「基于无线的土壤保湿自动灌溉系统开题报告」.doc

计算机科学与技术学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 基于无线通信的土壤保湿自动浇灌控制系统设计 学生姓名： 王金光 学 号： 08113588 系（部）： 计算机学院 专 业： 电子信息科学与技术 指导教师： 江海峰 2015 年 3 月 19 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及系(部)审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生查阅资料的参考文献应不少于3篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2005年3月26日”或“2005-03-26”。毕 业 设 计（论文）开 题 报 告1本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 我国是农业大国，农业是国民经济命脉，精准农业是当今农业的发展方向。灌溉作业是农业生产的基础和关键。近年来，随着科技的不断发展，农田灌溉形式日益丰富,喷灌、 滴灌等设备日益更新。但浇灌作业由于具有土壤水透性好等优点而在农田生产中仍然起着不可替代的作用。然而传统的人工浇灌方式效率低、水资源和人力资源浪费严重; 自动浇灌系统的设计具有重要的实用价值，但目前的自动浇灌系统多基于时间控制，畦垄进水量完全取决于时间长短，此外存在水源浪费和浇灌不均等缺点。为解决这些问题，基于嵌入式单片机技术和无线通信技术提出了一种新型智能自动浇灌控制系统的设计方案，以期优化农田灌溉系统工程。 目前的自动浇水系统其浇水原理大多为定时定量。这种方式的缺点是有时不需浇水，但因为时间到了，便自动浇水，有时需要浇水，但因时间没到而没有浇水，而且浇水的量也不确定，不能做到合理浇水。有些可以对土壤含水量的检测实现适时适量浇灌，当土壤达到一定的干燥程度时，由单片机控制电磁阀浇水，当潮湿度达到一定值时，控制电磁阀停止浇水当土壤达到一定的干燥程度时，由单片机控制电磁当潮湿当潮湿度达到一定值时，控制电磁阀停止浇水。但往往布线麻烦施工不便。 基于单片机和无线数据传输的自动农田节水灌溉系统，克服了有线网络传输数据时布线麻烦、施工安装不方便、维护困难，系统可靠性、实时性差等缺点；系统采用 VisualBasic 60 开发上位机软件，对农田进行合理灌溉。毕 业 设 计（论文）开 题 报 告2本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 1）参数的测量不同的作物对水分的需求量是不一样的。按需、精准灌溉就是要根据作物的需水特性来控制灌溉量，使土壤的含水量能刚好达到作物的需求。这样做的目的不仅仅是节水，还能够促使作物更好的生长，达到优质高产。因为对作物来说，土壤含水量并不是越多越好，对某些作物来说，水分太多反而会抑制生长，适量的水分对作物的生长才是最有益的。要实现按需、精确灌溉，土壤水分是必须测量的最主要的参数。水分是天然土壤的一个重要组成部分，它不仅影响土壤的物理性质，制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动，是构成土壤肥力的一个重要因素，而且它本身更是一切植物赖以生存的基本条件。准确及时测定土壤水分含量有利于研究和了解土壤水分动态变化规律和空间立体分布；同时，掌握不同作物在同一时期对土壤水分含量的不同要求，同一作物在不同时期对土壤水分含量的不同要求以及土壤水分含量对作物产量的影响，这在理论和生产上都有着重要的意义，例如，进行耕耘、灌溉、施肥等各种农业措施时，通常都需要考虑土壤水分状况，特别是在进行灌溉、排水规划设计时，更需要掌握土壤水分的状况及其动态。能够准确及时地测定出土壤水分含量，对适时适量地进行灌溉和排水有着重要作用。此外，土壤中过多的有害物质也靠水的淡化来排除。由以上的分析可以看出，对作物生长来说土壤水分是所有参数中最重要的，是必须测量的。（2）传感器的数量针对土壤情况不同，需要的传感器数量是不一样的。有的土壤一致性好，只需一个传感器测量土壤墒情就可，但有的土壤一致性差，就需要多支传感器来测量土壤墒情。同时，土壤的面积有大有小，也决定了需要不同数量的传感器。因此，控制系统在设计时要配备多支传感器。而且，配备多支传感器也能增强控制系统功能，能够同时控制不同作物的灌溉。但是，传感器的数量也不能太多，传感器太多也会增加控制系统的成本。在控制系统设计时要综合考虑所需配备的传感器数量。（3）作物缺水判断不同的作物对水分的需求是不同的；周围环境不同，作物的需水量也会有所不同；即使同一作物，在不同生长阶段对水分的需求也不同。我国的作物有几千种，不同的作物有不同的缺水状况；我国面积广大，气候条件变化无常。怎样才能使控制系统适应不同的作物，在不同气候条件和不同季节都能实现按需灌溉，这是控制系统通用性设计最主要要解决的问题。如果解决不好，控制系统也就失去了其推广的意义。（4）灌溉控制方式目前我国各个设施农业中灌溉系统的水状况不一样，有的采用电机控制水流、有的采用水泵加压后才能进行灌溉，有的采用电磁阀代替阀门控制水流灌溉。因此，控制系统在设计时要考虑到控制信号的通用性，既能控制电机、水泵，又能控制电磁阀。我国面积广大，土壤种类很多，不同的土质渗水能力不一样，比如砂土，渗水能力很强，水分能够很快地渗入作物根部，水分传感器能及时的测出灌溉后的土壤含水量；而粘土渗水能力较弱，灌溉后水分堆积在地表层，要经过一段时间才能渗到作物根部，水分传感器就不能及时正确测出土壤水分含量，就会导致浇水过多，浪费水资源。3本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析系统总体结构：以STC89C51单片机系统为核心来控制继电器实现对农田自动排水、灌水，系统总体结构如图所示。键盘上位机主机STC89C51无线通信模块nRF905液晶显示无线通信模块nRF905排水继电器分机STC89C51灌水继电器温湿度传感器报警电路系统主要由土壤湿度数据采集电路，模数转换电路，无线数据传输电路、液晶显示电路，排灌水驱动电路和超限报警电路组成。采用土壤湿度传感器对农田土壤湿度进行采集，采集的湿度数据经单片机处理后，由NRF905无线传输到主控单片机。采集的湿度数据与阈值比较后输出驱动信号，控制继电器进行农田排灌水。4论文工作计划(阶段工作内容及计划完成指标)（1） 2015.3.202010.4.1搜索资料，完成开题报告。（2） 2015.4.12010.4.20硬件调试，排除故障直至满足设计要求。（3） 2015.4.202010.5.10软件调试，排除故障直至满足设计要求。（4） 2015.5.102010.5.30整理资料，按要求撰写论文，完成初稿。（6） 2015.6论