自动灌溉系统的设计

电子与信息工程学院

本科毕业论文

论文题目基于PLC控制的自动灌溉系统的学生姓名学号

业电气工程及其自动化班级指导教师 103521008 专

2014年5月

摘要

水资源的合理利用具有十分重要的意义。相比发达国家，目前我国灌溉方式还存在一定差

距。因此农业灌溉自动化成为一个重要的研究方向。PLC具有优良的技术性能，利用PLC

控制的灌溉系统更加智能化、运行的可靠性更高。

该设计介绍了可编程控制器(PLC)在自动节水灌溉控制系统中的应用，能根据不同类型

的土地进行分类灌溉。系统按照A、B、C三种不同类型的作物的需水量分别采用不同灌溉

模式，系统包括执行机构和控制机构两部分，执行机构主要是电动机作为驱动源，通过控制

各电机的启动和停止来控制水泵工作，从而给作物进行灌溉。控制机构主要是可编程控制器。

为了减少水泵电机的启动电流，减轻对电网形成的冲击，减少能耗，系统采用Y-?启动。

关键词:PLC;自动灌溉;Y-?启动

湖北科技学院学士学位论文

ABSTRACT

Rational use of water resources is of great significance. Compared

to developed countries,

China’s irrigation methods are still some gaps. Therefore,

irrigation automation has become an

important research direction. PLC has excellent technical performance, the use of irrigation

systems more intelligent PLC control, higher reliability.

This design describes the programmable controller (PLC) in the automatic control system of

water-saving irrigation, irrigation can be classified according to the different types of land. System according to water demand A, B, C are three different types of crops were irrigated using different modes, the system consists of two parts actuators and control bodies, executive agencies are

mainly motor as a driving source, by controlling the start and stop of the motors to control the

pump to work, giving the crop irrigation. The main control mechanism is programmable

controllers. In order to reduce the pump motor starting current, to reduce the impact on the grid

formation, reduce energy consumption, the system uses Y-? start.

KEY WORDS: PLC ; Automatic irrigation; Y-? start

1 绪

论 ..................................................................... .. (1)

1.1 课题背景及目

的 ..................................................................... .. (1)

1.2 课题研究现

状 ..................................................................... (1)

1.2.1 国外研究现

状 ..................................................................... .. (1)

1.2.2 国内发展现

状 ..................................................................... .. (2)

1.3 目的和意

义 ..................................................................... . (2)

1.3.1 研究目

的 ..................................................................... . (2)

1.3.2 研究意

义 ..................................................................... . (2)

2 灌溉系统总体方

案 ..................................................................... .. (3)

2.1 总体设

计 ..................................................................... .. (3)

2.1.1 灌溉综

述 ..................................................................... . (3)

2.1.2 系统主要功

能 ..................................................................... .. (3)

2.2 系统运行结构

图 ..................................................................... .. (3)

2.3 系统运行方

式 ..................................................................... (4)

3 硬件设

计 ..................................................................... (5)

3.1 系统硬件的设计原

则 ..................................................................... (5)

3.2 控制器的确

定 ..................................................................... (6)

3.3 系统的组

成 ..................................................................... . (7)

3.3.1 设备确

定 ..................................................................... . (7)

3.3.2 PLC输入/输出点分配...................................................................... . (8)

3.3.3 电机启

动 ..................................................................... . (9)

4 软件设

计 ..................................................................... . (11)

4.1 设计方

法 ..................................................................... (11)

4.2 设计原

则 ..................................................................... (11)

4.3 系统功能的设

计 ..................................................................... (12)

4.3.1 灌溉流程设

计 ..................................................................... (12)

4.3.2 电机启动设

计 ..................................................................... (20)

5 PLC的调试与程序的仿

真 ..................................................................... . (21)

5.1 PLC控制的安装与布

线 ..................................................................... . (21)

5.2 程序的仿

真 ..................................................................... .. (22)

6 结论与展

望 ..................................................................... (25)

III

湖北科技学院学士学位论文

致

谢 ..................................................................... (27)

参考文

献 ..................................................................... .. (29)

附

录 ..................................................................... . (31)

绪论

1 绪论

1.1 课题背景及目的

我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。传统灌溉设备单一，灌溉难度大，费时费力，严重制约我国社会经济的发展。因此需要合理灌溉，发展自动灌溉系统。

发展自动灌溉系统对于缓解水资源紧缺矛盾、节约劳动力，扩大灌溉面积、实现“两个转变”、可持续发展战略、提高农业综合生产能力具有十分重要的意义。合理的灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证，可取得良好的生理效应

和生态效应，增产效果显著。国外一些喷灌系统设备结构复杂、成本较高，其安装和维护过程都很复杂，不适合在我国使用。我国制造的喷灌设备成本相对低廉，但是由于绝大多数采用的是普通继电器控制系统，调试与维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时定量喷灌，其产品市场占有率很低。PLC 具有体积小、功能强、编程简单、可靠性高和组装灵活等优点，广泛应用于国防、电力和通讯等领域，但在农业领域很少应用。可编程控制器( PLC) 应用在节水灌溉控制工程设计中能够简化硬件结构，具有提高可靠性、增加灵活性和适用于各种环境条件下运行等优点，并且在系统硬件组成不变的情况下，通过更改软件设置来适应多种运行方式的需要，是传统继电器控制的理想替代品，尤其在农田水利系统的小型泵站中可实现无人值或半无人值守，具有广阔的应用前景和使用价值。

1.2 课题研究现状

1.2.1 国外研究现状

目前世界上灌溉技术比较先进的国家主要是西欧的荷兰、法国、英国、意大利、西班牙，美国，中东的以色列，亚洲的日本等。这些国家自动灌溉的研究起步早，发展快，综合环境技术水平高。一些技术先进的国家在自动灌溉控制发展的基础上，更不断研究各种最新的灌溉控制技术及不同作物的不同营养液配方及营养液自动混合技术，并及一步发展成灌溉专家系统。同时不断的把先进的控制技术应用于灌溉系统中。

世界上灌溉技术的发展最具有代表性的国家首推以色列。以色列拥有像耐特费姆、普拉斯托、美滋一雷鸥等多家世界著名灌溉公司。并已经出现了在家罩利用电脑对灌溉过程进行全部控制(无线、有线)的农场主。以色列开发出多个系列的农业自动灌溉的配套阀门，如电动和水动遥控电磁阀、减压阀、调压阀、安全或止回阀、逆止阀和流量控制阀等。

湖北科技学院学士学位论文

1.2.2 国内发展现状

目前我国现代自动灌溉技术的发展主要是在引进、消化技术的基础上，从无到有，逐步被人们认识和接受。1985年福建省龙溪地区引进安装了当时达世界先进水平的美国整套微喷灌设备，大大促进了我国微喷灌技术和设备的发展。到1991年，我国微灌使用面积已有2万多公顷，过去的20多年里，在设备研制和经验积累等方面都为我国微灌的进一步发展打下了一定的基础。最近几年，由于国家的重视和实际的需要，各地大力发展节水灌溉，微灌在我国进入了快速增长阶段。尽管设旎栽培灌溉技术近十几年来在我国得到了较快的发展，但是综合环境控制水平还很低，自动灌溉及施肥控制技术的发展目前还只限于引进吸收阶段。

目前，我国的自动灌溉系统相对于先进国家所存在的差距是:

1.还不能实现营养液自动混合控制。营养液混合还停留在使用施肥器完成液体肥和水的混合，然后通过管网送到作物周围的阶段。

2.自动灌溉控制系统，除个别引进国外成套设备以外，国内还没有成型的产品，生产中使用的基本上还是人工操作阀门的设备。

3.灌溉停留在单个因子的调节上，不能实现与其他环境因子的综合控制。

4.不能实现灌溉专家系统。灌溉控制主要还是依照人的经验去进行，离技术先进的国家还有差距。

总之，在现代灌溉的开发与技术方面，我国还落后于国外先进国家，根据我国现代灌溉的现状，需要解决的关键技术问题还很多，尤其是自动控制系统。这些技术在我国还处于研究和待开发阶段，不能满足灌溉的需要。

1.3 目的和意义

1.3.1 研究目的

农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类赖以生存的最重要的行业。农业的根本出路在科技，在教育。由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向集约经营转变，必须要求农业科技有一个大的发展，进行一次新的农业技术革命。农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后，农业灌溉技术尤其落后。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。传统的灌溉模式自动化程度极低，基本上属粗放的人工操作，即便对于给定的量，在操作中也无法进行有效的控制，为了提高灌溉效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展节自动溉控制技术。

1.3.2 研究意义

现代智能型控制器是进行灌溉系统田间管理的有效手段和工具，它可提高操作准确性，有利于灌溉过程的科学管理，降低对操作者本身素质的要求。除了能大大减少劳动量，更重要的是它能准确、定时、定量、高效地给作物自动补充水分，以提高产量、质量，节水、节能。

灌溉系统总体方案

2 灌溉系统总体方案

2.1 总体设计

2.1.1 灌溉综述

灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足农作物生长所需水分的重要措施。以往的灌溉工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对作物的正常生长产生不良影响。传统的地面大水漫灌已不能满足现代灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。

喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来喷灌发

展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。

2.1.2 系统主要功能

用PLC控制植物的灌溉。A类植物是水生植物，要求通过液位开关控制液位在最小值和最大值之间。B类植物需要定时灌溉，要求6:00-6:30之间，23:00-23:30之间打开喷灌系统。C类植物需要每隔一天的晚上23:00灌溉一次，每次10分钟。

2.2 系统运行结构图

根据灌溉植物的特点，对其控制应满足植物的需要，因此选用PLC作为灌溉控制系统的核心。系统由PLC控制器FX2N-32MR-001，220V交流电源供电，启停按钮，数据采集器件包括液位开关，实时钟，执行器包括电磁阀，带动水泵的电机。控制器的结构图2-1.

液位开关

图2-1 系统结构图

湖北科技学院学士学位论文

2.3 系统运行方式

A类水生植物:在不同水位，水压不同，当水位位于最低点时液位开关输出信号给PLC，控制X002闭合，一号电磁阀得电开启，一号电磁阀指示灯亮，一号电机先星形连接。2秒后电机三角形连接，一号电机打动水泵1工作，往水池里注水。当水位位于最高点时，液位开关输出信号给PLC，控制X003闭合，同时1号电磁阀断电，1号电磁阀指示灯熄灭，一号电机停止工作，从而水泵1停止运转，往水池里注水停止。

B类植物:通过实时钟来实现灌溉系统在规定时间段的启动或断开，在每天23:00二号电磁阀开启，二号电磁阀指示灯亮，2号电机启动，带动水泵2工作，到了23:30，二号电磁阀断开。二号电机停止运转，从而水泵2停止工作，停止对B类植物浇灌。在每天6:00二号电磁阀开启，二号电机转动带动水泵2工作，延续到6:30，二号电磁阀断开，二号电机停止运转。控制喷头1在6:00-6:30喷水。

C类植物:通过实时钟来实现灌溉系统在规定时间段启动或断开，每隔一天的晚上23:00灌溉一次，这里用两个计数器达到延时10分钟的目的，这样就达到了每次浇灌10分钟的目的。每隔一天即隔48小时候的23:00喷头2在此喷水。三号点击运转带动水泵3工作，控制喷头2，浇灌C类植物。这里关键是把计数器作为时间继电器用。4

硬件设计

3 硬件设计

3.1 系统硬件的设计原则

系统设计时应遵循以下几条原则:

1(完整性原则

从系统论的观点来看，若要使系统发挥其应有的作用，系统必须完整。因此在对本系统进行设计时，首先要考虑系统的完整性，否则在安装和使用时就会出现这样或那样的问题，并

带来许多不必要的麻烦。最好使设计好的系统的性能略高于实际要求，按这样设计的系统扩展性较好。

2(可靠性原则

可靠性原则考虑的是设计好的系统能否可靠地工作，即系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定任务的能力。能否满足重要场合下的可靠性要求、是否进行

冗余配置。对计算机测控系统来说，无论其在原理上如何先进、功能如何全面、精度如何高级，但如果可靠性差，故障频繁，不能长期可靠的正常运行，则该系统就没有使用价值。因此系统的可靠性设计应该贯穿整个设计和制造过程中。

3(发展性原则

发展性原则有两个重要内涵:一个就是留有发展余地，在作系统配置时，，要考虑系统的规模增大了怎么办。第二个就是要选择技术寿命长，维修及部件的补充比较方便的系统。

4(经济性原则

为了获得较高的性能价格比，在进行系统设计时并不是一味的追求复杂的高级方案，在满足性能指标的前提下，尽可能采用简单实用的方案。由于本系统是专用的测控系统，决定系统造价的主要是研制成本，所以尽可能选用成熟的测控方法和设备，降低研制成本。

5(开发周期短

对于这个发展速度越来越快的社会，时间就是金钱，所以要尽量缩短开发周期，尽早让系统投入正常运行，以期获得较高的经济效益和社会效益。

6(操作维护方便

在系统总体设计时应考虑到操作维护方便，使系统易学易用。监控系统不仅要求可靠，而且一旦出现故障必须能维护方便，保证测控系统连续运行。

湖北科技学院学士学位论文

3.2 控制器的确定

1.PLC控制灌溉系统的优点

(1)编程方便，现场可修改程序

(2)维修方便，才有模块化结构

(3)可靠性高于继电器控制装置

(4)体积小于继电器控制装置

(5)数据可以直接送入管理计算机

(6)成本可与继电器控制装置竞争

(7)输入可以是交流115V

(8)能直接驱动电磁阀，接触器等

(9)在扩展时，原系统只要很小变更

(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4K

(11)在灌溉控制系统中采用了PLC，用软件实现对灌溉系统的控制，提高可靠性

(12)去除了大部分继电器，控制系统机构简单，外部线路简化

(13)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便的增加或改变控制功能

(14)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修

(15)用于群控调配和管理，并提高灌溉系统运行效率

(16)更改控制方案时不需要改动硬件接线

2.输入和输出模块

可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备(按钮，限位开关，接近开关等)的高电平信号，模型类型分直流5V、12V、48V、60V几种;交流115V和220V 两种。

模块输出的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端所允许通过的电流值，输出模块的电流必须大于负载电流的额定值。

3.电源

小型整体式可编程控制器内部设有一个开关电源，可为机内电路扩展单元供电，另一方面还可为外部输入元件及扩展模块提供24V的DC电源。

4.响应时间分析

可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期。

因本系统输入为数字量，输出为模拟量。编程控制器本身的抗干扰能力能满足要求。PLC的容量包括I,0点数、用户存储器的容量。故本系统采用三菱FX系列可编程控制器。

硬件设计

PLC的运行方式如图3-1.

图3-1 PLC运行方式

3.3 系统的组成

系统主要由PLC部分，液位传感器，执行器件等组成。控制系统结构示意图如图3-2.

图3-2 系统结构示意图

3.3.1 设备确定

(1)灌溉设备:确定选用3台IS单级单吸离心泵作为灌水泵，其型号确定为

IS200-150-250.同时分析计算，确定选用3台型号为Y225S-4的三相鼠笼型异步电动机作为水泵的原动机。并确定摇臂式喷头作为系统的灌水器。

(2)外围设备:确定选用CJ10交流接触器作为系统的自动控制的电路，电动机的过载保护由热继电器实现。CJ10交流接触器中间的是三相电源线，侧边的分别是一对常开触点和一对常闭触电，是用作自锁和连锁的。

湖北科技学院学士学位论文

选用液位开关作为系统液位测量的输入模块，液位开关是根据液位传感器的信号输出开启放水或者进水的阀门而使水位保持恒定的一种控制器。液位开关首先要确定液位的高度，依据这个高度来输出开关量信号。而液位传感器是将液位的高度转化为电信号的形式进行输出。我们可以对电信号进行处理比如和PLC、数据采集器或者专业显示器相连进而输出液位的高度。还有就是液位开关和液位传感器的原理虽然相同。但是液位开关是开关控制电路，而液位传感器是相当于变压，变流用的电路元件。

3.3.2 PLC输入/输出点分配

此设计PLC选型时关键，根据灌溉系统控制的要求，选用三菱FX2N-64MR-001，32点输入，32点输出，带有RS232口及日历/时钟功能，供电电源为24V直流或100~240V交流，同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展入，出口，系统中输入输出信号均为开关量。

PLC输入/输出点分配如表3-1、3-2.

表3-1 输入点分配

输入设备名称电机启动按钮停机按钮液位开关(下) 液位开关(上) 初始化脉冲运行监视器二号电磁阀置位开关

输入点

X000

X001 X002 X003 M8002 M8000 X004

表3-2 输出点分配

输出设备名称一号电机星形接通一号电机三角形接通二号电机星形接通二号电机三角形接通三号电机星形接通三号电机三角形接通

一号电磁阀二号电磁阀三号电磁阀一号电磁阀指示灯二号电磁阀指示灯

三号电磁阀指示灯

输出点

Y000 Y001 Y010 Y011 Y020 Y021 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007

硬件设计

系统梯形图如图3-3所示。

图3-3 PLC外部连接图

3.3.3 电机启动

三相异步电动机在起动过程中，会产生很大的启动电流(通常选额定电流的,倍进行计算)。为了避免电网产生较大的压降，要求启动电流不能太大，同时希望产生足够大的启动

转矩。为了降低电压，减小电流，我们采用Y,?启动，这种启动是最常见也是最常用的一种降压启动电路。Y,?启动降压启动电路是指电动机启动时，把定子绕组接成星形，以降低启动电压，达到减小启动电流的目的;待电动机启动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。故本系统采用降压启动方式，主电路图如图

3-4.

图3-4 电机启动主电路图

湖北科技学院学士学位论文

软件设计

4 软件设计

4.1 设计方法

根据对自动灌溉控制系统的分析、研究及考虑本人的实际情况，本论文采用了顺序控制设计法。

所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。顺序控制设计法又称步进控制设计法。

顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON/OFF

状态不变，但是相邻两步的输出量发生了变化。

用顺序控制设计法编程的基本步骤是:

1分析控制要求。将控制过程分成若干个工作步，明确每个工作步的功能，弄清步的转换是单向进行(单序列)还是多向进行(选择或并行序列)的，确定步的转换条件(可能是多个信号的“与”、“或”等逻辑组合)，必要时可画一个工作流程图。

2为每个步设定控制位。控制位最好使用同一个内存单元的若干连续位。若用定时器/计数器的输出作为转换条件，则应确定各定时器/计数器的编号和设定值。

3确定所需输入和输出点的点数。确定所需输入和输出点的个数，选择PLC机型，做出I/O分析。

4在前两步的基础上画出功能表图、画梯形图

5添加某些特殊要求的程序

4.2 设计原则

自动灌溉系统软件设计应当做到以下几点:

精准性:自动化控制不仅可以实现整个系统每组灌水单元精确的启闭时间控制，从时间上保证了整个区域的灌水均匀性和时间的准确控制。

高效性:采用自动化控制，让灌水单元在设定好的程序下自动运行，大大节省了人力的开支。

节水性:体现在时间的精准控制上自动停止灌溉，避免长时灌溉所造成水的浪费。方便性:田间控制器管理一定区域下的灌水操作，只需进行简单的编程或是一键开启操作等等就可以完成这个区域的日常灌水。

安全性:自动控制系统，所有管路设施以及控制设施全部安装隐蔽在地下，而且不会有什么人工的管理活动。

湖北科技学院学士学位论文

4.3 系统功能的设计

4.3.1 灌溉流程设计

A类水生植物:在不同水位，水压不同，当水位位于最低点时液位开关输出信号给PLC，控制X002闭合，一号电磁阀得电开启，一号电磁阀指示灯亮，一号电机先星形连接。2秒后电机三角形连接，一号电机打动水泵1工作，往水池里注水。当水位位于最高点时，液位开关输入信号给PLC，控制X003闭合，同时1号电磁阀断电，1号电磁阀指示灯熄灭，一号电机停止工作，从而水泵1停止运转，往水池里注水停止。

A类植物灌溉程序流程如图4-1.

图4-1 A类灌溉流程图

软件设计

梯形图如图4-2.

图4-2 A类灌溉梯形图

湖北科技学院学士学位论文

B类植物灌溉流程如图4-3.

14 图4-3 B类灌溉流程图

软件设计

因早上和晚上的的模式相同，故只列举23:00-23:30之间的的梯形图，梯形图如4-4.

图4-4 B类灌溉梯形图(23:00-23:30)

15 图

湖北科技学院学士学位论文

C类植物:通过实时钟来实现灌溉系统在规定时间段的启动或断开，每隔一天的晚上23:00灌溉一次，这里用两个计数器已达到延时10分钟的目的，这样就达到了每次浇灌10分钟的目的。每隔一天即隔48小时候的23:00喷头2在此喷水。三号点击运转带动水泵3工作，控制喷头2，浇灌C类植物。这里关键是把计数器作为时间继电器用。

C类植物灌溉程序流程如图4-5.

16 图4-5 C类灌溉流程图

智能化灌溉系统的设计与实现

智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。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，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输

灌溉系统设计

灌溉系统设计草坪喷灌系统简介（Introduction of Turf Irrigation System）灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来草坪喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。一、草坪喷灌的特点喷灌系统的设计和管理必须适应草坪的特点，才能满足其需水要求，保证正常生长。 1.喷灌设备的安装不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往由机械完成。因此，除应选择草坪专用埋藏式喷头外，同时需精心施工，使之避免与草坪上的机械作业发生矛盾。 2.设备选型和管网布置应适应草坪的种植方式。由于景观的需要，园林绿化中草坪的种植地块很多不是规则的形状，如高尔夫球场，且有时同一工程中的不同地块呈零星分布，增加了喷灌系统中设备选型和管网布置的难度。 3.灌水管理应与草坪病害防治结合起来。很多草坪病害，特别是真菌类病害与草坪叶面和土壤湿度关系密切。在灌水管理中，制定合理的灌溉制度，包括灌水周期、灌水时间、灌水延续时间等，对控制草坪病害十分重要。 4.喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观和环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。二、喷灌系统的组成一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。 1.喷头：喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。 2.管网：其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，分干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。

300MW火电机组给水控制系统的设计

目录 1选题背景 (2) 1.1引言 (2) 1.2设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 2.1方案一 (3) 2.2方案二 (4) 3过程论述 (5) 3.1总体设计 (5) 3.2详细设计 (6) 3.2.1信号的测量部分 (6) 3.2.2单冲量控制方式 (10) 3.2.3串级三冲量控制方式 (11) 3.3信号监测 (12) 3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13) 3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13) 3.4工作方式 (13) 3.5切换与跟踪 (13) 3.5.1切换 (13) 3.5.2跟踪 (14) 3.6控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) 6参考文献 (15)

1选题背景： 1.1引言火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 1.2设计目的及要求本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。 (3)参考输出参数： A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。 (4)信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。 (5)信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。一、智能节水灌溉系统的功能设计智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向

技术密集型转变奠定了重要的基础。智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。二、智能节水灌溉系统的设计背景灌溉造成水资源大量浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。三、智能节水灌溉系统工作原理灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号

智能农业灌溉系统方案设计

智能农业灌溉系统方案设计托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业灌溉系统。智能农业灌溉系统背景

灌溉造成水资源浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。 HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。智能农业灌溉系统整体方案图结构系统结构

自动灌溉施肥系统设计

自动灌溉施肥系统设计 1.系统组成及原理现代化灌溉系统中农作物所需养分来自肥液, 所以在灌溉过程中不但要根据作物需求灌溉水, 还要将适宜作物生长的一定浓度的肥液通过灌溉水提供给作物。而肥液与水的混合是在灌溉过程中进行, 因此, 肥料的混合、检测和控制是一个实时控制系统。自动灌溉与施肥系统的组成如图 1 所示。系统由单片机控制器、灌溉管路、肥液混合系统等几部分组成。其中肥液混合系统包括混合罐、抽吸肥液用的文丘里阀、电磁阀( 根据施加肥料种类的不同可有个),PH 值、EC 值传感器等。图 1 托普物联网在从事农业物联网的这几年内发展迅速，同浙江大学合作，有着强有力的技术支持，同时积极拓展国内外的物联网营销计划，物联网方案遍布全国各地，对物联网的前景了解和未来发展趋势有着深入的研究和带动作用，为国家未来的农业物联网的普及推广有着重大的贡献。系统运行时，进水管与各个肥液罐的电磁阀通过单片机控制开启，肥液由文丘里阀输送至混肥液储存罐与灌溉用水充分混合，当肥液储存罐液位达到要求时，通过肥液泵输送至混肥管道，灌溉施肥时主电磁阀开启，充分混合后的肥液

输送至灌溉系统主管道并输送至大田作物及肥水采样器，对农作物进行灌溉与施肥。当肥水混合液中离子浓度（EC 值）或 PH 值过高，肥水采样器采样得到数值高于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，此时，单片机控制相应肥液罐电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液被主管道内的灌溉用水稀释，从而避免离子浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当肥水混合液中 EC 值与 PH 值过低，肥水采样器采样得到数值低于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，单片机控制进水管电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。使用此种控制能是肥液的浓度始终保持在作物生长合适的范围内。无需人工干预，修改单片机控制程序内的预设值，可对不同作物的施肥灌溉进行控制。系统使用流量管传感器检测输入农田的肥液总量，灌溉的水量控制和施肥控制是分别独立的, 水量控制由单片机控制电磁阀开关时间, 采用闭环控制。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制。施肥量控制同样采用时序控制, 由用户输入施肥时间及周期, 或直接手动控制施肥。按作物所需肥液浓度,自动进行肥液的混合。 2.上位机软件设计使用 VB6.0 编写上位机软件，具有良好的人机交互界面。上位机通过用户界面输入控制指令、实时监控系统工作、查询系统信息等。根据滴灌施肥过程中对施肥参数的控制需要，编写软件程序。主要是用户实时监控程序。通过单片机实现对施肥液中的 EC/PH 值、流量、混肥罐液位等信号的采集和处理，并将信号反馈给上位PC 机，同时能够接收并输出上位机的控制指令，驱动执行机构，执行相应操作；用户实时监控程序能够将滴灌施肥过程中的状态参数，通过数据和曲线两种方式实时显示在上位 PC 机的用户界面上，并能够对所监控的数据进行保存。上位 PC 机通过 RS-232 串口与单片机通信，下位机采用 PIC18F45J10 单片机作为现场核心控制器，负责采集传感器信号，输出控制指令，控制执行机构运行。 3.系统测试与结论经过实际的测试, 系统完全可以满足在功能方面的需求, 在对由达林顿管

自动供水系统

MCGS组态软件课程设计题目：姓名：学号：学院：专业班级：指导教师：

目录 1.1课题背景 (3) 1.2设计目的 (3) 1.3设计思路 (4) 2.1建立主窗口文件 (5) 2.1.1建立用户窗口 (5) 2.1.2确定实时数据库 (6) 2.1.3系统界面设计 (7) 2.2运行策略 (9) 2.2.1 PID定义 (9) 2.2.2达下限时开关的动作 (9) 2.2.3水箱1的水位 (9) 2.2.4水箱2的水位 (10) 2.2.5水箱3的水位 (10) 2.2.6水箱4的水位 (11) 2.3调节曲线 (11) 2.4数据显示和报警 (13) 2.5历史记录 (15) 组态图 (19) 控制窗口 (19) 运行情况 (20) 运行程序 (21) PID程序 (21) 水位控制 (21) 致谢 (25)

自动摘要随建筑物高层智能化技术进步,社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺,低碳生活成为一种生活时尚,采用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,使得不同领域的恒压供水系统达到高性能、高节能成为技术的发展趋势。本文针对这个问题，运用MCGS设计了一套恒压供水系统。MCGS页面直观，可直观显示系统运行的情况。本设计可广泛应用于生活供水。关键词恒压供水 PID调节自动供水MCGS ABSTRACT Building intelligent technology progress with the top of the rapid development of economy, society, people on the water quality and water supply system reliability requirements are improving; Plus the current energy shortages, low carbon life become a kind of life style, and the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, makes the different areas of constant pressure water supply system to achieve high performance, high energy saving become the development trends of the technology. In this paper, by using the problem MCGS designed a set of constant pressure water supply system. MCGS page, intuitive, and the operation of the system can be

自动化灌溉方案设计

目录自动化灌溉与信息化管理系统方案 (2) 1、现场智能感知平台： (4) 1.1、井房首部设备智能监控系统 (5) 1.2、田间无线灌溉控制系统 (7) 1.3．无线土壤墒情监测系统 (10) 1.4．综合智能气象监测系统 (11) 2、无线网络传输平台 (14) 3、数据管理平台 (15) 4、应用平台（监控中心及移动管理控制端） (17) 5、主要技术参数 (20)

自动化灌溉与信息化管理系统方案自动化灌溉与信息化管理系统是针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，融合最新的物联网和云计算技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉等功能。该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点；通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目的。系统组成：大田灌溉自动化与信息化管理系统分为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控制端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵智能控制器、云服务器、主控制中心和村级（企业）控制中心、移动控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井和阀门状态，灌溉流量和管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。在此基础上，扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵

自动给水系统设计

自动给水系统设计摘要单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。近年来模糊控制在许多控制应用中都取得了成功，模糊控制应用于控制系统设计不需要知道被控对象精确的数学模型，对于许多无法建立精确数学模型的复杂系统能获得较好的控制效果，同时又能简化系统的设计，因此，在水箱水位自动控制系统中，模糊控制就成为较好的选择。本文主要论述了应用模糊控制理论控制水箱水位系统，首先详尽的介绍了模糊控制理论的相关知识，在此基础上提出了用模糊理论实现对水箱水位进行控制的方案，建立了简单的基于水箱水位的模糊控制器数学模型。介绍了基于单片机的水位控制系统的设计及其相关内容。系统属于典型的基于单片机的大惯性环节的PID闭环控制装置，通用性很强，在工业过程控制中有着广泛的应用。控制系统中引入单片机，可以充分利用单片机在对采集数据加以分析并根据所得结果做出逻辑判断等方面的能力，编制出符合某种技术要求的控制程序、管理程序，实现对被控参数的控制与管理。采用单片机对水位进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控系统的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量。关键词：水位控制MCS-8051EPROM744874LS164

Abstract The development and application of MCU (Micro Control Unit) have made a great change in many fields of modern industrial detect and control. Because of the small scale, low price and high efficiency of MCU, it is widely used in home appliances and industrial control. in the process of producing. Current, voltage, temperature and pressure are usually the parameter to be monitored. The design of “The water level control system based on MCU of is introduced in this paper. As a typical design inlarge inertia control system, the design needs the knowledge of automation theories, analog and digital electronics. A digital PID controller is used in the system, which iscalled DDC(direct digital control)system. The DDC system can not only replace the analog system, but also can realize the more plicated rules of control through changing the program of software, not even changing a ponent in the electro circuit. It can improve reliability of the whole system.The water level which is controlledby the MCU is not only convenient, advantage but also raise technologyParameter of the system controlled,thus the quality of the product could raisegreatly. Keywords: MCS-8051,EPROM7448,74LS164,water level control 目录摘要I Abstract ...................................................................................................... I I 目录II

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624）摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计

本科生毕业设计摘要自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下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基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1

本科生毕业设计 ABSTRACT The 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 water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2

XXX节水灌溉设计说明

1设计初步情况由于地块比较分散，设计时选取最具代表性的下楼子1号井为典型设计地块，其他地块见附图。该地块面积为17.3亩，水源为地下水，出水量为10m^/h。树莓行距为1.4米-2.5米不等。 1.1果树需水量分析树莓最大日耗水强度的确定：北方地区树莓全生育期日需水强度见表 1 —1。表1 —1 树莓全生育期日需水强度及比系数树莓需水高峰期一年内共有2—3次，最大日需水量为40mrm结合祝家地区气候情况和树莓日耗水的实际情况，树莓最大日耗水强度取为：E a=15.84mm/do 1.2灌溉制度的拟定 1.2.1灌水周期的确定根据当地实际情况，灌溉工程实施后，为了确保树莓能够及时得到灌溉，灌水周期定为：T=2d。 1.2.2灌水定额的计算

T ――灌水周期，d ; E a ――耗水强度，mm/c ； n ――微灌水利用系数。将T=2，E a =15.84，n =0.9，代入上述公式计算得：m =35.2mm 1.3、灌溉系统设计参数的选择 1.3.1 设计土壤湿润比：根据《微灌工程技术规范》 SL103— 95,设计湿润比取60% 1.3.2 设计灌水均匀度为 85浓上。 1.3.3灌溉水利用系数：根据《微灌工程技术规范》 SL103-95,滴灌灌溉水利用系数为0.90。 1.3.4灌水器采用管上式补偿性小管出流。支管采用每一行树莓铺设一条支管，通过分流管向树莓灌溉，分流管采用 FJY-4型，稳流器采用 FJY-10型，分流管间距 0.6m ，设计流量为 q d =10L/h ，工作压力范围 0.10-0.35Mp a ，设计工作压力 h d =0.15-0.25 Mp a 。 1.4工作流程及管道布臵干管垂直树行铺设，水由水泵引入干管，经过滤器过滤后进入支管，在每行树莓根部外30cm 平行树莓铺设支管，沿支管每 60厘米铺设一条分流管，每条分流管与一套 10L 的稳流器连接，交替灌溉树莓，既稳定压力又使灌溉均匀且能达到灌溉强度。支管最大铺设长度180米，管径分别为主管63mm 支管32mm 25mm 具体管道布臵见图1-1。式中：m m =(T x E a )/ n 设计灌水定额，mm

农业智能灌溉系统解决方案

农业智能灌溉系统解决方案农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。一、农业智能灌溉系统组成：浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。

二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制

给排水管道系统课程设计报告

《给水排水管道系统》课程设计计算说明书题目：杭州市给水排水管道工程设计学院：市政与环境工程学院专业：给排水科学与工程姓名：学号：02 指导老师：谭水成张奎宋丰明刘萍完成时间：2013年12月25日

河南城建学院 2013年12月25日前言给水排水管道工程是给水排水工程的重要组成部分，可分为给水管道工程和排水管道工程两大类。给水管道工程是论述水的提升，输送，贮存，调节和分配的科学。其最基本的任务是保证水源的原料水送至水处理构筑物及符合用户用水水质标准的水输送和分配到用户。这一任务是通过水泵站，输水管，配水管网及调节构筑物等设施的共同工作来实现的，它们组成了给水管道工程。设计和管理的基本要求是以最少的建中造费用和管理费用，保证用户所需的水量和水压，保证水质安全，降低漏损，并达到规定的可靠性。给水排水管网工程是给水排水工程中很重要的组成部分,所需(建设)投资也很大,同时管网工程系统直接服务于民众,与人们生活和生产活动息息相关,其中任一部分发生故障,都可能对人们生活、生产及保安消防等产生极大影响。因此,合理地进行给水排水管道工程规划、设计、施工和运行管理,保证其系统安全经济地正常运行,满足生活和生产的需要,无疑是非常重要的。室外给水排水工程是城镇建设的一个重要组成部分，其主要任务就是为城镇提供足够数量并符合一定水质标准的水；同时，把人们在生活、生产过程使用后的污水汇集并输送到适当地点进行净化处理，达到一定水质标准后，或重复使用，或灌溉农田，或排入水体。室内给水排水工程的任务是将室外给水系统输配的净水组织供应到室内各个用水点，将用后的污水排除汇集到室外排水系统中去。做为工程类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。学

智能灌溉系统

摘要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。就此，文章设计了以单片机控制为中心的模拟智能灌溉系统。该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并根据作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水。单片机控制部分采用的是型号STC89C52的单片机，主要有显示单元、ADC 采集单元、RTC 单元、EEPROM 存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成。单片机可将电位器输出的模拟电压信号通过AD 转换成数字信号，通过 DS1302 芯片提供时间信息；通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能，再通过 LED 完成系统工作状态指示功能。实现了土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。关键词：智能灌溉，单片机

目录第一章绪论 (1) 1.1 前言 (1) 1.2国内外现状 (1) 1.3智能灌溉系统的简介 (2) 1.4本次设计中担任的工作 (2) 第二章系统硬件电路的设计 (3) 2.1本设计任务和主要内容 (3) 2.2模拟智能灌溉系统框图 (3) 2.3 STC89C52单片机简介 (3) 2.4实时时钟模块 (5) 2.4.1 DS1302 基本功能 (5) 2.5按键模块 (6) 2.6模数转换模块 (6) 2.6.1PCF8591基本功能 (7) 2.7继电器的驱动模块 (8) 2.8数码显示模块 (9) 2.8.1数码管的简介 (9) 2.8.2锁存器M74HC573 (10) 2.8.3译码器74HC138 (10) 2.9存储模块 (11) 第三章原理图的设计 (12) 3.1Protel DXP的简介 (12) 3.2智能灌溉系统原理图的设计 (12) 3.2.1启动Protel DXP 2004 (12) 3.2.2电路原理图文件的新建和保存 (12) 3.2.3元件的查找和放置 (13) 3.3智能灌溉系统印制电路板（PCB）的设计 (16) 3.3.1新建印制电路板文件 (16) 3.3.2规划印制电路板 (16) 3.3.3将电路原理图文件传输到PCB中 (16) 第四章系统软件的设计 (21) 4.1流程图 (21) 总结 (23)

花园自动灌溉系统

广州学院课程设计说明书花园自动灌溉控制系统设计院（系）机械工程学院专业机械工程及自动化班级机电(9)班学生姓名指导老师 2013 年1月1日

课程设计任务书兹发给2009级机械工程及自动化班学生课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：花园自动灌溉控制系统设计 2．应完成的项目： 1.硬件设计 2.画出PLC接线控制端子连接图 3. 软件设计 4. 编写程序和程序流程图 5. 操作说明 3．参考资料以及说明： 1、可编程控制器及其系统 2、基于PLC控制的泵站自动控制系统的应用 4．本设计任务书于2012 年12月24日发出，应于2013年1月4日前完成，然后进行答辩。指导教师签发2012 年12 月24 日课程设计评语：

课程设计总评成绩：指导教师签字：年月

目录一、摘要 (1) 二、控制要求 (1) 三、系统分析 (1) 四、控制流程图 (2) 五、I/O地址分配表 (3) 六、I/O接线图 (4) 七、梯形图截图 (5) 八、程序说明 (9) 九、功能说明 (9) 十、总结 (9) 十一、附录 (10)

一、摘要随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的发展，使PLC的应用越来越广泛，它不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理。根据相关知识设计自动喷灌系统，从而实现自动化处理。关键词：PLC 自动喷灌自动化二、控制要求 A区有两组，每喷灌2分钟，停5分钟，工作时间为每天7点~17点；B区分为两组交替喷灌，每组每工作5分钟，停10分钟，另一组再工作5分钟，停10分钟，循环工作。工作时间为每天9点~14点；C区也分为两组交替喷灌，每组每两天喷灌一天，工作方式、工作时间与A区相同。各区、组的喷灌由电磁阀控制，对喷灌系统提出的控制要求如下： 1. 考虑到系统的可靠性和经济性，要求系统有手动控制和自动控制功能。 2. 手动工作模式下，可在各区工作时间内随时控制各区、组喷灌的开始、停在。 3. 自动工作模式下，系统一经启动即自动按照上述工作规律工作。 4. 如遇到因阴雨天会自动停止全部区、组的灌溉。 5. 要求各区分别具有温度、湿度测控功能，即温度、湿度达到某一控制点就声光报警并自动停止相应区的灌溉。报警状态只能手动清除。 6. 系统设有储水池。储水池设有高、低水位开关，当池中水至低水位时自动气动阀水泵工作（动力为2.2KW三相异步电机），当池中水至高水位时自动停止水泵工作。 7. 应设有自动和手动指示、各区、组运行状态指示和水泵运行指示。三、系统分析由设计要求及各喷灌的工作方式知道，A区各组是同时工作，B区是交替工作的，C区也是交替工作，并且是隔天工作一天，通过分析其工作过程知道，首先是要判断储水池的水位，控制要求水位在某个低水位时自动启动水泵工作，并让其一直工作，直至水位达到某个高水位时，又自动停止水泵的工作，所以若要实现此要求，则可以通过控制两个水压传感器，当水位低于某个水位时，通过检测其压力达到某值使低水位水压传感器产生输出信号，从而使低水位水压传感器线圈通电，并同时使用一个中间继电器使水泵延续工作，同理，当水位达到高水位时，高水位水压传感器线圈通电使水泵停止工作。低水位线圈在梯形图中使用其常开触点，高水位传感器线圈使用其常闭触点。然后，用水泵线圈的触点来控制其指示灯的通断。因为阴雨天要停止所有区组的喷灌，所以同样用一个阴雨天传感器感知天气的变化，在梯形图中用它的常闭触点同时控制A，B，C三个区的喷灌，每个区分别用两个传感器控制温，湿度的变化，在天气不为阴雨天气时，分别判断每个区的温湿度是否超标，从而控制每个区的工作。对A区，根据其工作时间及工作方式，先通后断，循环，工作时间则用长延时（定时器与计数器串联），工作时间到，则启动另一个长延时（未工作时间）,延时时间到该控制该长延时的计数器复位，同时启动