可變量智能水肥配比系統的關鍵技術研究

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　　[摘要]實現對大棚環境的同源多點信息的采集與處理，采用自適應權重的方法實現多信息融合，同時實現將關鍵的肥水信息進行采集與處理，將這些信息作為灌溉決策的輸入量，解決環境信息分布不均勻的情況，從而提高肥水灌溉系統輸入的可信度、容錯性和可靠性。采用PID-模糊控制算法實現肥水高效精準混肥，實現精確配比和閉環控制兩大特點，實現了多通道肥料液與水在線高效精準混合，實現肥水灌溉量，電導率，EC值/PH值的精準控制。運用生態環境數據采集技術和先進的傳感技術，實現大棚環境信息和肥水信息的在線智能檢測，最終達到水肥一體技術的智能化和可變化。
　　[關鍵詞]水肥一體化;PID-模糊控制;自適應權重
　　目前我國研制的肥水一體化灌溉施肥機主要解決的了肥水混合的問題，但肥水灌溉智能決策問題還沒有完全融人控制系統中。雖然國內諸多學者針對灌溉決策算法，開展了大量的研究，但在肥水電導率決策方面的研究較少，使得國內研制的肥水一體化灌溉施肥機智能化程度低，往往是根據經驗設定肥水灌溉量和電導率值，通常需要專業技術人員完成，而農民無法科學的運行和管理設備。
　　本文通過大棚環境信息的多點檢測，融合多點信息數據，在基于PID-模糊控制的算法上實現施肥機的精準混肥，實現多通道肥料液與水源在線高效精準混合和肥水灌溉量與電導率精準控制，提高肥水一體化灌溉施肥系統的決策可信度、容錯能力和穩定性。
　　1關鍵技術
　　1.1同源環境信息測量及處理技術
　　為了對大棚環境信息中的大量數據進行控制和管理，以反映真實的肥水信息的情況，本項目采用一種混合的數據處理方法即自適應加權融合算法。先用格羅貝斯判據剔除測量數據中的疏失誤差，然后基于算術平均值與分批估計的融合算法對余下的數據進行預處理，最后在總均方誤差最小的最優條件下，采用自適應加權融合算法對數據進行融合處理。把處理后的結果與其他算法進行比較，結果是采用混合算法的數據精度最高，誤差最小。所以采用這種混合的數據處理方法，能把大量數據融合為一個最接近真實情況的數據，提供準確可靠的信息。
　　1.2基于PID-模糊算法的控制技術
　　模糊控制與PID控制屬于較常用的兩種不同控制方法，它們各有自己的特點。兩個常規的控制算法往往不能恰當選擇切換點，其中模糊控制的穩態精度較低，而PID控制容易產生超調，其量化因子與比例因子屬于一次性確定，并不能夠適應對象的大幅度變化，導致控制上存在缺陷，進而影響了控制效果。結合兩種控制算法的優點，利用變論域思想，采用梯形隸屬函數的模糊切換算法，從而實現模糊PID符合控制。小偏差采用PID控制，進而消除穩態誤差;而大偏差則采用模糊控制，確保快速性及抑制超調。將此算法應用于肥水調控系統，該算法有著較好的動態性能和穩態性能，可以實現肥水信息的精確配比。1.3在線智能顯示與監測技術
　　大棚環境內配套先進的環境生態采集器，其主要有空氣溫濕度傳感器，土壤溫濕度傳感器，光照強度傳感器和二氧化碳濃度傳感器構成，實現大棚環境信息的采集。肥水一體機內配套精確度高的流量計，壓力計，PH傳感器，EC傳感器，實現肥水信息的采集。將這些數據經過有線或者無線的方式傳輸給上位機，利用C++編寫的上位機軟件實現數據的智能顯示和監測。
　　2技術路線
　　3結論
　?。?）搭建大棚環境信息檢測系統，實現對環境傳感器的布置，完成數據信息的采集、顯示、發布與存儲。
　?。?）將這些肥水信息融合也作為灌溉施肥決策的輸人量，從而提高肥水灌溉系統輸人的可信度、容錯性和可靠性，實現肥水高效精準混肥。
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