自動噴灌系統(tǒng)的開題報告

1、杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目 自動噴灌系統(tǒng)的設(shè)計系 電子工程專業(yè) 電子信息工程姓名 張佳馳班級 09091812學(xué)號 09918235指導(dǎo)教師 王康泰一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義.選題背景隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，特別是智能技術(shù)的發(fā)展，自動噴灌控制系統(tǒng)應(yīng) 用范圍越來越廣泛。智能化的噴灌系統(tǒng)可以實現(xiàn)大面積的作物田間灌溉，在很 大的程度上節(jié)約人力、物力，實現(xiàn)作物生長大面積的管理，實時掌握作物的生 長環(huán)境。開發(fā)簡單、快速、實用的自動噴灌控制系統(tǒng)具有重要的意義。目前國 外設(shè)施栽培技術(shù)比比較先進的國家已經(jīng)實現(xiàn)按照作物生長的最適宜生態(tài)條件， 在現(xiàn)代化溫室內(nèi)實

2、現(xiàn)作物的自動灌溉和自動施肥。而這一節(jié)水高效的先進農(nóng)業(yè) 技術(shù)在我國還屬于起步階段，國內(nèi)在這方面雖有自主研發(fā)的自動澆灌系統(tǒng)，但技 術(shù)比較簡單、落后。目前我國溫室中采用的微灌設(shè)備幾乎都是從農(nóng)業(yè)園林設(shè)施 發(fā)達的歐美國家引進。而國內(nèi)成套引進的系統(tǒng)成本較高。.研究目的自動噴灌是發(fā)展高效節(jié)能農(nóng)業(yè)和園藝的重要手段。由于我國水資源缺乏，因此實現(xiàn)按需、按期、按量噴灌，既可節(jié)省寶貴的水資源，也可節(jié)省人工費用，具有較強的 實用性。這對于貫徹黨中央的 建設(shè)節(jié)能型社會”的號召非常有利，有較好的經(jīng)濟效 益和社會效益。同時，在水資源日趨匱乏和農(nóng)業(yè)日趨現(xiàn)代化的今天， 農(nóng)業(yè)的高度集約 化種植方式（耕作、種植、灌溉、施肥、收獲等）

3、和“工廠化”特征越來越顯著。在 精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運用高科技和高新技術(shù)裝備是當(dāng)今國外發(fā)達國家發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主 要手段。在噴灌技術(shù)上對農(nóng)作物生長全過程的自動化控制要求也越來越高。很多發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)都采用計算機控制技術(shù)， 基本實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化。自動噴灌控制 系統(tǒng)的設(shè)備在我國還處于研究和待開發(fā)階段， 系統(tǒng)的成套性還較差，主要部件品種少， 質(zhì)量不穩(wěn)定。因此，加速開發(fā)成套、適用、可靠、先進的自動噴灌控制系統(tǒng)是我國今 后節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展的主要方向。自動控制灌溉系統(tǒng)，基本上還是手動閥門來操作。自動控制器等方面還有待于進一步開發(fā)和應(yīng)用。 微機和單片機等自動控制檢測系統(tǒng)裝 置，已經(jīng)在某些灌工程中應(yīng)用和實驗

4、， 初步顯示出自動噴灌控制系統(tǒng)的優(yōu)越性和先進 性。此次設(shè)計的任務(wù)就是通過選擇合適的傳感器對陽光及水分等重要物理量進行采 集，通過信號調(diào)理電路將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號， 交給單片機系統(tǒng)進行處理， 通過編程實現(xiàn)在需要時驅(qū)動相關(guān)外設(shè)，進行自動精確定位地自動噴灌。.國內(nèi)外自動噴灌系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀國內(nèi)主要有兩大類：一種是大型進口自動噴灌控制系統(tǒng)，如北京頤和園自 動噴灌控制系統(tǒng)，完全采用美國雨鳥的成套設(shè)備，價格非常昂貴，一般不宜采 用。另一種是以單片機為核心的小型控制系統(tǒng)， 這種系統(tǒng)控制面積一般比較小， 適用于大棚等小面積作物的灌溉控制，同時由于功能限制不可能形成常見作物 的灌溉定額數(shù)據(jù)庫。根據(jù)中國國

5、情則應(yīng)發(fā)展趨向于開發(fā)低成本、節(jié)能型、適合本國推廣普及的設(shè)備國外根據(jù)查閱資料情況，目前世界上節(jié)水灌溉工程實施比較好的國家有以 色列、埃及、西班牙、美國等，以色列的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的地面灌溉向 以節(jié)水為特征的噴灌先進灌溉體系的轉(zhuǎn)變。由于節(jié)水灌溉系統(tǒng)的大規(guī)模推行和 采用，從而將灌溉面積由原來的15炮高到目前的49%用水效率也大大提高。 目前世界上發(fā)達國家節(jié)水噴灌進一步朝著以下五個方向發(fā)展，1低壓節(jié)能；2微噴、微灌相互借鑒，同步發(fā)展；3多目標(biāo)利用；4改進設(shè)備提高性能；產(chǎn)品日 趨標(biāo)準化、系列化。并集供水、排水、開發(fā)利用劣質(zhì)水資源于一體。發(fā)達國家 的灌溉兇多采用自動遙控、微機管理，其設(shè)備可靠耐用。大面

6、積單一作物的栽 培趨于采用大型噴灌機，小面積多品種栽培趨于采用低壓節(jié)能型小型噴灌機， 在園藝栽培種趨于采用霧灌，多孔管和各種滴灌。微灌設(shè)備。這些灌溉設(shè)備集 灌溉、排水、施肥、防止病蟲害等功能于一體，性能可靠。功能強大，但是其 價格非常昂貴，施工復(fù)雜，要求使用人員素質(zhì)高，目前不適合我國實際情況。.存在的問題及發(fā)展趨勢進過多年的研究、開發(fā)與實踐，國外灌溉控制器已逐步趨于成熟、 系列化。先 進國家生產(chǎn)的灌溉控制器已不僅能滿足本國需求，還遠銷國外。我國在灌溉控制設(shè)備的技術(shù)開發(fā)方面，遠落后于發(fā)達國家水平。目前，我國使用的節(jié)水灌溉控制設(shè)備 許多都是從國外引進的，有相當(dāng)多的示范點取得了顯著的成效， 產(chǎn)生了較

7、好的社會 和經(jīng)濟效益。進口的灌溉控制設(shè)備質(zhì)量好，品種多，功能齊全，但價格也相當(dāng)昂貴， 加上由于沒有考慮我國特殊的氣候等實際情況， 國外灌溉控制系統(tǒng)在我國應(yīng)用并不 普及，這就大大制約了我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展。 我國雖然有多加單位研制灌溉系 統(tǒng)，但大多屬于試生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)階段， 還沒有形成規(guī)模，產(chǎn)業(yè)化和社會化程度 較低，且技術(shù)性能還有待于在實際使用中檢驗和提高，這些自動噴灌系統(tǒng)遠遠不能滿足我國的需要。究其原因一是開發(fā)性能完善的系統(tǒng)不僅需要大量人力，物理的投入，還需要多部門，多學(xué)科的結(jié)合，這在一定程度上限制了性能完善、 適應(yīng)性強的 控制器的開發(fā)，其次是現(xiàn)在開發(fā)出來的產(chǎn)品價格昂貴， 盡管知道能節(jié)省人

8、力、灌溉 用水和提高產(chǎn)量，但是有于一次性投資大，大多數(shù)使用者承受不起，這在一定程度 上也限制了自動噴灌產(chǎn)品的普及。 綜上所述，國外的產(chǎn)品設(shè)備雖然性能優(yōu)越，蛋價 格昂貴且有些產(chǎn)品不符合我國國情。而我國對自動噴灌系統(tǒng)的研制由于起步比較 慢，技術(shù)還很不成熟，僅有的研制出的產(chǎn)品也因物以稀為貴， 價格脫離了農(nóng)民所能 承受的范圍，這些情況都大大制約了我國現(xiàn)在節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程加快、 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及計算機技術(shù)、 通信技術(shù)和 自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，專家預(yù)言，精量控制噴灌技術(shù)將成為我國未來農(nóng)業(yè)的主 要研究方向和熱點。通過將外界信息采集，運用計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制 技術(shù)等，建

9、立完善的自動噴灌系統(tǒng)，將是今后農(nóng)業(yè)自動化的發(fā)展趨勢。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：自動噴灌系統(tǒng)可用于城市綠化帶及農(nóng)作物的自動灌溉，根據(jù)環(huán)境條件和植物需 求，通過單片機控制噴灌開關(guān)，實現(xiàn)噴灌自動化。該系統(tǒng)具有節(jié)水，環(huán)保，智 能化的特點，是城市文明和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，本系統(tǒng)擬實現(xiàn)的功能如下： 1.系統(tǒng)有一個儲水裝置，用于接收雨水，當(dāng)傳感器檢測到儲水裝置中有水時， 表示不需要噴灌，噴灌開關(guān)關(guān)閉。.當(dāng)傳感器檢測到儲水裝置無水，則開始判斷是不是白天（感覺光傳感器）。如 果儲水裝置無水，并且是白天，則開始計時，當(dāng)光照時間超過一定時間（自己 設(shè)定），則開啟噴灌開關(guān)，對植物進行噴灌。.在“功能2”

10、的計時過程中，如果檢測到儲水裝置有水，則表示已經(jīng)下雨， 不需要進行噴灌，計時停止。.噴灌開關(guān)開始時，計時開始，噴灌到達一定時間，計時停止，關(guān)閉噴灌開關(guān)， 噴灌裝置的開啟用單片機控制LED閃爍表示。系統(tǒng)需解決的主要問題：雨水采集和測量。通過自制的簡易收集器通過雨滴傳感 器來達到一個雨水信號的目的。三、研究步驟、方法及措施：初步設(shè)計流程設(shè)計基本DS1302時鐘計時LED閃爍DS1302時鐘計時LED閃爍雨水檢測總設(shè)計如圖所示，系統(tǒng)采用單片機來實現(xiàn)。用光敏和雨滴傳感器進行采集， 再由單片 機對這些信號進行處理。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：自動噴灌系統(tǒng)可用于城市綠化帶及農(nóng)作物的自動灌溉，根據(jù)

11、環(huán)境條件和植物需 求，通過單片機控制噴灌開關(guān)，實現(xiàn)噴灌自動化。該系統(tǒng)具有節(jié)水，環(huán)保，智 能化的特點，是城市文明和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，本系統(tǒng)擬實現(xiàn)的功能如下： 1.系統(tǒng)有一個儲水裝置，用于接收雨水，當(dāng)傳感器檢測到儲水裝置中有水時， 表示不需要噴灌，噴灌開關(guān)關(guān)閉。.當(dāng)傳感器檢測到儲水裝置無水，則開始判斷是不是白天（感覺光傳感器）。如 果儲水裝置無水，并且是白天，則開始計時，當(dāng)光照時間超過一定時間（自己 設(shè)定），則開啟噴灌開關(guān)，對植物進行噴灌。.在“功能2”的計時過程中，如果檢測到儲水裝置有水，則表示已經(jīng)下雨， 不需要進行噴灌，計時停止。.噴灌開關(guān)開始時，計時開始，噴灌到達一定時間，計時停止，關(guān)閉噴灌開關(guān)， 噴灌裝置的開啟用單片機控制LED閃爍表示。系統(tǒng)需解決的主要問題：雨水采集和測量。通過自制的簡易收集器通過雨滴傳感 器來達到一個雨水信號的目的。三、研究步驟、方法及措施：初步設(shè)計流程設(shè)計基本LCD5110LED 閃爍光敏單片機光敏單片機雨水檢測鍵盤DS1302時鐘鍵盤DS1302時鐘計時總設(shè)計如圖所示，系統(tǒng)采用單片機來實現(xiàn)。用光敏和雨滴傳感器進行采集， 再由單片 機對這些信號進行處理。Mgmt,1993,(2):112-1289Watkins D W,etal.Use of geographic information system in ground-water flow