1、杭州電子科技大學信息工程學院畢業設計（論文）開題報告題目 自動噴灌系統的設計系 電子工程專業 電子信息工程姓名 張佳馳班級 09091812學號 09918235指導教師 王康泰一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義.選題背景隨著科學技術的日益發展，特別是智能技術的發展，自動噴灌控制系統應 用范圍越來越廣泛。智能化的噴灌系統可以實現大面積的作物田間灌溉，在很 大的程度上節約人力、物力，實現作物生長大面積的管理，實時掌握作物的生 長環境。開發簡單、快速、實用的自動噴灌控制系統具有重要的意義。目前國 外設施栽培技術比比較先進的國家已經實現按照作物生長的最適宜生態條件， 在現代化溫室內實

2、現作物的自動灌溉和自動施肥。而這一節水高效的先進農業 技術在我國還屬于起步階段，國內在這方面雖有自主研發的自動澆灌系統，但技 術比較簡單、落后。目前我國溫室中采用的微灌設備幾乎都是從農業園林設施 發達的歐美國家引進。而國內成套引進的系統成本較高。.研究目的自動噴灌是發展高效節能農業和園藝的重要手段。由于我國水資源缺乏，因此實現按需、按期、按量噴灌，既可節省寶貴的水資源，也可節省人工費用，具有較強的 實用性。這對于貫徹黨中央的 建設節能型社會”的號召非常有利，有較好的經濟效 益和社會效益。同時，在水資源日趨匱乏和農業日趨現代化的今天， 農業的高度集約 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 精準農業生產中，運用高科技和高新技術裝備是當今國外發達國家發展現代農業的主 要手段。在噴灌技術上對農作物生長全過程的自動化控制要求也越來越高。很多發達國家的農業噴灌系統都采用計算機控制技術， 基本實現了系統自動化。自動噴灌控制 系統的設備在我國還處于研究和待開發階段， 系統的成套性還較差，主要部件品種少， 質量不穩定。因此，加速開發成套、適用、可靠、先進的自動噴灌控制系統是我國今 后節水灌溉設備發展的主要方向。自動控制灌溉系統，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和應用。 微機和單片機等自動控制檢測系統裝 置，已經在某些灌工程中應用和實驗

4、， 初步顯示出自動噴灌控制系統的優越性和先進 性。此次設計的任務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，通過信號調理電路將傳感器輸出信號轉化為數字信號， 交給單片機系統進行處理， 通過編程實現在需要時驅動相關外設，進行自動精確定位地自動噴灌。.國內外自動噴灌系統技術的現狀國內主要有兩大類：一種是大型進口自動噴灌控制系統，如北京頤和園自 動噴灌控制系統，完全采用美國雨鳥的成套設備，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， 這種系統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 的灌溉定額數據庫。根據中國國

5、情則應發展趨向于開發低成本、節能型、適合本國推廣普及的設備國外根據查閱資料情況，目前世界上節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，以色列的現代農業經歷了由傳統的地面灌溉向 以節水為特征的噴灌先進灌溉體系的轉變。由于節水灌溉系統的大規模推行和 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。 目前世界上發達國家節水噴灌進一步朝著以下五個方向發展，1低壓節能；2微噴、微灌相互借鑒，同步發展；3多目標利用；4改進設備提高性能；產品日 趨標準化、系列化。并集供水、排水、開發利用劣質水資源于一體。發達國家 的灌溉兇多采用自動遙控、微機管理，其設備可靠耐用。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。微灌設備。這些灌溉設備集 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，施工復雜，要求使用人員素質高，目前不適合我國實際情況。.存在的問題及發展趨勢進過多年的研究、開發與實踐，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。我國在灌溉控制設備的技術開發方面，遠落后于發達國家水平。目前，我國使用的節水灌溉控制設備 許多都是從國外引進的，有相當多的示范點取得了顯著的成效， 產生了較

7、好的社會 和經濟效益。進口的灌溉控制設備質量好，品種多，功能齊全，但價格也相當昂貴， 加上由于沒有考慮我國特殊的氣候等實際情況， 國外灌溉控制系統在我國應用并不 普及，這就大大制約了我國農業節水灌溉的發展。 我國雖然有多加單位研制灌溉系 統，但大多屬于試生產或小批量生產階段， 還沒有形成規模，產業化和社會化程度 較低，且技術性能還有待于在實際使用中檢驗和提高，這些自動噴灌系統遠遠不能滿足我國的需要。究其原因一是開發性能完善的系統不僅需要大量人力，物理的投入，還需要多部門，多學科的結合，這在一定程度上限制了性能完善、 適應性強的 控制器的開發，其次是現在開發出來的產品價格昂貴， 盡管知道能節省人

8、力、灌溉 用水和提高產量，但是有于一次性投資大，大多數使用者承受不起，這在一定程度 上也限制了自動噴灌產品的普及。 綜上所述，國外的產品設備雖然性能優越，蛋價 格昂貴且有些產品不符合我國國情。而我國對自動噴灌系統的研制由于起步比較 慢，技術還很不成熟，僅有的研制出的產品也因物以稀為貴， 價格脫離了農民所能 承受的范圍，這些情況都大大制約了我國現在節水高效農業的發展。隨著我國農業現代化進程加快、 農業結構的調整以及計算機技術、 通信技術和 自動控制技術的迅速發展，專家預言，精量控制噴灌技術將成為我國未來農業的主 要研究方向和熱點。通過將外界信息采集，運用計算機技術、通信技術和自動控制 技術等，建

9、立完善的自動噴灌系統，將是今后農業自動化的發展趨勢。二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：自動噴灌系統可用于城市綠化帶及農作物的自動灌溉，根據環境條件和植物需 求，通過單片機控制噴灌開關，實現噴灌自動化。該系統具有節水，環保，智 能化的特點，是城市文明和農業現代化的重要標志，本系統擬實現的功能如下： 1.系統有一個儲水裝置，用于接收雨水，當傳感器檢測到儲水裝置中有水時， 表示不需要噴灌，噴灌開關關閉。.當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，當光照時間超過一定時間（自己 設定），則開啟噴灌開關，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，則表示已經下雨， 不需要進行噴灌，計時停止。.噴灌開關開始時，計時開始，噴灌到達一定時間，計時停止，關閉噴灌開關， 噴灌裝置的開啟用單片機控制LED閃爍表示。系統需解決的主要問題：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：初步設計流程設計基本DS1302時鐘計時LED閃爍DS1302時鐘計時LED閃爍雨水檢測總設計如圖所示，系統采用單片機來實現。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、研究的基本內容，擬解決的主要問題：自動噴灌系統可用于城市綠化帶及農作物的自動灌溉，根據

11、環境條件和植物需 求，通過單片機控制噴灌開關，實現噴灌自動化。該系統具有節水，環保，智 能化的特點，是城市文明和農業現代化的重要標志，本系統擬實現的功能如下： 1.系統有一個儲水裝置，用于接收雨水，當傳感器檢測到儲水裝置中有水時， 表示不需要噴灌，噴灌開關關閉。.當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，當光照時間超過一定時間（自己 設定），則開啟噴灌開關，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，則表示已經下雨， 不需要進行噴灌，計時停止。.噴灌開關開始時，計時開始，噴灌到達一定時間，計時停止，關閉噴灌開關， 噴灌裝置的開啟用單片機控制LED閃爍表示。系統需解決的主要問題：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：初步設計流程設計基本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時鐘計時總設計如圖所示，系統采用單片機來實現。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