农业灌溉控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

中国是世界上缺水最严重的国家之一。虽然全球6%的水资源存在于我国，截止到2019年，全国水资源总量29041.0亿立方米，但是巨大的人口总量导致了我国人均占水量仅为2051.21立方米/人，约为世界人均水资源量的四分之一。同时中国水资源地区分布也很不平衡，因为我国地势西高东低，所以东部地区的水资源比西部地区的水资源多。而且我国属于大陆性季风气候，季风由东南面吹向西北面，所以东南部比西北部要湿润。总体呈现，“东多西少，南多北少”。据2019年《中国水资源公报》显示：全国用水总量6021.2亿立方米。其中农业用水3682.3亿立方米，占用水总量的61.2%；而农业用水中绝大部分是灌溉用水，全国农田灌溉水有效利用系数仅为0.559，水利用率低。为提高农业灌溉用水效率，稳定农业可持续高效发展，发展新型农业灌溉技术已成为当前农业可持续发展的重中之重。

从全世界来说，农业灌溉技术的发展是不平衡的。欧美、以色列等国家基本上实现节水灌溉工程。在进行灌溉作业时，采用滴灌、喷灌等灌溉技术；在管理上采用工程化管理，信息化管理。灌溉过程的决策也是依赖智能控制器或者云端专家系统等高科技手段。以色列应用节水灌溉技术，提高水源效用，已达到水肥配套以及定时、定量完全自动控制。大田滚动式喷灌系统可根据空气温湿度自动喷灌，自动调配水肥比例；花卉、瓜果和蔬菜的栽培多采用滴灌技术。滴灌的优点是定时、定量自动灌溉。科学的节水灌溉和水肥一体化技术、生物技术加上机械化改变了传统的耕作方式，使以色列成为世界上农业生产效率最高的国家之一。以色列大约5%的农业人口不仅养活了90%以上的城市人口，而且还有大量的农产品出口国际市场。目前，以色列已占据40%的欧洲冬季瓜果、蔬菜市场，并成为仅次于荷兰的欧洲第二大花卉供应国。数十年来，以色列集中力量研究农业节水灌溉技术，经过多年研究和开发，已探索出世界上最先进的喷灌、滴灌、微喷灌、微滴灌技术，基本取代了传统的沟渠漫灌方法，特别是在干旱和沙漠地区取得了较大成功。目前，以色列农业已全部实行喷灌、滴灌化，其中滴灌面积已经占以色列灌溉面积的75%以上。如此可见，发展新型农业灌溉技术对于国家层面的影响是非常有利的。

2. 研究内容和预期目标

（1）设计一个单片机控制的农田灌溉控制系统；

（2）完成功能：实时监测、智能化显示、精确灌溉、报警等功能；

（3）电路原理图的设计；

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路设计，程序编写。然后完成电路原理图的绘制和硬件电路图的设计，最后完成keil的编程和msc-51单片机的调试。

其设计的主要步骤：

4. 参考文献

[1]张洪润，孙悦.单片机原理及应用.清华大学出版社.2008

[2]吴国经.单片机应用技术.中国电力出版社.2004

[3]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现.电子工业出版社.2005

5. 计划与进度安排

（1）2022.3.1—2022.3.13 查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.14—2022.3.27 硬件功能分析，熟悉msc-51系统指令及编程语言；

（3）2022.3.28—2022.4.11 设计电路原理图；