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基 于 互 联 网 模式的水肥一体机智能终端设计 杨超辉 永城职业学院 河南 永城 nullnullnullnullnullnull 摘 要 以水肥一体机灌溉过程为研究对象 对农业生产自动灌溉和施肥控制方式进行分析 采用 互联网 null 模式建立水肥一体机智能控制终端系统 系统通过传感器进行土壤湿度和肥力采集 形成土壤墒情监测控制模 块 并采用数据分析的方式进行传感数据分析处理 生成系统灌溉施肥控制指令 系统测试结果表明 水肥一体 智能终端能够有效地进行数据采集与传输 在灌溉控制过程中水肥一体机自动生成的灌溉控制指令与计算结果 相符 系统具有较高的可靠性 关键词 水肥一体机 智能终端 监测控制 互联网 null 中图分类号 S224 4 文献标识码 A 文章编号 1003 188X 2023 06 0231 04 0 引言 灌溉是农业生产过程的重要环节 作物产量与灌 溉用水量之间具有直接关系 而农业灌溉要求在不影 响产量的条件下尽可能降低灌水量 null 灌溉控制系 统是农业生产智能灌溉的重要组成部分 其能够根据 作物生长状态需求设定不同的灌溉频率 灌溉开始时 间及灌溉时长 并可根据环境参数进行灌溉适应性调 整 null 随着信息化技术和网络技术的发展 利用互联 网技术进行农业生产数据利用 为智能灌溉提供参数 依据 成为一种新的智能农业灌溉方式 nullnull null 笔者基于互联网技术 设计了一种循环神经网络 控制的水肥一体机控制系统 可根据作物的生长状态 和生长参数 结合互联网农业专家信息数据 实现自 动控制作物灌溉量和施肥量 达到作物生长过程精准 灌溉的目的 1 水肥一体机终端系统设计 水肥一体机控制系统是一种基于无线网络传感 的智能化参数监测控制系统 采用传感器进行作物生 长状态和环境参数采集 并通过无线网络拓补结构进 行数据分析与交互 null 为保证水肥一体智能控制系 统具有较好的信息性能 采用任务调度功能进行环境 参数采集分析 影响因素分析 采用能源动态消耗的 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 河南省高等教育教学改革研究与实践项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 作者简介 杨超辉 nullnullnullnullnull 男 河南商丘人 讲师 硕士 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 方式进行参数调整 从而使智能灌溉控制过程中的数 据传输频率 传感器采样频率及数据分辨率能够根据 环境需求进行动态变化 null 当系统内某一项参数发 生变化时 任务调度模块能够触发其他传感器 自适 应地进行控制系统参数调整和优化 并配置新的参数 文件 整个任务调度过程依靠系统内部网络数据节点 和互联网进行信息交互 null 图 null 为水肥一体机终端系统网络架构 在系统 中 独立的传感器节点能够通过局域网关节点访问互 联网 实现传感器信息数据与互联网数据的融合对 比 同时 互联网能够将系统内部控制信息和数据进 行自动化分配 通过互联网中心建立不同控制终端之 间的数据共享 并对设备进行访问 图 null 水肥一体机终端系统网络架构 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 根据水肥一体机功能要求 基于互联网模式设计 nullnullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 DOI 10 13427 ki njyi 2023 06 037 了智能水肥一体机控制系统 能够根据农业生产过程 的需求 进行农田参数信息的采集 分析处理 汇集管 理 并对水肥一体机工作过程进行智能化控制 null 图 null 为水肥一体机智能控制系统功能框图 图 null 水肥一体机终端系统功能框图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 2 水肥一体机功能模块设计 水肥一体机智能终端采用互联网 null 的组合平台进 行开发设计 保证终端系统应用过程中具有较高的系 统稳定性和网络安全性 且能够较好地进行终端功能 扩展 null 根据水肥一体机系统需求分析和系统功能设计 要求 设计的水肥一体机智能终端功能模块主要包含 农业墒情监测控制模块 系统数据传输与存储模块 水肥一体化智能控制模块以及农田数据分析模块 农业墒情监测控制模块主要将农田内的墒情相 关传感器监测数据进行分析 同时将监测数据通过局 域网关发送至互联网系统 水肥一体智能终端实时进 行数据查看 同时在授权下进行数据相关存储及发送 操作 农田墒情监测控制模块也是一种墒情数据采集 过程 null 水肥一体机墒情监测控制模块在进行状态 监测时能够获取相关监测对象的位置信息 同时对各 传感系统的通信网络结构进行优化 系统数据传输与存储模块工作对象为水肥一体 智能系统终端对象属性数据和系统传感器采集监测 数据 对象属性数据主要指系统内的传感器对象和 执行机构 传感器对象包含系统内的温度传感器 湿 度传感器以及其他参数传感器等监测装置 执行结构 是水肥一体智能系统内自动控制装置所携带的相关 传感器 在工作过程中能够按照水肥的控制要求进行 调节 灌溉或者喷洒 系统数据传输与存储模块主要 用于对传感器数据进行管理 且不参与数据传输过程 中的网络建立步骤 当数据传输模块接收到传感器 数据时 在初始状态对传感数据进行分析 判断当前 环境内是否存在异常 并对变换后的环境参数信息进 行计算 表 null 为水肥一体机智能系统监测数据类型 表 null 系统监测数据类型 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull 变量类型 变量 变量类型 分类 环境变量 温度 湿度 风速 风向 光照 气压 作物变量 土壤变量 作物类型 生长环境 生长状态 温度 湿度 微量元素 农田数据监测分析模块主要对传感采集数据进 行分析查询 并可对历史采集数据进行查看 通过对 当前数据进行分析 可生成当前控制对象的状态 并 对监测区域内的相关作物生长状态进行分析 与历史 生长状态相关参数数据进行对比 从而形成当前控制 指令 nullnull 在灌溉系统监测分析过程中 对当前区域内 的农田信息及作物生长状态进行假设 计算出水肥一 体控制要求 同时分析作物的产量和增产率 当传感 数据发生变化时 对控制参数进行微调 并将该理论 计算参数作为水肥一体机工作初始指令 nullnull 图 null 为 水肥一体机控制过程分析图 图 null 水肥一体机控制过程分析图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 3 控制系统设计 所设计的水肥一体机控制系统基于互联网 null 建 立 能够准确计算得出灌溉时长 灌溉水量及施肥量 确保控制区域内的作物能够保持在最佳水分条件和 肥力条件下进行生长 nullnull 图 null 为水肥一体机控制器 结构框图 nullnullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 图 null 水肥一体机控制器结构框图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 控制系统根据设定的灌溉需求对灌溉参数进行 预测 计算出所需的灌溉周期 对灌溉后的作物土壤 墒情进行估计 并根据计算结果和预测结果之间的偏 差值进行周期的增减 直到估计值与初始值相符 对 控制结果的监测反馈 主要通过作物生长状态进行判 断 同时在控制初始条件的给定过程中要充分考虑作 物对水肥的使用量要求 作物的生长过程状态以及生 长环境的气候特征 4 系统测试分析 利用互联网 null 建立水肥一体机智能终端 同时对 其进行系统试验 主要分为系统模块内传感器测试 数据传输的有效性测试以及灌溉过程测试 传感器 与数据传输测试结果如表 null 所示 表 null 传感器与数据传输测试结果 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 测试对象 测试内容 测试结果 传感器 传感器是否接入控制系统 传感器接入 传感器数据信息属性 获取单一传感器数据信息属性 数据传输 传感器发送数据 收到传感器数据 执行机构发送数据 收到执行机构数据 向执行机构发送指令数据 执行机构接收到控制指令数据 在灌溉试验过程中 通过将传感器监测到的土壤 湿度和肥力与作物生长需求进行对比 计算得出理论 灌水量 施肥量及灌溉时长 并实际监测水肥一体机 的执行结果 验证水肥一体机灌溉过程可靠性 试验 过程中 分别在相同面积的 null 块不同区域内进行试 验 每一区域内设置 null 个采集点进行环境数据采集 灌溉过程可靠性试验数据如表 null 所示 表 null 灌溉过程可靠性试验数据 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 区域 土壤 持水量 nullnull 土壤 肥力 nullnull 理论计算值 灌水量 nullnull null 施肥量 nullnull 灌溉时长 nullnullnullnull 实际执行结果 灌水量 nullnull null 施肥量 nullnull 灌溉时长 nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期 5 结论 水肥一体机智能灌溉系统能够实现农田内土壤 墒情的动态监测 对墒情进行实时预报 同时生成灌 溉决策指令 对灌溉过程进行有效监测 从而有效进 行农田水分和土壤肥力的管理 优化灌溉过程资源配 置 提高作物种植经济效益 达到环保 节约的目的 参考文献 null 秦磊磊 王富军 胡树冉 等 null基于互联网的水肥一体化精 量控制系统 null null物联网技术 nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull null 徐振军 张建新 null用水户参与灌溉管理的灌区智慧水务建 设探讨 null null水利发展研究 nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnull null 朱庚华 王硕飞 张佳佳 等 null基于蓝牙和互联网技术的草 坪智能灌溉系统的设计 null null科技风 nullnullnullnull null null nullnullnull null 周杰 刘宝 徐梦颖 等 null智慧农业工程中的物联网 算法分 析及设计技术 null null科技与创新 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull null 管廷存 null基于农田灌溉监测管理技术应用 null null水科学与工 程技术 nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull null 钟峰 唐绪伟 null基于移动互联网的智能灌溉系统设计与开 发研究 null null数字通信世界 nullnullnullnull null nullnullnullnull null 包万才 null物联网技术在现代农业节水灌溉中的应用研究 null null农业与技术 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 刘泉生 卢志翔 null基于移动互联网的智能灌溉系统设计与 开发 null null信息与电脑 理论版 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null 高丽彬 金焱 null基于移动互联网的智能灌溉系统设计与开 发 null null信息与电脑 理论版 nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 李惠钧 李双冰 null基于移动互联网的智能灌溉系统设计与 开发 null null山西农经 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull 王蓓 张娜 周和平 等 null基于互联网的农业灌溉监测管理 设计与实现 null null灌溉排水学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 李惠钧 李双冰 null基于移动互联网的智能灌溉系统设计与 开发 null null山西农经 nullnullnullnull nullnull nullnullnull Design of Intelligent Terminal of Water Fertilizer Integrated Machine Based on Internet Mode nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull Abstract nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull 年 null 月 农 机 化 研 究 第 null 期
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