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1系統控制

系統在節水噴灌方面，基于三菱FX2NPLC采用智能化多模式噴灌技術，通過人機界面設置作物不同生長時期需水量曲線，土壤濕度傳感器測定的土壤濕度輸入到數據采集模塊，PLC讀取AD值，與設置的不同作物在不同生長時期的需水量對比，采用具有專家思想的分段控制算法和優化PID算法，達到適時、按需精確灌溉的目的。在參數設置方面，系統可同時采用觸摸屏和上位機組態界面進行人機監控，根據作物生長周期，設置不同的參數，并顯示參數曲線。針對各種農作物的溫、濕度要求的不同，采用空氣溫濕度傳感器對空氣溫濕度進行采集，控制通風風扇，對空氣的溫濕度進行控制。

1.1優化PID控制

在對土壤濕度進行控制方面，使用優化后的PID算法，將當前值與設定值進行比對，計算出偏差值，系統設計的優化PID控制算法軟件實現流程圖。由于土壤濕度值范圍比較復雜，所以系統采用優化的PID算法來控制濕度值，采用PID算法和模糊算法相結合的思想，模糊算法的特點是調節速度快，魯棒性好，實現的是粗略控制，當采集濕度值與設定濕度值偏差較小的時候，利用PID算法對偏差值進行精確的微調控制，當偏差值較大，產生超調的時候，系統采用模糊算法使偏差值迅速達到偏差可調范圍內，這樣對PID算法進行優化就能使系統快速精確的達到偏差最小，給農作物及時增減噴灑量，精確控制農作物土壤濕度環境。

1.2專家分段控制

用戶也可以選擇分段控制的方法來控制噴灑量，分段控制是利用濕度差值的不同情況的不同對待，系統把濕度差值分成一個個段，在不同的段里給定不同的給水頻率，系統設定當采集的濕度值與設定濕度值之差小于20%的時候，系統設定關閉水泵，當它們之差大于70%時，系統設定最大噴灑量。其余濕度段設定不同的頻率，系統對不同分段的給定噴灑頻率的不同，有效地確保了植物在缺水嚴重的情況下的快速及時的補水，在水流量過大時，及時停止，變量噴灑，按需噴灑，在保證作物最佳生長環境的同時減少了水資源和電能的浪費，分段控制流程

2系統監控管理

由于系統需要設定不同農作物的不同的模式，依據在不同模式下對采集來的濕度值進行監控，與適宜作物生長的設定濕度值進行對比，并把結果返回給主控制器，系統采用觸摸屏對噴灌系統進行現場監控，同時設計上位機監控界面進行集中監控管理。這樣，采用監控管理模塊就可以減少人力物力的浪費，并實時的了解農作物生長的環境情況。監控管理模塊主要分為以下幾個界面：登錄主界面，農作物的模式選擇界面，分為耐澇模式、濕度適中模式、喜旱模式，在不同模式下又細化了常見農作物的參考模式；在進入某一模式后，畫面中有實時歷史趨勢曲線、報表、報警等選項，方便用戶進行查詢；在界面中有此模式下可以進行PID控制和分段控制兩種模式，選擇不同控制模式后，用戶可以選擇農作物處于何種生長時期，不同生長時期對于濕度的要求也不同，系統給定了在此模式下的參考設定濕度值，用戶也可以自己設定濕度值；設定好這些參數后，監控系統就開始智能化執行監控，按照規定的生長周期天數進行自動依次生長時期設定，在特定生長時期內根據農作物所需濕度進行監控，如果濕度不適宜，就相應反饋給主控制器，對設備進行調整。這樣，用戶進行遠程監控就可以很好的管理農業生產。

3結語

文章針對傳統農業生產的弊端進行智能化管控系統設計，根據不同農作物的生長需要，進行多模式控制設計。該系統能夠調節不同氣候環境對農作物所造成影響，使用優化PID控制或專家分段控制，精確控制作物供水，保證作物的最佳生長環境。在監控系統方面可以通過監控家門實時監視作物成長各環境參數，實現智能全自動控制。該系統由PLC主控，配置有現場總線接口，根據作物種植面積可靈活擴展，以節約系統成本。

作者：胡玲艷單位：大連大學信息工程學院