1. 研究目的与意义
1.1 研究背景 这些年来我们国家在节水灌溉与自动控制相面的结合取得了较大的进展,但由于我们国家起步较晚研究的不是很深入和其他国家相比还是有一定的差距。智能控制的程度较低,有很多先进技术还处在讨论阶段。许多花园浇水国内技术开发和制造企业大多是在学习国外先进技术的基础上开发自己的技术和产品。随着世界人口越来越多的增长,我们面临着水危机。园林灌溉设备正朝着更环保,使用新材料,智能控制,跨行业发展,低压喷涂,降低能源消耗,综合利用,多种用途方向稳步推进。根据国家水利,农业,轻工,农业机械等主要部门,研究机构,大学,企业和各地灌溉部门密切合作,共同努力发展灌溉技术,开发生产和科学实验方面已取得了丰硕的成果,灌溉技术逐步走向成熟。灌溉技术的整体水平是从20世纪80年代初期,初级阶段发展到中级阶段。通过引进技术和生产线生产灌溉设备产品性能已达到20世纪90年代的国际水平初期和中期阶段,大大缩短了与国外产品的差距,初步形成中国特色的灌溉技术和设备产品。中国灌溉自动化控制技术进行了计算机上的可行性研究,作为自动监控系统的本质开发和灌溉设备,温室实验工作的发展实施,并呈现出自动化管理的有效性迹象。 但是,由于我国研究的城市景观灌溉技术处于起步阶段,灌溉设备线路、开发、生产质量、性能和其他先进国家各方面的最新研究有巨大的差距,在灌溉工程的第一个设备和自动控制装配上与发达国家相比有较大的差距。灌溉系统设计的成套性差,配备的水平低,各种规格的关键部件,质量不稳定,不系列化;关键设备的可靠性,稳定性,耐用性差;自动化和集成的功能并不高,或者是在手动的基础上运行,以使整体效率不高。 国内外大多数的城市景观灌溉都是采用定时系统,而不是根据土壤湿度的需求进行浇灌,不仅浪费水资源,还可能导致植物因为水量不适而死亡。 1.2 本课题的研究目的和意义 1.2.1研究的主要目的 本课题主要根据城市景观需求而研究的自动浇灌系统,因为城市景观纸杯生长受控的湿度因素影响,所以要通过控制设备来控制湿度。考虑到外界干扰,我们要通过一些措施来减少外界带来的干扰。还有我们要充分利用好水资源,来降低对资金的使用和对环境带来的负面影响。城市景观自动灌溉系统采用了高性能低成本的设备,成本低低增长,可以满足大多数用户的需求。 1.2.2 研究的意义 社会在飞速的发展。随着高科技的发展,各种智能家电,数码产品在人们的生活中出现,网络成为现代人生活人际沟通和获取知识的重要平台。鉴于高科技的发展,灌溉自动控制系统的开发和展还有望在这些方面发展。 目前城市灌溉设备主要沿着三个方向发展,分为高端控制设备,中端控制设备和低端控制设备。随着科学技术的发展趋于智能化、网络化。高端设备在计算机和通讯技术的发展下产生,在通讯技术的反馈下使灌溉智能的进行。中端设备是根据植物对水量的需求而设定的,根据对水量的需求调整灌溉时间来实现自动灌溉。低端设备是用移动电源来控制,不受区域内是否有电的限制,这种设备设备一般用在无电区域防护林和绿化带使用,这种设备只能进行简单的编程,没有明确的针对性,不能进行批量的生产。 城市大规模绿化已经高速发展数年,改善了生态环境,美化了城市。但由于管理不善,草坪绿地因灌溉不足枯萎,灌水过多淹没等现象屡见不鲜。绿化的灌溉管理十分重要。 本课题以植物生存极限需水量为依据,在大量数据支持的基础上,设计城市景观自动灌溉测控系统。城市景观自动灌溉测控系统在不久的将来自动灌溉技术一定会朝着非常完善的方向发展,远程操控、视频操控,都是未来的发展趋势,具体十分重要的意义。
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2. 研究内容与预期目标
2.1 主要研究内容
本课题的研究内容是城市景观自动灌溉测控系统,主要对城市景观植被生长环境的湿度进行调节而达到自动控制的效果。通过湿度传感器实时监测土壤湿度,不同湿度传感器的阻值也不同,那么输出电压也就不同。通过A/D转换,可以得到电压值的数字信号,再输入单片机来实现控制。
在硬件方面,需要研究硬件框图以及各种器件的选择及连接方法。
3. 研究方法与步骤
初期准备阶段:查阅相关自动灌溉的资料了解大致情况,可以适当收集一些草苗,花卉生长所需的土壤湿度作为设计时的参考。
设计阶段:确定方案后设计网络结构图。
在硬件设计中通过查阅资料结合本课题的具体功能对硬件如线路、单片机、传感器等器件进行参数信息收集、选择。如在传感器的选择中基于土壤湿度的要求,并选择A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,发送到单片机进行判断。
4. 参考文献
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5. 工作计划
(1)2020.2.20—2020.2.28查阅资料,撰写开题报告;
(2)2020.3.01—2020.3.15硬件功能分析,熟悉单片机系统指令及编程语言;
(3)2020.3.16—2020.4.16设计电路原理图、编制应用程序;
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