CN102204502A - 阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，包括供电单元、土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀以及滴灌管，所述供电单元分别与土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀连接，所述电磁阀连接在滴灌管上；所述土壤湿度监测单元为若干个，并呈阵列分布地置于被测土壤中。本发明还提供了上述装置的控制方法。本发明可有效监测和评估土壤湿度情况并主动进行水肥滴灌，有效提高劳动效率，并减少无谓的水肥消耗。

Description

阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及滴灌技术领域，特别涉及阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置及其控制方法，该装置采用土壤湿度传感器阵列监测处于不同位置不同深度的土壤湿度情况并实时反馈到控制装置，控制装置根据监测结果自动控制水肥滴灌的开启和关闭，无需人工干预。

背景技术

水肥滴灌控制技术可实现农业生产中的精确灌水和施肥，大大提高水肥的利用率，降低生产中的劳动强度以及水肥资金投入。

根据土壤湿度自动反馈滴灌控制技术可根据土壤湿度情况，主动进行精确的水肥滴灌工作，相对于传统上需要人工介入的水肥滴灌工作，可以更显著地降低种植人员的劳动强度和水肥消耗。但是，现有的土壤湿度监测方式只能监测固定地点固定深度的土壤湿度情况，无法对较大区域内不同深度的土壤湿度情况进行有效监测和评估，这种片面的监测结果，使得实际使用中水肥滴灌效果往往低于预期，尤其是在地势多变的山地和丘陵地区中使用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，可有效监测和评估土壤湿度情况来进行水肥滴灌的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置。

本发明的另一目的在于提供上述装置的控制方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，包括供电单元、土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀以及滴灌管，所述供电单元分别与土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀连接，土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀依次连接，所述电磁阀连接在滴灌管上；所述土壤湿度监测单元为若干个，并呈现阵列分布地置于被测土壤中。

所述土壤湿度监测单元包括土壤湿度传感器，各土壤湿度传感器呈阵列分布地置于被测土壤中。

各土壤湿度传感器通过A/D接口与控制单元连接。

所述土壤湿度监测单元为16～64个。当土壤湿度监测单元为16个时，各土壤湿度监测单元之间优选采用4×4的阵列式分布结构，当土壤湿度监测单元为64个时，各土壤湿度监测单元之间优选采用8×8的阵列式分布结构。土壤湿度传感器阵列组成土壤湿度监测部分。

所述控制单元包括微控制器、电磁阀驱动单元，显示单元和电子开关单元，土壤湿度监测单元、微控制器、电磁阀驱动单元、电磁阀依次连接，所述显示单元与微控制器连接，所述微控制器、电磁阀驱动单元、显示单元分别与供电单元连接，所述电子开关分别与微控制器、土壤湿度监测单元连接。其中，微控制器即为MCU控制单元。

所述供电单元包括相互连接的电源单元和DC/DC升压电路，电源单元分别与微控制器、显示单元连接；DC/DC升压电路分别与电磁阀驱动单元、土壤湿度监测单元连接。

电磁阀驱动单元优选为由四对三极管桥接构成的电磁阀全桥驱动单元电路。

电磁阀由电磁阀驱动单元驱动。

所述电磁阀优选为双稳态自保持式电磁阀。

所述显示单元为外部人机接口，包括显示屏和控制按键，所述显示屏、控制按键均分别与微控制器连接。显示屏优选为液晶显示屏，控制按键为键盘输入设备。

各土壤湿度传感器的信号线连接方式采用总线型的连接拓扑结构，即所有土壤湿度传感器通过一个总线与微控制器连接，或者，土壤湿度传感器阵列的信号线采用星型连接结构，即每行土壤湿度传感器通过一个总线与微控制器连接。

上述阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)初始化设置控制单元、电磁阀，设定滴灌工作的土壤湿度均值门限(设为X)和方差门限(设为Δ²)，将电磁阀的工作状态指示位初始化为关闭状态(设电磁阀的工作状态指示位为0时表示电磁阀处于关闭状态，电磁阀的工作状态指示位为1时表示电磁阀处于开启状态)；供电单元分别为土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀供电；

即：阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置的工作程序为首先对系统进行初始化，完成包括对电磁阀、系统时钟、A/D接口(土壤湿度传感器采集接口)，以及外部人机接口如：键盘，液晶的初始化工作，并设定滴灌工作的土壤湿度均值门限，方差门限以及电磁阀的工作状态指示位；

(2)控制单元采用休眠/唤醒机制工作，即平时处于休眠状态，每间隔一段时间，控制单元被自动唤醒，轮流选通各土壤湿度传感器，并将土壤湿度监测值记录到控制单元中；

(3)各土壤湿度传感器采集其所在位置土壤的湿度，并将采集到的土壤湿度值发送至控制单元的微控制器中，微控制器记录所采集到的土壤湿度值；

(4)微控制器对各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值进行计算，得出各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值以及方差；各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值满足：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i;$

其中，为所求的各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值，n为土壤湿度传感器的个数，x_i为第i个土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值；

各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的方差满足：

${\mathrm{\δ}}^2=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2;$

其中，δ²为所求的各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的方差值，

为各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值，n为土壤湿度传感器的个数，x_i为第i个土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值；

(5)控制单元中的微控制器将所述步骤(4)中计算出来的均值、方差值分别与所述步骤(1)设定滴灌工作的土壤湿度均值门限、方差门限进行对比，微控制器根据对比结果，向电磁阀驱动单元发送电磁阀的驱动信号，由电磁阀驱动单元控制电磁阀的开启及关闭，进而控制滴灌作业的开启和关闭，实现滴灌作业。

所述步骤(5)中，微控制器对电磁阀驱动单元的控制具体如下：

(5-1)如果：所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值小于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差小于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，即

电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)；若电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-2)如果：所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值小于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，即

电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)；若电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-3)如果：所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差小于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为开启状态，即

电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀工作状态指示位为0(即为关闭状态)；如果电磁阀工作状态指示位为0(即为关闭状态)，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持电磁阀关闭状态；

(5-4)如果：所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限且小于1.05倍的所述土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，即

电磁阀工作状态指示位为0(即为关闭状态)，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，电磁阀驱动单元控制开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)；若电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-5)如果：所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于1.05倍的所述土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为开启状态，即

电磁阀工作状态指示位为1(即为开启状态)，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀工作状态指示位为0(即为关闭状态)；若电磁阀工作状态指示位为0(即为关闭状态)，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持关闭状态。

步骤(2)中，所述的每间隔一段时间优选为120秒，即土壤湿度检测时间间隔优选为120秒。

本装置及方法采用低功耗的休眠/唤醒机制设计，降低控制装置的能量消耗，静态电流小于150uA。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1、本发明可有效监测和评估土壤湿度情况并主动进行水肥滴灌的自动控制装置，有效提高劳动效率，并减少无谓的水肥消耗。

2、本发明采用阵列式监测结构采集处于不同地点不同深度的土壤湿度情况，实现土壤湿度情况的较全面采集和监测，并用于控制滴灌工作，有效提高滴灌效率和降低水肥消耗。阵列式监测结构中的土壤湿度传感器可采用总线型、星型连接方式与MCU控制部分连接，满足传感器的灵活部署需求。直接通过电池供电，无需外接市电，安装简单。实现可充电电池供电，满足该装置电池可循环使用的需求。该专利装置具有掉电保护，防雷，防静电功能，可适应野外部署恶劣环境的要求。整个装置均采用低功耗的休眠/唤醒机制进行软、硬设计，实现日常运行的低耗电要求。

3、整个控制装置安装简单，耗电小，体积小，可满足野外长期工作部署的要求。基于闭环式的控制方式，无需人工干预，实现智能化的滴灌工作。

附图说明

图1是本发明装置的总体结构框图。

图2是图1所示装置的具体示意图。

图3是图1所示土壤湿度监测单元与控制单元的具体连接示意图。

图4是实施例2中土壤湿度监测单元与控制单元的具体连接示意图。

图5是本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置包括电源部分(即供电单元)、土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀以及滴灌管，所述供电单元分别与土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀连接，土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀依次连接，所述电磁阀连接在滴灌管上；所述土壤湿度监测单元为16个，并呈阵列分布地置于被测土壤中。

如图2所示，各土壤湿度监测单元构成土壤湿度监测部分，每个土壤湿度监测单元包括土壤湿度传感器1，16个土壤湿度传感器1，各土壤湿度传感器1采用阵列式结构分布，组成4×4的土壤湿度监测阵列，如图3所示，用于实时监测土壤湿度，其土壤湿度监测范围为0％-80％。所述16个土壤湿度传感器1组成4×4阵列结构，部署在范围为20M×5M的土壤内，其中，4个放置于10CM深度，8个放置于30CM深度，4个放置于50CM深度，并且与MCU控制单元(控制单元中的微控制器)相连接，将土壤湿度情况提供给MCU控制部分(控制单元中的微控制器)。

如图2所示，所述控制单元包括微控制器、电磁阀驱动单元、显示单元和电子开关，土壤湿度监测单元、微控制器、电磁阀驱动单元、电磁阀依次连接，所述显示单元与微控制器连接，所述微控制器、电磁阀驱动单元、显示单元分别与供电单元连接；如图3所示，电子开关分别连接土壤湿度监测单元、微控制器。微控制器为MCU控制单元。

所述微控制器，采用ATMEGA16系列单片机，具备高速的信号处理能力。

如图2所示，电源部分(即供电单元)包括相互连接的电源单元和DC/DC升压电路，电源单元与微控制器、显示单元连接；DC/DC升压电路与电磁阀驱动单元、土壤湿度监测单元连接。

所述电源单元采用可充电电池，其工作电压在3.2V-3.7V之间，最大可提供10A的瞬时工作电流。

所述DC/DC升压电路实现3V到5V的直流升压，可提供1A的输出电流，升压效率为85％-95％。所述DC/DC升压电路与电磁阀驱动单元相连接，为电磁阀驱动单元提供5V的直流驱动电压。

所述电磁阀为双稳态自保持式电磁阀。

所述显示单元包括显示屏和控制按键，所述显示屏、控制按键均分别与微控制器连接。显示屏为液晶显示屏，控制按键为键盘输入设备。

所述控制按键以及显示屏提供键盘输入和信息显示功能，它们与MCU控制单元(控制单元中的微控制器)相连接，可设定和显示土壤湿度均值门限值，提供即时开启和即时关闭功能。

所述电磁阀驱动单元为电磁阀全桥驱动单元，由四对三极管组成全桥驱动，可提供最大1.5A和最高45V的驱动能力。所述电磁阀全桥驱动单元的输出接口还并联有压敏电阻和瞬态抑制二极管，具有静电防护和防雷功能。所述电磁阀驱动单元与控制单元相连接，控制单元可发送提供脉冲式信号控制电磁阀驱动单元的工作。

所述双稳态自保持式电磁阀连接在滴灌管上，实现水肥滴灌的开启和闭合。所述双稳态自保持式电磁阀与电磁阀驱动单元相连接，电磁阀驱动单元提供5V的正反向驱动脉冲，控制双稳态自保持式电磁阀的开启和闭合。

本阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置采用低功耗系统设计，其中，各土壤湿度传感器1、微处理器、控制按键、显示屏、DC/DC升压电路、电磁阀驱动单元均采用低功耗的休眠/唤醒机制进行软、硬件设计。本阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置静态电流低于150uA。

如图3所示，土壤湿度传感器1采用4×4的监测阵列结构，使用两个四选一的电子开关来选通对应行、列的土壤湿度传感器，其中电子开关控制信号由MCU控制单元(即微控制器)提供，各土壤湿度传感器1的信号线连接方式采用总线型的连接拓扑结构，即所有土壤湿度传感器1通过一个总线与微控制器连接，并与MCU控制单元(即微控制器)的A/D接口相连，提供土壤湿度监测结果。

各土壤湿度传感器1通过采用总线型的信号线连接拓扑结构，可满足阵列式土壤湿度传感器在实际工作环境下灵活部署的需求。

如图5所示，由上述装置实现的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制方法，包括如下步骤：

(1)控制装置的工作程序为首先对系统进行初始化，完成包括对电磁阀，时钟，A/D接口(土壤湿度传感器采集接口)，以及外部人机接口如：键盘，液晶的初始化工作，设定滴灌工作的土壤湿度均值门限X和方差门限Δ²，将电磁阀工作状态指示位初始化为0(0表示电磁阀处于关闭状态，1表示电磁阀处于开启状态)。供电单元分别为土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀供电。

系统时钟采用PCF8563时钟。

(2)控制装置采用休眠/唤醒机制工作，即平时处于休眠状态，每间隔120秒，控制单元被自动唤醒，轮流选通土壤湿度传感器阵列中的每一个传感器1，并进行记录。

(3)各土壤湿度传感器1采集对其所在位置土壤的湿度，并将采集到的土壤湿度值发送至控制单元的微控制器中，微控制器记录所采集到的土壤湿度值；

(4)微控制器对各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值进行计算，得出各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的均值以及方差；各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值满足：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i,$

其中，

为所求的各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的均值，x_i为第i个土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值，n为土壤湿度传感器个数(即为16)；

各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的方差满足：

${\mathrm{\δ}}^2=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2,$

其中，δ²为所求的各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的方差值，

为各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的均值，x_i为第i个土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值，n为土壤湿度传感器个数(即为16)；

(5)控制单元中的微控制器将所述步骤(4)中计算出来的均值、方差值分别与所述步骤(1)设定滴灌工作的土壤湿度均值门限、方差门限进行对比，微控制器根据对比结果，向电磁阀驱动单元发送电磁阀的驱动信号，由电磁阀驱动单元控制电磁阀的开启及关闭，进而控制滴灌作业的开启和关闭，实现滴灌作业。滴灌作业完成后，本阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置进入省电工作模式。

所述步骤(5)中，微控制器对电磁阀驱动单元的控制具体包括：

(5-1)如果：

且电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1；若电磁阀工作状态指示位为1，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-2)如果：

且电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1；若电磁阀工作状态指示位为1，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-3)如果：

且电磁阀工作状态指示位为1，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀工作状态指示位为0；如果电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持电磁阀关闭状态；

(5-4)如果：

且电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，电磁阀驱动单元控制开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀工作状态指示位为1；若电磁阀工作状态指示位为1，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-5)如果：

且电磁阀工作状态指示位为1，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀工作状态指示位为0；若电磁阀工作状态指示位为0，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持电磁阀关闭状态。

其中，

为各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的均值，X为步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，δ²为所求的各土壤湿度传感器1采集到的土壤湿度值的方差值，Δ²为步骤(1)设定的方差门限。

本装置及方法采用低功耗的休眠/唤醒机制设计，降低控制装置的能量消耗，静态电流小于150uA。

实施例2

本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：如图4所示，各土壤湿度传感器采用4×4的监测阵列结构，使用两个四选一的电子开关来选通对应行、列的土壤湿度传感器1，其中电子开关控制信号由MCU控制单元(即微控制器)提供，土壤湿度传感器阵列的信号线采用星型连接结构，即每行土壤湿度传感器1通过一个总线与微控制器连接，并与MCU控制单元(即微控制器)的A/D接口相连，提供土壤湿度监测结果。

各土壤湿度传感器1通过采用星型的信号线连接拓扑结构，可满足阵列式土壤湿度传感器在实际工作环境下灵活部署的需求。

实施例3

本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述土壤湿度监测单元为64个，即包括64个土壤湿度传感器1，各土壤湿度传感器1之间采用8×8的阵列式分布结构。

实施例4

本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述土壤湿度监测单元为36个，即包括36个土壤湿度传感器1，各土壤湿度传感器1之间采用6×6的阵列式分布结构。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：包括供电单元、土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀以及滴灌管，所述供电单元分别与土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀连接，土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀依次连接，所述电磁阀连接在滴灌管上；所述土壤湿度监测单元为若干个，并呈现阵列分布地置于被测土壤中。

2.根据权利要求1所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述土壤湿度监测单元包括土壤湿度传感器，各土壤湿度传感器呈阵列分布地置于被测土壤中。

3.根据权利要求2所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述土壤湿度监测单元为16～64个。

4.根据权利要求2所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述控制单元包括微控制器、电磁阀驱动单元、显示单元和电子开关，土壤湿度监测单元、微控制器、电磁阀驱动单元、电磁阀依次连接，所述显示单元与微控制器连接，所述微控制器、电磁阀驱动单元、显示单元分别与供电单元连接；所述电子开关连接微控制器、土壤湿度监测单元。

5.根据权利要求4所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述供电单元包括相互连接的电源单元和DC/DC升压电路，电源单元分别与微控制器、显示单元连接；DC/DC升压电路分别与电磁阀驱动单元、土壤湿度监测单元连接。

6.根据权利要求4所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述显示单元包括显示屏和控制按键，所述显示屏、控制按键均分别与微控制器连接。

7.根据权利要求1所述的阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置，其特征在于：所述电磁阀为双稳态自保持式电磁阀。

8.权利要求4所述阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)初始化设置控制单元、电磁阀，设定滴灌工作的土壤湿度均值门限和方差门限，并将电磁阀的工作状态指示位初始化为关闭状态；供电单元分别为土壤湿度监测单元、控制单元、电磁阀供电；

(2)每间隔一段时间，控制单元被自动唤醒，并轮流选通各土壤湿度传感器；

(3)各选通的土壤湿度传感器采集其所在位置土壤的湿度，并将采集到的土壤湿度值发送至控制单元的微控制器中，微控制器记录所采集到的土壤湿度值；

(4)微控制器对各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值进行计算，得出各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值以及方差；各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值满足：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i,$

其中，为所求的各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值，n为土壤湿度传感器的个数，x_i为第i个土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值；

各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的方差满足：

${\mathrm{\δ}}^2=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2,$

其中，δ²为所求的各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的方差值，

为各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值，n为土壤湿度传感器的个数，x_i为第i个土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值；

(5)控制单元中的微控制器将所述步骤(4)中计算出来的均值、方差值分别与所述步骤(1)设定的土壤湿度均值门限、方差门限进行对比，微控制器根据对比结果，向电磁阀驱动单元发送电磁阀的驱动信号，由电磁阀驱动单元控制电磁阀的开启及关闭，进而控制滴灌作业的开启和关闭，实现滴灌作业。

9.根据权利要求8所述阵列式土壤湿度自动反馈滴灌控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中，微控制器对电磁阀驱动单元的控制具体如下：

(5-1)如果所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值小于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差小于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀的工作状态指示位为开启状态；若电磁阀工作状态指示位为开启状态，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-2)如果所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值小于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀的工作状态指示位为开启状态；若电磁阀的工作状态指示位为开启状态，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-3)如果所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限，方差小于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为开启状态，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀的工作状态指示位为关闭状态；如果电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持电磁阀关闭状态；

(5-4)如果所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于步骤(1)设定的土壤湿度均值门限且小于1.05倍的所述土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，则微控制器向电磁阀驱动单元发送正向脉冲驱动信号，电磁阀驱动单元控制开启电磁阀，开始滴灌工作，并更新电磁阀的工作状态指示位为开启状态；若电磁阀的工作状态指示位为开启状态，则不发送信号，保持电磁阀开启状态；

(5-5)如果所述步骤(4)中，各土壤湿度传感器采集到的土壤湿度值的均值大于1.05倍的所述土壤湿度均值门限，方差大于步骤(1)设定的方差门限，且电磁阀的工作状态指示位为开启状态，则微控制器向电磁阀驱动单元发送反向脉冲驱动信号，关闭电磁阀，并更新电磁阀的工作状态指示位为关闭状态；若电磁阀的工作状态指示位为关闭状态，则微控制器不向电磁阀驱动单元发送驱动信号，保持电磁阀关闭状态。

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