基于單片機控制的節水灌溉系統的研究

裴瑞婷

摘 要：隨著人類的不斷繁衍，地球上的資源也在不斷減少，尤其是水資源的減少更為嚴重。在這種情況之下，節約用水成為各個行業都要秉承的理念。對于農業方面來說，提高灌溉的效率和節約水資源之間有著緊密的聯系。現簡單介紹一下以單片機控制為基礎的節水灌溉系統的研究，希望能夠為以后的研究提供一定的依據。

關鍵詞：單片機控制；節水灌溉；研究

中圖分類號：S274.2 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.04.009

中國傳統的灌溉方式不僅灌溉的效率低下，而且會浪費大量的水資源，違背當前節約用水的理念。如果不能夠改進灌溉的方式，那么不管是由于水資源短缺還是農作物產量降低帶來的后果都是不可估量的。

1 基于單片機控制的節水灌溉技術的組成

對于由單片機控制的節水灌溉系統來說，單片機的地位無疑是非常重要的。單片機在節水灌溉系統中主要的功能為監控節水灌溉系統中的機器與設備，并且會對設備和機器收集到的系統數據進行一系列的處理工作。單片機控制的節水灌溉系統的主要工作模式是由灌溉系統首先對農作物種植的土地進行分析，然后把分析數據傳輸到單片機上，最后單片機在根據這些數據對灌溉系統中的設備進行操控。例如，如果灌溉系統反饋回來的數據是當前土壤缺乏水分，那么單片機就會給灌溉系統發出灌溉的指令，并會計算要達到目標水分所需要的時間，進行定時灌溉。除此之外還有其他情況，單片機也可以做出相應的反應，即基于單片機控制的節水灌溉系統主要是根據分析土壤條件來進行灌溉的。

單片機主要是由CPU、只讀儲存器、定時器、計算器以及芯片這幾部分構成。在節水灌溉系統中除了單片機以外還有一個比較重要的機器——土壤濕度傳感器。單片機就是在土壤濕度傳感器收集的數據基礎上進行分析，從而做出合理操作的。所以可以認為土壤濕度傳感器的好壞會在很大程度上影響單片機的操作。當然能夠把濕度傳感器上得到的數據傳送到單片機上也離不開數模轉換系統的幫助，主要是把傳感器產生的模擬信號轉化為數字信號。

2 模擬控制決策分析

一般來說智能控制系統都采用的是數學模型作為依據，而單片機控制的節水灌溉系統則采用的是模糊控制。模糊控制就是指利用被控制體系的物理性質來決定人工智能的操作。所以在單片機控制的節水灌溉系統中最大的問題就是如何獲取物理性質，這一般由制定者的經驗以及直覺來決定。物理性質在人類語言的描述下能夠變成抽象的海綿或者規則，但是由于語言的不確定性，所以人們可以通過對于這些不確定性的描述進行推測，從而得出結論。模糊控制和傳統的控制方式相比具有以下幾個優點：

（1）語言方式更加便捷。通過簡潔的語言進行描述，而不采用傳統的較為復雜的數學語言進行描述。當然根本原因還是無法利用精確的數學語言表達。

（2）模糊描述對于一些不熟悉計算機的工作人員來說，更加容易進行操作，更容易理解。對于一些農業上的工作人員，尤其是一些年齡較大的工作人員使用計算機工作并不熟悉，反而不如采用模糊描述的工作效率高。

（3）通過模糊描述，操作機器的工作人員能和機器形成一體化，工作的效率更高。

（4）在模糊控制的具體實施過程中，如果想要進行更改，只需要改動參數，具有比較強的靈活性。

3 數據處理

基于單片機控制的節水灌溉技術的數據處理主要包括兩個方面，即數字濾波技術和標度變換技術。數字濾波技術就是指在進行數據處理的過程中強化傳遞的信號，達到抗干擾的目的。這種技術能夠有效提高信號的傳播率，而且設計起來也非常的方便。只需要對軟件上的有關參數進行一些改變就能夠達到過濾的作用，在這個過程中也不需要再添加任何的硬件設備。而標度變換技術則是運用在數字顯示當中，這種技術的主要作用就是把數字顯示過程中顯示的數模轉換系統的數字轉換為溫度，然后溫度就會顯示在顯示器上面。標度變換其實就是一個數字不斷轉化為不同單位的過程。

根據上面的簡單介紹，我們知道單片機控制的節水灌溉系統和普通的灌溉系統采用的控制方式不同，主要是利用了模糊控制系統。模糊控制系統和精確的數學控制系統是有著很大區別的，甚至可以認為這是兩個極端。但是模糊控制系統的成功運用是被大量實踐結果證明了的。模糊控制系統最大的優勢就是操作簡單，只需要對軟件的參數進行更改即可，不需要增加硬件設備，所以這也是為什么這種節水灌溉方式受到歡迎的原因之一。

參考文獻：

[1] 畢海婷，任大偉.單片機控制的節水澆灌系統研究[J].赤峰學院學報（自然科學版），2015（13）.