畢業(yè)設計開題報告設計題目:基于單片機的節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)設計院系名稱:機電工程學院專業(yè)班級:學生姓名:導師姓名:開題時間:2012年3月1日指導委員會審查意見：簽字：年月日1課題研究的目的和意義1.1設計目的農(nóng)業(yè)足人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎，也是人類賴以生存的最重要的行業(yè)。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠來看非常重要，一是水的問題，二是科技的問題。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉變，由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的農(nóng)業(yè)技術革命。農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術尤其落后。灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時問和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術。1.2設計意義現(xiàn)代智能型控制器足進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準確性，有利于灌溉過程的科學管理，降低對操作者本身素質的要求。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充分，以提高產(chǎn)量、質量，節(jié)水、節(jié)能?，F(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國農(nóng)、林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達國家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上。即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉最。如果灌溉量與作物實際需水量相比太少，便不能有效的促進作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會造成資源浪費。同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關專家的實時觀察并經(jīng)驗指導生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率低，這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化、高效化方向發(fā)展要求同步。我國先后引進了以色列、美國、法國、德國等國家的部分先進灌溉控制設備，但價格昂貴，維護保養(yǎng)困難，多數(shù)用于農(nóng)業(yè)示范區(qū)、科研單位或高校，而且不符合我國土壤的應用特點。我國自己的現(xiàn)代灌溉控制器的研制和使用尚處于起步階段，因此，作為一個農(nóng)業(yè)大國，中國研究開發(fā)自己的先進的低成本、使用維護方便、系統(tǒng)功能強且擴展容易的國產(chǎn)化數(shù)字式節(jié)水灌溉器是一項極有意義的工作。隨著計算機技術和傳感器技術的迅猛發(fā)展，計算機和傳感器的價格日益降低，可靠性日益提高，用信息技術改造農(nóng)業(yè)不僅是可能的而且是必要的。用高新技術改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(jié)水灌溉己成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。本文旨在設計一套能對作物生長進行自動監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對作物進行適時、適量的灌水，起到高效灌溉、節(jié)水、節(jié)能的作用。2、文獻綜述2.1國內(nèi)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究狀況和發(fā)展趨勢國內(nèi)自20世紀50年代即開始節(jié)水灌溉的研究，并對當時主要農(nóng)作物的需水量和需水規(guī)律、灌溉制度進行了許多試驗研究，繪制了全國主要農(nóng)作物的需水量等值線圖，建立了全國灌溉試驗資料數(shù)據(jù)庫。20世紀70年代主要集中在節(jié)水灌溉制度方面的研究。節(jié)水灌溉制度包括灌水時期、灌水定額和輪灌周期等內(nèi)容。根據(jù)水與作物生長、發(fā)育及產(chǎn)量間的關系，通過有限水量在作物生育期內(nèi)的最優(yōu)分配，以提高有限灌溉水屠下作物根系吸收轉化和光合作用向經(jīng)濟產(chǎn)量轉化的效率為目標，進而達到高產(chǎn)和高水分生產(chǎn)率。但此時期的研究是基于傳統(tǒng)的充分灌溉基礎上的。2.2國外節(jié)水農(nóng)業(yè)研究狀況和發(fā)展趨勢節(jié)水農(nóng)業(yè)在國外的發(fā)展已有幾十年的歷史，在西方發(fā)達國家，節(jié)水灌溉的應用面積和產(chǎn)業(yè)化程度很高。目前，約有80多個國家和地區(qū)推廣應用微灌技術。美國、前蘇聯(lián)的噴灌面積己占其總灌溉面積40以上，英國、德國、奧地利、丹麥、瑞典、日本等國的旱地灌溉面積中90以上采用噴灌。一些發(fā)達國家的噴灌系統(tǒng)中廣泛使用多功能壓力流量控制設備，如法國和日本均開發(fā)并使用集給水拴、壓力控制、流量顯示、水量控制等功能于一體的多功能壓力流量控制給水拴。節(jié)能效果良好的恒壓噴灌技術也得到了廣泛的應用，如日本在大多數(shù)旱地灌溉系統(tǒng)的五泵站中使用調壓罐控制。微灌領域，以色列和美國水平很高。他們對灌溉的新概念是：把含有肥料的水一滴滴的輸入作物根系層的土壤中，使土壤中的水、肥、氣、熱等保持協(xié)調關系，達到作物高產(chǎn)的目的。尤其是以色列，在水資源極度缺乏的情況下，通過發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和節(jié)水灌溉工程技術，建立起了高度發(fā)達的外向型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。世界著名的耐特費姆(Netfim)灌溉設備和滴灌系統(tǒng)公司生產(chǎn)的微灌系統(tǒng)基本由計算機自動控制運行，可根據(jù)作物的生長及水、肥狀況進行灌水和施肥，節(jié)約大量人力，且管理及時，使作物產(chǎn)量和品質都有較大幅度的提剮161。除了大力推廣微灌與噴灌技術外，發(fā)達國家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的另一個重要途徑是灌溉管理的自動化舊。如美國、法國、英國、日本、以色列等發(fā)達國家已采用了先進的灌溉系統(tǒng)。他們采用先進的節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對灌區(qū)用水進行監(jiān)測預報，實行動態(tài)管理，采用遙感技術，監(jiān)測土4壤墑情和作物生長，開發(fā)和制造了一系列用途廣泛，功能強大的數(shù)字式灌溉控制器，并得到了廣泛的應用。仍然以以色列為例，以色列是世界上微灌技術發(fā)展最具有代表性的國家，目前全國農(nóng)業(yè)土地基本上實現(xiàn)了灌溉管理自動化，并且普遍推行自動控制系統(tǒng)，按時、按量將水、肥直接送入作物根部，水資源利用率和單方水的糧食產(chǎn)量都相當高。北美、澳大利亞、韓國等國家和地區(qū)都已有發(fā)展成熟并形成系列的灌溉控制器產(chǎn)品，微灌方式普遍采用計算機控制，埋在地下的濕度傳感器可以傳回有關土壤水分的信息，還有的傳感器系統(tǒng)能通過檢測植物的莖和果實的直徑變化來決定對植物的灌水間隔。在溫室等設施內(nèi)較多使用小型灌溉管、理程序，澆水時間可按日期設定每次每路灌水起止時聞，操作便于小規(guī)模經(jīng)營。計算機化操作運行精密、可靠、節(jié)省人力，對灌溉過程的控制可達到相當?shù)木?，在以色列，已?jīng)出現(xiàn)了在家里利用電腦對灌溉過程進行全部控制(無線、有線)的農(nóng)場主?？傊?，目前國外灌溉控制器已逐步趨于成熟、系列化，并朝著大型分布式控制系統(tǒng)和小面積單機控制兩個方向發(fā)展，產(chǎn)品一般都能與微機進行通信，并由微機對其施行控制。3、基本內(nèi)容、擬解決的主要問題3.1設計內(nèi)容1)根據(jù)噴灌技術的特