1、 毕业设计开题报告 电子信息工程 盆花的自动浇水系统的设计与实现 一 、 前言 如今人们的生活水平越来越高，盆栽植物 1被越来越多的城市居民开始种植，也越来越受到人们的喜爱。喜爱盆景的人都知道，季节干旱、热天，使有些喜潮湿的花缺水，同时，有些盆花一天不只要浇一次水。再者，除了专业的养花户以外，一般的养花只是作为业余爱好，但是由于现在城市的生活节奏比较紧张，由于工作、出差等原因，人们经常会无暇顾及自己的盆花，经常忘记给盆花浇水或使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的花卉涝死，使养花者遭受不必要的损失。 当 今世界水资源的缺乏已经是一个不争的事实，水资源已经变成一种宝贵的稀缺资源，地球上的
2、总水量约为 13860 亿立方米，其中大部分是人类不能直接使用的海洋水，约为 13380 亿立方米，约占全球总水量的 96.5%。在余下的水量中还有 1.78%的地表水， 1.69%的地下水。人类主要能利用的淡水约 350 亿立方米，只占全球总水量的 2.53%。，其中大部分还是以冰川、永久积雪和多年冻土的形式储存，不能直接利用，少部分分布在湖泊、河流、土壤和地表以下浅层地下水中。我国的水资源也相当缺乏，虽然总量位居世界第六，但我国人口众多，人 均量却只有世界人均量的四分之一，且分布也是很不均匀，因此水资源问题已不仅仅是单纯的资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安。所以，节约用
3、水已经刻不容缓了。 考虑到水资源的短缺和重要性，高效的自动化控制节水灌溉技术不但能够有效的节约用水，同时也是现代化的体现，因此这篇文章在给盆花浇水时采用的方式是目前国际上受到广泛认可和应用的微灌方法。微灌，是按照作物的要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。与传统 的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为局部灌溉技术。 要做到浇水适量这就要求我们对盆中土壤的湿度有一个大致的了解，采用单片机模糊智能控制是一种比较可行的方法。这个系统的工作原理是利用土
4、壤水分传感器测定土壤的含水量情况，并且把信号送到单片机，然后单片机根据其内置的模糊控制规则，把输入的信号进行模糊判决，根据判决结果作出是否进行灌溉以及灌溉多长时间。 本篇文章提供了一种基于土壤湿度自动控制盆栽植物生长过程土壤水分测控系统，使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范 围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。 二、主题 土壤湿度 2，作为进行土壤浇灌的基本参考量，土壤湿度的定义有两种：一种是质量百分比；另一种是体积百分比，用 PCT表示。测定土壤湿度的方法有重量法、电阻法、负压计法、中子法、遥感法。 目前国内外有很多种检测土壤湿度的仪器和系统，
5、有应用 SU-8粘合技术的湿度传感器 4，该传感器是由 SU-8真空粘合技术制作的铂压阻压力传感器，铂电阻温度传感器和电容式湿度传感器组成；有基于 3G和 WSN的湿度采集系统 5，该系统通过设置若干个无线传感器网络，构成无线传感器网络群，每个传感器网络由若干传感器节点和 1个簇头节点组成，传感器节点采集的湿度数据通过无线射频电路传输到无线传感器网络的簇头，簇头节点再传输到无线中继节点，由中继节点发送到 3G网络，最后传到土壤湿度监测中心，但该系统成本很高，不适合做家庭式的盆花浇水器；有基于 GPRS短信息方式的土壤湿度检测系统 6，本系统由数据采集部分、数据发送和无线通信部分、数据接收及处理
6、部分等组成。通过传感器采集的数据存人单片机 (AT89C2051)内；单片机再通过无线通讯模块 GR47发送和接收数据，下位机主要完成采集数据、分时存储和上、下位机通信，通过串行接口和电平转换电路与 GSM联接，实现以公众网为平台，通过电信公众网络 7传输数据；有基于 AT89S51单片机的微型土壤湿度检测仪 8，微型土壤检测仪的信号处理系统包括土壤湿度传感器、 MD采集电路、单片机和微型液晶显示器。其工作过程是：土壤湿度传感器将湿度信号送至 A D采集电路 9，经 A D转换后，所得数字信号送入单片机进行数据处理，最后将处理结果发送到微型液晶显示器显示。 本次设计我们将采用的是电阻法。土壤电
7、阻值与它的湿度有 关 3，潮湿时电阻值小，干燥时电阻值大，因此可通过测定土壤电阻值来判断其湿度。 土壤水分的不同会导致土壤有不同的电阻值 11，通过浇水器插在土壤中的探头检测土壤的电阻，然后经过信号转换电路把系统的电阻信号转化为电信号。再经过控制电路和放大器输出高低电平信号，单片机 12通过判断其前端输出电信号的高低来控制继电器进而控制连接水箱水阀的通断 13，从而完成是否对土壤进行浇水。 正如上面所说水资源现在已经变得非常宝贵，所以理想的浇水方法是采用微灌， 微灌，是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器 ，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附
8、近土壤的一种灌水方法。与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为 局部灌溉 技术 。 微灌 14的类型可以有地表滴灌、地下滴灌、微喷灌、涌泉灌四种。在这个实物设计中，考虑到成本和制作的难易，我们将采用地表滴灌的方法。 各种微灌技术措施的共同特点是用塑料（或金属）低压管道，把小 流量的灌溉水送到作物附近，再通过体积很小的塑料 (或金属 )滴头或微喷头，把水滴在或喷洒在作物根区 ,或在作物顶 部形成雨雾 ,也有通过较细的塑料管把水直接注入根部附近土壤。这类灌水方法与 地面灌溉 和 喷灌 比较 ,灌水的流量小 ,持续时间长，间隔时间短 ,土壤湿度
9、变幅小。根据许多国家试验结果 ,微灌比喷灌可 节 水 30左右，比地面灌 溉 可 节 水 75左右。微灌采用的工作压力一般为 50 150kPa， 消耗的能量也比较小 。由于微灌可以使作物根区土壤始终处于有利于作物生长的水分状况， 一般也能使作物长势很好 。微灌还可以使土壤经常保持较高的含水量，所以还能用不能使用的矿化度较高的水进行灌溉 ，这是 地面灌溉和喷灌 所不能做到的 。雾灌除具有补充土壤水分 的 作 用外，还 能 提高空气湿度、降温、防霜冻等调节小气候。 用透水管进行滴灌试验，始于 20 世纪 20 30 年代 15。 到 60 年代末和70 年代初 ,滴灌技术 开始 得到较大规模的采
10、用 ,但由于 过时的管子比较细，堵塞问题 已经 成为 了最大的问题，阻碍了这项技术的 进一步发展。滴灌 12对水质的要求很高， 80 年代初开始 由于微喷头的出现 ，形成 了 微喷灌， 从而缓解 了堵塞问题。涌泉灌是将微灌系统上的微喷头或滴头去掉，代以一截短管，直接从管口涌水，对果树等进行局部灌溉，虽流量比微灌或滴灌要大，但 却 能有效地防止堵塞问题。到 80 年代中期，全 世界微灌面积 14虽仅有 42万公顷，但已广泛用于灌溉果树、蔬菜、花卉、葡萄等作物。 我国在 1974年开始引进滴灌设备，经历从国外单一的引进微灌设备、到消化吸收、再到自行研制的过程。目前我国的微灌设备已从单一滴灌设备生产
11、发展到微喷灌设备、微灌管带、小管细流灌等多种产品生产，形成了品种规格较多、基本配套、产品技术性能和质量以高中档产品为主，高、中、低档并存的微灌设备产品系列。 我国的微灌设备产品研制与生产已形成了灌水器、管材及管件、净化过滤设备、施肥设备、控制阀及安全阀等五大类设备产品系列，配套比较齐全 ，品种规格较多。 据有关部门统计， 2000年底，全国微灌面积已经有 23.6万公顷，占我国工程节水灌溉的 1.23，其中“九五”期间新发展微灌面积 14.6万公顷，为1995年底累计微灌面积的 1.62倍，是我国微灌发展速度最快、面积最多的 5年。与喷灌相比，微灌面积比重较 1995年底有了较大幅度的提高。
12、虽然我国的微灌面积仅次于美国，跃居世界第二位，但与发达国家相比，我们还停留在比较初级的阶段，在制造工艺、产品精度、品种多样化及系列化、配套程度等方面仍存在一定的差距。尤其是微灌工程枢纽设备和自动控制设备与 发达国家相比，差距更大。 世界各国的实践证明，微灌是一种最省水而灌溉效果显著的先进灌溉技术。由于世界上水资源越来越紧张，若干年后，在干旱地区主要依赖于微灌，而在非干旱地区，必须提高水的利用率。我国幅员辽阔，自然条件各异，包括干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区。降雨量少的地区急需发展节水灌溉技术，在降雨量充沛的地区，由于降雨量分布不均，也经常发生季节性春旱、夏旱和秋旱，微灌将会得到广泛的应用。
13、 3 总结 利用自动浇水器，可以帮助养花者更好地照顾自家的盆花，由于如今生活水平的提高，养花也越来越多的成为了人们的 一种爱好。 自动浇水器虽然只是一种小仪器，但它却集土壤湿度的检测、经济的浇水方式等于一身的系统，同时也反映了人们对生活质量的追求，同时在使用的过程中会更让我们感受到水资源的珍贵，让我们更加的珍惜水资源。价廉物美的它必将收到普通老百姓的青睐，成为养花爱好者的必备品， 因此市场潜力巨大。 4 参考文献 1王涛 基于单片机控制的盆栽植物生长过程土壤水分测控系统 J 昆明理工大学现代农业工程学院 ， 2010-02， 37/ 2 高睿鹏，李腾，李阳，杨胡江 土壤湿度仪的测量原理及研制
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