自動(dòng)噴灌系統(tǒng)的開(kāi)題報(bào)告

1、杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目 自動(dòng)噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系 電子工程專業(yè) 電子信息工程姓名 張佳馳班級(jí) 09091812學(xué)號(hào) 09918235指導(dǎo)教師 王康泰一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)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(dòng)噴灌控制系統(tǒng)應(yīng) 用范圍越來(lái)越廣泛。智能化的噴灌系統(tǒng)可以實(shí)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(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)大面積的管理，實(shí)時(shí)掌握作物的生 長(zhǎng)環(huán)境。開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、快速、實(shí)用的自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)具有重要的意義。目前國(guó) 外設(shè)施栽培技術(shù)比比較先進(jìn)的國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)按照作物生長(zhǎng)的最適宜生態(tài)條件， 在現(xiàn)代化溫室內(nèi)實(shí)

2、現(xiàn)作物的自動(dòng)灌溉和自動(dòng)施肥。而這一節(jié)水高效的先進(jìn)農(nóng)業(yè) 技術(shù)在我國(guó)還屬于起步階段，國(guó)內(nèi)在這方面雖有自主研發(fā)的自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，但技 術(shù)比較簡(jiǎn)單、落后。目前我國(guó)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(dá)的歐美國(guó)家引進(jìn)。而國(guó)內(nèi)成套引進(jìn)的系統(tǒng)成本較高。.研究目的自動(dòng)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(guó)水資源缺乏，因此實(shí)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(fèi)用，具有較強(qiáng)的 實(shí)用性。這對(duì)于貫徹黨中央的 建設(shè)節(jié)能型社會(huì)”的號(hào)召非常有利，有較好的經(jīng)濟(jì)效 益和社會(huì)效益。同時(shí)，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(lái)越顯著。在 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運(yùn)用高科技和高新技術(shù)裝備是當(dāng)今國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主 要手段。在噴灌技術(shù)上對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)全過(guò)程的自動(dòng)化控制要求也越來(lái)越高。很多發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)都采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)， 基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)化。自動(dòng)噴灌控制 系統(tǒng)的設(shè)備在我國(guó)還處于研究和待開(kāi)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(kāi)發(fā)成套、適用、可靠、先進(jìn)的自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)是我國(guó)今 后節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展的主要方向。自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)，基本上還是手動(dòng)閥門(mén)來(lái)操作。自動(dòng)控制器等方面還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 微機(jī)和單片機(jī)等自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)裝 置，已經(jīng)在某些灌工程中應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)

4、， 初步顯示出自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)的優(yōu)越性和先進(jìn) 性。此次設(shè)計(jì)的任務(wù)就是通過(guò)選擇合適的傳感器對(duì)陽(yáng)光及水分等重要物理量進(jìn)行采 集，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)， 交給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理， 通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)在需要時(shí)驅(qū)動(dòng)相關(guān)外設(shè)，進(jìn)行自動(dòng)精確定位地自動(dòng)噴灌。.國(guó)內(nèi)外自動(dòng)噴灌系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)主要有兩大類(lèi)：一種是大型進(jìn)口自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)，如北京頤和園自 動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)，完全采用美國(guó)雨鳥(niǎo)的成套設(shè)備，價(jià)格非常昂貴，一般不宜采 用。另一種是以單片機(jī)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(shí)由于功能限制不可能形成常見(jiàn)作物 的灌溉定額數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)中國(guó)國(guó)

5、情則應(yīng)發(fā)展趨向于開(kāi)發(fā)低成本、節(jié)能型、適合本國(guó)推廣普及的設(shè)備國(guó)外根據(jù)查閱資料情況，目前世界上節(jié)水灌溉工程實(shí)施比較好的國(guó)家有以 色列、埃及、西班牙、美國(guó)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(jìn)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(lái)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(dá)國(guó)家節(jié)水噴灌進(jìn)一步朝著以下五個(gè)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(jìn)設(shè)備提高性能；產(chǎn)品日 趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。并集供水、排水、開(kāi)發(fā)利用劣質(zhì)水資源于一體。發(fā)達(dá)國(guó)家 的灌溉兇多采用自動(dòng)遙控、微機(jī)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(jī)，小面積多品種栽培趨于采用低壓節(jié)能型小型噴灌機(jī)， 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(chóng)害等功能于一體，性能可靠。功能強(qiáng)大，但是其 價(jià)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(guó)實(shí)際情況。.存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)過(guò)多年的研究、開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，國(guó)外灌溉控制器已逐步趨于成熟、 系列化。先 進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)的灌溉控制器已不僅能滿足本國(guó)需求，還遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外。我國(guó)在灌溉控制設(shè)備的技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家水平。目前，我國(guó)使用的節(jié)水灌溉控制設(shè)備 許多都是從國(guó)外引進(jìn)的，有相當(dāng)多的示范點(diǎn)取得了顯著的成效， 產(chǎn)生了較

7、好的社會(huì) 和經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)口的灌溉控制設(shè)備質(zhì)量好，品種多，功能齊全，但價(jià)格也相當(dāng)昂貴， 加上由于沒(méi)有考慮我國(guó)特殊的氣候等實(shí)際情況， 國(guó)外灌溉控制系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用并不 普及，這就大大制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展。 我國(guó)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(méi)有形成規(guī)模，產(chǎn)業(yè)化和社會(huì)化程度 較低，且技術(shù)性能還有待于在實(shí)際使用中檢驗(yàn)和提高，這些自動(dòng)噴灌系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)的需要。究其原因一是開(kāi)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(mén)，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(qiáng)的 控制器的開(kāi)發(fā)，其次是現(xiàn)在開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品價(jià)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(dòng)噴灌產(chǎn)品的普及。 綜上所述，國(guó)外的產(chǎn)品設(shè)備雖然性能優(yōu)越，蛋價(jià) 格昂貴且有些產(chǎn)品不符合我國(guó)國(guó)情。而我國(guó)對(duì)自動(dòng)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(jià)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(guó)現(xiàn)在節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快、 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、 通信技術(shù)和 自動(dòng)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(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)的主 要研究方向和熱點(diǎn)。通過(guò)將外界信息采集，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制 技術(shù)等，建

9、立完善的自動(dòng)噴灌系統(tǒng)，將是今后農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：自動(dòng)噴灌系統(tǒng)可用于城市綠化帶及農(nóng)作物的自動(dòng)灌溉，根據(jù)環(huán)境條件和植物需 求，通過(guò)單片機(jī)控制噴灌開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)噴灌自動(dòng)化。該系統(tǒng)具有節(jié)水，環(huán)保，智 能化的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的功能如下： 1.系統(tǒng)有一個(gè)儲(chǔ)水裝置，用于接收雨水，當(dāng)傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置中有水時(shí)， 表示不需要噴灌，噴灌開(kāi)關(guān)關(guān)閉。.當(dāng)傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置無(wú)水，則開(kāi)始判斷是不是白天（感覺(jué)光傳感器）。如 果儲(chǔ)水裝置無(wú)水，并且是白天，則開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)光照時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間（自己 設(shè)定），則開(kāi)啟噴灌開(kāi)關(guān)，對(duì)植物進(jìn)行噴灌。.在“功能2”

10、的計(jì)時(shí)過(guò)程中，如果檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置有水，則表示已經(jīng)下雨， 不需要進(jìn)行噴灌，計(jì)時(shí)停止。.噴灌開(kāi)關(guān)開(kāi)始時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，噴灌到達(dá)一定時(shí)間，計(jì)時(shí)停止，關(guān)閉噴灌開(kāi)關(guān)， 噴灌裝置的開(kāi)啟用單片機(jī)控制LED閃爍表示。系統(tǒng)需解決的主要問(wèn)題：雨水采集和測(cè)量。通過(guò)自制的簡(jiǎn)易收集器通過(guò)雨滴傳感 器來(lái)達(dá)到一個(gè)雨水信號(hào)的目的。三、研究步驟、方法及措施：初步設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)基本DS1302時(shí)鐘計(jì)時(shí)LED閃爍DS1302時(shí)鐘計(jì)時(shí)LED閃爍雨水檢測(cè)總設(shè)計(jì)如圖所示，系統(tǒng)采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用光敏和雨滴傳感器進(jìn)行采集， 再由單片 機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：自動(dòng)噴灌系統(tǒng)可用于城市綠化帶及農(nóng)作物的自動(dòng)灌溉，根據(jù)

11、環(huán)境條件和植物需 求，通過(guò)單片機(jī)控制噴灌開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)噴灌自動(dòng)化。該系統(tǒng)具有節(jié)水，環(huán)保，智 能化的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的功能如下： 1.系統(tǒng)有一個(gè)儲(chǔ)水裝置，用于接收雨水，當(dāng)傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置中有水時(shí)， 表示不需要噴灌，噴灌開(kāi)關(guān)關(guān)閉。.當(dāng)傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置無(wú)水，則開(kāi)始判斷是不是白天（感覺(jué)光傳感器）。如 果儲(chǔ)水裝置無(wú)水，并且是白天，則開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)光照時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間（自己 設(shè)定），則開(kāi)啟噴灌開(kāi)關(guān)，對(duì)植物進(jìn)行噴灌。.在“功能2”的計(jì)時(shí)過(guò)程中，如果檢測(cè)到儲(chǔ)水裝置有水，則表示已經(jīng)下雨， 不需要進(jìn)行噴灌，計(jì)時(shí)停止。.噴灌開(kāi)關(guān)開(kāi)始時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，噴灌到達(dá)一定時(shí)間，計(jì)時(shí)停止，關(guān)閉噴灌開(kāi)關(guān)， 噴灌裝置的開(kāi)啟用單片機(jī)控制LED閃爍表示。系統(tǒng)需解決的主要問(wèn)題：雨水采集和測(cè)量。通過(guò)自制的簡(jiǎn)易收集器通過(guò)雨滴傳感 器來(lái)達(dá)到一個(gè)雨水信號(hào)的目的。三、研究步驟、方法及措施：初步設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)基本LCD5110LED 閃爍光敏單片機(jī)光敏單片機(jī)雨水檢測(cè)鍵盤(pán)DS1302時(shí)鐘鍵盤(pán)DS1302時(shí)鐘計(jì)時(shí)總設(shè)計(jì)如圖所示，系統(tǒng)采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用光敏和雨滴傳感器進(jìn)行采集， 再由單片 機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理。Mgmt,1993,(2):112-1289Watkins D W,etal.Use of geographic information system in ground-water flow