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1、我的智能节水灌溉系统毕业设计题目名称:宁夏理工学院智能节水喷灌系统的设计学院：电气信息工程学院专业班级：自动化13101学生姓名：贾磊学号:40513131指导教师：姜顺清摘要宁夏理工学院的灌溉系统相对传统，耗费大量人力，物力，财力。并且无 法改善盐碱地的土壤PH值。导致处于盐碱地的校内植被大量死亡， 生长速度慢。 用宁夏理工学院智能节水灌溉系统，实施节水灌溉能对作物生长的土壤湿度进 行自动监控的系统，它能对作物进行适时、适量的灌水，起到高效灌溉，节水、 节能的作用，并且改善盐碱地的土壤 PH值，从而增加植被，绿化校园。因此， 加速开发适合校区的可靠、低成本、高效率、先进的智能节水灌溉控制系统
2、是 十分必要和紧迫的。关键词智能灌溉土壤湿度土壤盐碱Design of intelligent water-saving irrigation system in NingxiaIn stitute of Scie nee and Tech no logyAbstractThe irrigatio n system of Nin gxia In stitute of Scie nee and Tech no logy is relatively traditi on al, consuming a lot of man power, material resources and financi
3、al resources. And can not improve the pH value of saline soil. Resulting in a large number of vegetation in the saline alkali soil, the growth rate is slow. Ni ngxia In stitute of Scie nce and Tech no logy in tellige nt water sav ing irrigati on system, water-savi ng irrigati on system can automatic
4、 mon itori ng of soil moisture for crop growth, it can timely and adequate irrigation of crops to efficient irrigation, water saving, energy saving effect, and improve the soil pH value of saline alkali soil, thus increasing vegetation, green campus. Therefore, it is very n ecessary and urge nt to a
5、ccelerate the developme nt of reliable, low-cost, high efficie ncy and adva need in tellige nt water-savi ng irrigati on con trol system.Key wordIntelligence、irrigation 、soil moisture、Soil salinity宁夏理工学院的智能节水灌溉系统1设计研究背景1.1 节水灌溉系统概述现代灌溉控制器的研究使用在我国农、林、及园艺为数不多，与发达国家 相比，有较大的差距，还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉 工
6、程的自动化控制系统，也是根据经验法来确定每天灌溉次数和每次灌溉量， 如果灌溉量与作物实际需水量相比太少，便不能有效的促进作物健康成长；而 灌溉量太多，肥水流失，又会造成资源浪费，同时传统的灌溉法还需要相关专 家的实时观察并经验指导生产，劳动生产率低，这也不能与现代化农业向优化、 高效化方向发展要求同步。而宁夏理工学院的灌溉系统相对传统，耗费大量人力，物力，财力。并且 无法改善盐碱地的土壤PH值。导致处于盐碱地的校内植被大量死亡，生长速度 慢。用宁夏理工学院智能节水灌溉系统，实施节水灌溉能对作物生长的土壤湿 度进行自动监控的系统，它能对作物进行适时、适量的灌水，起到高效灌溉， 节水、节能的作用，
7、并且改善盐碱地的土壤 PH值，从而增加植被，绿化校园。 因此，加速开发适合校区的可靠、低成本、高效率、先进的智能节水灌溉控制 系统是十分必要和紧迫的。单片机控制的滴灌节水灌溉系统，该系统可对不同 土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其 核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、 灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。1.2设计研究背景生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。比能源危机更可怕的是， 作为人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，这一状况还将随着时间
8、的 推移和社会的发展继续恶化。水资源危机己成为全球性的突出问题，越来越受 到国际社会的重视和关注。专家们曾预言，如果不注意保护水节约水，地球上 剩下的最后一滴水将是人类的眼泪。利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路当前，占世界人口总量40%的80个国家缺水，其中26个国家严重缺水。我 国有2. 8万亿m3的水资源总量，全世界排第6位，但人均水资源不足世界水资源 的1/4,排在世界人均占有水资源量的第109位，是世界上人均占有水资源最贫 乏的13个国家之一，目前，我国每年缺水量近 400亿m3,其中农业缺水约300亿 m3我国用水大户仍然是农业用水，约占70%，而农业用水的90%是灌溉用水
9、， 因此节水首先要在农业节水上做文章。采用传统的灌溉模式，灌溉定额普遍偏 高，全国平均每亩实际灌水量达到 450-500 m3，超过实际需水量的1倍左右， 有的地区高达2倍以上。与一些发达国家相比，我国农业的用水效率还是相当低 的，灌溉水资源的浪费情况相当严重，节水的潜力十分巨大。据统计：目前我国灌溉 水利用率只有40%左右，水分生产率不足1. 0 kg /m 3;而发达国家的灌溉水 利用率可达80%90%,水分生产率在2. 0 kg /m 3以上。如果采用先进的灌 溉技术，将我国的灌水利用率提高到 60%70%，则在目前情况下每年可节约 灌溉用水O 10O. 15万亿m3这样，通过发展节水灌
10、溉，在减少（最起码不增 加）农业用水总量的前提下，满足灌溉需要，同时把节约出来的水量用于城市生 活、工业生产和生态用水，以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展。1.2.1宁夏理工学院的气候特征及降水量石嘴山市地处内陆，典型的温带大陆性气候，全年日照充足，降水量集中， 蒸发强烈，空气干燥，温差较大，无霜期短。夏热而短促，春暧而多风，秋凉 而短早，冬寒而漫长。年平均气温8.4 C9.9 C。年最低平均气温-19.4 C-23.2 C,年最高平均气温32.4 C36.1C。年平均降水量的地理分布较为均匀， 全市年平均降水量在167.5毫米188.8毫米。年蒸发量在1708.72512.6毫米,
11、 是降水量的1014倍，处于干旱半干旱地区。1.2.2宁夏理工学院的土壤特征宁夏理工学院校区内存在大量的盐碱地地区。各种盐碱土都是在一定的自 然条件下形成的，其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂 直方向的重新分配，从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来。影响盐 碱土形成的主要因素有：气候条件，在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区，降水量小，蒸 发量大，溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。夏季雨水多而集中，大量可 溶性盐随水渗到下层或流走，这就是“脱盐”季节；春季地表水分蒸发强烈， 地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层，这是主要的“返盐”季节。 东北、华北、半干旱地
12、区的盐碱土有明显的“脱盐” “返盐”季节，而西北地区, 由于降水量很少，土壤盐分的季节性变化不明显。地理条件，地形部位高低对盐碱土的形成影响很大，地形高低直接影响地 表水和地下水的运动，也就与盐分的移动和积聚有密切关系，从大地形看，水 溶性盐随水从高处向低处移动，在低洼地带积聚。盐碱土主要分布在内陆盆地、 山间洼地和平坦排水不畅的平原区，如松辽平原。从小地形（局部范围内）来 看，土壤积盐情况与大地形正相反，盐分往往积聚在局部的小凸处。土壤质地和地下水，质地粗细可影响土壤毛管水运动的速度与高度，一般 来说，壤质土毛管水上升速度较快，高度也高，砂土和粘土积盐均慢些。地下 水影响土壤盐碱的关键问题是
13、地下水位的高低及地下水矿化度的大小，地下水 位高，矿化度大，容易积盐。河流和海水的影响，河流及渠道两旁的土地，因河水侧渗而使地下水位抬 高，促使积盐。沿海地区因海水浸渍，可形成滨海盐碱土。耕作管理的不当，有些地方浇水时大水漫灌，或低洼地区只灌不排，以致地下 水位很快上升而积盐，使原来的好地变成了盐碱地，这个过程叫次生盐渍化。 为防止次生盐渍化，水利设施要排灌配套，严禁大水漫灌，灌水后要及时耕锄。1.3灌溉控制系统的发展趋势和研究现状综述1.3.1灌溉控制系统的发展趋势随着可编程控制器技术的发展，其发展趋势将体现在以下几个方面：进一 步加快CPU的处理速度；变革操作控制方式；发展智能化模块；进一
14、步提高可靠性；提供更方便灵活的编程方法，让 PLC使用更加方便；PLC的结构和规模更 趋向两极分化，即大型化和小型化；PLC更加规范化，标准化；加强PLC的联网 功能；PLC存储容量及存储特性灌溉技术改进和发展趋势主要包括以下几个方面：采用激光平地等技术进行精细平地，促进田间水均匀分布；田间灌水设施自动化；研究应用地面灌溉自适应控制系统，形成灌溉早期入渗速度，行水控制，停水时间和灌溉效率的 水管理系统；建立区域供水管理系统，采用计算机，PLC等新技术进行水管理，并实现钟建轻管向重改重管的改变。1.3.2灌溉控制系统的研究现状综述我国把节水灌溉作为国民经济可持续发展的一项重要措施和战略任务，同
15、时也是建设帮保护干旱、半干旱地区生态环境的一条重要途径，目前，世界上 许多工业国家把PLC的使用作为衡量电气控制水平的标志，PLC汇集了超大规模 集成电路的众多优点，把它应用在节水灌溉控制系统中，能够简化硬件结构、 提高可靠性、增加灵活性，可收到人们常说的“以软（件）代硬（件）”的效果，研制和推广节水灌溉技术是实现农业现代化的需要。我国在开发灌溉自动控制系统方面与发达国家差距较大，还处于研制、试 用阶段，随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展，开发具有自主知识产权的 节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。灌溉控制系统设计已朝着自动化和智能化的方向发展，基于PLC的灌溉控制系统设计，介绍了可编程序控制器（PLC）在节水灌溉控制系统中的应用，系统 能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间，通过内置程序把湿度传感 器测定的土壤湿度信号输入到 PLC，与土壤最佳含水量对比，进一步控制电机和 电磁阀的启闭。近三、四十年科技的发展，拉开了新的农业技术革命的序幕。灌溉水管理 技术的应用可以减少水在渠系调配过程中的损失，达到节水的目的。该技术还 可以使水量分配合理，增加水量分布的均匀性，因此也是使作物增产增效的有 效途径。以色列、美国、荷兰等国家对不同作物的灌溉制度进行了深入的研究， 己取得了丰富的成果，主要体现在农业信息的获取和及时处理、
