【摘 要】
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冀西北地区的农业发展面临乡村振兴战略实施和“首都两区”建设两大契机,因此处理好节水、环保、涵养与经济效益之间的关系显得尤为重要。本文首先探究了水肥药一体化系统在冀西北地区的应用现状,继而结合水肥药一体化相关技术,并考虑其发展前景后,最终研发设计了一款适合冀西北地区的水肥药一体化灌溉控制系统,并且实现了对系统的硬件和软件的仿真模拟、实物设计和测试。本文主要完成以下三方面研究工作:（1）对系统的软硬件
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冀西北地区的农业发展面临乡村振兴战略实施和“首都两区”建设两大契机,因此处理好节水、环保、涵养与经济效益之间的关系显得尤为重要。本文首先探究了水肥药一体化系统在冀西北地区的应用现状,继而结合水肥药一体化相关技术,并考虑其发展前景后,最终研发设计了一款适合冀西北地区的水肥药一体化灌溉控制系统,并且实现了对系统的硬件和软件的仿真模拟、实物设计和测试。本文主要完成以下三方面研究工作:（1）对系统的软硬件进行设计。硬件上进行选型设计与开发,软件上实现无线传感网络程序、自动施肥施药灌溉程序、智能配肥配药程序、控制中心总体程序,并设计了远程监控平台,实现了远程控制系统的四种灌溉方式和两种灌溉模式以及远程监测作物的生长环境信息。（2）采用模糊控制算法,设计了水肥药电导率值的模糊调节控制器。首先对水肥药的电导率值调节过程建立了数学模型,得出水肥药电导率值的调节过程不具有线性相关性,属于较为复杂的控制对象,再根据水肥药电导率值的调节过程特点,结合模糊控制算法设计了水肥药电导率值模糊调节控制器。（3）对所设计的系统进行了相关测试。测试内容包括模块测试、功能性测试、模糊控制算法试运行测试和系统性能测试。本文完成以下三方面创新:（1）针对水肥药的电导率值调节过程建立了水肥药电导率调节过程模型,并根据模型特点采用模糊控制算法设计了水肥药电导率值模糊调节控制器。（2）通过混合编程技术,在脱离MATLAB的环境下,实现了水肥药电导率值模糊调节控制器在单片机上的应用,可以完成水肥药浓度的精准配比。（3）冀西北地区水肥药一体化灌溉控制系统将水肥药三者结合起来,并通过物联网技术搭建了一套完整的、易于操作的自动化灌溉系统,该系统可应用于冀西北地区农业生产中的水肥药灌溉,达到节水节肥节药增产增收的效果。通过对系统各项测试的结果得出以下结论:冀西北地区水肥药一体化智能灌溉控制系统运行稳定,软硬件稳定性均超过85%,数据监测采集准确,水肥药控制精准,水肥药电导率值的模糊调节控制器准确且有效,相对MATLAB仿真曲线而言,最大超调量为6.7%,且调节后的水肥药电导率值与设定值的误差不超过5.0%,精准地实现了水肥药的自动灌溉。
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