现代诊断式控制器，这种控制器通过不同的传感器采集各种信息，然后通过ｉｎｔｅｍｅｔ网、远程控制、ＧＳＭ模块等把数据传输到计算机，再通过计算机中的一些模型处理采集到的各种信息，最后作出灌溉决策。&&&& 以色列最大的农业计算机控制系统生产厂家Ｅｌｄａｒ－Ｓｈａｎｙ自控技术公司，近年来开发了一系列可编程控制器．如Ｅｌｇａｌ，２４、Ｅｌｇａｌ一１２、Ｅｌｇａｌ一８，通过更换不同型号的ＰＬＣ，可对不同规模的灌溉对象进行数据采集和控制输出。&&&&该公司开发的大型农田灌溉计算机控制系统（ＥｌｇａｌＡｇｒｏ）是目前农机控制领域最先进的控制系统，可通过不同的通讯方式从任何距离自动、精确地实施灌溉、施肥以及过滤器反冲洗等工作，适用于较大面积的农田、农场、果园、草场、公园绿地等灌溉项目。&&&&开发的温室控制器（Ｅｌｇａｌ．２０００）可对温室气候、灌溉、施肥和排水进行联合控制；Ｇａｌ Ｃｏｍｐａｃｔ型控制器有８－３２个输出控制，可交直流两用，系统紧密、经济，适合中规模农田、果园和温室等规模的灌溉项目。&&&&这些系统采用三种控制连接模式：多电缆连接控制模式、单电缆连接远程控制 ２模式和无线远程控制模式。&&&&其中第一种控制模式是最普通的控制模式，这种系统中每一个控制设备需要通过一根独立的控制电缆接入控制器。&&&&适用于距离短，连接无障碍的情况。&&&&第二种控制模式则通过同一根电缆可以连接６４个远程控制单元，每一个远程控制单元安装在距离控制设备较近的地方来控制设备的运行。&&&&适用于控制设备距离远，分布不规则的系统。&&&&第三种控制模式通过无线电通讯将远程控制单元连接起来，每个无线远程控制单元安装在距离控制设备较近的地方来控制设备的运行。&&&&适用于有电缆铺设障碍的情况。&&&& 而在美国，Ｂｅｎａｍｉ和Ｏｆｅｎ（１９８４年）〔９１开发了一套通过监测土壤水分确定是否打开灌水阀门的灌溉控制器。&&&&Ｐｈｅｎｅ等（１９７３年）〔１０１、Ｐｈｅｎｅ和Ｈｏｗｅｌｌ（１９８４年）【１１】、Ｐｈｅｎｅ（１９８９年）【１目均以土壤湿度为被控制量，通过把所采集到的土壤湿度与设定值比较决定是否灌溉，同时土壤湿度值反馈给控制系统形成闭环控制，从而使作物根部保持一定的湿度。&&&&这些系统经运行得出结论，系统运行得好坏主要取决于四个方面：系统的硬件设计、系统所采用的算法、传感器的可靠性、电磁阀和压力调节装置以及流量计、过滤器等设备的性能。&&&&１９９０年Ｆａｎｇｍｅｉｅｒ等人１１“采用红外线热电偶测＋壤温度，同时联合空气湿度、土壤湿度，研制了一套多参数因子综合决策灌溉的控制器。&&&&Ｐｈｅｎｅ等人〔１４１于１９９２年通过计算作物蒸腾量，确定作物需水量，设计了一种滴灌控制系统。&&&& 加拿大、澳大利亚和韩国等国家和地区也都有开发成功的自动化灌溉产品。&&&&其中比较有代表性的如澳大利弧Ｈａｒｄｌｅ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ公司的灌溉控制器，己形成Ｍｉｃｒｏ．ＭａｓｔｅｒＴＭ、ＲａｉｎＪｅｔ等多个系列，几十种型号的产品。&&&&其中ＨＲ６１００系列成本较低，是一种小型的自动灌溉控制器，主要面对家庭庭院和小面积的商业绿化场地的灌溉；而Ｍｉｃｒｏ．ＭａｓｔｅｒＴＭ系列产品是Ｈａｒｄｉｅ公司为进行大面积灌溉而开发的。&&&&这些产品采用分布式布置，可与上位机双向通信，用微机对其进行编程操作和对其子控制器进行控制，并能随时监控灌溉系统的工作状况。&&&& 近几年来，随着人工智能、模糊逻辑和神经网络等新兴学科迅猛发展，人工智能技术、模糊控制技术和神经控制技术开始应用于节水灌溉控制过程，并显示出了广阔的应用前景。&&&&通过应用专家系统、模糊逻辑及神经网络对温室环境参数进行建模、预测，作出控制策略，使环境参数控制在合适的数值范围，以利于作物生长。&&&&其中模糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多。&&&&一般以土壤水分和作物蒸腾量为输入量，经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。&&&&如果系统使用模糊控制不能得到满意的结果，则可通过神经网络优化控制规则，以达到更精确的控制效果。&&&& Ｈａｗｋｉｎｓ和Ｂｕｔｔ于１９９０年１１５Ｉ应用人工智能与植物学、土壤学、水利学等知识相结合，开发出一套农田灌溉管理专家系统。&&&&Ｒｉｂｅｉｒｏ和Ｙｏｄｅｒ于１９９７年【１６Ｊ使用模糊逻辑建立了一个利用太阳辐射和空气相对湿度来估算作物蒸腾最的模型，经模型估算出的作物蒸腾量与Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ方法计算结果进行比较，结果相关性良好。&&&&在此基础上，Ｒｉｂｅｉｒｏ【１。&&&&１以土壤湿度和作物蒸腾量为输入数据，研制了一套基于模糊控制的实时灌溉系统。&&&&为了使系统的控制更加精确，Ｍｃｃｌｅｎｄｏｎ等学者（１９９１年）【１Ⅵ应用神经网络对常规控制器的输出进行了优化，利用每天的环境参数和作物的状态变量训练神经网络，再用训练过的神经网络预测灌溉量。&&&&１９９３年Ｋｏｃｈ研究认为，在作物生长过程中，神经网络能使系统在不同的时间按需分时灌水。&&&&１９９６年，Ｗｉｌｌｉａｍｓ和Ｚａｚｕｅｔａ研究了如何用最少的天气信息通过神经网络的优化来预测豌豆的灌溉，结果表明：神经网络能用来确定灌溉计划。&&&&系统根据天气状况首先确定蒸腾量，然后把该蒸腾量输入到一个神经网络去预测灌溉需求。&&&&〔１９１ ３中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论１．２．２国内研究现状 国内自２０世纪７０年代以来就非常重视灌溉设备的研制，但引进较多，自主开发且有影响的成果较少。&&&&灌区灌水自动控制技术在“九五”期间才真正开始研制，并进行示范。&&&&目前灌溉控制设备大多还处于研制、试用阶段，能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。&&&& 我国开发的代表性产品，如：２０００型温室自动灌溉施肥系统〔２０１，是由国家“九五”科技攻关计划资助，中国农业机械化研究院联合多家单位自主研发的。&&&&该系统结合我国温室环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。&&&&具有手动、自动等多种控制模式，使用方便灵活。&&&&经在北京、大连等示范区投入使用，效果很好，取得了一定的社会和经济效益。&&&&天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统１２１ Ｊ，采用了先进的可编程控制技术，实现对阀门进行智能控制，具有手动、自动（条件、定时、定量）控制灌溉施肥功能。&&&&系统功能齐全、界面友好、操作简便、性能稳定可靠，可广泛应用于蔬菜、花卉等作物的灌溉施肥智能化控制，已形成系列化产品。&&&&北京澳作生态仪器有限公司开发的智能节水灌溉控制系统【捌是一个灌溉管理系统。&&&&可收集、记录、分析土壤水分、气象及其它各种传感器数据，从而确定最佳灌溉和施肥量，并准确控制施加灌溉量和施肥罱。&&&&系统控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。&&&& 毛慎建、张文革等幽Ｊ早在１９９４年就设计了一个以８０３１单片机为核心的全自动灌溉控制系统，是多通道十壤水分检测、多路控制灌溉的闭环系统，具有合理的任意设定周期、多路定时控制灌溉功能。&&&&系统设计为模块化结构，可根据应用不同进行组合。&&&&系统在犬兴安岭林区温室和北京航空航天大学体育场得到了应用，情况良好。&&&&随着计算机、自动控制及通讯技术的发展，许建中（１９９５年）〔２４１在大规模灌溉工程的计算机监控系统中采用了分散功能和集中管理，各局部系统（ＲＴＵ）都能独立工作，各ＲＴＵ之间的信息可通过高速数据通道进行联系。&&&&其控制方式包括时间控制、水量控制、时间水量综合控制等。&&&&系统己成功地应用于山东两处大面积果树微喷灌工程上。&&&&刘叶飞、陈志刚（１９９９年）〔２５１根据农业灌溉系统的特点，提出了一种开关控制和模糊控制相结合的双模控制灌溉方案，采用８０３１单片机实现，经安装调试投入实际应用，各项性能指标均能达到设计要求。&&&&朱张青、曹成茂（２００１年）【拍Ｊ针对现有节水灌溉系统的缺陷，研究了一种适用面，１‘、基于多单片机工作机制下的节水灌溉计算机监控系统。&&&&该系统具有能与现有各种节水灌溉方式配套、进行全方位科学监控，以进一步提高节水效果的特点，而且稳定可靠。&&&&２００２年，针对喷灌节水工程，冯同普〔２７１研究开发了一套全自动喷灌系统的软件，该软件包括测控软件和管理软件两部分。&&&&其中测控软件根据硬件特点，采用Ｃ语言编程，完成了气象数据、土壤湿度、灌溉水量等动态数据的实时检测与数据打包、存储，数据通讯，灌水方案控制指令的接收，运行状态的监视以及喷灌设备的控制；管理软件则采用微软推出的ＶＢ ６．Ｏ编程，完成数据分析、灌溉预测预报、发出灌溉控制指令等。&&&&系统集计算机自动监测与控制、作物蒸腾蒸发、农田水分调控、灌溉预测预报等多项高新技术与科研成果于一体，具有较高的科技含量和科技水平，为灌溉预报、科学灌溉专家系统的进一步开发、研究奠定了基础。&&&&同年，吴军辉、徐立鸿【”】针对滴灌节水工程，研究开发了一套智能节水滴灌控制器，控制器基于Ｐｈｆｌｉｐｓ Ｐ８９Ｃ５１ＲＤ２高性能单片机进行设计。&&&&经在上海南汇和松江 ４中国农业大学硕上学位论文 第一章绪论农业示范园区实践应用，表明该智能滴灌控制器具有较高的性价比和自动化程度，节水效果明显。&&&& 随着人工智能、模糊逻辑、神经网络等新兴学科的发展，近年来，我国应用这些新兴技术在灌溉管理、精量灌溉控制、灌溉预测预报等方面的研究开发工作空前活跃。&&&&夏继红、严忠民等（２００１年）〔２９１基于农田灌溉用水管理的复杂性和实时性，研制了一个农田灌溉决策支持系统。&&&&该系统根据采集的土壤墒情、作物旱情、水源水情等信息，进行计算、分析、决策，作出灌溉预报，确定精确的灌溉时间和最佳的灌溉水量，再利用决策结果对灌溉设备进行自动控制与监测。&&&&系统成功应用于江苏省锡山市安镇农业现代化示范区。&&&&针对我国当前灌区的管理现状，卢麾、田富强等 （２００２年）〔３０ｌ通过先进的科技手段，研制了一个基于遗传算法和ＧＩＳ技术的灌溉决策支持系统，该系统由灌区信息管理模块、田闯灌溉模拟模块、优化配水模块和ＧＩＳ模块等组成，具有一定的智能性、通用性和可扩展性，界面友好，易于操作，为提高灌溉用水效率利灌溉管理水平，发展节水农业和精准农业，实现农业的可持续发展提供了一个可行的途径。&&&&为了提高绿化用水的利用率，姜文峰、郑文刚等（２００５年）ⅢＪ设计了一个城市绿地自动化节水灌溉系统。&&&&系统上位机与下位机采用ＧＳＭ短信或４８５总线方式通信，通过各种传感器实时采集灌区土壤水分、土壤温度、空气温湿度、静辐射、风速等植物生长的环境数据，在上位机形成原始数据库，并通过专家知识系统决策是否灌溉及灌水量多少，从而达到节水灌溉的目的。&&&&目前，该控制系统已在北京海淀区苏家屯绿地精确灌溉节水示范区、北京南五环京开立交桥高速公路中央隔离带及北京大兴庞各庄温室中应用。&&&&张兵、袁寿其等Ｃ２００３年）〔３ｚｌ、江明、陈其工等（２００５年）ｐ３１分别设计了一个模糊推理系统确定作物需水量，用于指导灌溉。&&&&系统均以作物蒸腾量和土壤水势为输入，作物需水量为输出，通过模糊推理，能快速、准确地计算出作物的需水量，在灌溉管理工程中很有实用价值。&&&&靳兆荣、徐敏杰等（２００４年）ｐ４Ｊ根据灌溉对象的特点，应用模糊逻辑，设计了一种全自动模糊智能节水灌溉控制器，该控制器能根据检测到的土壤含水量和作物的需水情况进行模糊决策，从而实现全自动智能灌溉。&&&&已成功运行于安徽曲阜示范区，收到了较好的社会和经济效益。&&&&１．３存在的问题及发展趋势 经过多年的研究、开发与实践，国外灌溉控制器己逐步趋于成熟、系列化。&&&&先进国家生产的灌溉控.
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