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四川理工学院毕业设计 智能节水灌溉系统设计 学
生：兰云志
业：自动化
级：2009.3
指导教师：陈玉梅
四川理工学院自动化与电子信息学院
二O一三年六月
智 能 节 水 灌 溉 系 统 设 计 摘要：自动控制节水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。
本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及各系统的硬件设计、软件编程等各个部分进行了深入的研究。
该系统以AT89C51单片机为核心控制部分，其次主要由土壤湿度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成。
本设计用protues软件绘制了系统原理图，并用汇编语言进行了软件部分的编写。还对几个主要电路进行了仿真。用CAD2010软件绘制了曲线图，用WPS表格工具绘制了表格。
系统主要具有以下功能：土壤传感器检测土壤湿度并发送到单片机。单片机将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量之后显示到LED显示器上并进行计算。若需灌水，则单片机系统启动鸣音报警，发出灌水信号，并经放大驱动设备，开启电磁阀进行倒计时定时灌水，若不需灌水，系统不进行灌水。
本系统可实现单路数据采集处理功能，如稍加改变，便可实现对多因子和多输入数据的采集处理功能。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 关键词：滴灌，节水灌溉，单片机控制，自动化 Intelligent irrigation
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农田水利节水灌溉工程的设计中生态理念的应用
来源：学术堂
所属分类：
　　目前，国内农田水利节水灌溉工程在施工当中所在的地理位置和社会环境都是有相对的复杂性的，施工难题也是肯定存在的，工程的资金投入大以及工程的寿命短和使用的周期长等等问题层出不穷。节水灌溉工程与农业和农村以及农民利用的工程息息相关，水利部门应在大力建设新农村的背景之下，对工程的设计工作进行严管，以农业的发展，农村的建设和农民的利益为基本方针，从而设计出科学合理的和安全高效的水利灌溉工程。
　　1 农田水利节水灌溉工程的设计中生态理念的意义
　　1.1 贯彻实施了可持续发展的科学发展观 关于该灌溉工程而言，生态理念充分尊重了灌溉工程所在的区域的生态系统的自然属性，并坚持了人与自然的可持续发展和二者和谐为本的原则，可以有效地处理好农田灌溉以及生态环境建设之间的关系，从而实现人口和资源和环境以及经济协调发展。
　　1.2 可以充分地发挥景观和人文等多个积极因素的作用 对于该工程而言，把生态理念引入工程设计当中就意味着在设计当中不单单要重视工程的防水防洪以及抗旱排涝的实用功能，还应当综合考虑国家的建设和经济还有社会等的效益，从而满足了以生态要求为基点来设计合理的灌溉工程，从而实现社会的建设发展以及水资源的合理利用的和谐统一。最后的施工所建出来的工程在如此的设计理念之下不仅仅有良好的抗洪排涝功能，还可以和工程周围的环境相融，使得工程具有景观以及娱乐功能，给两岸增加风景美。
　　1.3 遵照&因地制宜&的科学理念 我国因为疆土广阔，所以不同的地区有着不同的文化习俗、经济和社会条件，灌溉工程的生态理念从一定程度上讲还可以为&因地制宜，适当超前&的坚持起到了正面且积极的作用。作用体现在：遵循因地制宜原则，在这项工程当中尽力进行就地取材并且随风就俗，从而让这项灌溉工程整治的标准在和地方经济相迎和的条件下达到审美的要求；基础设施建设的主要部分之一就是农田水利节水灌溉，这也为社会和经济的发展提供了保障以及服务，所以节水灌溉工程也要求一定的超前性，也就是按照生态原则把起点以及标准进行适当的提高，然后依照经济状况以及发展水平进行分期实施。
　　1.4 坚持了我国的保护以及修复生态环境原则 现今，我们国家不断地在提倡生态环保，节水灌溉工程设计当中对于生态理念的应用，为我国生态环保政策的实行起到积极作用，其综合功能不会因此而被破坏，这不但满足了生态环境建设要求，而且全面和持久地保证了工程效益的发挥。
　　2 设计的标准
　　在设计时有许多的变量是应当考虑进去的，比如，伴随季节变化的河流径流量以及种植农田的面积和农作物的种类等，因此灌溉的用水量也是不确定的，即不同年份的来水量以及用水量都是不一样的。所以，一个灌溉设计的标准作为依据是农田的灌溉工程建设规模所必要的，这也可以保证设计方案足够科学。灌溉设计的标准要以灌区的很多因素作为依照，进一步的综合考虑加以确定。表示灌溉水源对灌溉用水的保证的程度则是灌溉设计的标准。
　　设计标准的高低也就代表着灌溉用水的保证程度的高低。所以，这也很大程度上影响了灌溉工程规模的大小。灌溉设计的标准一般来讲有：灌溉设计保证率还有抗旱的天数。
　　2.1 灌溉设计保证率 某个灌溉工程在长期的试用期间，灌溉用水所得到满足的年数占据总年数的百分数就是灌溉设计保证率。其用符号&P&表示。P=70%，代表的就是某一工程在百年当中有 70 年可以满足全灌区的灌溉用水要求，其剩下的 30 年无法完全保证，存在缺水的现象。P=70%即为其灌溉设计保证率。所以，在进行农田水利灌溉工程的设计时，设计的一方应根据工程所在地的实际情况，去确定灌溉工程的规模的大小，尤其是当地水源的现实情况以及作物种的种类。水源缺乏的地区以及以旱作物较多的地区，其灌溉设计保证率取 50%~80%；水源丰富的地区以及以水稻较多的地区，取 70%~95%。
　　2.2 抗旱的天数 以灌溉设施，例如塘坝等供水能力作为依照，以连续无雨的境况下，可以满足作物对水的要求的天数为基准就是所谓的抗旱天数。打个比方说，灌溉设施可满足持续 80 天的作物灌溉需水量，那么这个该设施的灌溉设计标准就是抗旱 80 天。抗旱时间应该规定成当地主要的作物对水的要求较为迫切的灌溉时期。这个天数的确定，应按不同的地区的实际状况加以确定，做到对具体情况进行具体分析。
　　3 农田水利节水灌溉工程的设计中生态理念的应用
　　3.1 在河流治理导线设计的应用 在设计传统灌溉工程河流治理导线的过程中，应当重点考虑的是该工程的防洪和排涝作用，不重视工程的环保生态性，会使得自然河流中的浅滩和急流还有主流和支流等等的格局被改得面目全非。倘若只从工程造价还有工程量上分析，这么做好像无关紧要，不仅能够达到缩短工程周期的目的，又可以在一定程度上降低工程成本，但它对生态环境却有着不可忽视的负面影响。首先，在被废弃的原有河道的附近，动植物的生活的环境会急速变差，恶劣的影响也会波及农田的灌溉；其次，环境也会因为新开的河道而被一定程度地破坏，严重的会发生水土流失。所以，维持工程所在的区域的生态功能是要尽力去做的，节水灌溉工程的过程要尽最大努力去保持河流既有状态以及周边的环境，局部的调整如果是必要的话，充分地论证也应进行。
　　3.2 河岸滩地在农田水利节水灌溉工程的应用 因为河岸滩地有经年和有明水以及地下水位高的这些特点，所以在它的整治过程当中就要充分地利用起河岸滩可以缓洪滞蓄等方面的优势，从而使其在防护植物中优先选择耐水淹的植物。经由这些年许多实践表明，倘若仍盲目采用之前的浆砌片石护坡来防护河岸滩地的话，就会因水流的冲刷还有冻胀等原因，使得这些护坡防护需进行经常性的维护，不然坍塌可能就会发生。而相对那些使用天然的芦苇这样的耐水淹植物用来防护河岸滩地，就会因为这些防护植物可以很好地保持水土而免去相应的修复等的环节。
　　3.3 堤岸结构设计当中的应用 河道的骨架以及保证防洪安全的关键就是堤岸结构。以往的河流堤岸结构使用的是土料筑堤，之后为了达到防护的目的常在它的迎水面加一道浆砌片石护坡抑或是干砌片石护坡，借此来把水流控制于堤岸当中的河槽中。经由对自然仿生原理的融合以及伴随着生态理念的应用，以草皮这样的乔灌木来结合的生态堤岸也慢慢得以推广。不可置否的是，对这样的生态堤岸植物所进行的选择也应当是科学和合理的，应该从对其气候还有水土条件的相适应性还有耐旱耐涝的生命力和防护植物自身的经济性等多方面进行充分考虑。
　　3.4 在灌溉渠系设计当中的应用 对灌溉渠系进行规划的时候，应当将其和国土整治，还有山水、田地、树林、路这些规划进行密切的结合，还应考虑别的用水部门的需要，使其实现经济效益还有社会效益之间完美结合。要充分地利用地形等条件的原则，灌溉渠应该布置于高处，和它布置于相对应的排水沟道的低处，使得自流灌溉以及排水各自独立的两套系统分开。对于局部的高地或者洼地，可以分别采用小片提渠等此类措施处理，不用为了顾及局部所以对全局造成影响。与此同时，要在渠道线路的布置上将经济因素考虑进去，渠线的布置可以尽可能地直、顺还有整齐，使交叉建筑物减少，对良田以及民房被占的情况加以避免。在对渠道进行布置的时候，要尽最大可能对深挖方和高填方以及难工险段加以避免。对山丘区地形的渠道所开展的设计要尽最大可能避免靠近沿河和溪进行布置，用来防止被山洪所冲毁。
　　4 结束语
　　我们不难发现，农田水利节水灌溉工程设计当中对生态理念的应用总的来说，把所有对于生态环境可能产生负面影响的原因消灭并不是它的根本目的，根本的目的是：经由有计划和步骤的生态理念的融入，从而达到最大可能地将许多问题所带来的负面影响加以避免。于相关的单位来说，最重要的就是要继续加强对于生态理念的认识还有应用水平，且要在工程设计的实施过程当中，找到明显及潜在的生态问题，再进行有效地管理控制，把工程的问题损失降到最低点。
　　参考文献：
　　[1]李宗亮.基于农田水利工程的建设及管理措施研究[J].科技咨询，2011（05）.
　　[2]张庆华，崔世彬，马静，曹三海.小型农田水利工程可持续发展运行机制研究[J].水利经济，2011（04）.
　　[3]郝志强.水利工程建设施工中的环境管理与保护措施浅析[J].中国西部科技，2010（11）.
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