自动喷灌系统的开题报告.doc

杭州电子科技大学信息工程学院毕业设计（论文）开题报告题 目自动喷灌系统的设计系电子工程专 业电子信息工程姓 名张佳驰班 级09091812学 号09918235指导教师王康泰一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.选题背景随着科学技术的日益发展，特别是智能技术的发展，自动喷灌控制系统应用范围越来越广泛。智能化的喷灌系统可以实现大面积的作物田间灌溉，在很大的程度上节约人力、物力，实现作物生长大面积的管理，实时掌握作物的生长环境。开发简单、快速、实用的自动喷灌控制系统具有重要的意义。目前国外设施栽培技术比比较先进的国家已经实现按照作物生长的最适宜生态条件，在现代化温室内实现作物的自动灌溉和自动施肥。而这一节水高效的先进农业技术在我国还属于起步阶段，国内在这方面虽有自主研发的自动浇灌系统,但技术比较简单、落后。目前我国温室中采用的微灌设备几乎都是从农业园林设施发达的欧美国家引进。而国内成套引进的系统成本较高。2.研究目的自动喷灌是发展高效节能农业和园艺的重要手段。由于我国水资源缺乏, 因此实现按需、按期、按量喷灌, 既可节省宝贵的水资源, 也可节省人工费用, 具有较强的实用性。这对于贯彻党中央的 “建设节能型社会 ”的号召非常有利, 有较好的经济效益和社会效益。同时，在水资源日趋匮乏和农业日趋现代化的今天，农业的高度集约化种植方式（耕作、种植、灌溉、施肥、收获等）和“工厂化”特征越来越显著。在精准农业生产中，运用高科技和高新技术装备是当今国外发达国家发展现代农业的主要手段。在喷灌技术上对农作物生长全过程的自动化控制要求也越来越高。很多发达国家的农业喷灌系统都采用计算机控制技术，基本实现了系统自动化。自动喷灌控制系统的设备在我国还处于研究和待开发阶段，系统的成套性还较差，主要部件品种少，质量不稳定。因此，加速开发成套、适用、可靠、先进的自动喷灌控制系统是我国今后节水灌溉设备发展的主要方向。自动控制灌溉系统，基本上还是手动阀门来操作。自动控制器等方面还有待于进一步开发和应用。微机和单片机等自动控制检测系统装置，已经在某些灌工程中应用和实验，初步显示出自动喷灌控制系统的优越性和先进性。此次设计的任务就是通过选择合适的传感器对阳光及水分等重要物理量进行采集，通过信号调理电路将传感器输出信号转化为数字信号，交给单片机系统进行处理，通过编程实现在需要时驱动相关外设，进行自动精确定位地自动喷灌。3.国内外自动喷灌系统技术的现状国内主要有两大类：一种是大型进口自动喷灌控制系统，如北京颐和园自动喷灌控制系统，完全采用美国雨鸟的成套设备，价格非常昂贵，一般不宜采用。另一种是以单片机为核心的小型控制系统，这种系统控制面积一般比较小，适用于大棚等小面积作物的灌溉控制，同时由于功能限制不可能形成常见作物的灌溉定额数据库。根据中国国情则应发展趋向于开发低成本、节能型、适合本国推广普及的设备。国外根据查阅资料情况，目前世界上节水灌溉工程实施比较好的国家有以色列、埃及、西班牙、美国等，以色列的现代农业经历了由传统的地面灌溉向以节水为特征的喷灌先进灌溉体系的转变。由于节水灌溉系统的大规模推行和采用，从而将灌溉面积由原来的15%提高到目前的49%。用水效率也大大提高。目前世界上发达国家节水喷灌进一步朝着以下五个方向发展，1低压节能；2微喷、微灌相互借鉴，同步发展；3多目标利用；4改进设备提高性能；产品日趋标准化、系列化。并集供水、排水、开发利用劣质水资源于一体。发达国家的灌溉凶多采用自动遥控、微机管理，其设备可靠耐用。大面积单一作物的栽培趋于采用大型喷灌机，小面积多品种栽培趋于采用低压节能型小型喷灌机，在园艺栽培种趋于采用雾灌，多孔管和各种滴灌。微灌设备。这些灌溉设备集灌溉、排水、施肥、防止病虫害等功能于一体，性能可靠。功能强大，但是其价格非常昂贵，施工复杂，要求使用人员素质高，目前不适合我国实际情况。4.存在的问题及发展趋势进过多年的研究、开发与实践，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化。先进国家生产的灌溉控制器已不仅能满足本国需求，还远销国外。我国在灌溉控制设备的技术开发方面，远落后于发达国家水平。目前，我国使用的节水灌溉控制设备许多都是从国外引进的，有相当多的示范点取得了显著的成效，产生了较好的社会和经济效益。进口的灌溉控制设备质量好，品种多，功能齐全，但价格也相当昂贵，加上由于没有考虑我国特殊的气候等实际情况，国外灌溉控制系统在我国应用并不普及，这就大大制约了我国农业节水灌溉的发展。我国虽然有多加单位研制灌溉系统，但大多属于试生产或小批量生产阶段，还没有形成规模，产业化和社会化程度较低，且技术性能还有待于在实际使用中检验和提高，这些自动喷灌系统远远不能满足我国的需要。究其原因一是开发性能完善的系统不仅需要大量人力，物理的投入，还需要多部门，多学科的结合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发，其次是现在开发出来的产品价格昂贵，尽管知道能节省人力、灌溉用水和提高产量，但是有于一次性投资大，大多数使用者承受不起，这在一定程度上也限制了自动喷灌产品的普及。综上所述，国外的产品设备虽然性能优越，蛋价格昂贵且有些产品不符合我国国情。而我国对自动喷灌系统的研制由于起步比较慢，技术还很不成熟，仅有的研制出的产品也因物以稀为贵，价格脱离了农民所能承受的范围，这些情况都大大制约了我国现在节水高效农业的发展。随着我国农业现代化进程加快、农业结构的调整以及计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，专家预言，精量控制喷灌技术将成为我国未来农业的主要研究方向和热点。通过将外界信息采集，运用计算机技术、通信技术和自动控制技术等，建立完善的自动喷灌系统，将是今后农业自动化的发展趋势。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：自动喷灌系统可用于城市绿化带及农作物的自动灌溉，根据环境条件和植物需求，通过单片机控制喷灌开关，实现喷灌自动化。该系统具有节水，环保，智能化的特点，是城市文明和农业现代化的重要标志，本系统拟实现的功能如下：1.系统有一个储水装置，用于接收雨水，当传感器检测到储水装置中有水时，表示不需要喷灌，喷灌开关关闭。2.当传感器检测到储水装置无水，则开始判断是不是白天（感觉光传感器）。如果储水装置无水，并且是白天，则开始计时，当光照时间超过一定时间（自己设定），则开启喷灌开关，对植物进行喷灌。3.在“功能2”的计时过程中，如果检测到储水装置有水，则表示已经下雨，不需要进行喷灌，计时停止。4.喷灌开关开始时，计时开始，喷灌到达一定时间，计时停止，关闭喷灌开关，喷灌装置的开启用单片机控制led闪烁表示。系统需解决的主要问题:雨水采集和测量。通过自制的简易收集器通过雨滴传感器来达到一个雨水信号的目的。三、研究步骤、方法及措施：初步设计流程设计基本单片机键盘光敏lcd5110led闪烁at24c02储存芯片雨水检测ds1302时钟计时总设计如图所示，系统采用单片机来实现。用光敏和雨滴传感器进行采集，再由单片机对这些信号进行处理。四、研究工作进度：序号时间内容12012.9.4-2012.9.11选题22012.9.12-2012.9.25任务书32012.9.26开题报告会42012.9.27-2012.10.17硬件设计 52012.10.18-2012.10.31编写系统程序 62012.11.1-2012.11.14期中总结和编写系统程序 72012.11.15-2012.11.28系统调试和完善 82012.11.29-2012.12.12撰写毕业论文92012.12.13-2012.12.19论文评审及修改102012.12.26毕业答辩五、主要参考文献：1郑纯辉,赵杰.基于gis的微灌管网智能化设计系统研究.农业工程学报,2004, (5):101-104 2吴修文,孙玉娟,袁修坤.我国温室微灌技术的现状及发展趋势.农业装备与车辆工程,2005,(4):5-7 3袁先江.国内外节水灌溉发展现状与趋势.安徽:治淮,2001,(4):11-13 4郑纯辉,康跃虎.微灌管网智能化设计系统研制.干旱地区农业研究,2005,23(2): 43-47 5李光永.世界微灌发展态势第六次国际微灌大会综述与体会.节水灌溉,2001, (2):24-27 6许志方,董文楚.论我国喷微灌发展前景和实施建议.节水灌溉,2004,(3):1-4 7史文,瞿亚红.对温室微灌设备现状的分析与评价.甘肃水利水电技术,2006, 42(2):175-177 8conor shea,etal.integrated gis and hydro logic modeling for countywide drainage study j.j water resource plng and mgmt,1993,(2):112-128 9watkins d w,etal.use of geographic information system in ground-water flow mod