开题报告智能灌溉系统

北京联合大学毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机的智能微喷灌控制系统的设计专业：电子信息工程系指导教师：杨萍学院：信息学院学号： 2008080303136 班级： 200808030301 姓名：黄振宇一、课题的任务与目的随着科学技术的日益发展，特别是智能技术的发展，微灌溉应用范围越来越广泛。

智能化的微灌系统可以实现大面积的作物田间灌溉，在很大的程度上节约人力、物力，实现作物生长大面积的管理，实时掌握作物的生长环境。

开发简单、快速、实用的微灌智能设计具有重要的意义。

同时，在水资源日趋匮乏和农业日趋现代化的今天，农业的高度集约化种植方式（耕作、种植、灌溉、施肥、收获等）和“工厂化”特征越来越显著。

在精准农业生产中，运用高科技和高新技术装备是当今国外发达国家发展现代农业的主要手段。

在灌溉技术上对农作物生长全过程的智能化控制要求也越来越高。

很多发达国家的农业灌溉系统都采用计算机控制技术，基本实现了系统智能化。

微灌技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，系统的成套性还较差，主要部件品种少，质量不稳定。

因此，加速开发成套、适用、可靠、先进的灌溉系统是我国今后节水灌溉设备发展的主要方向。

自动控制灌溉系统，基本上还是手动阀门来操作。

自动控制器等方面还有待于进一步开发和应用。

微机和单片机等自动控制检测系统装置，已经在某些微灌工程中应用和实验，初步显示出微灌采用自动化管理系统的优越性和先进性。

此次设计的任务就是通过选择合适的传感器对土壤中含水量以及空气湿度等重要物理量进行采集，通过信号调理电路将传感器输出信号转化为数字信号，交给单片机系统进行处理，通过编程实现在需要时驱动相关外设，进行自动精确定位地智能微灌。

二、调研资料情况在所有的自然资源中，水是最重要的有限资源，必须合理的开发和利用。

水资源危机以及被告认为未来10年人类共同面临最严重的挑战之一。

联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》强调：“水是一种有限的资源，不仅为维持地球上的一切生命所必需，而且对一切社会经济部门都具有生死攸关的重要意义”。

智能节水灌溉系统开题报告1. 项目背景和目标随着全球水资源短缺问题的日益严重，农业灌溉水资源利用效率成为一个紧迫的问题。

传统的农业灌溉方式通常采用定时定量的方式，无法根据实际土壤湿度和植物需水情况来调整灌溉量，浪费了大量的水资源。

为解决这一问题，本项目旨在开发一种智能节水灌溉系统，通过感知土壤湿度和环境温度等参数，调整灌溉量，实现对农作物的精准灌溉，提高农业用水效益。

2. 项目内容和技术方案智能节水灌溉系统主要由以下几个组成部分构成：2.1 传感器通过使用土壤湿度传感器和温度传感器等，可以实时感知土壤湿度和环境温度等因素，为后续的灌溉决策提供数据支持。

2.2 控制器控制器是整个系统的核心，它根据传感器获取的数据和预设的灌溉策略，决定是否进行灌溉，并控制水泵和阀门等设备的开关。

控制器采用微控制器和单片机等嵌入式技术，能够实时处理数据，并与外部设备进行通信。

2.3 通信模块为了实现远程监控和控制，智能节水灌溉系统还需配备通信模块。

通信模块可通过无线或有线方式与外部设备（如PC、手机等）及云服务器进行数据传输。

2.4 用户界面为了方便用户操作和实时监控，本系统还需开发一个用户界面。

用户界面可以通过PC端或移动端APP进行访问，用户可以设置灌溉策略、查看实时监测数据，并远程控制系统的运行状态。

3. 预期效果与创新点本项目旨在实现智能节水灌溉系统，以提高农业灌溉的水资源利用效率。

预期实现的效果包括：•精准灌溉：通过实时感知土壤湿度和环境温度等信息，控制灌溉量，实现对农作物的精准灌溉，避免了水资源的浪费。

•时空灌溉调度：根据作物生长阶段和环境条件等因素，合理调整灌溉时间和频率，使得灌溉更加科学合理。

•远程监控与控制：通过通信模块和用户界面，用户可以远程监控和控制系统的运行状态，提高灌溉管理的便利性。

项目的创新点在于：•数据驱动的灌溉策略：通过传感器获取的实时数据，根据灌溉策略进行灌溉决策，实现个性化和精确的灌溉。

毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的自动灌溉系统一、选题的背景、意义单片机是一种集成在电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

单片机功能的实现是靠程序驱动的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，随着现在单片机的外围设备越来越多，功能越来越多样化，基于单片机的低端智能化产品设计有着广泛的前途。

尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此对于培养电子方面研发设计的人才，单片机的学习设计非常重要通过此次的毕业设计：（1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力，并为学习ARM、DSP等更高性能的芯片打下基础（2）学会查阅书籍，并且要能够熟练编写程序仿真、绘图流程图、原理图及PCB图（3）对课程设计方案分析、比较、选择、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件的方法、内容及步骤水是生命的基础，植物正常的生命活动就是建立在不断地吸水、传导与运输、利用和散失的过程之上。

在我国水资源却严重不足，使我国成为世界上13个淡水资源最贫乏的国家之一。

人均占有淡水资源仅为世界人均占有量的四分之一。

水资源的匮乏给我国农业发展带来了极大的障碍和困难。

农作物生长的土壤需要保持一定的湿度，人们通常根据种植的经验对农作物进行灌溉，不能及时或不能精确地控制浇水的多少，在很大程度上白白地浪费掉一大部分水资源。

开题报告电子信息工程花园浇水智能控制系统的单片机设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义（一）国内外研究动态1.国外研究动态：世界上智能灌溉工程实施比较好的国家有以色列、法国、美国等。

这些国家现代温室的研究起步早、发展快，对综合环境控制技术水平相对较高。

目前，他们采用先进的节水灌溉制度，由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实行动态管理，监测土壤情况和作物生长，开发了一系列功能强大的数字式灌溉控制器，并广泛应用。

目前，世界上最先进的灌溉智能化技术是在微灌技术的基础上，按照技术集成和机械化程度，增加对土壤、作物长势情况、温度等生长环境因素等的监控和检测，用精确的灌溉设施及技术实现全自动化监控，按需定位、定量精确灌溉。

以色列处于干旱缺水地带，是世界上灌溉技术最具代表性的国家。

目前，其全国农业土地基本实现了灌溉管理自动化，并且普遍推行自动控制系统，按时按量将水、肥料送入作物根部，水资源利用率十分的高。

北美、韩国、澳大利亚等地区和国家也都已经有发展成熟且形成系列的灌溉产品，其灌溉方式普遍由计算机集中控制，埋在地下的传感器可以传回有关土壤水分的信息来决定植物浇水的间隔。

其内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。

用来检测的传感器也比较齐备，像对温室的光照度、湿度、温度、营养液浓度等的检测，传感器基本上能对各个输出电路进行自动控制。

而且计算机对这些系统的控制己经不仅仅是静态的、简单的、独立的直接控制，而是建立在环境模型基础上的监督控制，以及建立在专家系统上的智能控制，这样的系统可以为管理者提供包括植物病虫害防治、种植的经济分析、温室内部管理等信息。

2.国内研究动态：我国从70年代就开始发展微灌技术。

节水灌溉自动化研究处于起步阶段，自动化程度还比较低。

在开发的产品中，比较有代表性的是中国农业化研究院联合多家企业研制的2000温室自动灌溉施肥系统。

目前，已在大连、北京等地投入应用并且有较好的效果，只是成本比较高，比较适合温室使用。

基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统的开题报告一、选题背景及意义随着我国工业化、城镇化和现代化不断推进，水资源日益紧缺，已不是以往可以随意浪费的时代。

同时，地球气候不断变化，全球降水频率、集中度不断下降，而灌溉是农业生产中不可或缺的一部分，合理地利用水资源，实现农作物的精准灌溉，是提高农业生产效率的重要途径。

ZigBee无线传感器网络技术能够实现对灌区进行实时监测，并将相关数据传递给灌溉控制器，实现对灌溉设施的智能控制。

因此，基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统的研究与开发具有重要的理论和实践意义。

二、研究目标本文旨在研究基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统，具体研究目标包括以下三个方面：1. 实现对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数的实时监测，通过无线传感器网络将这些数据传递给灌溉控制器。

2. 结合土壤含水量、气象预报等信息，利用控制算法，预测土壤含水量和农作物生长情况，并确定最佳灌溉方案。

3. 在以上基础上，设计并实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型，并进行实验验证。

三、研究内容本文的研究内容如下：1. 对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数进行实时监测。

2. 结合土壤含水量、气象预报等信息，预测土壤含水量和农作物生长情况，并确定最佳灌溉方案。

3. 设计并实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型。

4. 进行实验验证，测试系统在不同灌溉条件下的控制效果。

四、研究方法本文采用以下研究方法：1. 调研和分析现有的精准灌溉控制技术和方法，包括传感器技术、数据处理算法、控制方法等。

2. 通过实验和仿真方法，对监测设备和控制算法进行验证和优化。

3. 借助MATLAB等工具对数据进行处理和分析。

4. 设计和实现基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统原型。

五、预期结果1. 实现对灌区土壤温度、湿度、光照强度等环境参数的实时监测，通过无线传感器网络将这些数据传递给灌溉控制器。

节水灌溉自动化及优化控制调节的研究的开题报告一、选题背景随着人口的增长和城市化的发展，水资源的需求和供应之间的矛盾越来越突出。

相对而言，农业作为最大的用水领域，其节水潜力也最大，因此节水灌溉成为农业节约用水的重点。

水资源紧张的情况下，尤其需要优化节水灌溉技术，保证农业生产的同时降低水资源的浪费。

目前，传统的农业灌溉方法存在许多问题，如滴灌和喷灌存在管网压力不稳定、土壤水分传感器精度不高等问题，需求一定的人工干预和管理。

因此，节水灌溉的自动化及优化控制调节显得尤为重要，可通过自动化控制技术来提高水资源的利用效率和生产效率。

二、选题意义节水灌溉自动化及优化控制调节技术对于解决水资源短缺和提高农业生产效率具有非常重要的意义。

其主要贡献如下：1.提高灌溉系统的自动化程度，降低人力和物力的使用成本。

2.通过智能控制，能够精准控制喷灌、滴灌等水源，减少水的浪费。

3.通过优化灌溉控制策略，能够提高产量，节约用水。

三、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1.研究节水灌溉自动化控制技术，包括灌溉系统的感知模块、控制模块和执行模块设计。

2.结合土壤水分传感器、气象站等传感器信息，研究节水灌溉的智能控制策略。

3.研究节水灌溉优化调节技术，包括灌水时间、量的调控和灌溉间隔的优化控制。

四、研究方法本研究将采用实验研究法和数值模拟法相结合的方法，包括以下几个步骤：1.分析节水灌溉系统的结构特点，准备实验设备和材料。

2.开展土壤水分传感器和气象站的感知数据采集实验。

3.基于感知采集的数据，设计节水灌溉系统的自动化控制系统。

4.针对不同气象情况和土壤需水情况，拟定适合的优化调控策略。

5.利用数值模拟方法验证优化调节策略的可行性和效果。

五、研究预期成果1.实现节水灌溉自动化控制技术，提高灌溉系统的自动化程度。

2.设计出智能控制策略，实现对灌溉水源的精准控制，以减少浪费。

3.通过优化控制策略，提高产量，节约用水。

4.提交一篇学术论文，发表在相关期刊或会议上。

高效节水灌溉系统设计开题报告一、研究背景随着全球气候变暖和人口增长，水资源日益紧缺，节水已成为当今社会亟待解决的问题之一。

农业用水占据了全球用水总量的大部分，而传统的农业灌溉方式存在着浪费水资源、能耗高等问题。

因此，设计一种高效节水灌溉系统对于提高农业生产效率、保护水资源具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在设计一种高效节水灌溉系统，通过科学技术手段实现对农田灌溉水量的精准控制，提高灌溉水利用率，减少水资源浪费，降低农业生产成本，实现可持续发展。

三、研究内容1. 调研分析当前灌溉系统存在的问题和不足，总结传统灌溉系统的特点及局限性。

2. 研究先进的节水灌溉技术，包括滴灌、喷灌、微喷灌等，分析其优势和适用场景。

3. 设计高效节水灌溉系统的硬件结构，包括水泵、管道、喷头等设备的选型和布局。

4. 开发灌溉系统的控制软件，实现对灌溉水量、频率的智能调控。

5. 进行系统的实地试验，验证系统的节水效果和灌溉效率。

四、研究方法1. 文献调研法：查阅相关文献资料，了解国内外高效节水灌溉系统的研究现状和发展趋势。

2. 实地调研法：走访农田，了解农民对灌溉系统的需求和反馈，为系统设计提供实际依据。

3. 数值模拟法：利用计算机软件对设计方案进行模拟分析，评估系统的节水效果和经济效益。

五、研究意义1. 对于农业生产：提高农田灌溉水利用率，增加农作物产量，改善农民生活水平。

2. 对于水资源保护：减少农业用水浪费，缓解水资源紧缺问题，促进水资源可持续利用。

3. 对于环境保护：降低农业生产对环境的影响，减少化肥农药流失，保护生态环境。

六、研究进度安排1. 第一阶段（1-3个月）：开展文献调研，了解高效节水灌溉系统的研究现状。

2. 第二阶段（4-6个月）：进行实地调研，收集农田灌溉系统的数据和需求。

3. 第三阶段（7-9个月）：设计高效节水灌溉系统的硬件结构和控制软件。

4. 第四阶段（10-12个月）：进行系统的实地试验，验证系统的节水效果和灌溉效率。

开题报告电子信息工程花园浇水智能控制系统的单片机设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义（一）国内外研究动态1.国外研究动态：世界上智能灌溉工程实施比较好的国家有以色列、法国、美国等。

这些国家现代温室的研究起步早、发展快，对综合环境控制技术水平相对较高。

目前，他们采用先进的节水灌溉制度，由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实行动态管理，监测土壤情况和作物生长，开发了一系列功能强大的数字式灌溉控制器，并广泛应用。

目前，世界上最先进的灌溉智能化技术是在微灌技术的基础上，按照技术集成和机械化程度，增加对土壤、作物长势情况、温度等生长环境因素等的监控和检测，用精确的灌溉设施及技术实现全自动化监控，按需定位、定量精确灌溉。

以色列处于干旱缺水地带，是世界上灌溉技术最具代表性的国家。

目前，其全国农业土地基本实现了灌溉管理自动化，并且普遍推行自动控制系统，按时按量将水、肥料送入作物根部，水资源利用率十分的高。

北美、韩国、澳大利亚等地区和国家也都已经有发展成熟且形成系列的灌溉产品，其灌溉方式普遍由计算机集中控制，埋在地下的传感器可以传回有关土壤水分的信息来决定植物浇水的间隔。

其内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。

用来检测的传感器也比较齐备，像对温室的光照度、湿度、温度、营养液浓度等的检测，传感器基本上能对各个输出电路进行自动控制。

而且计算机对这些系统的控制己经不仅仅是静态的、简单的、独立的直接控制，而是建立在环境模型基础上的监督控制，以及建立在专家系统上的智能控制，这样的系统可以为管理者提供包括植物病虫害防治、种植的经济分析、温室内部管理等信息。

2.国内研究动态：我国从70年代就开始发展微灌技术。

节水灌溉自动化研究处于起步阶段，自动化程度还比较低。

在开发的产品中，比较有代表性的是中国农业化研究院联合多家企业研制的2000温室自动灌溉施肥系统。

目前，已在大连、北京等地投入应用并且有较好的效果，只是成本比较高，比较适合温室使用。

农业田间自动化浇灌的开题报告农业自动化灌溉系统的建立可以进一步提高现有节水灌溉农业的管理水平。

原有的节水灌溉系统虽然在降低作物灌溉制度，提高作物产量上有明显的作用，但由于人工操作的可变性过大，致使灌溉的合理性无法得到进一步的提高。

而自动化控制灌溉是通过对土壤、作物、气象等各类因素的采集、分析后由操作系统发送相关信息指令对田间各类控制阀门进行控制，以此来实现降低人工分析决策的不合理性因素对农业灌溉的影响。

农业自动化灌溉系统系统由无线智能网关、滴灌智能控制器、无线采集器，太阳能电池板，各种传感器（土壤水分传感器、温度、湿度、风速、风向、雨量、光照、叶面湿度、树径传感器、土壤电导率传感器），控制电磁阀，视频摄像头，高清硬盘录像机等以及云服务器软件，手机APP软件组成。

农业自动化灌溉系统的功能：1、数据采集功能：可接收土壤湿度传感器采集的模拟量。

2、具有定时控制、循环控制的功能，用户可根据需要灵活选用控制方式。

3、自动转停功能：控制系统根据土壤的干湿度情况自动启动喷灌，控制电动机以所需的转速转动。

4、电动机过载保护功能：当电动机过载时，电动机立即停止转动，灌溉过程中止，并且故障指示灯闪烁报警，过载消除后自动恢复运转。

5、阴雨天自动停止：利用湿度传感器的开关量作为一个可编程控制器的输入信号，实现控制相关程序的功能。

6、省电功能：定时控制器在断电时正常计时，故采用其作为可编程控制器的电源控制。

7、急停功能：当出现紧急意外事故时，按下急停按钮，电动机立即停止运转，阀门关闭，喷头停止灌溉。

8、故障自动检测功能：当灌溉系统出现故障，如水管破裂（水压为零），传感器故障，电动机故障，变频器故障，电磁阀故障等，水泵立即停止运行，电磁阀关闭，故障报警灯闪烁并伴有警笛声响起。