一种基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统
朱梅佳王兴华左韵琳王春堂王丽娜
（山东农业大学，山东泰安271000）
【摘要】目前在我国，校园绿化中喷灌系统应用十分广泛，但是绝大多数喷灌系统的开闭还停留在人工管理阶段，管理水平较低，管理效率不高。自动控制的灌溉系统前人虽有研究，由于购置新设备所需的资金量大，而且在现有设备没有达到废弃水平的前提下，很少有人会全部更换更加节能高效的新型自动控制的灌溉系统。
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关键词 环境反馈控制；校园绿化；灌溉系统
目前全国大多数高校仍沿用传统型灌溉方式，存在以下弊端：第一，现有的灌溉系统无法实现自动化控制，少数能实现自动化控制的其控制方式也较单一，无法实现与现有多种智能通信设备相结合，浪费时间和人力；第二，已有的自动化灌溉控制系统尚且没有与校园现有的灌溉设备进行结合；第三，管理、维护费用高。为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统。
1校园绿化带自动灌溉系统概述
1.1自动灌溉控制系统
自动灌溉控制系统是将计算机技术、检测技术、传感技术、通讯技术、灌溉节水技术、施肥技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合起来，通过计算机通用化和模块化的设计程序,构筑成集土壤水分、作物生长信息和气象等资料为一体的自动监测系统，并依据监测设备回传的检测结果来决定灌溉量与灌溉时间的自动调控系统。
1.2校园绿化带自动灌溉系统
基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统，包括控制台和执行装置，还包括控制终端、外部环境终端和传感器，所述的控制终端双向通信连接控制台并对其控制台发出指令、接收控制台信息，所述的控制台通信连接执行装置并控制执行装置执行灌溉，传感器通信连接外部环境终端并将感应信号传送给外部环境终端，外部环境终端双向通信连接控制台并接收外部环境终端的环境信号。
其中，控制终端为安装有上位机软件计算机或者为安装有智能手机软件客户端的手机，通过无线网络传输模块、蓝牙模块或者短信发送模块实现通信。控制台由32位ARM单片机作为主控芯片，利用PID算法根据终端采集到的信息对环境进行自动控制。外部环境终端采用51单片机，采集并简单处理环境信息以向控制台传输，控制台可与不同数量的外部环境终端组网。
1.3优势
第一，实现由网络、手机短信、蓝牙等多种方式与智能手机、计算机等设备相连，进行设备的控制与实时监测，并设计配备专门的计算机监测软件及手机客户端，可以实现人为干预；第二，实现与现溉管网的结合，无需大规模更换灌溉设备，从而达到节约资金，节能环保，易于推广有灌的目的。
2校园绿化带自动灌溉系统的必要性
在校园绿化设计中,往往利用植物多元化来增加绿化带的层次感和美感,使得在同一块绿地上同时种有树木、花卉以及草皮等多种植物,不同植物以及同种植物的不同生长时期需水量不同,传统的人工浇灌或摇臂式喷头灌溉方法无法满足现代校园的这些灌溉要求,产生了诸多问题:：第一，现有的灌溉系统无法实现自动化控制，少数能实现自动化控制的其控制方式也较单一，无法实现与现有多种智能通信设备相结合，浪费时间和人力；第二，已有的自动化灌溉控制系统尚且没有与校园现有的灌溉设备进行结合；第三，管理、维护费用高；第四，管网容易破裂造成漏，灌水时无人开阀、不该灌时又无人关阀,浪费水资源或不能满足植物的水需求，无法使灌溉的水量与植物生长需求相配合。
3校园绿化带自动灌溉系统具体实施过程
图1基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统流程结构示意图
1.控制台；2.执行装置；3.控制终端；4.外部环境终端；5.传感器
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，一种基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统，其特征在于，包括控制台（1）和执行装置（2），还包括控制终端（3）外部环境终端（4）和传感器（5），所述的控制终端（3）双向通信连接控制台（1）并对其控制台（1）发出指令、接收控制台（1）信息，所述的控制台（1）通信连接执行装置（2）并控制执行装置（2）执行灌溉，传感器（5）通信连接外部环境终端（4）并将感应信号传送给外部环境终端（4），外部环境终端（4）双向通信连接控制台（1）并接收外部环境终端（4）的环境信号。
其中，在实际应用中，所述的控制终端（3）为安装有上位机软件计算机或者为安装有智能手机软件客户端的手机，通过无线网络传输模块、蓝牙模块或者短信发送模块实现通信。在实际应用中，所述的控制台（1）由32位ARM单片机作为主控芯片，利用PID算法根据终端采集到的信息对环境进行自动控制。所述的外部环境终端（4）采用51单片机，采集并简单处理环境信息以向控制台（1）传输，控制台（1）可与不同数量的外部环境终端（4）组网，能够更好的进行设备的控制与实时监测，可以实现人为干预。在实际应用中，所述的控制终端（2）与原有灌溉管网控制阀相连接的方式，解决了与现有灌溉管网结合的问题，从而利于低成本的推广。
4总结
本文对基于环境反馈控制的校园绿化带自动灌溉系统进行了研究，准确掌握节水灌溉自动控制技术的发展成就与研究现状，并对未来的发展方向进行展望。
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参考文献
［1］杨世凤,方锴,王悦.基于ZigBee和LabVIEW技术的视情自动灌溉系统设计[J].天津科技大学学报,2012,06:69-73.
［2］薛慧霞,高林,王璐,王悦,李文彬.基于智能手机的果园灌溉无线自动控制系统研究[J].林业机械与木工设备,2010,19:138-141.
［责任编辑：邓丽丽］