基于STM32与模糊逻辑控制的云边端协同闸门灌溉系统研发与验证

本文设计了一种基于STM32嵌入式微处理器和“云-边-端”协同架构（CEEA）的集成测控闸门系统，结合农业物联网（IoT）技术与模糊逻辑（FL）控制算法，实现灌溉流量的精准调控。该系统闸体采用平板滑动结构，通过步进电机直接驱动，具备高稳定性和可调性。实验验证其在本地与远程控制下流量相对误差仅约1%，自动流量控制误差保持在±5%以内，R2高达0.99，适用于中小型农业灌排工程，为现代农业节水技术提供了新装备支持。

　　

Highlight

系统总体方案设计

为应对中国灌溉渠道基础设施老化及管理方式落后导致的水资源利用效率低下问题，本研究开发了一套基于STM32的集成闸门灌溉控制系统。该系统融合物联网（IoT）传感技术、嵌入式微处理器、通信技术和模糊逻辑（FL）控制算法，由现场闸门终端、本地与远程控制系统组成。现场闸门终端包含测控…

实验场地与方案

闸门安装于江苏省盐城市射阳县临海农场，选取水稻拔节期进行性能验证，通过模拟实际灌溉条件开展综合测试。在渠道一侧划定两个试验田块，每个田块长5米、宽2米，面积为10平方米。实验内容涵盖多个方面：首先验证闸门开度的精度与响应时间…

讨论

目前，系统仅在水稻田中央部署单一LoRa水位传感器，虽能反映中央区域水位，但由于地形、渗漏及进出水口位置等因素，单点数据无法全面代表整个田块的水位分布。为提高监测精度，应在关键位置（如进水口、排水口及低洼处）加装水位传感器…

结论（Conclusions）

基于云边端协同架构（CEEA）并结合模糊逻辑（FL）控制算法（Simulink仿真），我们设计并开发了一套集成闸门灌溉控制系统。仿真结果表明，该系统能精准控制闸门开度，响应快速且稳定，可适应流量与水位的动态变化，确保灌溉水量精准调控与节水效益。模糊控制无需精确模型，鲁棒性强…