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分布式土壤湿度检测和灌溉决策系统研究

刘华  
【摘要】:我国是一个农业大国,水资源短缺日益成为制约我国农业发展的主要因素,农业生产的发展对于确保我国社会经济长期持续发展具有决定性意义。为了缓解农业用水压力,近年来我国加大了对农业节水技术的研究和投资力度。本文主要从土壤湿度检测和对检测的土壤湿度数据的融合算法进行研究,进而提供一种作物区域土壤墒情决策系统。主要研究内容概括如下:1)便携式土壤湿度检测装置设计。以低功耗单片机C8051F410为主控芯片,结合MS-10土壤湿度传感器,设计了一种集时间记录、数据存储、实时显示、蓝牙发送数据等功能的便携式土壤湿度检测装置,并完成了装置的组装与调试。2)二进制一致性算法设计。结合平均一致思想、轮盘思想和四状态二进制一致性算法构造出新型的N状态二进制一致性算法,解决了原有算法收敛规则依赖个人经验,状态个数选择不具备扩展性,无法考虑状态个数和准确率之间关系的问题,并应用遗传算法对初始的概率分布进行优化。仿真结果表明,算法改进后具有较高的预测准确率,从而可以对检测到的湿度数据进行归一化处理后,进行准确的土壤墒情决策。3)上位机决策软件设计。利用MATLAB的GUI工具,引入二进制一致性算法设计了节水灌溉决策软件,根据不同作物的水分需求设定需水值,对检测到的数据进行归一化处理;根据土壤湿度检测结果进行区域划分,分别判断各区域土壤湿度,为有针对性的浇水灌溉提供决策支持。4)决策支持系统校验与实测。严格按照仪器校验步骤对该装置进行实验室标定和室外取样验证,并结合野外不同场景对该装置进行了实地测试,验证了该装置的可靠性。


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