基于模糊控制的温室内土壤湿度智能监控系统设计

第 ３４卷 第 ５期２０１５年 ９月华中农业大学学报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３４ Ｎｏ．５Ｓｅｐ．２０１５，１２１～１２６基于模糊控制的温室内土壤湿度智能监控系统设计钱稷１周娟２张广华１刘杨３邸葆１１．河北农业大学园艺学院，保定０７１０００；２．河北农业大学机电工程学院，保定０７１０００；３．河北软件职业技术学院软件工程系，保定０７１０００摘要为提高温室管理水平 ，针对有线系统监测布线不灵活或长时无人监测和无线系统数据传输不稳定等问题 ，设计一种基于 ＧＳＭ技术具有远程交互功能的土壤湿度监控系统 。该系统由 ＭＳＰ４３０控制器 、ＧＳＭ 模块灌溉控制电路等组成 。通过 ＧＳＭ模块以短信的方式实现与用户之间的交互功能 ，并利用模糊控制算法进行精确灌溉 。运行试验结果表明 设计的系统工作稳定 ，数据传输距离不受限 ，节水灌溉效果显著 ，ＧＳＭ模块收发信息的正确率达 １００％；接收数据正确率达 ９８．７３％，实时监控灌溉性能稳定 ；能够实现精确灌溉 ，与人工漫灌相比节省 ２０％～３０％的用水量 ，节水效果显著 。关键词土壤湿度 ；ＧＳＭ短信模块 ；模糊控制 ；自动灌溉中图分类号Ｓ ２７５ 文献标识码Ａ 文章编号１０００－２４２１（２０１５）０５－０１２１－０６收稿日期 ２０１４－１１－２４基金项目 河北省科技计划项目 （１２２２７４０５）；河北省保定市科技计划项目 （１４ＺＮ０１５）；河北省保定市科技计划项目 （１４ＺＮ０１８）钱稷 ，讲师 ．研究方向 环境调控技术与生物电阻抗 ．Ｅ－ｍａｉｌｑｉａｎｊｉ１６７＠１６３．ｃｏｍ土壤湿度对温室作物生长发育有重要影响 ，而温室环境的监控仅靠人工去完成已远远不能满足需要 ，因此 ，为温室环境监控配备一个良好的监控系统 ，不仅可取得显著的经济效益 ，而且还有不可估量的社会效益 。国内现有的控制系统中能够实现信息的采集 、处理 、传递 、存储 、检索等各个环节 ，但其通信方式普遍采用的是基于４８５总线或２３２总线的有线通信方式和ＣＣ１０００或ＮＲＦ系列的无线频段通讯方式 。有线通信方式存在线缆错综复杂 、安装维护难度大 、成本高等缺点 ；无线频段通讯方式存在数据传输距离短 、传输信号不稳定 、时效性差等不足 ，并因智能化程度不高 、便携性差等 ，已经跟不上温室精细管理的步伐 。在国外 ，如美国 、澳大利亚 、巴西等国家 ，对土壤水分的研究投入相当大 ，而且也具备一定 的 实 力 ，研制出一些先进的仪器 ，像 美 国ＭＥＴＺＥＲ ＴＯＬＥＤＯ公司的土壤水分测试仪 、Ｍｏｉｓ－ｔｅｓｔ土壤水分检测仪等 ，因其价格比较昂贵 ，对于科研院所和精确测量实验室等尚可接受 ，但在农业生产中难以推广 ，因此 ，研制 、开发具有适合我国国情的功耗低 、性能稳定 、通讯距离不受限制的监控系统具有重要意义 。土壤湿度需要进行实时监测 ，才能达到及时 、精准控制 、有效节水的效果［１］。本试验设计的系统应用ＧＳＭ无线通讯技术和模糊控制技术 ，实现温室内土壤参数的实时检测和节水灌溉控制 。ＧＳＭ模块能够实现远程数据传输 ，并具有信号稳定 、覆盖范围广 、价格便宜 、永远在线等特点 ，特别适用于需频繁传送小流量数据的监测领域［２］。系统通过模糊控制规则对给水阀执行有效控制 ，实现温室作物的智能精细灌溉功能 ，可达到节水灌溉的目的 。１ 系统整体设计温室湿度监控系统主要是以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机为核心部件 ，通过对数据采集 、数据传输 、人机交互 、电源处理等模块的设计 ，实现系统的自动采集 、实时显示 、无线传输 、自动控制灌溉等功能 。系统整体结构如图１所示 。２ 主要功能模块设计２．１ 系统低功耗的设计本系统选用ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机作为系统核心处理芯片 。ＣＰＵ中包含１６位寄存器用于缩短指令执行时间 ，可以在１个时钟周期内完成寄存器与寄存器间的操作 。ＣＰＵ的额定工作电流为０．１～４００μＡ，额定电压为１．８～３．６Ｖ，从待机到唤醒模式相应时间不超过６μｓ，并可以使启动更加迅速 。DOI10.13300/ki.hnlkxb.2015.05.045华中农业大学学报 第 ３４卷图 １系统结构框图Ｆｉｇ．１ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ同时 ，丰富的中断能力减少了查询的需要 ，很适合应用于需长时间供电的工作场合［３－４］。对于大多数现场数据采集的应用环境而言 ，能很好地满足湿度采集的要求 。２．２ 土壤湿度采集功能的设计本系统采用基于时域反射 （ＴＤＲ）技术的ＴｈｅｔａＰｒｏｂｅ型土壤湿度传感器作为数据采集节点的前端设备 。ＴＤＲ法是利用电磁波在不同介质中的传播速度 的 差 异 来 测 定 土 壤 含 水 率［５－６］。将 长 度 为１３．３３５ｃｍ的４个探针插入土壤介质中 ，４００ＭＨｚ电磁脉冲信号通过特殊设计的内部电路从探针的始端传播到终端 ，输出的模拟电压信号与２个点的驻波信号振幅的电位差成正比 。土壤含水率与介电常数呈线性关系［７－８］槡ε＝１．０７＋６．４Ｖ－６．４Ｖ２＋４．７Ｖ３（１）θｗ ＝Ｗｗ－Ｗ０Ｌ（２）ａ１ ＝ε槡ｗ－ ε槡０θｗ，ａ０ ＝槡ε０（３）θｖ＝１．０７＋６．４Ｖ －６．４Ｖ２＋４．７Ｖ３－ａ０ａ１（４）式中Ｖ为ＴｈｅｔａｚＰｒｏｂｅ探头输出电压值 ；ε为土壤的介电常数 ；εｗ为湿土的介电常数 ；ε０为干土的介电常数 ；Ｗｗ为湿土的质量 ；Ｗ０干土的质量 ；Ｌ为湿土的体积 ；θｖ为土壤的体积含水率 。温室作物根系主要分布在地下１０～８０ｃｍ处 ，故测量探头应分布在地下１０～１００ｃｍ的各层面中 。湿度传感器的电缆长度为２００ｃｍ，并 可 加 长 至３ ０５０ｃｍ，采用４～２０ｍＡ的电流信号 。其密封材料为树脂浇灌 ，完全密封防水 ，埋于地下不会影响土壤湿度信号的提取 ，能够满足实际生产需求 。２．３ 无线数据传输功能的设计无线传输功能是由Ｓｉｅｍｅｎｓ公司新一代无线通信ＧＳＭ模块实现的 ，具有快速 、可靠 、不限传输距离等功能 。它设计小巧 、功耗很低 ，模块的工作电压为３．３～５．５Ｖ。射频天线部分主要实现信号的调制与解调 ，实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换 。ＭＡＸ３２３２芯片实现接口电路的ＴＴＬ与ＲＳ２３２电平转换 。ＲＸＤ引脚实现数据发送功能 ，ＴＸＤ实现数据接收功能 ，ＣＣＩＮ用来检测卡座中是否插入ＳＩＭ卡 ，ＣＣＩＮ１实现ＳＩＭ卡与ＴＣ３５＿ＺＩＦ的数据传输功能［９］。硬件电路如图２所示 。图 ２无线模块硬件电路Ｆｉｇ．２ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｄｕｌｅ ｈａｒｄｗａｒｅ２２１第 ５期 钱稷 等 基于模糊控制的温室内土壤湿度智能监控系统设计本设计系统采用ＰＤＵ模式收发短信 。此模式被所有手机支持 ，可以使用任何字符集 。系统将ＳＭＳ地址 、中心电话号码 、用户电话号码和湿度信息通过ＵＣＳＩＩ方式进行编码并压缩成ＰＤＵ数据包 ，以ＵＣＳＩＩ码的格式发送出去 ，实现中文短消息的发送［１０］。１）发送的ＰＤＵ数据格式分析 。假设中心号码是＋８６１３８００３１２５００，目标号码是１３７３１６９２６８９，消息内容是 “当前湿度值为５２％”。从ＧＳＭ模块发出的ＰＤＵ数 据 包 是０８９１６８３１０８３０１１０５Ｆ０／１０００Ｄ９１６８３１３７６１２９８６Ｆ／０００８００１２５Ｆ５３５２４Ｄ６Ｅ７Ｆ５Ｅ／Ａ６５０３ＣＦＦ１ＡＦＦ１５ＦＦ１２００２５。编码格式见表１。２）ＧＳＭ发送信息程序段 的 编 写 。系 统 通 过ｓｅｎｄ ｓｔｒｉｎｇ函数实现通过串口发送一串字符串 ，通过ｃｏｍｐｓｔｒｉｎｇ函数实现字符串的比较功能 。发送流程如图３所示 。表 １ＰＤＵ编码格式Ｔａｂｌｅ １ ＰＤＵ ｅｎｃｏｄｉｎｇｆｏｒｍａｔＰＤＵ段 Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｄａｔａ ｕｎｉｔ 分段含义 Ｗｉｓｅ ｍｅａｎｉｎｇ０８９１ ＳＭＳＣ地址的长度和格式 Ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ Ｔｈｅ ＳＭＳＣ ａｄｄｒｅｓｓ６８３１０８３０１１０５Ｆ０在中心号码 ８６１３８００３１２５００ 的后面加 “ Ｆ“ ，再将相邻的两位数字颠倒得到的 ＳＭＳＣ地址 Ａｄｄ“ Ｆ“ ｉｎｔｈｅｂａｃｋ ｏｆ ｃｅｎｔｅｒ ｎｕｍｂｅｒ ８６１３８００３１２５００，ｔｈｅｎ ｔｗｏ ｄｉｇｉｔ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ａｄｊａｃｅｎｔ ｏｂｔａｉｎｅｄ ＳＭＳＣ ａｄｄｒｅｓｓ１１００ 文件头字节和信息类型 Ｔｈｅ ｆｉｌｅ ｈｅａｄｅｒ ｂｙｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ０Ｄ９１ 目标号码长度类型 Ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｎｕｍｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ｔｙｐｅ６８３１３７６１２９８６Ｆ９目标号码 ８６１３７３１６９２６８９ 的后面加 “ Ｆ“ ，再将相邻的两位数字颠倒得到的目标地址 Ａｄｄ“ Ｆ“ ｂｅｈｉｎｄｔｈｅｔａｒｇｅｔ ｎｕｍｂｅｒ ８６１３７３１６９２６８９，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｗｏ ｄｉｇｉｔｓ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｇｅｔ０００８００ 协议标示，采用ＵＣＳＩＩ编码方式 Ｔｈｅ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｍａｒｋｉｎｇ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ＵＣＳＩＩ ｃｏｄｉｎｇ１２发送信息的 ＵＣＳＩＩ码的长度除以 ２，以十六进制表示Ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＵＣＳＩＩ ｃｏｄｅ ｔｏ ｓｅｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ２，ｓｉｘｔｅｅｎ ｈｅｘａｄｅｃｉｍａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ５Ｆ５３５２４Ｄ６Ｅ７Ｆ５ＥＡ６５０３－ＣＦＦ１ＡＦＦ１５ＦＦ１２００２５用户信息 “当前湿度值 ５２％”的 ＵＣＳＩＩ码Ｕｓｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ“ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｈｕｍｉｄｉｔｙ５２％”ＵＣＳＩＩ ｃｏｄｅ图 ３ＧＳＭ模块发送信息流程图Ｆｉｇ．３ Ｓｅｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｌｏｗ ｆｏｒ ＧＳＭ ｍｏｄｕｌｅ３ 智能控制的设计３．１ 模糊控制器的设计模糊控制是将由精确量转化来的模糊信息 ，按照总结手动控制策略取得的语言控制规则进行模糊推理 ，给出模糊输出判决 ，并再将其转化为精确量 ，作为反馈送到被控对象 （或过程 ）的控制作用［１１］。本设计中作物的需水量模糊推理系统是一个双输入单输出的模糊推理系统 ，以土壤湿度实际输出值与设定期望值的误差Ｅ和误差变化率ＥＣ作为输入 ，以给水时间Ｔ作为输出［１２］。模糊控制系统的结构如图４所示 。图 ４模糊控制系统结构框图Ｆｉｇ．４ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｍｏｄｕｌｅｓ３２１华中农业大学学报 第 ３４卷３．２ 模糊控制表的计算取偏差Ｅ、偏差变化率ＥＣ的论域为 ［－４，４］，给水时间的范围可取 ［０，３０］ｍｉｎ。首先 ，连续变化量使之离散化 ，构成７个整数的离散集合 ，Ｅ和ＥＣ的论域设为 ｛－４，－３，－２，－１，０，１，２，３，４｝。然后 ，对其语言变量进行取值 ，模糊语言变量分为 ｛正大（ＰＢ），正中 （ＰＭ），正小 （ＰＳ），零 （ＺＯ），负小 （ＮＳ），负中 （ＮＭ），负大 （ＮＢ）｝。输出控制量Ｕ取４个语言值 ，分别为 ｛关闭 （ＺＯ），短时间灌溉 （ＰＳ），中等时间灌溉 （ＰＭ），长时间灌溉 （ＰＢ）｝。量化因子ＫＥ和ＫＥＣ由下式确定 ＫＥ＝ｎ／ｘＥ，ＫＥＣ＝ｎ／ｘＥ式中ｘＥ、ｘＥＣ表示Ｅ和ＥＣ的实际范围 ，ｎ表示整个论域的范围［１１－１３］。表 ２模糊控制规则Ｔａｂｌｅ ２ Ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ ｒｕｌｅＥＥＣＮＢ ＮＭ ＮＳ ＺＯ ＰＳ ＰＭ ＰＢＮＢ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ＰＳＮＭ ０ ０ ０ ０ ０ ＰＳ ＰＭＮＳ ０ ０ ０ ０ ０ ＰＳ ＰＭＺＯ ０ ０ ０ ０ ＰＳ ＰＭ ＰＢＰＳ ０ ０ ０ ０ ＰＳ ＰＭ ＰＢＰＭ ０ ０ ０ ＰＳ ＰＭ ＰＢ ＰＢＰＢ ０ ０ ＰＳ ＰＭ ＰＭ ＰＢ ＰＢ３．３ 模糊控制规则及模糊推理模糊控制规则是根据有经验的操作者或专家的控制知识和经验制定出若干模糊控制规则 ，对于双输入单输出的控制系统 ，其规则具有如下形式 Ｒ１ＩＦ Ｅ ｉｓ Ｅ１ＡＮＤ ＥＣｉｓ ＥＣ１ＴＨＥＮ Ｔｉｓ Ｔ１Ｒ２ＩＦ Ｅｉｓ Ｅ２ＡＮＤ ＥＣｉｓ ＥＣ２ＴＨＥＮ Ｔｉｓ Ｔ２ＲｎＩＦ Ｅｉｓ ＥｎＡＮＤ ＥＣｉｓ ＥＣｎＴＨＥＮ Ｔｉｓ ＴｎＲ＝｛Ｒ，Ｒ１，，Ｒｎ｝式中Ｅｉ，ＥＣｉ和Ｔｉ（ｉ＝１，２，ｎ）是Ｅ，ＥＣ和Ｔ在其论域上的语言变量值 。所有规则组合在一起构成了规则库 。把上述模糊规则列成模糊状态表形式 ，逐渐形成最佳灌溉方案 。其中的一条规则 Ｒｉ如果Ｅ是Ｅｉａｎｄ ＥＣ是ＥＣｉ，则Ｔ是Ｔｉ，其模糊蕴含关系定义为μＲｉ＝μ（Ｅｉａｎｄ ＥＣｉ→Ｔｉ）（Ｅ，ＥＣ，Ｔ）＝［μＥｉ（Ｅ）ａｎｄμＥＣｉ（ＥＣ）］→μＴｉ（Ｔ）（５）其中 ，“Ｅｉａｎｄ ＥＣｉ”是定义在模糊集合Ｅ＊ＥＣ上 。Ｅｉ＊ＥＣｉ，Ｔｉ＝（Ｅａｎｄ ＥＣ）→Ｔ是定义在Ｅ＊ＥＣ＊Ｔ上的模糊蕴含关系 。根据模糊推理所得结果乘以比例因子 ，得到系统所需控制量的精确输出值 。本系统的去模糊化采用平均最大隶属度法 （ｍｏｍ），控制给水阀门打开时间的长短 。３．４ 模糊控制器的算法设计本设计的控制规则采用分段模糊控制 。监控过程总流程如图５所示 。图 ５监控系统总流程Ｆｉｇ．５ Ｔｏｔａｌ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ４２１第 ５期 钱稷 等 基于模糊控制的温室内土壤湿度智能监控系统设计４ 检测试验试验地点在河北农业大学园艺学院温室 ，主要检测传输距离和天气情况对ＧＳＭ信号的接收是否有影响 ，以及发送短信的正确率和模糊控制灌溉的精确度 。１）发送正确率 。将试验样机随机放入温室中作为ＧＳＭ发射点 ，同时设置３个接收点 。接收点１园区大门 ，与样机距离为３４０ｍ；接收点２教学楼 ，与样机距离为２．４ｋｍ；接收点３办公室内 ，与样机距离３４．９ｋｍ。为检验发送和接收的正确率 ，本系统设计为每天发送２条信息 ，上午９００发送１次 ，下午４００发送１次 ，每１个月作为１个试验周期 。通过试验数据的分析比较 ，可以看出ＧＳＭ模块在系统试运行阶段的发送短信正确率可达到１００％，接收情况根据天气的影响也可以达到９８．７３％的正确率 （表３）。这表明将ＧＳＭ应用于温室土壤采集系统的通讯方面是可行的 。表 ３检测试验结果１）Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ接收点Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｐｏｉｎｔ日期Ｄａｔｅ天气情况ＷｅａｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＳＣ ＲＣ８月 大风 １２ｄＷｉｎｄ １２ｄ １００ ９８．３９１ Ａｕｇ．雷雨 ２３ｄＴｈｕｎｄｅｒｓｔｏｒｍ ２３ｄ １００ ９６．７７晴天 １５ｄＳｕｎｎｙ ｄａｙ １５ｄ １００ １００．００９月 大风 １８ｄＷｉｎｄ １８ｄ １００ ９８．３３２ Ｓｅｐ．雷雨 １０ｄＴｈｕｎｄｅｒｓｔｏｒｍ １０ｄ １００ ９６．６６晴天 １０ｄＳｕｎｎｙ ｄａｙ１０ｄ １００ １００．００１０月 大风 ２１ｄＷｉｎｄ ２１ｄ １００ ９８．３９３ Ｏｃｔ．雷雨 ９ｄＴｈｕｎｄｅｒｓｔｏｒｍ ９ｄ １００ １００．００晴天 １８ｄＳｕｎｎｙ ｄａｙ １８ｄ １００ １００．００１）ＳＣ发送正确率 ／％Ｓｅｎｄｉｎｇ ｃｏｒｒｅｃｔ ｒａｔｅ；ＲＣ接收正确率 ／％Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｏｒｒｅｃｔ ｒａｔｅ．２）灌溉的精确度 。为便于精确测量灌溉时间及流水量 ，将样机置于实验室内 。将样机的湿度传感器插入土壤中 ，同时把进水端口 （直径３ｃｍ）接上水源 ，中间接电磁阀及流量传感器 ，出水端口用水管连接滴头 （直径１６ｍｍ），滴头置于植物主根系部位 。当系统检测到土壤湿度达到警戒值 （４０％）时 ，会将当前湿度值送入模糊控制器 ，模糊控制器经过处理和分析比较 ，输出灌溉时间 （表４）。试验结果表明 该系统中采用模糊控制算法可以有效实现精确灌溉功能 ；系统根据温室内作物不同生理阶段的需水要求适时适量供水 ，与人工漫灌方式相比可省２０％～３０％的用水量 ，灌溉的质量和均匀度都较高 ，可提高水资源利用率 。表 ４试验数据Ｔａｂｌｅ ４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ灌溉前湿度 ／％Ｈｕｍｉｄｉｔｙｂｅｆｏｒｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ输出灌溉时间 ／ｓＯｕｔｐｕｔ ｏｆｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｔｉｍｅ流量 ／ｍ３Ｒａｔｅ ｏｆ ｆｌｏｗ灌溉后湿度 （５ｈ）／％Ｈｕｍｉｄｉｔｙａｆｔｅｒ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ０．０ ０ ０．００ ０．０１１．５ ２５ ２３．７５ ４３．６２５．４ １５ １４．２５ ４２．５３５．８ ５ ４．７５ ４４．６５０．０ ０ ０．００ ４５．３５ 讨论本试验温室土壤湿度智能监控系统软硬件的设计都是按照实际需求进行的 ，利用ＧＳＭ通信技术和模糊控制技术实现对温室土壤湿度的监测和控制 。基于西门子公司生产的ＴＣ３５ｉ芯片 ，设计了ＧＳＭ电源电路 、ＳＩＭ卡接口电路 、ＧＳＭ与单片机的接口电路等 ，并编制相关软件 ，实现单片机对ＧＳＭ模块的通信与控制 ，使系统传输距离不受限制 ，收发信息正确率基本达到１００％，实时监控性能稳定 ，因此 ，ＧＳＭ模块应用于农业通讯方面 ，可达到一个稳定的工作状态 ，实现远程监控的特点 。本系统的模糊控制规则是长时灌溉经验的总结 ，通过合理的输入和输出控制 ，达到优化控制的效果 。以土壤湿度实际输出值与设定的期望值 （湿度阀值 ）的误差Ｅ和误差变化率ＥＣ作为输入 ，推算果树灌溉时间 ，并做出相应的灌溉措施 。这种控制方法不仅能节约大量的灌溉水 ，同时有利于作物的生长和水肥耦合利用 ，从而提高作物产量 。参考文献［１］魏景斌 ．便携式土壤湿度检测仪的研究与设计 ［Ｄ］．保定 河北农业大学机电工程学院 ，２０１０．［２］梁健 ，戈振扬 ，齐亚峰 ．基于 ＧＳＭ无线传输的温室温度监控系统的设计 ［Ｊ］．湖南农业科学 ，２０１０（７）１３５－１３６．［３］沈建华 ．ＭＳＰ４３０系列 １６位超低功耗单片机原理与实践 ［Ｍ］．北京 北京航空航天大学出版社 ，２００８．［４］张小驰 ，陈天华 ．基于 ＭＳＰ４３０单片机的红外便携式心率监测系统 ［Ｊ］．制造业自动化 ，２０１４，３６（６）１５４－１５６．［５］ＯＲＩＮ Ｄ Ｌ，ＬＥＥＣＨ Ｓ Ｍ．Ａｐｐａｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２００５，４６（１／３）１１－４３．［６］ＴＯＰ Ｇ Ｃ，ＤＡＶＩＳ Ｊ Ｌ，ＮＮＡＮ Ａ Ｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｅｔｅｒｍｉ－ｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ｃｏａｘｉａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓ－ｓｉｏｌｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８０，１６（３）５７４－５８２．［７］王贵彦 ．ＴＤＲ法 、中子法 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ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａ ＭＳＰ４３０ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ，ａ ＧＳＭ ｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄ ａｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄｔｈｅ ｕｓｅｒｓ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙｔｈｅ ＧＳＭ ｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｓｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ，ｔｈｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｕｎｌｉｍｉｔｅｄ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇｗａｓ ａｐｐａｒｅｎｔ，ｔｈｅ ＧＳＭ ｍｏｄｕｌｅ ｓｅｎｄｓ ｍｅｓｓａｇｅｓ ｗｈｏｓｅａｃｃｕｒａｔｅ ｒａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｐｔｏ １００％，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ９８．７３％ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｉｔ ａｌｓｏｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，ｉｔ ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｓ ２０％－３０％ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ；ＧＳＭ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；ａｕｔｏ－ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ（责任编辑 陈红叶 ）６２１