CN101236410B - 一种智能灌溉施肥决策控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能灌溉施肥决策控制系统，包括输入输出单元，决策控制数据库，数据库中决策分析单元接收输入单元的数据，该单元将接收的数据处理后与权限单元进行数据交换，再与模糊推理单元进行数据交换，模糊推理单元还接收数据管理单元的输出数据，模糊推理单元依据接收的数据进行逻辑判断处理后，输出数据到控制管理单元。数据采集单元的传感器实时采集土壤水分含量数据，传送到数据管理单元。灌溉控制单元，控制器接收控制管理单元数据，处理后传送到开关量输出模块，开关量输出模块将数据传送到电磁阀。本发明的优点是，将作物生理需水指标引入计算机自动控制领域，通过灌溉指标数据库以及模糊分类技术进行灌溉施肥决策。

Description

一种智能灌溉施肥决策控制系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉或农业施肥决策控制系统，特别是采用计算机技术进行决策控制的系统。

背景技术

水资源日益紧缺已经对我国社会经济发展构成了严重威胁，甚至成为国民经济发展的“瓶颈”。但另一方面，农业灌溉水的严重浪费、灌水利用率普遍偏低。在我国自流灌区的灌溉水利用系数仅为0.4～0.5，井灌区灌溉水利用系数为0.5～0.6，比发达国家低0.2～0.4。对于设施农业，绝大多数采用比较粗放的灌溉方式，水的利用率只有60％，采用人工管灌，水的利用率可以提高到70％，若采用先进的自动控制灌溉技术和设备，可将水的利用率提高到90％以上，节水效果十分明显。可见中国农业灌溉节水的潜力和市场是巨大的。因此，提高农业水资源利用率，因地制宜地采取不同的节水灌溉措施和技术，走节水型农业发展的道路，是中国农业可持续发展的行之有效的措施。

随着对精细农业的深入理解，对节水、节肥、增产、环保的迫切要求，同时随着现代计算机、控制、机械、电子技术的不断成熟，自动灌溉施肥系统也不断涌现。目前在温室、大棚、农田、果园、园林等多场合的灌溉施肥方面得到广泛的应用，随着人口增长、耕地将少，要求耕地不变的条件下产出更多的粮食，也就是说要求水分利用效率不断的提高。可见，今后智能灌溉施肥系统的应用领域将更广阔，市场前景更美好。

然而我国在此方面的研究甚少，缺少属于自主知识产权的可以推向市场的产品。而国外的同类产品，价格昂贵、操作系统均为外文，尤其是未充分考虑中国的实情，无法全面满足我国的灌溉需要。智能灌溉施肥系统就是要达到在恰当的时间灌溉适量的水与肥，主要是要解决两个重要问题，就是何时灌与灌多少的问题。现有的灌溉施肥系统或者采用人工经验半智能的方式，这种系统需要工作人员在不同作物生育期设定灌溉时间与灌溉量，灌溉精度取决于人的知识与态度；或者基于气象参数(太阳辐射、温度、湿度、风速等)计算参考作物需水量再乘以作物系数指导灌溉，这样灌溉系统不仅需要大量气象传感器，造成系统成本高居不下，同时不同地区不同土壤作物系统难以准确确定，不能很好将现代作物生理需水理论应用到系统中，很难达到精细灌溉施肥、低成本高收益的要求。因此，研制开发具有自主知识产权，考虑作物生理需水、能够进行安全、高效、高产的智能灌溉施肥系统是目前迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于构建一种完全智能、低成本高效益，基于作物需水的智能化灌溉施肥系统。主要是通过作物需水的灌溉指标数据库与计算机控制系统有机结合。利用数据采集终端实时监测土壤水分状况，决策支持系统将这些信息进行转换、推理，并与数据库中的指标信息进行比较分析，最终做出决策，控制灌溉系统工作，完成整个灌溉施肥过程。

为实现上述目的本发明的技术方案是采用一种智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述系统包括：

输入输出单元，所述输入输出单元用于调用决策控制数据库中输入标准土壤水分控制指标数据、传感器埋设数据，通过操作界面将所述数据传送给数据库中的模糊推理单元，所述输入输出单元还用于显示或打印出监测土壤水分含量结果、控制器、传感器、工作状况；

决策控制数据库，在所述决策控制数据库中，决策分析单元内存储有土壤水分控制指标数据、传感器埋设数据，内存储有传感器传来的实时监测数据，决策分析单元将上述数据传送到模糊推理单元，在此单元内进行逻辑判断处理后形成灌溉或不灌溉指令发送到控制管理单元，数据控制的权限单元根据用户级别通过输入输出单元进行操作，所述操作是对控制管理单元中的数据进行修改、添加、删除；

数据采集单元，传感器实时采集土壤水分含量数据，传感器将数据传送到模拟量采集模块，该模块将数据处理后传送到控制器，所述控制器将模拟量采集模块处理后的数据传送到数据管理单元；

灌溉控制单元，控制器接收控制管理单元数据，控制器对接收的数据处理后传送到开关量输出模块，所述开关量输出模块将数据转换后传送到电磁阀。

其中，所述的决策控制数据库设置于PC机的存储器内，所述决策控制数据库通过PC机的有线或无线接口与所述控制器连接。

其中，所述土壤水分控制指标数据是依据作物生理特性，基于模糊分类技术建立的，以水最高利用效率，作物产量最高为目标，在作物不同生长发育期所需水分的上下限控制指标数据。

其中，所述所需水分的上下限控制指标数据，是依据决策控制数据库中的数据计算得出。

其中，所述传感器埋设数据包括土壤水分传感器对不同作物，在不同土壤中单个传感器垂向埋设深度数据、横向埋设距离数据，双传感器的布置方式数据。

其中，所述权限单元，对决策分析单元输出的数据进行选择，是有权或无权对所述决策控制数据库中的数据进行修改、添加和删除的权限。

其中，所述决策分析单元与模糊推理单元进行数据交换，模糊推理单元依据决策分析单元中标准土壤水分控制指标数据、作物、地区、土壤数据、传感器埋设数据、传感器实时监测数据，经逻辑判断后输出灌溉或不灌溉、及灌溉量数据到控制管理单元。

其中，在所述控制管理单元中包括监测与报警模块、指令处理与输出模块、终端状态监测模块。

其中，所述控制器是单片机，在所述单片机上有数据输入、输出接口，所述数据输入、输出接口通过总线传送到决策控制数据库。

其中，在所述单片机与模拟量采集模块、开关量输出模块接口之间以及单片机与总线接口之间串接有光电隔离电路。

其中，在所述单片机上扩展连接有数据存储器、液晶显示器、键盘、RS232或RS485通讯接口。

其中，所述模拟量采集模块的输入端直接与传感器连接，输出端通过RS232接口经总线与控制器连接，在所述模拟量采集模块中依次串接有滤波电路、信号放大电路、模数转换电路。

其中，所述开关量输出模块的输入端通过RS232接口经总线与控制器连接，所述开关量输出模块的输出端直接与电磁阀连接，所述开关量输出模块由通讯模块电路、继电器输出电路和输出回读电路连接而成。

其中，在所述模拟量采集模块、开关量输出模块与控制器之间连接有拨码开关。

其中，所述电磁阀用于驱动执行机构，所述电磁阀与自动控制器、手动控制器、定时控制器、周期控制器中的一种相连接。

本发明的优点和技术效果在于：它的决策系统有着广泛的适用性，将作物生理需水指标引入计算机自动控制领域，通过灌溉指标数据库以及模糊分类技术进行灌溉施肥决策。以单一的水分传感器结合数据库系统代替了传统的多个气象传感器，既提高了灌溉施肥决策的精度，同时有效的降低了整个系统的成本，有利于市场化。指标体系数据库是在我国不同地区不同作物的条件下建立的，符合我国国情，容易在我国推广应用。同时数据库可不断更新升级，对于特殊环境，特殊作物只要增加相应的指标内容就能适用，有较高的适应性。所以将这种基于作物生理需水的指标体系与计算机控制系统有机结合，必将是今天智能灌溉施肥系统发展的趋势。

附图说明

图1是本发明系统结构框图；

图2是本发明数据管理单元与控制管理单元数据传输结构图；

图3是本发明二级阻容低通滤波网络图；

图4是本发明光电隔离电路图；

图5是本发明控制器组成框图；

图6是本发明开关量输出模块组成框图；

图7是本发明模拟量输入模块组成框图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的实施范围。

如附图1至7所示，本发明的具体实施方式是，整套灌溉施肥智能决策控制系统，所述决策及控制系统包括：

基于作物生理需水的指标体系数据库。通过大量的田间试验，结合国内已有的研究成果，根据根系的生长分布特征，进行作物类别的划分，同时根据气候(地区)、土壤的差异进行归类，构建一个全国范围内，经过试验验证的，能在不同气候与不同土壤中应用的，不同类作物的土壤水分控制指标体系。水分指标是以作物生理特性为基础，基于模糊分类技术建立的，以最高水分生产效率，最高产量两种模式为目标，在作物不同生育期的水分上下限控制的两套指标。

最优的传感器埋设指标体系。为了使水分传感器测量结果最真实的反映根区计划湿润层的平均含水率，建立基于作物根系分布，土壤容重、土壤质地为参数的传感器的埋设位置指标。包括水分传感器对不同作物，在不同土壤中单个传感器垂向埋设深度、横向埋设距离，双传感器的布置方式。

指标体系的集成模式。将水分指标体系与传感器埋设指标体系集成到系统软件后台数据库中，在传感器布置前根据生产的精度，传感器的数量，确定单传感器还是双传感器，根据作物类型，土壤质地查询系统，确定传感器的埋设位置。在系统运行前根据需要或目的在以最高水分利用效率为目标和以最高产量为目标的两个指标体系中选择其一，然后根据作物类型、土壤质地、气候条件(地区)在不同生育阶段自动选择相应的水分上下限指标。采用模糊推理技术分析实时采集数据与数据库数据的差异，判断是否进行灌溉，灌溉量的结果。

人机交互系统。它用于灌溉施肥系统管理，包括后台管理计算机以及与计算机相连接的输入输出设备，所述计算机通过有线或无线方式，经总线与控制器进行双向数据通讯。

智能决策分析系统。该系统包括用户权限系统、数据库管理系统、控制管理系统。该系统接收数据采集系统的数据进行分析判断后做出指令传到灌溉控制系统使灌溉系统做出执行动作。

数据采集系统。它是由各种传感器、模拟量采集模块、控制器组成。它的工作原理是各种传感器将所测的数据电信号经数据采集模块中转传到控制器，在此电信号转变为数字信号传送到智能控制系统，系统通过判断识别后，将结果传送到灌溉控制系统并做出执行动作。

灌溉控制系统。它是由电磁阀、开关量采集模块以及控制器组成。决策系统发出指令经由控制器进行处理后发送到灌溉终端(电磁阀)，从而实现对灌溉设备进行控制(开启或关闭)

其中所述智能决策分析系统中的用户权限包括普通用户和专家两个级别的权限，只有进入专家用户后才能对数据库进行修改、添加和删除，这样做的目的是防止数据丢失和恶意修改，提高系统运行的安全性。

其中所述智能分析系统中的数据库管理系统主要作用是数据管理与维护、数据访问与调用，包括查询、浏览、修改、添加等功能。是有由作物灌溉指标体系数据库、系统数据库、科学知识数据库组成。

其中控制管理系统包括指令处理与发出模块、系统监测与报警模块以及终端状态监测模块。指令处理与发出模块接受了指令后在此中转传送到灌溉控制系统执行灌溉动作。系统监测与报警模块，当传感器损坏、电磁阀失灵、线路短路等意外情况时，该模块会对会对实时信息进行报警。终端状态模块可以显示电磁阀状态(开启/关闭)；显示水泵状态(开启或关闭)；显示田间环境情况，如果田间装有摄像头的话该模块可以显示田间环境实时视频信息。

其中，控制器是单片机，在所述单片机上有数据输入、输出接口，有若干路模拟量的输入、输出接口，所述接口可与智能决策系统连接、与数据采集系统的模拟量采集模块和灌溉控制系统的开关量输出模块连接。

其中，在所述单片机与模拟量采集模块、开关量输出模块接口之间以及单片机与总线接口之间串接有光电隔离电路。

其中，在所述单片机上扩展连接有数据存储器、液晶显示器、键盘、RS232或RS485通讯接口。

其中，所述模拟量采集模块的输入端直接与传感器连接，输出端通过RS232接口经总线与控制器连接，在所述模拟量采集模块中包括依次串接有滤波电路、信号放大电路、模数转换电路。

其中，所述开关量输出模块的输入端通过RS232接口经总线与控制器连接，所述开关量输出模块的输出端直接与电磁阀连接，所述开关量输出模块由通讯模块电路、继电器输出电路和输出回读电路连接而成。

其中，在所述模拟量采集模块、开关量输出模块与控制器之间连接有拨码开关。

其中，所述电磁阀用于驱动执行机构，所述电磁阀与自动控制器、手动控制器、定时控制器、周期控制器中的一种相连接。

其中每个灌溉施肥控制器可采集多路输入模拟量，可采用自动、手动、定时、周期四种方式控制多路开关输出模拟量，灌溉施肥控制器也可以RS-485总线与模拟量采集输入模块和开关量输出模块相连，用于扩展输入、输出的点数。信号转换器和执行器将现场温度、湿度、土壤湿度、土壤中微量元素含量(也就是含肥量)、压力等物理量转换成电压或电流信号，并将信号输入控制器，同时接收来自控制器的驱动信号，启动电磁阀。管理器中的计算机和控制器之间可采用有线或无线的通讯方式实现双向数据通讯，控制器与模拟量采集模块与传感器，和开关量输出模块与电磁阀之间通过电缆连接实现单向通讯。

在本发明中智能灌溉施肥控制系统的工作现场往往环境恶劣，干扰严重，如不在硬件设计上采取有针对性的抗干扰措施，系统很难稳定、可靠地工作，甚至不能正常工作，干扰可分成外部干扰和内部干扰，外部干扰主要是空间电磁场干扰，变频器产生的干扰，输入信号产生的干扰(串模干扰、共模干扰)，内部干扰主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应、电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰。

在本发明的实施例中抑制串模干扰的方法是：

如附图3所示，本发明中的串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，串模干扰的抑制方法应从干扰信号的特性和来源入手，分别对不同情况采取相应的措施，在本发明中输入信号为各类传感器输出信号，均为低频信号，串模干扰频率比被测信号频率高，所以在本发明的实施例中采用接入低通滤波器来抑制串模干扰。

在本发明的实施例中抑制共模干扰及其方法是：

如附图4所示，本发明中的所谓共模干扰是指模/数转换器上两个输入端上公有的干扰电压，共模干扰有几种抑制方法，在本发明的实施例中采用光电隔离法，在放大器与计算机之间串接光电隔离器用以抑制共模干扰。

本发明的实施例中对CPU抗干扰技术所采用的方法是：

计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用Watchdog(看门狗)，电源监控、掉电检测及保护，复位等方法，保证系统因干扰死机后能及时自恢复，电网瞬间断电或电压突然下降后系统工作不陷入混乱状态。

在本发明中通过接地技术提高系统抗干扰性能

在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、系统地、交流地、模拟地作为传感器，放大器和A/D转换器中模拟电路的零电位数字地作为计算机中各种数字电路的零电位，安全地的目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全，系统地就是上述几种地的最终汇流点，直接与大地相连，交流地是计算机控制系统交流供电电源地，它的地电位很不稳定，另外交流地也很容易带来各种干扰，因此交流地绝对不允许分别与上述几种地相连，根据接地理论低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地，本系统为低频电路，因此采用单点接地。

如附图5所示。在本发明中控制器采用ATMEL公司的AVR系列Mega128单片机组成，外接有外扩键盘、汉字液晶显示器(LCD)、1个RS-232通信接口、(或RS-485接口)1个RS-485通信接口。其中RS-232接口(或RS-485接口)用于同后台计算机通信，RS-485接口用于系统扩展I/O，以适应不同的输入、输出点数的系统。模拟输入回路可以适应电流信号和电压信号的输入，并具有滤波、电压保护(TVS)、后面模数转换(AD)电路的功能。系统的8路开关量输出用于驱动继电器，系统电源为继电器提供DC24V，1A电流，所述控制器带光电隔离器。继电器选用线圈电压24VDC，节点电压24VAC，电流600mA。

如附图6所示，本发明的开关量输出模块实施例说明

A用途

本发明的智能灌溉控制系统用于农业或园林喷灌系统的时间控制、条件控制或手动控制。整个系统由传感器、控制系统、电磁阀、供水系统组成。开关量输出模块在控制系统中是执行后台计算机发出控制命令的装置，它将后台计算机的控制信号转换成电磁阀的开关动作信号进行输出控制。开关量输出模块的一端经控制器通过RS-485通信总线与后台计算机进行数据传输，也可以方便的进行扩展。不同规模的灌溉系统输出控制的电磁阀数量不同，需要的控制系统具有不同的输出控制能力。在本实施例中开关量输出模块的输出端有8路输出口，可以对八个电磁阀进行输出控制，在控制系统中后台计算机将外部传感器采集的信号进行计算，并按照计算机内部设定的灌溉施肥控制策略，经控制器向开关量输出模块发出控制信号，由开关量输出模块对电磁阀门实施控制。开关量输出模块通过RS-485通信总线经控制器和后台计算机连接，可以方便的进行扩展，通过RS-485通信协议，一个后台计算机机最多可以扩展128个开关量输出模块，每个模块可以采集八路控制反馈信息，这种方式能够适应各种不同灌溉控制系统对输出控制的需要。

采用模块扩展方式有以下几个特点：系统组成简单，安装方便，性能可靠，功能全面。

B组成

开关量输出模块由继电器开出电路、开出回读电路组成、其一端与电磁阀连接、另一端通过光电隔离电路与单片机系统连接。

C工作原理

开关量输出模块上电复位，自动检查系统硬件和软件，系统无故障点运行灯亮并向后台计算机发出应答信号。若自检出错，则向后台计算机发出出错信息。

开关量输出模块的主要功能是将后台计算机发出的控制信号转换成对继电器的控制的开关量进行输出。后台计算机的控制命令通过RS-485总线将数据送到开关量输出模块的通信电路。MAX487芯片是RS-485通信协议的转换芯片，通过这个芯片将命令送到单片机Mega128。MAX487芯片与单片机Mega128由光电耦合隔离电路连接，将模拟信号和数字信号隔离减少干扰。单片机系统设计采用ATMEL AVR系列单片机AT Mega128。Mega128单片机是模拟量输入模块的核心，它具有以下特点：128K Flash程序存储单元；4KEEPROM；4K SRAM数据存储单元；53个通用I/O口；2个可编程异步UART串行口；1个SPI口。单片机将后台计算机的命令进行读取、运算，然后通过数模转换电路将控制命令信号转换成继电器开关控制信号，由单片机的PC口输出。单片机PC0～PC7经过数据线、光电隔离电路反向驱动电路接到继电器线包的接线端。与数据线连接的线包接线端还与二极管的负极连接，线包接线端的另一端与二极管正极接到+12V电源。当PC口发出控制信号时，0代表低电平，1代表高电平。信号为1时，高电平经过反向驱动变为低电平，二极管负极为低电平线包回路导通继电器吸合。反之信号为0时继电器释放。继电器的公共端和常开端经过滤波稳压电路分别接到输出端信号，外部电磁阀可以通过输出端口与模块连接。通过继电器的吸合与释放来对电磁阀实施控制。继电器的公共端和常开端还可以经过跳线将AC24V交流电压串接出回路，可以为外部连接AC24V继电器提供电压。跳线端有四个端子，当连接2、3两个端子时模块向外输出开关节点；当分别连接1、2和3、4端时模块向外输出AC24V电压。

开关量输出模块可以对继电器发出信号进行回读，通过回读可以获得各个电磁阀的开关状态，为后台计算机实现对电磁阀的定时开关、故障报警提供依据。继电器发出信号回读电路是由继电器常开端经过限流电阻、光电耦合电路接到单片机的PA口组成。继电器常开端经过限流电阻、光电耦合器的发送端接到+12V的地线上。当继电器吸合时接通+12V、限流电阻、光电耦合、地线通路，光电耦合器发送端发出信号，光电耦合的接收端将信号送到单片机PA口。单片机对回读信号进行处理然后通过RS-485通信总线送到后台计算机进行进一步处理，完成回读操作。

开关量输出模块的系统程序可以UART串口写入单片机。模块的本机地址可以采用拨码开关设定，拨码开关的6位D0、D1、D2、D3、D4、D5分别对应单片机F口的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5。将开关一位拨至开通状态，则将单片机F口对应位置1，6位拨码开关可以设置64种状态，即000000～111111(00H～3FH)，就能表示64个地址。系统扩展的时候需要把每个模块设置单独的地址，即每个模块地址不能重复。

D功能

灌溉施肥控制系统开关量输出模块主要功能包括：

a.具有8路开关量输出接口，用于输出8路电磁阀控制信号；

b.具有8路输出既能分别提供节点，也能分别提供AC24V电压；

c.由单片机进行控制和回读；

d.通信功能，开关量输出模块通过系统备有的RS-485通信接口进行系统扩展。传输速度(波特率)、模块地址都可以设置。

如附图7所述，本发明的模拟量输入模块实施例说明

A用途

本发明的智能灌溉施肥控制系统用于农业或园林喷灌施肥系统的时间控制、条件控制或手动控制。整个系统由传感器、控制系统、电磁阀、供水系统组成。模拟量输入模块是控制系统中将外部传感器采集的模拟信号转换成数字量输入到后台计算机的装置，它还具有RS-485通信电路可以和后台计算机进行数据传输，也可以方便的进行扩展。不同的灌溉施肥系统传感器数量和检测的数据不同，需要的控制系统具有不同的输入和采集能力。在本发明的实施例中模拟量输入模块有8路输入端口，可以对8个传感器进行采集，并将采集的模拟数据进行模数转换后再送到后台计算机，后台计算机进行运算、控制、统计和保存记录。模拟量输入模块通过RS-485通信总线和后台计算机连接，可以方便的进行扩展，通过RS-485通信协议一个后台计算机最多可以扩展128个模拟量输入模块，每个模块可以采集8路传感器信号，通过这种方式进行扩展，能够适应各种不同灌溉施肥控制系统对采集和输入的需要。

采用模块扩展方式有以下几个特点：系统组成简单，安装方便，性能可靠，功能全面。

B组成

模拟量输入模块由差分放大输入电路、ADC转换电路、光电隔离电路、RS-485通信电路组成，

C工作原理

模拟量输入模块上电复位，自动检查系统硬件和软件，系统无故障点运行灯亮并向后台计算机发出应答信号。若自检出错，则向后台计算机发出出错信息。

外部传感器输入的模拟信号经过、滤波电路滤波送入差分放大电路将信号进行放大。放大后的信号送入AC/DC芯片，ADC芯片采用TLC1543C，是串行控制11路输入的10比特AD转换芯片。将模拟信号转换成数字信号并通过其串行控制接口，把数据送到单片机Mega128。由于Mega128单片机的SPI接口每次只能发送或接收8位(1个字节)，因此无论TLC1543C处于何种工作模式，每次转换都需要Mega128进行2次发送和接收操作，每次1个字节。根据TLC1543C的工作特点，此时它是工作于慢模式。模拟量输入模块的单片机系统设计采用ATMEL AVR系列单片机AT Mega128。Mega128单片机是模拟量输入模块的核心，它具有以下特点：128KFlash程序存储单元；4K EEPROM；4K SRAM数据存储单元；53个通用I/O口；2个可编程异步UART串行口；1个SPI口。ADC芯片与单片机Mega128由光电耦合隔离电路连接，将模拟信号和数字信号隔离减少干扰。单片机Mega128将转换的结果进行运算、保存，然后通过光电隔离电路把处理后的数据送到MAX487芯片。MAX487芯片是RS-485通信协议的转换芯片，数据经过RS-485通信总线送到后台计算机，完成模拟量输入和转换功能。

模拟量输入模块的系统程序可以UART串口写入单片机。模块的本机地址可以用拨码开关设定，拨码开关的6位D0、D1、D2、D3、D4、D5分别对应单片机F口的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5。将开关一位拨至开通状态，则将单片机F口对应位置1，6位拨码开关可以设置64种状态，即000000～111111(00H～3FH)，就能表示64个地址。系统扩展的时候需要把每个模块设置单独的地址，即每个模块地址不能重复。

D功能

灌溉施肥控制系统模拟量输入模块主要功能包括：

a.具有8路差分式输入接口，用于传感器输入8路模拟信号；

b.具有8路10位模拟数据采集，采集精度可达千分之一；

c.通信功能，模拟量输入模块通过系统备有的RS-485通信接口进行系统扩展。传输速度(波特率)、模块地址都可以设置。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (15)

1.一种智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述系统包括：

输入输出单元，所述输入输出单元用于调用决策控制数据库中输入标准土壤水分控制指标数据、传感器埋设数据，通过操作界面将所述标准土壤水分控制指标数据、所述传感器埋设数据传送给所述决策控制数据库中的模糊推理单元，所述输入输出单元还用于显示或打印出监测土壤水分含量结果、控制器工作状况、传感器工作状况；

决策控制数据库，在所述决策控制数据库中，决策分析单元内存储有土壤水分控制指标数据、传感器埋设数据、传感器传来的实时监测数据，决策分析单元将所述标准土壤水分控制指标数据、所述传感器埋设数据传送到模糊推理单元，在所述模糊推理单元内进行逻辑判断处理后形成灌溉或不灌溉指令发送到控制管理单元，数据控制的权限单元根据用户级别通过输入输出单元进行操作，所述操作是对控制管理单元中的数据进行修改、添加、删除；

数据采集单元，传感器实时采集土壤水分含量数据，传感器将数据传送到模拟量采集模块，该模块将数据处理后传送到控制器，所述控制器将模拟量采集模块处理后的数据传送到数据管理单元；

灌溉控制单元，控制器接收控制管理单元数据，控制器对接收的数据处理后传送到开关量输出模块，所述开关量输出模块将数据转换后传送到电磁阀。

2.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述的决策控制数据库设置于PC机的存储器内，所述决策控制数据库通过PC机的有线或无线接口与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述土壤水分控制指标数据是依据作物生理特性，基于模糊分类技术建立的，以水最高利用效率，作物产量最高为目标，在作物不同生长发育期所需水分的上下限控制指标数据。

4.如权利要求3所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述所需水分的上下限控制指标数据，是依据决策控制数据库中的数据计算得出。

5.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述传感器埋设数据包括土壤水分传感器对不同作物，在不同土壤中单个传感器垂向埋设深度数据、横向埋设距离数据，双传感器的布置方式数据。

6.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述权限单元，对决策分析单元输出的数据进行选择，是有权或无权对所述决策控制数据库中的数据进行修改、添加和删除的权限。

7.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述决策分析单元与模糊推理单元进行数据交换，模糊推理单元依据决策分析单元中标准土壤水分控制指标数据、作物数据、地区数据、土壤数据、传感器埋设数据、传感器实时监测数据，经逻辑判断后输出灌溉或不灌溉、及灌溉量数据到控制管理单元。

8.如权利要求7所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，在所述控制管理单元中包括监测与报警模块、指令处理与输出模块、终端状态监测模块。

9.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述控制器是单片机，在所述单片机上有数据输入、输出接口，所述数据输入、输出接口通过总线传送到决策控制数据库。

10.如权利要求9所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，在所述单片机与模拟量采集模块、开关量输出模块接口之间以及单片机与总线接口之间串接有光电隔离电路。

11.如权利要求10所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，在所述单片机上扩展连接有数据存储器、液晶显示器、键盘、RS232或RS485通讯接口。

12.如权利要求9所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述模拟量采集模块的输入端直接与传感器连接，输出端通过RS232接口经总线与控制器连接，在所述模拟量采集模块中依次串接有滤波电路、信号放大电路、模数转换电路。

13.如权利要求10所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述开关量输出模块的输入端通过RS232接口经总线与控制器连接，所述开关量输出模块的输出端直接与电磁阀连接，所述开关量输出模块由通讯模块电路、继电器输出电路和输出回读电路连接而成。

14.如权利要求10所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，在所述模拟量采集模块、开关量输出模块与控制器之间连接有拨码开关。

15.如权利要求1所述的智能灌溉施肥决策控制系统，其特征在于，所述电磁阀用于驱动执行机构，所述电磁阀与自动控制器、手动控制器、定时控制器、周期控制器中的一种相连接。

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