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數(shù)據(jù)采集卡在農(nóng)田滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，利用各種傳感器，自動(dòng)采集 、監(jiān)測(cè)農(nóng)田土壤水分、土壤溫度、大氣溫度、大氣相對(duì)濕度、田間水分蒸發(fā)量和土壤全鹽含量等農(nóng)田環(huán)境參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)結(jié)合數(shù)學(xué)模型可預(yù)測(cè)需灌時(shí)日和需灌水量，顯示有關(guān)農(nóng)田溫度、濕度變化狀況，為自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)提供控制信息、傳遞控制信號(hào)，并結(jié)合作物需水規(guī)律實(shí)施灌溉，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供科學(xué)合理的灌溉方案，實(shí)現(xiàn)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，增加作物生產(chǎn)效益的目的。

控制系統(tǒng)組成：

本系統(tǒng)由多路傳感器（10路水勢(shì)、6路溫度傳感器、4路鹽分傳感器，降水量、蒸發(fā)量、壓力、水位傳感器各2路）、管道閥門、水泵、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡(SFPCI-6131)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等外部設(shè)備組成。

1.系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)原理框圖

2.系統(tǒng)軟件構(gòu)成

農(nóng)田環(huán)境參數(shù)采集與滴灌自動(dòng)控制管理系統(tǒng)，采用WINDOWS平臺(tái)。

3.系統(tǒng)特性和主要功能

該系統(tǒng)是用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤水分、蒸發(fā)量、降水量、土壤溫度、大氣溫度、大氣相對(duì)濕度、土壤鹽分、地下水位、管道壓力等參數(shù)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)需灌時(shí)日和需灌水量，顯示有關(guān)農(nóng)田溫度、濕度變化狀況，并為自動(dòng)灌溉系統(tǒng)提供控制信號(hào)，按照作物需水規(guī)律實(shí)施精確灌溉。具有準(zhǔn)確性，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的特點(diǎn)。

4.實(shí)際應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同季節(jié)、作物生長(zhǎng)情況可以靈活調(diào)節(jié)供水、供肥量，節(jié)水，節(jié)肥，節(jié)約人工，增產(chǎn)效果明顯，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，得到客戶好評(píng)。

實(shí)際在麥田中的應(yīng)用，1#、2#地塊管理方式是人工管理，3#、4#地塊管理方式是自動(dòng)化控制管理。相同面積的地塊，人工管理田地和自動(dòng)化控制系統(tǒng)管理田地下，糧食產(chǎn)量的對(duì)比。在采用了計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)灌溉，灌水量、灌水時(shí)間完全可以根據(jù)小麥的土壤條件、生長(zhǎng)階段等指標(biāo)合理計(jì)算控制，使得自動(dòng)化控制管理的地塊在同等氣候、施肥條件下產(chǎn)量遠(yuǎn)高于人工管理的地塊。產(chǎn)量表格如下。

SFPCI-6131數(shù)據(jù)采集卡

技術(shù)參數(shù)

模入部分（以下簡(jiǎn)稱AD）
? AD通道數(shù)：?jiǎn)味?2路、雙端16路；
? AD信號(hào)范圍： -1.25V～+1.25V；-2.5V～+2.5V； -5V～+5V；－10V～＋10V；
? 輸入阻抗：≥ 10MΩ
? AD轉(zhuǎn)換分辨率：16位
? AD轉(zhuǎn)換速度：200KHZ
? AD數(shù)據(jù)先進(jìn)先出緩沖存儲(chǔ)器（FIFO）存儲(chǔ)深度：4K字
? AD觸發(fā)方式：軟件觸發(fā)；定時(shí)觸發(fā)；外部觸發(fā)；閾值觸發(fā)；
? AD通訊方式：AD轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷、FIFO半滿中斷、程序查詢；
? AD轉(zhuǎn)換非線性誤差：±3LSB
模出部分（以下簡(jiǎn)稱DA）
? DA通道數(shù)：4路
? DA范圍： 0～5V；0～10V；-5V～+5V；－10V～＋10V；
? DA轉(zhuǎn)換分辨率：16位
? DA轉(zhuǎn)換建立時(shí)間：   ≤ 10μS
? 4路DA加電輸出狀態(tài)：加電同時(shí)自動(dòng)輸出下限電平
數(shù)字量輸入輸出部分（以下簡(jiǎn)稱DI/DO）
? DI：8路；
? DO：8路；
? 輸入輸出電平：TTL／CMOS電平兼容；
定時(shí)/計(jì)數(shù)器部分（以下簡(jiǎn)稱T／C）
? 內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)鐘：2MHz，占空比50％
? 定時(shí)/計(jì)數(shù)通道：4個(gè)32位定時(shí)/計(jì)數(shù)通道