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1. 前言
在当今科技飞速发展的时代,自动控制技术在农业方面的应用越来越广泛。然而以往对农作物的浇灌工作都需要靠人工来实现。人工灌溉不能准确把握浇灌量,不仅造成了水资源的较大浪费,不符合当前对“节约用水”的倡导,同时也损害了农作物的健康生长。而自动灌溉系统能够根据农作物对水分的要求,从而合理的调节土壤湿度使得农作物能够优良的生长,同时也避免了不必要的水资源浪费[1]。因此,要设计一个高效的自动灌溉控制系统首先要看它是否能根据农作物的需求进行适当适量的供水。通过测量得到土壤中湿度的数据,根据土壤湿度的需求特性来确定控制灌溉的力度。这对过去的灌溉经验有着巨大冲击,在科学的基础上对作物的灌溉作出决策。其次,充分利用土壤的研究数据以及作物的需水特性制定合理的灌溉策略,这就替代了自古以来的人工控制方式取而代之进行适时适当的自动灌溉控制。采用农作物的特性和土壤数据结合的方式通过灌溉装置控制给水的量,使水资源合理的被利用,也达到了节约人力物力的自动控制作物灌溉的目的[2]。
2. 课题研究的背景
2.1农业灌溉的发展背景
现代以来,经过大规模的农田水利基本建设,农田水利工程的数量、效益和抗御水旱灾害的能力都有很大的提高。自动灌溉系统的应用越来越得到重视,特别是近几年来,随着全球水资源的日趋紧张,世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施[3]。自动灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况,灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因,节水灌溉作为一项现代化的工程技术,无论是工程节水、农业节水,还是管理节水都必须建立在节水灌溉设备实现产业化生产的基础上。节水灌溉技术是为了解决水资源不足,提高灌溉效率而发展起来的现代灌溉技术[4]。自动控制系统除了用单片机进行控制外还可以用可编程控制器(PLC)控制,PLC具有优良的技术性能,利用PLC控制的灌溉系统有高度智能化以及运行的可靠性强等特点。本文主要介绍基于单片机的自动灌溉控制系统。
2.2农业灌溉的发展前景
当今世界面临着人口、资源与环境三大问题,其中水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源,随着经济和社会的发展,对水的需求将显得更为突出,水资源将日趋紧张。据世界银行调查,占世界人口40%的80个国家面临水资源危机。联合国预计,到2025年世界将有一半人口生活在缺水地区。为应对水资源紧张和缺乏,世界各国都大力发展节水产业,提倡节约用水。自动灌溉是世界灌溉技术发展的趋势,是缓解水资源危机和实现高效、精准农业的必然选择。美国有效灌溉面积为3.83 亿亩,不到中国的一半,而应用自动灌溉技术的耕种面积达到87%左右[5]。世界上自动灌溉技术发展最好的国家是以色列,目前 80%以上的灌溉面积使用滴灌技术。而在我国水资源匮乏且分布不均、农业灌溉用水利用效率低下,大力发展自动灌溉技术是缓解我国水资源紧张的必然要求,也是构建节约型社会、建立水生态文明体系的重要手段。在我国,农业用水占据了我国总用水量中的70%,农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。全国灌溉水利用率约为43%,单方水粮食生产率只有10公斤左右,大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平,因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。因此,自动灌溉系统的应用和普及将为节水、节能带来巨大的推动效果[6]。
3.基于单片机的自动灌溉控制系统研究概述
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