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1、毕 业 设 计（论文）开题报告题 目 现代化农业设施节水浇灌限制系统的设计 论文题目现代化农业设施节水浇灌限制系统的设计导师姓名可行性方案分析包括：探讨背景、主要技术指标及要求、关键问题和时间支配。（见附页）参考文献1 罗金耀,李少龙.我国设施农业节水浇灌理论与技术探讨进展J,节水浇灌,2003年3期2 张水利,集散型智能节水浇灌限制系统的设计与实现D.中国海洋高校,20083 王芳琴,单片机限制的节水浇灌系统的探讨D.华中农业高校,20054 路晶,节水浇灌专家限制系统与土壤水分传感器的探讨D.山东科技高校,20035 陈巧莉,智能化设施农业节水浇灌限制系统探讨D.南京理工高校,20046
2、孙威,基于单片机的葡萄节水浇灌自动限制系统的设计与探讨D.江苏高校,20077 宫建华,基于远程限制的智能浇灌系统探讨D.大连理工高校,20048 任平,节水浇灌远程限制系统的探讨D.河南高校,2005开题小组及教研室意见开题小组签名：年 月 日 附页：现代化农业设施节水浇灌限制系统设计可行性方案分析1 探讨背景我国传统的浇灌方法是采纳大水漫灌，它是一种是作物分布区域的土壤含水量达到饱和，然后逐步下渗补给下层土壤，确保作物根系对水分的需求，通常称为浇灌土壤。其水分利用率仅20%30%，使植物根系处于其志向的水、气组合条件的时间仅有40%50%。浇灌是为了植物生长，节水浇灌是为了提高作物产量和水
3、分利用率，克服浇灌土壤的不足之处。所以，在20世纪90年头，国际上提出了浇灌植物的新概念，其主要内涵：一是把浇灌的水分尽可能地被植物利用，二是通过浇灌确保植物根系尽可能的处于最相宜的土壤湿度范围内，三是借助浇灌手段，调整土壤水、肥、气、热等四大要素，使其达到优化组合，并使土壤肥力达到极大值。浇灌植物的方法是以多次少量的浇灌，能够确保植物根系四周95%以上的时间处于最志向的环境中，水分利用率可达70%80%。浇灌植物概念的提出，变更了我们传统的浇灌思想，是节水浇灌技术发展的重要理论基础，也是我国南方水资源较为优越的地区同样必需实行节水浇灌的理论依据。提高水资源利用率，实现精细浇灌、适时浇灌，发展
4、高效农业，其中重中之重是应用遥感、遥测监测土壤墒情和作物生长等新技术，对灌区浇灌用水进行监测预报，实现水管理的自动遥控，对灌区实行动态管理，实施节水浇灌智能化管理。我国农业节水浇灌自动化探讨正处于起步阶段，目前主要依靠人工测量和限制，局限于节水浇灌单项技术的推广和应用，技术集成和自动化水平较低，不利于用水的精细管理和合理化浇灌，尤其是福建省在这方面的探讨还是空白。由于各地的实际状况（气象、土壤、作物）有差别，不能实行同一套决策软件对水资源进行优化调度和实时浇灌，有必要依据当地的实际状况进行研发。随着计算机技术、通信技术和自动限制技术的快速发展，以及各种智能仪表的大量涌现，各种农业生产过程的自动
5、化水平得到了很大的提高。特殊是各种智能测量，限制仪表和高牢靠性可编程限制器PLC出现以后，设计者可以依据详细的限制要求，选择合适的仪表壳限制单元进行系统集成。这样，系统的设计开发才能周期短，牢靠性高，成本低。为此，研发了由“大棚节水浇灌自动化限制系统”、“大田节水浇灌自动化限制系统”、“作物栽培专家询问系统”3个子系统组成的节水浇灌自动化限制系统，并应用于福建省莆田涵江区显应现代生态农业基地。2 主要内容综合农作物的生长过程对外部环境的主要要求，采纳科学限制方法且具备广泛用途的节水浇灌系统，是节水浇灌科学实施的核心问题。基于此，本课题的主要内容是研制开发适合我国国情的、低成本、易推广的、主要应
6、用于温室大棚的节水浇灌自动限制系统，为实现我国农业高效节水浇灌供应技术装备。 由于不同农作物有不同的需水特性，灌水时间、灌水量既影响农产品的产量，也影响农产品的质量，因此，设施农业的高效节水浇灌自动限制技术主要是向适时适量、按需浇灌的方向发展。所以，本课题的探讨主要包括两个方面，一是测，即获得土壤水分信息，并依据土壤水分信息及作物需水特性来确定浇灌时间与浇灌量的多少。这将摆脱以往仅凭阅历浇灌的浇灌模式，使作物浇灌决策建立在科学的基础之上；二是控，要探讨如何依据土壤条件、土壤水分信息及作物需水特性进行合理的浇灌决策，即将传统的凭阅历由人工手动阀门限制浇灌方式改为自动进行适时适量、按需精确浇灌限制
7、，从而达到提高水的利用率、优质高产、节约大量人力，实现高效农业的目的。3 设计方案节水浇灌自动限制系统的探讨方案是将传感技术与单片机限制相结合，设计一个简洁、低成本、易推广的限制系统，能够实时检测土壤及作物的一些浇灌限制参数，依据检测结果按需、精确浇灌，到达高效节水、优质高产的目的。整个限制系统主要应当有四个模块：检测模块、数据处理模块、显示模块及限制模块。4 技术路途本系统通过传感器接受输入信号（温度、湿度），然后对所采集的数据进行比较分析后，单片机限制系统发出是否灌水的指令。系统依据指令来启动电机，实现节水浇灌的自动运行。5 关键问题（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
8、、精准浇灌就是要依据作物的需水特性来限制浇灌量，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、精确浇灌，土壤水分是必需测量的最主要的参数。水分是自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。精确刚好测定土壤水分含量有利于探讨和了解土壤水分动态变更规律和空间立体分布；同时，驾驭不同作物在同一
9、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、浇灌、施肥等各种农业措施时，通常都须要考虑土壤水分状况，特殊是在进行浇灌、排水规划设计时，更须要驾驭土壤水分的状况及其动态。能够精确刚好地测定出土壤水分含量，对适时适量地进行浇灌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解除。由以上的分析可以看出，对作物生长来说土壤水分是全部参数中最重要的，是必需测量的。（2）传感器的数量针对土壤状况不同，须要的传感器数量是不一样的。有的土壤一样性好，只需一个传感器测量土壤墒情就可，但有的
10、土壤一样性差，就须要多支传感器来测量土壤墒情。同时，土壤的面积有大有小，也确定了须要不同数量的传感器。因此，限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加限制系统功能，能够同时限制不同作物的浇灌。但是，传感器的数量也不能太多，传感器太多也会增加限制系统的成本。在限制系统设计时要综合考虑所需配备的传感器数量。（3）作物缺水推断不同的作物对水分的需求是不同的；四周环境不同，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；我国面积广阔，气候条件变更无常。怎样才能使限制系统适应不同的作物，在不同气候条件和不同季节
11、都能实现按需浇灌，这是限制系统通用性设计最主要要解决的问题。假如解决不好，限制系统也就失去了其推广的意义。（4）浇灌限制方式目前我国各个设施农业中浇灌系统的水状况不一样，有的采纳电机限制水流、有的采纳水泵加压后才能进行浇灌，有的采纳电磁阀代替阀门限制水流浇灌。因此，限制系统在设计时要考虑到限制信号的通用性，既能限制电机、水泵，又能限制电磁阀。我国面积广阔，土壤种类许多，不同的土质渗水实力不一样，比如砂土，渗水实力很强，水分能够很快地渗入作物根部，水分传感器能刚好的测出浇灌后的土壤含水量；而粘土渗水实力较弱，浇灌后水分积累在地表层，要经过一段时间才能渗到作物根部，水分传感器就不能刚好正确测出土壤水分含量，就会导致浇水过多，奢侈水资源。因此，要提高限制系统的通用性，在设计时就要考虑如何限制系统的浇灌限制满意不同土壤的需求。6 时间支配（1） 2010.2.202010.3.20实习期间，熟识现场，了解设备。（2） 2010.3.202010.4.1搜寻资料，完成开题报告。 （3） 2010.4.12010.4.20硬件调试，解除故障直至满意设计要求。（4） 2010.4.202010.5.10软件调试，解除故障直至满意设计要求。（5） 2010.5.102010.5.30整理资料，按要求撰写论文，完成初稿。（6） 2010.6论文整定，论文最终定稿，打算答辩。
