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(jié)約用水成為各個行業(yè)都要秉承的理念。對于農(nóng)業(yè)方面來說，提高灌溉的效率和節(jié)約水資源之間有著緊密的聯(lián)系?，F(xiàn)簡單介紹一下以單片機控制為基礎(chǔ)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究，希望能夠為以后的研究提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：單片機控制；節(jié)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(tǒng)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(dāng)前節(jié)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(nóng)作物產(chǎn)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(jié)水灌溉技術(shù)的組成

對于由單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)來說，單片機的地位無疑是非常重要的。單片機在節(jié)水灌溉系統(tǒng)中主要的功能為監(jiān)控節(jié)水灌溉系統(tǒng)中的機器與設(shè)備，并且會對設(shè)備和機器收集到的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行一系列的處理工作。單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的主要工作模式是由灌溉系統(tǒng)首先對農(nóng)作物種植的土地進行分析，然后把分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C上，最后單片機在根據(jù)這些數(shù)據(jù)對灌溉系統(tǒng)中的設(shè)備進行操控。例如，如果灌溉系統(tǒng)反饋回來的數(shù)據(jù)是當(dāng)前土壤缺乏水分，那么單片機就會給灌溉系統(tǒng)發(fā)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(yīng)的反應(yīng)，即基于單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)主要是根據(jù)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(gòu)成。在節(jié)水灌溉系統(tǒng)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(shù)據(jù)基礎(chǔ)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(dāng)然能夠把濕度傳感器上得到的數(shù)據(jù)傳送到單片機上也離不開數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的幫助，主要是把傳感器產(chǎn)生的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

2 模擬控制決策分析

一般來說智能控制系統(tǒng)都采用的是數(shù)學(xué)模型作為依據(jù)，而單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)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(zhì)來決定人工智能的操作。所以在單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)中最大的問題就是如何獲取物理性質(zhì)，這一般由制定者的經(jīng)驗以及直覺來決定。物理性質(zhì)在人類語言的描述下能夠變成抽象的海綿或者規(guī)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(jié)論。模糊控制和傳統(tǒng)的控制方式相比具有以下幾個優(yōu)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(tǒng)的較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)語言進行描述。當(dāng)然根本原因還是無法利用精確的數(shù)學(xué)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(nóng)業(yè)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(shù)，具有比較強的靈活性。

3 數(shù)據(jù)處理

基于單片機控制的節(jié)水灌溉技術(shù)的數(shù)據(jù)處理主要包括兩個方面，即數(shù)字濾波技術(shù)和標度變換技術(shù)。數(shù)字濾波技術(shù)就是指在進行數(shù)據(jù)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(shù)能夠有效提高信號的傳播率，而且設(shè)計起來也非常的方便。只需要對軟件上的有關(guān)參數(shù)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(shè)備。而標度變換技術(shù)則是運用在數(shù)字顯示當(dāng)中，這種技術(shù)的主要作用就是把數(shù)字顯示過程中顯示的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的數(shù)字轉(zhuǎn)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(shù)字不斷轉(zhuǎn)化為不同單位的過程。

根據(jù)上面的簡單介紹，我們知道單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)和普通的灌溉系統(tǒng)采用的控制方式不同，主要是利用了模糊控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)和精確的數(shù)學(xué)控制系統(tǒng)是有著很大區(qū)別的，甚至可以認為這是兩個極端。但是模糊控制系統(tǒng)的成功運用是被大量實踐結(jié)果證明了的。模糊控制系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就是操作簡單，只需要對軟件的參數(shù)進行更改即可，不需要增加硬件設(shè)備，所以這也是為什么這種節(jié)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(jié)水澆灌系統(tǒng)研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（13）.