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数据采集卡在农田滴灌自动化控制系统中的应用

通过计算机控制系统,利用各种传感器,自动采集 、监测农田土壤水分、土壤温度、大气温度、大气相对湿度、田间水分蒸发量和土壤全盐含量等农田环境参数,根据这些参数结合数学模型可预测需灌时日和需灌水量,显示有关农田温度、湿度变化状况,为自动化灌溉系统提供控制信息、传递控制信号,并结合作物需水规律实施灌溉,为农作物的生长提供科学合理的灌溉方案,实现降低劳动强度,增加作物生产效益的目的。

控制系统组成:

本系统由多路传感器(10路水势、6路温度传感器、4路盐分传感器,降水量、蒸发量、压力、水位传感器各2路)、管道阀门、水泵、计算机系统、数据采集卡(SFPCI-6131)及状态监测等外部设备组成。

1.系统硬件构成


系统原理框图


2.系统软件构成

农田环境参数采集与滴灌自动控制管理系统,采用WINDOWS平台。

3.系统特性和主要功能

该系统是用于自动监测土壤水分、蒸发量、降水量、土壤温度、大气温度、大气相对湿度、土壤盐分、地下水位、管道压力等参数,根据数学模型预测需灌时日和需灌水量,显示有关农田温度、湿度变化状况,并为自动灌溉系统提供控制信号,按照作物需水规律实施精确灌溉。具有准确性,减少劳动强度,可实现无人值守的特点。

4.实际应用

实际应用中,根据不同季节、作物生长情况可以灵活调节供水、供肥量,节水,节肥,节约人工,增产效果明显,系统长时间不间断运行,稳定可靠,得到客户好评。

实际在麦田中的应用,1#、2#地块管理方式是人工管理,3#、4#地块管理方式是自动化控制管理。相同面积的地块,人工管理田地和自动化控制系统管理田地下,粮食产量的对比。在采用了计算机控制下的自动灌溉,灌水量、灌水时间完全可以根据小麦的土壤条件、生长阶段等指标合理计算控制,使得自动化控制管理的地块在同等气候、施肥条件下产量远高于人工管理的地块。产量表格如下。

SFPCI-6131数据采集卡

技术参数

模入部分(以下简称AD)
? AD通道数:单端32路、双端16路;
? AD信号范围: -1.25V~+1.25V;-2.5V~+2.5V; -5V~+5V;-10V~+10V;
? 输入阻抗:≥ 10MΩ
? AD转换分辨率:16位
? AD转换速度:200KHZ
? AD数据先进先出缓冲存储器(FIFO)存储深度:4K字
? AD触发方式:软件触发;定时触发;外部触发;阈值触发;
? AD通讯方式:AD转换结束中断、FIFO半满中断、程序查询;
? AD转换非线性误差:±3LSB
模出部分(以下简称DA)
? DA通道数:4路
? DA范围: 0~5V;0~10V;-5V~+5V;-10V~+10V;
? DA转换分辨率:16位
? DA转换建立时间:   ≤ 10μS
? 4路DA加电输出状态:加电同时自动输出下限电平
数字量输入输出部分(以下简称DI/DO)
? DI:8路;
? DO:8路;
? 输入输出电平:TTL/CMOS电平兼容;
定时/计数器部分(以下简称T/C)
? 内部基准时钟:2MHz,占空比50%
? 定时/计数通道:4个32位定时/计数通道




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