节水灌溉自动控制系统设计

摘要水是我们维持生命活动必不可少的物质。

当今社会水资源利用不合理，造成了极大的浪费。

如我国的甘肃、陕西等地水资源匮乏，人们日常生活用水得不到保证，所以人们要更加合理利用水资源。

水资源绝大部分浪费在农田灌溉，主要是因为人们采用大水漫灌，不仅浪费了水资源，更增加了劳动量。

因此，本文设计了一种自动灌溉装置的PLC控制系统。

首先分析了自动灌溉装置的结构及工作原理，从而确定了控制要求，然后进行了硬件设计和软件设计。

其中硬件设计主要包括PLC选型、I/O分配表和I/O外部接线图，软件设计包括了控制流程图设计和梯形图程序设计。

该系统采用PLC技术为控制核心，使其体积更小、功能更强、编程更简单、可靠性更高、控制更灵活。

关键词：自动灌溉装置;PLC控制系统;硬件设计;软件设计AbstractWater is essential for us to maintain life activities. In today's society is not reasonable in the utilization of water resources, caused great waste. Such as gansu, shanxi and other places in China water resources shortage area, water not assured that people lives daily, so we need to more rational use of water. Waste most of the waste of water resources in irrigation, because people using flood irrigation, waste water not only, make more people to increased labor. Therefore, this article designed a kind of PLC control system of an equipment of automatic irrigation. First analyzed the structure and working principle of automatic irrigation device, thus determined the work requirements. Then the hardware designed and software designed. Hardware designed including the designed of the hardware principle, type selection of PLC, I/O allocation table and external I/O wiring diagram. Software designed including the designed principle and ladder diagram programming. The system uses PLC as the designed core, small volume, strong function, simple programming, high reliability and flexible assembly.Keywords：Automatic irrigation device; PLC control system; Hardware design; Software design目录1 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 国内外研究发展现状 (2)1.2.1 国外研究发展现状 (2)1.2.2 国内研究发展现状 (3)2 自动灌溉装置的控制要求 (3)2.1 结构介绍 (3)2.2 工作过程 (4)2.3 控制要求 (5)3 自动灌溉PLC控制系统的硬件设计 (5)3.1 系统硬件的设计原则 (5)3.2 PLC选型 (6)3.3 I/O分配表 (7)3.4 I/O外部接线图 (8)4 自动灌溉PLC控制系统的软件设计 (9)4.1 系统软件的设计原则 (9)4.2 控制流程图设计 (9)4.3 梯形图程序设计 (10)4.3.1 A类水生植物梯形图程序设计 (10)4.3.2 B类植物梯形图程序设计 (11)4.3.3 C类水生植物梯形图程序设计 (12)5 PLC控制系统的调试与程序的仿真 (15)5.1 PLC控制系统的安装与布线 (15)5.2 程序的仿真 (15)6 结论 (18)参考文献 (19)附录 A (20)致谢 (24)1 绪论1.1 课题背景及意义我国淡水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。

自动化灌溉设计方案一、引言自动化灌溉系统是一种利用先进的电子设备和控制技术，实现农田和园林的自动浇水的系统。

相比传统的人工浇水方式，自动化灌溉系统具有效率高、节水、省力等优势。

本文将提出一种基于传感器和控制器的自动化灌溉设计方案。

二、系统组成（1）传感器：系统需要使用各种传感器来感知环境参数，如土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等。

（2）控制器：控制器是系统的核心部件，用于接收传感器数据、进行判断和控制操作。

可以选择微控制器或PLC作为控制器。

（3）执行器：执行器是将控制信号转化为实际操作的装置，如电磁阀、水泵等。

执行器的选型应根据实际需求和灌溉方式进行选择。

（4）通信模块：为了方便监控和远程控制，可以添加无线通信模块，如Wi-Fi、GPRS、LoRa等。

三、系统工作流程（1）感知环境参数：通过土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等感知环境参数，并将数据传输给控制器。

（2）判断灌溉需求：控制器根据接收到的环境参数数据，进行判断，确定是否需要进行灌溉。

（3）控制操作：如果判断需要进行灌溉，控制器通过输出控制信号，控制执行器进行相应的操作，如开启水泵、控制电磁阀等。

（4）监测和反馈：控制器可以监测灌溉效果和系统状态，并将实时数据反馈给用户，以方便实时掌握系统运行情况。

四、系统设计需考虑的因素（1）环境要素：不同的农作物对环境要素的要求不同，例如水稻需要较高湿度，番茄则需要较高温度。

因此，在设计系统时要考虑特定农作物的生长要求。

（2）节水性能：自动化灌溉系统应具备节水性能，可以根据土壤湿度、环境温度等因素进行智能调节，避免浪费水资源。

（3）精准性：传感器的准确性和精度要求高，以便准确感知环境参数。

（4）可靠性：系统应具备稳定可靠的性能，避免故障和停机时间，保证长期运行。

（5）安全性：系统应具备安全性，防止因意外事故造成浇水量过多或过少，导致农作物损失。

五、实施步骤（1）系统设计：根据具体的应用场景，设计系统的硬件组成和工作流程。

基于MSP430的节水灌溉自动控制系统设计摘要:针对传统的自动灌溉系统存在的效率低、稳定性差等问题,本文提出了一种新的自动灌溉控制方案。

本方案以MSP430为主控芯片,结合CC1101作为无线通讯模块简化布线,上位机辅助判断减轻MCU运算负担。

简约的硬件设计配合功能完善的上位机完成自动控制灌溉、历史环境参数记录、环境异常短信警告等功能。

该系统稳定、可靠,具有较好的实用性及可延展性。

关键词:MSP430 自动控制上位机轮询方式当前我国农业灌溉水平低,但是节水潜力巨大,节水灌溉技术的应用和推广,是缓解我国水资源紧缺的战略选择,是建立节水型社会的需要[1]。

现有的智能灌溉系统控制器通常采用MCS51等其它微控制器作为控制芯片,并配以较多的模拟电路和逻辑门电路,其设计复杂,功耗、稳定性和可靠性难以得到保证[2]。

如今,随着计算机技术的飞速发展,一些复杂的数据处理完全可以交给计算机通过上位机软件完成。

本文将分别从硬件编程和软件上位机两个方面,结合外围电路,介绍一种以MSP430为主控制器的、稳定的农田自动灌溉系统。

1 系统整体构架及工作原理概述这种农田自动灌溉系统的整体执行思路,本系统采用的是离散型控制系统,其具有三级结构。

系统从下到上依次为:传感器检测与灌溉执行部分,MCU自动检测控制部分,田间监控中心。

底层的传感器有多种,分别对土壤的温度、湿度等进行检测。

本系统能根据采集到的土壤湿度情况进行自动控制灌溉,其余采集到的环境参数供人员参考,做出合适的施肥灌溉决定。

这些传感器或设备受到MCU控制,将信息呈递到单片机,通过其内部集成的12位ADC 对数据进行处理,从而判断是否需要灌溉,并将数据通过无线通讯模块发送到田间监控中心。

田间监控中心可以修改田间各节点判断灌溉的标准值,能够按时接收并储存各节点的环境参数,记录灌溉情况,通过折线图或列表形式显示。

当田间发生火灾或其他异常情况时,软件通过网络自动发出短信提示人员前去查看。

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题目节水灌溉智能控制系统设计学生姓名赵胜学号08220301专业班级自动化（3）班指导教师成娟娟学院电信工程学院答辩日期摘要节水灌溉智能控制技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统智能化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。

本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统对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，其核心是单片机通过采用PID算法对土壤湿度的控制部分，主要对灌溉控制技术及系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。

单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，AD转换器，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成；软件选用C语言编程。

系统主要具有以下功能：单片机可根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，自动控制灌溉系统，并且同时显示出当前土壤的湿度值。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

关键词：节水灌溉；湿度传感器；单片机；自动控制AbstractThe level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization．The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development．As to this condition，this paper mainly studies the drip water-saving irrigation system that controlled by MCU(Micro—controller Unit)．This system call supervise and control moisture of different soil．It can irrigate to different farm corps with the right amount of water at the well time．The control part that consists of MCU and PC (personal computer) is its core．Research work hand been carried Oil to the relationship between soil moisture and water, irrigate control technology, hardware and software program and so on.It adopts the top and bottom form to realize the control function of drip irrigation system．Based onAT89C5lMCU,the bottom hardware system mainly consists of soil moisture sensor, Signal transfer circuit，monitor display circuit，out port control circuit，malfunction display circuit and the procedure programmed with C language Part of SCM AT89C51 miscrocontroller as the core, mainly by the soil moisture sensors,AD converter, display circuit,the output confrol circuit,the fault alam circuit and other components;software selection of the C programming language.The system has the following functions:MCU can be detected in soil moisture soil moisture sensor and automatic control of irrigation systems,and also shows the current soil moisture.The system is flexible,easy operation,high reliability,there will be more broad prospects of development.Keywords: Water-saving irrigation;Humidity sensors;MCU(Micro-controller Unit);Automatic control目录Abstract ................................................................................................................................ - 2 -目录 ..................................................................................................................................... - 3 -第一章绪论 ....................................................................................................................... - 4 -1.1 研究的背景 .................................................................................................................. - 5 -1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景 ....................................................................... - 5 -1.1.2 农业高效节水的必要性 ................................................................................... - 5 -1.2 国内外灌溉智能控制技术研究现状 .......................................................................... - 6 -1.2.1 国外研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.2.2 国内研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.3 滴灌技术 ...................................................................................................................... - 7 -1.3.1 滴灌系统的分类 ............................................................................................... - 7 -1.3.2 滴灌系统的组成 ............................................................................................... - 7 -1.3.3 微喷与滴灌的使用 ........................................................................................... - 8 -1.3.4 滴灌技术的特点 ............................................................................................... - 8 -1.4 课题研究的目的和意义 .............................................................................................. - 9 -1.5 课题研究内容 ............................................................................................................ - 10 -第二章系统方案设计 ..................................................................................................... - 11 -2.1 研究方案的选择 ........................................................................................................ - 11 -2.1.1 专家系统 ......................................................................................................... - 11 -2.1.2 微机测控技术 ................................................................................................. - 13 -2.2 节水灌溉自动控制系统的原理 ................................................................................ - 13 -2.3 系统总体设计 ............................................................................................................ - 14 -第三章硬件设计 ............................................................................................................. - 16 -3.1 系统硬件介绍 ............................................................................................................ - 16 -3.2 硬件选型及介绍 ........................................................................................................ - 16 -3.2.1 土壤湿度传感器 ............................................................................................. - 16 -3.2.2 AT89C51单片机............................................................................................. - 23 -3.2.3 8155芯片 ........................................................................................................ - 32 -3.3 硬件各部分设计 ........................................................................................................ - 34 -3.3.1 单片机主机控制电路 ..................................................................................... - 34 -3.3.2 并行I／O口的扩展....................................................................................... - 36 -3.3.3 数据采集处理电路 ......................................................................................... - 36 -3.3.4 LED显示电路 ................................................................................................ - 36 -3.3.5 控制电路部分 ................................................................................................. - 38 -3.3.6 报警电路 ......................................................................................................... - 38 -第四章系统软件设计 ..................................................................................................... - 39 -4.1 主程序 ........................................................................................................................ - 40 -4.1.1 主程序流程图 ................................................................................................. - 40 -4.1.2 主程序（见附录） ......................................................................................... - 40 -4.2 PID算法..................................................................................................................... - 40 -4.2.1 积分分离法................................................................................................... - 40 -4.2.2 流程图 ............................................................................................................. - 42 -4.2.3 程序（见附录） ............................................................................................. - 42 -4.3 显示部分 .................................................................................................................... - 42 -4.3.1 数码管显示方法 ............................................................................................. - 42 -4.3.2 流程图 ............................................................................................................. - 43 -4.3.3显示子程序（见附录） ................................................................................ - 43 -4.4键盘 ............................................................................................................................. - 44 -4.4.1 键盘的按键功能 ............................................................................................. - 44 -4.4.2 键盘子程序流程图 ......................................................................................... - 44 -4.4.3 键盘子程序（见附录） ................................................................................. - 44 -4.5 湿度采集 .................................................................................................................... - 45 -4.5.1 湿度采集程序（见附录） ............................................................................. - 45 -4.6 控制程序 .................................................................................................................... - 45 -4.6.1 子程序（见附录） ......................................................................................... - 45 -设计总结 ............................................................................................................................. - 46 -参考文献 ............................................................................................................................. - 47 -外文文献翻译 ..................................................................................................................... - 48 -致谢 ..................................................................................................................................... - 64 -附录 ..................................................................................................................................... - 65 -第一章绪论1.1 研究的背景1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源十分紧缺。

水利灌溉工程中自动化控制系统设计摘要：在人类生存和国家发展过程中,水资源有着举足轻重的作用,当前世界部分国家水资源稀缺,制约着国家社会的战略发展问题。

而我国是人口和农业大国,水资源严重匮乏,水资源人均占有率仅为世界水平的1/4,我国农业用水量占全国总用水量的60%以上；此外,我国水资源存在分布不均的特点,不仅地域存在差异,而且与人口、土地不匹配。

随着节约用水意识以及灌溉水平提高,我国农业用水量也出现逐年下降趋势。

本文主要分析水利灌溉工程中自动化控制系统设计。

关键词：水利灌溉工程；自动化控制；高效节水；水利信息化引言水利灌溉过程中自动化控制技术具有极其重要的地位,合理利用自动化控制系统,才能对农业发展起到良好的促进作用,能够减少水资源浪费,缓解我国用水紧张的现状。

新建首部工程、布置田间管网,并配套灌区灌溉自动化、信息化系统设备,实现了高效节水灌溉工程智能化、自动化,以信息化技术为载体,构建了灌区内水务管理一张图。

1、节水自动灌溉的工作特征农业节水自动灌溉系统应该有以下几方面的特点：首先，要有操作简单的特点。

在技术应用过程中，只是针对农业灌溉进行使用，虽然在应用过程中存在一定的自动化技术实践内容，但是其结果依然处于不理想的状态。

同时，农业灌溉工作人员在进行作业的过程中，存在专业水平有限的问题，这也会导致农业节水自动灌溉系统的实际工作效果受到影响。

因此，要求农业节水自动灌溉系统操作简单，以此保障自动化技术的实际效果。

其次，要有抗腐蚀性的特点。

在农业灌溉工作开展过程中，不单单是要对农作物进行基础灌溉，保障农作物所需水分，还会使用诸多带有化学性质的农药，以此保障农作物的生长需求得到满足。

因此，要求节水自动灌输设备具备优质的防腐蚀性，以此保障设备可以正常使用，进而发挥自动化技术的作用。

最后，要有自动化调节的特点。

在实际的灌溉工作过程中，节水灌溉自动化技术要对农作物生长所需的水分和肥力按照最佳比例进行调配，并且以农作物生长规律为依据，进行合理化和自动化的调节，以此保障农作物的正常生长。

基于PLC的自动灌溉控制系统设计摘要：本文以西门子S7-200 PLC为核心，对其进行了开发，并对其进行了详细的分析。

整个体系分为三个区域：区域A，区域B，区域C各分区进行灌溉。

这个系统在各个地区开始和停止灌水，并与实际的钟点相对比，从而在各个地区实现了自动灌水。

同时，该系统检测实际温度和湿度，以检测降雨情况作为控制的依据。

低温、无灌溉、高湿度、无灌溉和无雨。

该系统具有手动和自动两种运行方式，运行可靠，操作简单，能有效地进行灌溉。

经过全面考虑，在总体设计、硬件选择、主电路与控制电路、PLC输入输出接线图、控制程序流程图以及梯形图与指令表程序调试等方面进行了精心设计，从而实现了目的。

1.引言中国的水资源短缺，使得其利用效率非常低，导致了大量的浪费。

常规灌水装备单一。

由于灌溉技术的复杂性和耗时的工作量，我国的社会经济发展受到了严重的影响。

因此，为了更好地利用水资源，必须加强对自动灌溉系统的研究，以实现可持续发展。

实施自动化灌溉技术可以有效地缓解水资源短缺问题，并且可以节省人力。

2.总体方案设计通常，可以使用三种不同的控制技术：单片机、继电器-接触器和PLC。

单片机方式稳定性差,易受到干扰,编程维护都比较难。

采用继电器作为接触器，以实现安全操作；由于整体的设计和安装复杂度极高，以至于很难实现。

PLC是一种先进的、高精度的自动化控制技术，它拥有出色的耐震、耐磨、耐用、操纵简单、使用寿命长等特点，使得它成为一种非常适合用于农业灌溉的先进的智能控制方式，相对于传统的机械触点，plc的操纵更加灵活、精准，并且抵御振荡、环境变化等多种挑战，大大增强了系统的可靠性。

3.硬件选型3.1 PLC的选型经测试，西门子S7—200系列PL采用了15个数字信号源，9个数字信号源，能较好地适应较小规模的自动控制要求。

S7-200小型PLC具有24路数字量输入和16路数字量输出，其功能可以充分地满足日常使用的需要。

因此，我们最终选择了CPU226作为配置。

《基于LoRa的智能节水灌溉系统》篇一一、引言随着全球水资源日益紧张，节水灌溉系统逐渐成为农业领域的重要研究方向。

LoRa（Long Range）作为一种低功耗广域网络技术，以其长距离、低功耗、低成本等优势，在智能节水灌溉系统中得到了广泛应用。

本文将详细介绍基于LoRa的智能节水灌溉系统的设计原理、实现方法及优势。

二、系统设计1. 系统架构基于LoRa的智能节水灌溉系统主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。

感知层负责采集土壤湿度、气象数据等信息；网络层通过LoRa网络将感知层的数据传输至应用层；应用层则负责处理数据，并根据预设的灌溉策略控制灌溉设备的开关。

2. 关键技术（1）土壤湿度传感器：用于实时监测土壤湿度，为灌溉决策提供依据。

（2）LoRa通信技术：用于实现远程数据传输，降低系统能耗。

（3）智能控制技术：根据土壤湿度、气象数据等信息，自动控制灌溉设备的开关，实现节水灌溉。

三、系统实现1. 硬件设备系统硬件设备主要包括土壤湿度传感器、LoRa通信模块、控制器、灌溉设备等。

其中，土壤湿度传感器和LoRa通信模块负责数据采集和传输，控制器负责处理数据并控制灌溉设备的开关。

2. 软件设计软件设计主要包括数据采集、数据处理、灌溉决策和设备控制四个部分。

数据采集通过土壤湿度传感器和LoRa通信模块实现；数据处理则通过控制器对采集的数据进行分析和处理；灌溉决策根据处理后的数据和预设的灌溉策略进行；设备控制则根据灌溉决策控制灌溉设备的开关。

四、系统优势1. 节水效果显著：通过实时监测土壤湿度和气象数据，实现精准灌溉，有效降低水资源浪费。

2. 远程监控与管理：通过LoRa网络，可以实现远程监控和管理，方便用户随时了解灌溉情况。

3. 低成本：采用低功耗广域网络技术，降低系统能耗和成本。

4. 智能化：通过智能控制技术，实现自动化、智能化的灌溉管理，提高农业生产效率。

五、应用前景基于LoRa的智能节水灌溉系统具有广泛的应用前景。

农业智能化灌溉系统的设计与应用精准供水与节水灌溉随着农业产业的发展和水资源的日益稀缺，农业智能化灌溉系统成为了提升农业生产效益的重要手段。

该系统通过科学精准的供水与节水灌溉，既能满足作物的需水要求，又能最大限度地节约用水资源。

本文将介绍农业智能化灌溉系统的设计原理和应用实例，探讨其在精准供水与节水灌溉方面的优势。

一、农业智能化灌溉系统的设计原理农业智能化灌溉系统的设计原理主要包括传感器监测、智能控制和远程管理三个方面。

1. 传感器监测农业智能化灌溉系统通过安装传感器来监测农田土壤的湿度、气温和光照等指标，以获取作物生长环境的参数信息。

传感器采集的数据能够实时传输到控制中心，为智能控制提供依据。

2. 智能控制基于传感器监测到的数据，农业智能化灌溉系统可以进行智能控制。

智能控制主要包括供水控制和灌溉控制两个方面。

供水控制主要根据土壤湿度和作物需水量来决定供水量的大小，确保作物能够得到合适的水分。

灌溉控制则是根据作物的生长状况和环境需求，结合天气预报等数据，智能调节灌溉的频率和时长，以确保作物能够得到适宜的灌溉。

3. 远程管理农业智能化灌溉系统还可以通过远程管理实现对整个系统的监控和控制。

通过互联网技术，农民可以通过手机或电脑等终端设备实时了解农田的情况并进行远程操作，调整系统的参数和工作模式，提高农业生产的效率和灵活性。

二、农业智能化灌溉系统的应用实例农业智能化灌溉系统在实际应用中取得了显著的效果，为农业生产带来了许多优势。

1. 精准供水传统的灌溉方法通常采用定时定量的方式，无法根据作物的生长情况和实际需水量进行调整，容易造成水分浪费或供水不足。

而农业智能化灌溉系统可以根据作物的需水量和周围环境的湿度等参数，实现精准供水，既避免了水资源的浪费，又保证了作物的生长需求。

2. 节水灌溉农业智能化灌溉系统采用了先进的技术手段，通过传感器监测土壤湿度和气象数据等信息，实现灌溉水量的合理分配。

相比于传统的灌溉方式，节水效果显著。

智能节水灌溉工程设计方案一、项目背景随着全球气候变化和人口增长的加剧，水资源短缺问题日益严重。

为了提高农业用水效率，减少浪费，智能节水灌溉技术应运而生。

智能节水灌溉系统利用现代信息技术、自动化控制技术和物联网技术，实现对农田灌溉的精确控制，提高水资源利用效率，降低农业用水量。

二、设计目标1. 提高灌溉效率：通过精准控制灌溉时间和水量，减少无效灌溉，提高水资源利用效率。

2. 减少人力成本：实现自动化灌溉控制，降低农民劳动强度，节省人力成本。

3. 适应作物需求：根据作物生长需求和土壤水分状况，实现按需灌溉，提高作物产量和品质。

4. 节能环保：通过智能调度灌溉，减少能源消耗，降低对环境的影响。

三、系统设计1. 数据采集与监测：通过土壤水分传感器、气象站、摄像头等设备，实时监测农田土壤水分、气象状况和作物生长状况。

2. 数据处理与分析：将采集到的数据传输至云端服务器，利用大数据分析和人工智能算法，对农田灌溉需求进行预测和分析。

3. 自动控制与调度：根据数据处理与分析结果，自动控制灌溉设备，实现精准灌溉。

灌溉设备包括水泵、电磁阀、滴灌带等。

4. 移动APP与管理平台：通过移动APP和管理平台，农民和农业技术人员可以实时查看农田灌溉状况、调整灌溉计划和管理灌溉设备。

5. 远程监控与智能调度：通过远程监控系统，农业技术人员可以实时监控农田灌溉状况，根据需要进行手动调整或自动调度。

四、关键技术与设备1. 土壤水分传感器：用于实时监测土壤水分状况，为灌溉决策提供数据支持。

2. 气象站：用于实时监测气象状况，包括温度、湿度、降雨量等，为灌溉决策提供数据支持。

3. 摄像头：用于实时监测作物生长状况，为灌溉决策提供图像数据支持。

4. 自动控制设备：包括水泵、电磁阀、滴灌带等，实现灌溉设备的自动控制。

5. 云计算平台：用于数据存储、处理和分析，提供智能灌溉决策支持。

6. 移动APP和管理平台：用于实时查看灌溉状况、调整灌溉计划和管理灌溉设备。

智慧灌溉系统设计方案智慧灌溉系统是一种基于物联网技术的灌溉控制系统，通过传感器和控制器的配合，实现精确、智能、节水的灌溉管理。

以下是一个智慧灌溉系统的设计方案，包括系统结构、传感器选择、控制策略等内容。

1. 系统结构智慧灌溉系统主要由传感器、控制器和执行器组成。

传感器用于感知土壤湿度、气温、光线强度等环境参数，控制器根据传感器数据进行决策和控制，执行器用于实现灌溉操作。

传感器和执行器通过无线通信方式与控制器进行数据传输和指令执行。

2. 传感器选择（1）土壤湿度传感器：用于感知土壤湿度，根据湿度数据判断是否需要灌溉。

常见的土壤湿度传感器有电阻式传感器、电容式传感器和纳米技术传感器，选择合适的传感器可以根据具体需求和预算。

（2）气温传感器：用于感知气温，根据气温数据判断灌溉的时机和数量。

可选择温度传感器或温湿度传感器，根据实际需求决定。

（3）光照传感器：用于感知光照强度，根据光照数据判断灌溉的时机和水量。

选择合适的光照传感器能够更准确地控制灌溉系统。

3. 控制策略（1）基于土壤湿度控制：根据土壤湿度传感器数据，当土壤湿度低于一定阈值时，控制器发送灌溉指令给执行器进行灌溉操作，直到土壤湿度达到设定的目标值。

（2）基于气温控制：结合土壤湿度和气温传感器数据，当土壤湿度低于阈值且气温较高时，执行灌溉操作，以保证作物充足的水分供应。

（3）基于光照控制：结合土壤湿度和光照传感器数据，当土壤湿度低于阈值且光照较强时，执行灌溉操作，以保证作物在充足的光照下能够吸收足够的水分和养分。

4. 其他功能（1）远程监控和控制：通过手机APP或者网页端，用户可以远程监控和控制智慧灌溉系统。

可以查看土壤湿度、气温、光照强度等数据，并进行手动控制或设置自动控制策略。

（2）数据分析和报警功能：系统可以对传感器数据进行分析，提供灌溉量、灌溉频次等数据报表，帮助用户进行灌溉管理和决策。

并可以设置报警功能，当土壤湿度异常或其他环境参数超过设定范围时，发送报警信息给用户。

基于单片机的智能灌溉系统设计随着农业现代化的不断发展，智能化灌溉系统越来越受到农业生产者的关注。

传统的人工灌溉方式不仅浪费了大量水资源，还无法根据作物的需水量进行精准灌溉。

基于单片机的智能灌溉系统应运而生，通过自动监测土壤湿度和环境温湿度，实现对植物的智能定量灌溉，有效节约水资源，并提高作物的产量和质量。

一、系统设计思路基于单片机的智能灌溉系统主要由土壤湿度传感器、温湿度传感器、单片机控制模块、执行模块和用户界面组成。

土壤湿度传感器用于监测土壤湿度，温湿度传感器用于监测环境温湿度，单片机控制模块负责数据采集和灌溉控制，执行模块用于控制灌溉设备的开关，用户界面用于实时监测和设置灌溉参数。

系统采用闭环反馈控制策略，根据监测到的土壤湿度和环境温湿度信息，通过单片机控制执行模块实现对植物的智能定量灌溉。

1. 传感器模块：(1) 土壤湿度传感器：采用数字式土壤湿度传感器，能够准确测量土壤湿度，并输出模拟电压信号。

2. 控制模块：单片机控制模块采用高性能低功耗的微控制器，具有较强的计算和控制能力，能够对传感器采集到的数据进行处理，并控制执行模块实现对植物的智能定量灌溉。

执行模块采用继电器或电磁阀等执行器件，通过单片机控制，实现对灌溉设备的开关控制。

4. 用户界面：用户界面采用液晶显示屏和按键开关，通过单片机控制，实现对灌溉参数的实时监测和设置。

单片机控制程序主要包括数据采集和灌溉控制两部分。

1. 数据采集：单片机通过模拟输入端口接收土壤湿度传感器输出的模拟电压信号，并通过数字输入端口接收温湿度传感器输出的数字信号。

然后，将采集到的土壤湿度和环境温湿度数据进行数字转换和处理，得到实际的湿度和温度数值。

单片机根据采集到的土壤湿度和环境温湿度数据，利用预先设定的灌溉参数，计算出当前植物的需水量。

然后，根据需水量控制执行模块实现对灌溉设备的开关控制，进而实现对植物的智能定量灌溉。

四、系统工作流程1. 初始化设置：用户通过界面设置灌溉参数，包括灌溉时间、灌溉间隔、触发湿度等。

节水灌溉工程自动控制系统设计规范1 范围本文件规定了节水灌溉工程自动控制系统设计的总体要求、自动控制系统、辅助设计以及设计文件组成的要求。

本文件适用于果园、设施农业、大田节水灌溉工程自动控制系统的设计。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB 18523 水文仪器安全要求GB/T 22239 信息安全技术网络安全等级保护基本要求SL 56 农村水利技术术语3 术语和定义SL 56界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1系统首部测控单元system front measurement and control unit安装于节水灌溉工程首部，采集、存储工况、水情等信息，执行设备控制的模块。

3.2田间灌溉测控单元field Irrigation measurement and control unit安装于灌水小区首部，采集、存储工况、水雨情、气象、墒情等信息，执行设备控制的模块。

3.3灌溉控制器irrigation controller按照预定顺序或算术运算、逻辑运算，改变主电路或控制电路的接线、电路中电阻值来控制灌溉设备动作的主令装置，可以是专用计算机或微处理器设备。

3.4集中式控制系统centralized control system对设备相对集中、通讯网络相对较好的节水灌溉工程，按集中控制与管理的原则，将逻辑控制、数据存储和过程管理等资源空间上集中配置的结构设计的自动控制系统。

［来源：DB11/T 341—2006,3.8，有修改］3.5分布式控制系统distributed control system对设备相对分散、通讯网络相对复杂的节水灌溉工程，按分散控制、集中管理的原则，将逻辑控制、数据存储和过程管理等资源采用空间分布、网络连接、协调配置的结构设计的自动控制系统。

高效农田灌溉智能控制系统设计在现代农业生产中，灌溉系统的高效与否对农田的产量和农民的收益有着重要的影响。

为了提高灌溉效率，节省水资源，并减轻农民的劳动强度，高效农田灌溉智能控制系统应运而生。

一、需求分析1.1 灌溉需求农田的灌溉需求会受到气象因素、土壤水分状况和作物生长发育等的影响。

因此，智能控制系统需要能够根据这些因素实时调整灌溉方案，确保农田的水分供给和作物需水量相匹配。

1.2 节能节水需求传统的手动或定时开启灌溉系统存在较大的资源浪费问题。

智能控制系统应具备节能、节水的功能，通过精确测量土壤水分和作物需水量，合理控制灌溉时间和水量，实现灌溉资源的高效利用。

1.3 自动化控制需求智能控制系统应具备自动化控制的能力，能够根据预设的灌溉方案自动调整水源、阀门和喷灌设备等的操作，减少农民的劳动强度，提高工作效率。

二、系统设计2.1 传感器与数据采集系统中需要设置土壤水分传感器、气象传感器和作物生长状态传感器等，以获取土壤水分状况、气温、湿度、风速、作物叶面积指数等数据信息。

这些数据将通过数据采集装置实时传输给控制器，用于控制系统的决策。

2.2 控制器与决策算法控制器是整个系统的核心，通过接收传感器采集的数据，运用决策算法进行数据分析和处理，确定灌溉方案。

决策算法可以基于模糊逻辑、神经网络等进行优化，提高系统对复杂环境的适应性，并根据不同作物生长周期的水需求变化调整灌溉参数。

2.3 执行机构与远程控制根据灌溉方案，系统会自动控制水泵、阀门和喷灌设备等执行机构的开启和关闭。

为了方便农民的操作和监控，系统还应提供远程控制接口，可以通过手机APP或云平台实现对系统的远程控制与监测。

三、系统优势3.1 提高灌溉效率智能控制系统实时监测并分析灌溉需求，根据实际情况调整灌溉方案，避免传统控制方式中的人为误差，提高灌溉效率，减少水资源的浪费。

3.2 节约水资源系统根据作物需水量和土壤水分状况智能调整灌溉参数，确保合理用水，避免过度灌溉或水分不足，节约水资源。

基于32单片机控制的智能灌溉系统智能灌溉系统是一种基于现代科技的智能化设备，通过采用32位单片机控制，可以实现对农田灌溉的自动化管理。

智能灌溉系统可以根据土壤湿度、气象条件和作物生长情况等多种参数进行智能化控制，从而实现精准、高效、节水的灌溉，提高农田水分利用率，保障作物生长的需要，提高农业生产效益。

本文将对基于32单片机控制的智能灌溉系统进行详细介绍。

一、系统设计方案1. 系统架构设计智能灌溉系统的总体架构包括传感器模块、控制模块、执行器模块以及人机交互界面，其中传感器模块用于采集土壤湿度、气象条件和作物生长情况等信息；控制模块采用32单片机进行智能控制；执行器模块根据控制模块的指令实现灌溉和施肥等操作；人机交互界面用于用户监控和设置系统参数。

整个系统采用分布式控制架构，传感器模块通过无线传感器网络与控制模块进行通信，从而实现对农田灌溉的智能化管理。

2. 控制算法设计智能灌溉系统的开发需要设计硬件和软件两方面。

硬件设计包括传感器模块、控制模块和执行器模块的选型和接口设计；软件设计包括控制算法的开发和人机交互界面的设计。

在32单片机的基础上，可以采用C语言进行程序开发，设计出稳定可靠的智能控制系统。

二、系统功能实现1. 智能化灌溉功能2. 作物生长监测功能智能灌溉系统可以通过传感器模块实时监测土壤湿度和作物生长情况，根据监测数据进行实时调整，保障作物生长的需要。

系统可以根据作物的生长阶段和需水量进行智能化的灌溉管理，从而提高作物的产量和质量。

3. 节水环保功能智能灌溉系统可以根据土壤湿度和作物需水量进行精准的灌溉管理，避免了传统灌溉系统中频繁浇水导致的水资源浪费。

系统还可以根据气象条件进行智能化控制，避免在雨天进行灌溉，进一步节约水资源。

智能灌溉系统的节水环保功能有助于保护生态环境，提高农田的水资源利用效率。

三、系统优势分析1. 精准高效2. 智能化管理3. 便捷高效智能灌溉系统可以通过人机交互界面实现对系统的监控和设置，用户可以随时随地了解灌溉系统的工作状态，进行灌溉参数的调整，保障农田灌溉的便捷高效管理。

基于单片机旳节水浇灌自动控制系统旳设计第1章绪论1.1引言伴随中国农业现代化进程旳加紧，农业构造旳调整以及我国加入WTO等原因，农业浇灌自动化技术旳规定越来越高，浇灌控制器在我国有着巨大旳市场。

节水浇灌控制器近期在中国应朝着价格低，性能可靠操作简便旳方向发展。

但从长远旳利益考虑，新旳只能化技术，传感技术和农业科技旳引入应用和普及，将会有智能化程度更高，性能更稳定可靠旳浇灌控制器出现。

通过数年旳发展，国外浇灌控制器已逐渐趋于成熟系列化，但价格昂贵，国内虽引进某些，大多数是农业示范区，单位。

虽然国外生产旳浇灌控制器性能越来越高，但没有考虑我国特殊旳自然气候土地资源农业经济状况等原因，因而国外引进旳浇灌控制器在国内应用并不普及。

国内虽然有多家研制浇灌器，但多数是小规模，试验和理论旳探究应用不够普及。

究其原因一则是开发性能完善旳浇灌控制系统需要大量旳人力和物力旳投入，需要多部门，多学科旳融合，这在一定程度上限制了性能旳完善，适应性强旳控制器旳开发。

另一方面是目前开发出来旳浇灌控制器价格昂贵，农民尽管懂得能节省人力和浇灌用水提高产量，但由于一次性投入太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了浇灌控制器旳普及。

综上所述，西方发达国家在节水浇灌控制器旳开发上已越来越成熟，并且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统，并能有通讯功能，能与上位机进行通信，并可由危机对其编程操作。

同步伴随人工智能技术旳发展，模糊控制，神经网络等技术为节水浇灌控制器旳研制开辟了广阔旳应用前景。

而国内在浇灌控制器旳研制方面还没有形成规模大，应用范围广旳成套控制产品。

国内旳某些高尔夫球场等大面积场地浇灌控制，一般引用国外现成旳成套浇灌控制产品，而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展旳实际状况，采用简朴可行旳节水浇灌控制措施及对应旳排灌机械和设备，大力发展可靠实用和操作简便旳节水浇灌控制器，这样做不仅具有广阔旳市场，并且有巨大旳社会和经济效益。

《基于LoRa的智能节水灌溉系统》篇一一、引言随着人口增长和经济发展，水资源日益紧张，节水灌溉系统的研发和推广变得尤为重要。

传统的灌溉方式往往存在水资源浪费、管理不便等问题。

而基于LoRa（Long Range）技术的智能节水灌溉系统，以其长距离、低功耗的通信特点，为解决这些问题提供了新的解决方案。

本文将详细介绍基于LoRa的智能节水灌溉系统的设计、实现及其优势。

二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由LoRa通信模块、传感器模块、控制器模块、水泵模块等组成。

LoRa通信模块负责数据传输，传感器模块包括土壤湿度传感器、气象传感器等，用于实时监测环境数据。

控制器模块负责根据监测到的数据控制水泵模块的工作状态，实现自动灌溉。

2. 软件设计软件部分包括数据采集、数据处理、数据传输和控制策略四个部分。

数据采集由传感器模块完成，实时监测土壤湿度、气象等数据。

数据处理由控制器模块完成，对采集到的数据进行处理和分析，得出灌溉决策。

数据传输通过LoRa通信模块实现，将处理后的数据传输至服务器端。

控制策略由服务器端根据接收到的数据制定，并通过LoRa通信模块发送至控制器模块，控制水泵模块的工作状态。

三、系统实现1. 数据采集与传输传感器模块实时采集土壤湿度、气象等数据，通过LoRa通信模块将数据传输至服务器端。

LoRa通信模块具有长距离、低功耗的特点，能够确保数据的稳定传输。

2. 数据处理与决策控制器模块接收到传感器模块传输的数据后，通过数据处理算法对数据进行处理和分析，得出灌溉决策。

根据决策结果，控制器模块会控制水泵模块的工作状态，实现自动灌溉。

3. 控制策略与执行服务器端根据接收到的数据制定控制策略，并通过LoRa通信模块发送至控制器模块。

控制器模块接收到控制策略后，会控制水泵模块按照策略要求进行工作，实现智能灌溉。

四、系统优势1. 节水效果显著：基于LoRa的智能节水灌溉系统能够根据土壤湿度、气象等数据实时调整灌溉策略，避免水资源浪费。

基于单片机的节水灌溉自动控制系统的设计一、引言随着水资源的日益紧张，节约用水成为了一个迫切需要解决的问题。

灌溉系统是水资源使用中较大的一项，如何在灌溉过程中节约用水成为了关注的焦点。

本文将介绍一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统的设计，通过对土壤湿度的监测和控制，实现灌溉的自动化和节约用水的目的。

二、系统设计1.系统架构本系统由传感器模块、单片机模块、执行器模块和人机交互模块组成。

传感器模块负责采集土壤湿度数据，单片机模块负责处理数据和控制执行器的动作，执行器模块负责控制水泵的开关，人机交互模块用于用户对系统进行设置。

2.传感器模块传感器模块采用土壤湿度传感器来测量土壤湿度，常用的传感器有电阻式土壤湿度传感器和电容式土壤湿度传感器。

传感器将测量到的湿度值转化为电信号输入单片机模块进行处理。

3.单片机模块单片机模块采用单片机作为核心控制器，通过串口通信接收传感器模块的数据，并根据事先设定的湿度阈值判断当前土壤是否需要浇水。

如果土壤过干，则通过执行器模块控制水泵开始浇水，否则停止浇水。

此外，单片机模块还可以实现计时器功能，设置灌溉时间等。

4.执行器模块执行器模块由继电器构成，用于控制水泵的开关。

当单片机模块发出浇水信号时，继电器吸合使水泵开始工作，当达到设定的浇水时间后，继电器断开，停止水泵的工作。

5.人机交互模块人机交互模块由LCD显示屏和按键组成。

用户可以通过按键来设置灌溉时间、湿度阈值和其他参数。

并通过LCD显示屏来显示当前的湿度值和系统的工作状态。

三、系统工作流程1.系统启动后，单片机读取传感器模块的数据，并通过LCD显示屏显示当前的湿度值。

2.单片机根据用户设置的湿度阈值判断当前的土壤湿度是否需要浇水。

3.如果土壤过干，单片机通过执行器模块控制水泵开始浇水。

4.当达到设定的浇水时间后，单片机通过执行器模块控制水泵停止工作。

5.系统不断重复上述步骤，实现对土壤湿度的监测和控制，以及节约用水的目的。

智能浇灌系统的设计智能灌溉系统的设计随着科技的不断发展，智能灌溉系统已经成为现代农业生产中不可或缺的一部分。

它不仅可以帮助农民合理利用水资源，实现节水灌溉，还可以提高作物的产量和质量。

智能灌溉系统的设计需要考虑多个方面，包括传感器技术、控制系统、数据分析和远程监控等，下面将针对这些方面进行详细的介绍。

1. 传感器技术智能灌溉系统的核心是传感器技术，它可以实时监测土壤湿度、作物需水量、环境温湿度等多个参数，以及自动化地控制灌溉设备的运行。

为了实现这一目标，传感器技术需要具备以下几个特点：一是精准性，传感器需要能够准确测量土壤湿度、作物需水量等参数，以便根据实际情况进行灌溉；二是稳定性，传感器需要长时间工作，因此需要具备较高的稳定性和抗干扰能力；三是智能化，传感器需要能够实现与控制系统的信息交互，以便实时控制灌溉设备的运行。

2. 控制系统3. 数据分析数据分析是智能灌溉系统的重要组成部分，它可以通过传感器采集的数据进行分析，得出土壤湿度、作物需水量等信息，从而为控制系统提供精准的控制指令。

为了实现这一目标，数据分析需要具备以下几个特点：一是有效性，数据分析需要能够有效地处理传感器采集的海量数据，得出准确的结论；二是实时性，数据分析需要能够实时地进行，以保证控制系统能够及时地得到正确的控制指令；三是智能化，数据分析需要能够运用人工智能技术，对数据进行深度学习和分析，从而不断提高系统的智能化水平。

4. 远程监控远程监控是智能灌溉系统的重要功能之一，它可以帮助农民随时随地对灌溉系统进行监控和调整，实现全程自动化的灌溉管理。

为了实现这一目标，远程监控需要具备以下几个特点：一是便捷性，远程监控需要能够通过手机、电脑等终端设备进行，以方便农民随时随地对灌溉系统进行监控和调整；二是安全性，远程监控需要具备较高的安全性，以保证系统不会被恶意攻击或病毒感染；三是稳定性，远程监控需要能够长时间稳定地工作，以保证农民可以随时随地对灌溉系统进行监控和调整。