基于单片机的茶苗苗圃微喷灌自动化控制系统VIP专享VIP免费

托普物联网开创智慧农业新时代！基于单片机的茶苗苗圃微喷灌自动化控制系统摘要：节水农业是我国农业生产的发展方向。在概述节水灌溉的意义和现状的基础上，本文通过分析和总结目前喷灌中存在的问题，研究了一套茶苗苗圃微喷灌自动化控制系统。关键词：节水灌溉；喷灌；PLC控制系统；苗圃喷灌系统营林育苗是林业发展的重要组成部分，为林业发展作出了巨大贡献。对于林业苗圃的灌溉管理由于经济技术等原因，我国目前基本上是以简易的灌溉设施或自然降雨为主。这种灌溉方法只能改变土壤湿度，对苗圃植物生长发育的小气候影响小，灌水定额较大，不能实行适时适量灌溉，水的利用率低…。本文设计了夏云农场的茶苗苗圃微喷灌自动化控制系统。茶苗苗圃总面积38．5亩，根据夏云农场的实际情况和要求，苗圃管网设计采用三级管道丰字型布置，即主干管—干管一支管，采用固定悬挂式微喷灌系统。喷灌系统由一级泵站，二级泵站和动力机，输配水管道系统，喷头以及附属设备等组成。一级泵站由荫台300JCl30-12×13深井泵(包含两台配套1IOKW电机)构成，二级泵站由两台犁号为JSl00—80—160水泵机组构成。一级泵站从井中抽水至水塔，二级泵站从水塔抽水送至喷头对茶苗苗圃进行加压灌溉。l喷灌系统工作原理及设计本文设计了一套由PLC可编程控制器和变频器联合控制的自动喷灌系统，该系统能精确控制一级泵站和二级泉站水泵电机启停，从而使苗圃喷灌自动化，并且实现恒压喷灌，保证了苗圃喷灌的均匀度。该控制系统主要包括水位控制子系统、恒压供水子系统和湿度控制子系统。1．1水位控制系统设计一级泵站水位控制系统由PLC作为控制单元实现自动控制，安装在水塔内的水位变送器能将水塔内时刻变化的水位信号变换成电流信号(4mA----20mA)，(设定水位变送器1秒钟采集水位数据1500次，即采样频率为1500Hz)，通过信号调理传送给模拟数字转换器(A／D)，然后到达PLC，PLC把该电流信号与程序中设定的水位值进行比较分析和处理后，经过数字模拟转换模块控制系统的执行单元，从而控制电机水泵的启停。当水位达水塔的低限位时，PLC控制系统给出启动水泵的信号，水泵将从水井中抽水到水塔。当水位达高限时，PLC控制系统将给出停止托普物联网开创智慧农业新时代！水泵运行的信号。1．2湿度控制系统设计二级泵站湿度控制系统的反馈信号来自于苗圃内十壤中安装的湿度传感器。控制系统由PLC作为控制单元实现自动控制，安装在十壤中的多个湿度传感器能将土壤中时刻变化的湿度信号变换成电压信号，(设定湿度传感器1秒钟采集湿度数据1500次，即采样频率为1500Hz)，通过信号调理后传送给模拟数字转换器(A／D)，然后到达PLC，PLC把该电压信号所对应的湿度信号与程序中设定的湿度值进行比较分析和处理后，经过数字模拟转换模块控制系统的执行单元，从而控制四级泵站的电机水泵的启停。2恒压喷灌控制原理(1)在喷灌过程中，为了保证灌区喷灌效果的均匀度，就要使喷头喷洒出的水滴覆盖面积相等。因为本文所选的喷头型号相同、工作压力是相同的，而喷头的覆盖半径是由供水压力决定的，当保证供水压力相等时，苗圃区内的每个喷头喷洒出去的水滴的覆盖面积就能大致相同，这样就能保证喷灌均匀。换言之，只有管网中的压力保持恒定，才能确保喷灌均匀。所以为了实现恒压喷灌，使喷灌均匀度更好，本文采用变频调速恒压供水系统。通过对分干管末端的压力进行检测控制，变频器使电机有效的进行调速，从而调节水泵的转速，这样使喷头获得更好的喷水压力，以获得更好的节能效果和喷灌效果n1。变频恒压供水控制系统组成方框图，如图l所示。(2)变频恒压供水自动控制系统工作原理。系统正常运行时，喷灌管网中的压力传感器对分干管末端时刻变化的水压信号进行数据采样，并将压力信号转换为电压信号通过A／D转换器传给PLC，PLC把该电压信号与程序中设定的水压值进行PID处理(PID就是比例加微分加积分控制规律，具有提高系统快速性、稳定性、稳态精度等优点)，然后将PID处理的结果转换为频率调节信号经过D／A转换模托普物联网开创智慧农业新时代！块送至变频器；变频器由此来调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速。通过对水泵的启动和停止...