花园绿植智能灌溉系统的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

我国水资源总量丰富，但由于人口众多，导致人均水量极少，而且水资源主要分布在我国南部和东部地区，水资源分布与生活需求不匹配，随着社会的发展，工业废水乱排乱放等造成可利用的水资源更加减少。在国际上，世界上其他国家的水资源紧缺状况仍在加剧，该问题也成为许多国家急需解决的重点问题，西方一些发达国家在进行农业灌溉的时候都已经将节约灌溉用水作为重中之重。为了缓解缺水问题，各国都在积极研发智能节水灌溉系统，实现节水农业。

现在我国正处于科技高速发展的阶段，实现智能灌溉技术所需要的传感器技术、无线传输技术、4g和5g技术都已经逐步成熟，为智慧农业的实现提供了可能。精准智能灌溉农业将信息技术与现代控制方法融合，根据作物的生长环境、生长周期、需水特性、需水量等因素，制定科学合理的灌水决策，使用智能灌溉系统对农作物进行智能节水按需按量灌溉。之所以要推进智能灌溉系统就是要真正地从作物需水特点和需水量出发，实施合理的灌溉制度，提高灌溉管理水平和水资源利用库，用最少的灌水量实现最大的作物经济效益，同时智能灌溉能够减少灌溉用工，降低人工成本，不再像以往落后灌溉方式中需要大量人力，而不需要人工灌溉这样的优点让智能灌溉技术同样可以运用在花园绿植的灌溉之中。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

设计一个基于物联网的花园绿植灌溉系统，整个系统主要分为两个部分：监测模块选用土壤湿度传感器yl-69与温度传感器ds18b20对土壤湿度以及对绿植周围温度进行实时检测，将测量的温度值与湿度值返回给单片机进行数据处理。温度值与湿度值的控制则为连接在单片机上的继电器，通过控制连接水管的电磁阀开关来实现对土壤浇水。

3. 国内外研究现状

国外智能灌溉技术起步较早，发展较为完善。随着传感器和计算机技术的日趋成熟，以及灌溉用水管理软件的开发和应用，智能灌溉得到了较大程度的发展，比如以色列、日本、澳大利亚、美国等国家都已经拥有了成熟的灌溉技术，并且大量运用到实际生产中。这些国家从一开始的机械控制到机电一体化控制，再到如今的智能控制，已经形成了比较完善的自动化灌溉系统。不仅如此，这些国家在已有的灌溉技术上进行了深入的研究，在灌溉系统中加入了神经网络控制和模糊控制等算法，使得灌溉精度更高，灌溉系统更加稳定，并且智能化程度也更高，灌溉系统也愈加简化便于实际操作运用。

目前，国内许多研究所和高校已经研究开发智能化灌溉控制系统，但多数还停留在试验阶段。常见的智能灌溉控制系统是wsn gsm的智能灌溉控制系统、plc和物联网感应的智能灌溉节水系统。精准化wsn gsm灌溉系统由上位机控制平台、无线通讯平台、下位机控制平台、信息采集平台构成，同时配置小型气象站和土壤温湿度传感器，可以实时监测土壤温湿度、光照、风速等因素，并将数据传输到控制系统。plc和物联网感应的智能灌溉节水系统主要由plc控制系统、zigbee传输网络、传感器网络、执行设备、水泵组成。智能灌溉技术结合气候数据和信息化综合管控系统，可以监测作物生长要素信息，计算出作物实际用水需求量。

4. 计划与进度安排

0~4周：学习相关理论知识，完成整体系统的基本框架

5~7周：编写代码，完成数据的采集和系统的测试

5. 参考文献

[1]浙江智咖互联网科技有限公司. 一种智能浇花控制系统:cn201921030756.5[p]. 2020-11-03.

[2]刘军.基于stm32的智能灌溉控制系统设计[j].农机化研究,2022,44(10):181-184.