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近年来,随着我国农村劳动力的短缺和农业种植合作社的出现,小麦、玉米等大田作物逐渐实现了规模化种植,传统的人工灌溉施肥模式造成了水资源和肥料的严重浪费,已不能适应黄淮海地区规模化种植模式。因此,提高水资源和肥料的利用率、改善农业生产方式以及促进农业可持续发展,是我国农业发展的方向。 针对大田农作物对灌溉及施肥的实际需要,参考国内外灌溉施肥控制技术的资料,并结合用户的需求,设计了一套大田灌溉施肥自动控制系统,实现对大田农作物灌溉施肥精准化控制。该控制系统采用上、下位机的两层结构形式,下位机以STM32F103ZET6芯片为控制核心,采用C语言编写软件程序。微控制器通过分析处理传感器对大田土壤含水量和混合罐中水溶肥pH、EC值的采集信息,进而控制电磁阀、计量泵等执行机构的动作,并将采集的数据信息发送到上位机。上位机以触摸屏作为人机交互界面,通过RS-485总线通信方式接收下位机采集的数据信息,采用VisualTFT软件完成人机交互界面的设计。用户可以通过人机交互界面设置合理的湿度值、pH值等参数。同时用户可通过触摸屏直接观察传感器采集的数据信息,完成大田农作物灌溉及施肥的自动控制。 控制系统的关键是混合罐中水溶肥pH值与EC值的实时控制。采用模糊控制方法,调节酸液计量泵和肥料计量泵的转速,从而使混合罐中水溶肥pH值和EC值稳定在用户设定的区间范围内,满足大田农作物的生长需求。为了验证模糊控制方法的准确性,进行了灌溉施肥模糊控制试验。结果表明:该模糊控制算法对混合罐中水肥耦合控制效果良好,达到了预期的目标,能够满足控制系统的设计要求。 该控制系统具有人机交互界面友好、操作方便、运行可靠、实用性强等特点,能够满足用户对大田农作物灌溉施肥自动化控制的要求,具有推广应用价值。