一、选题的目地、意义

   水资源严重缺乏和水旱灾害频繁是我国的国情。我国农业用水量约占总用水量的80%左右,由于农业滴灌用水的利用率普遍低下,就全国范围而言,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,解决农业滴灌用水的问题,对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。随着21 世纪的到来，水资源危机已经成为全球性的突出问题，越来越受到世界各地的重视和关注。我国是世界13 个严重缺水的国家之一，人均水资源不足世界人均水平的1/4 。
　　 在水资源面临短缺的同时，农业——我国第一用水大户，用水浪费现象却非常严重。目前我国农业滴灌水利用率只有40％左右，不足发达国家的1/2 。因而发展滴灌机械，提高滴灌水的利用率，是解决未来水资源短缺的根本出路，也是现代农业的基本要求。中国高效用水农业的形成必须以农业滴灌机械变革为前提。
　　过多年的发展，国外滴灌控制器已逐步趋于成熟系列化，但价格昂贵，且大多没考虑到中国地区的特殊自然气候土地资源农业经济状况等因素，因而国外引进的大多应用并不普及。尽管大多农民都清楚一些高科技的控制器能带来很多便利及提高产量，但由于成本价格高，一次性投入太大，导致多数人负担不起，这也一定程度上制约了控制器的普及。对此我国应该实习一系列措施，比如加大对滴灌系统的开发，使其可以更贴民众，更加有效的达到滴灌的目的，同时采取一些简单的滴灌系统，使其可靠实用，这样不仅具有广阔的市场，而且有巨大的社会的经济效益。

     所以滴灌系统自动控制的开发与研究是必不可少的，也是如今的当务之急，只有解决了这个问题，才能使我国的农业有较大的发展，同时带动经济的增长。

二、国内外研究现状

2.1国内概况

    二十世纪末,我国的农业滴灌机械迅速发展,对农业增产起到了重要作用.特别是近十年,全球水资源供需矛盾日益加剧,对农业滴灌机械要求越来越高,滴灌自动控制技术在农业部门和水利部门引起了普遍关注.部分滴灌自动控制技术从国外陆续引进,对国内该技术领域的发展起了很大的推动作用.近两年,国内滴灌自动控制技术研究迅速兴起,但大都处于半自动控制阶段,与国外先进技术相比尚有一定差距.在国内和省内也已有部分使用,但是许多滴灌工程标准不高、可靠性低、一次性投资大、不能长期正常运行等问题较为突出,完全根据自然条件和作物生长需求进行智能化全自动喷灌,目前尚处于研究阶段.为此,确定了喷灌全自动控制技术的研究方向,研制出性能可靠、价格较低、利于推广使用的定型产品,旨在提高农业滴灌机械的标准,促进我国农业现代化进程.通过对喷灌自动控制系统的研究,探索出喷灌全自动、半自动控制的规律及实现方法.对于全自动喷灌系统,是高效滴灌的开放式计算机控制和管理系统.该系统通过检测土壤墒情,自动采集土壤湿度、空气温度、相对湿度、管道压力、风速等参数,将各种检测信号通过输入接口送入工业控制计算机,由专家决策系统对各种信号进行综合分析,做出正确合理的决策,决定是否进行滴灌,自动开启电机及电磁闸阀进行喷灌,完成整个滴灌过程的控制.实现农田滴灌、系统管理、信息获取、远程网络控制和传播、记录的自动化.构成可无人值守的闭环控制系统.真正实现农业技术的精确化、信息化、数字化、智能化.同时通过变频器改变压力,为其他滴灌形式(如管灌、微灌等)的自动控制提供依据

2.2国外概况

据统计, 世界滴灌耕地面积还不到总耕地面积的17% , 但其产量却占总产量的36%。全世界有1/ 3 的粮食产量来自滴灌土地。对亚洲来讲, 这一比例大约为1/ 2。目前, 世界滴灌面积为2. 5 亿ha ( 1987年FAO 资料)滴灌农业的确对农业生产是至关重要的。因此, 广大发展中国家投入巨资兴建新的滴灌工程和改造老的滴灌工程, 有些国家在此方面的投资甚至超过了其农业公益项目投资的3/4。

1.制约滴灌发展因素。然而, 自70 年代后期, 滴灌面积的增长速度开始显著减慢。1979 年以来, 年平均增长率为1%, 这远远小于世界人口增长率。1978 年每千人拥有滴灌面积最高达47. 8ha, 而1987 年则降至45. 2ha, 下降了5. 4%, 其主要原因是:

2.适宜的滴灌面积和容易利用的水资源已经受到很大限制, 经济上受益大的灌区已经开发的差不多了, 新开灌区成本很高。

3.城市化的发展, 工业和城市用水与农业用水争水, 造成水资源日益紧张也是一个十分突出的原因。据统计, 到2000 年全世界工业用水量将增加到19000 亿m3,约占年用水总量的31. 8%, 加上城市居民和其它公共用水, 可能达到总用水量的一半左右。

4.水资源的污染, 已危及人类生命。在今天的地球上, 没有水就没有生命。但人们并没有从这种高度上来认识保护水质的重要性。一方面水资源十分紧张, 另一方面又大量污染。

5.大量兴修工程, 由于规划、设计、设备, 特别是管理方面的原因达不到预期的效益, 形成了修工程背包袱的局面。

6.粮食过剩, 近年来欧洲和美国处理过剩粮食的政策, 大量过剩的谷物、食品、牛肉等压低了世界粮产品价格, 打击了发展中国家生产粮食的积极性。

7.滴灌工程老化、功能衰减, 水利对环境的负影响。世界滴灌的停滞, 在人口大幅度增长的情况下, 是一种极大的潜在危险。为此,世界上许多国际组织和国家都在密切注意当前水利滴灌的进一步发展, 研究解决面临的各种困难, 提出相应的对策。

三、本课题的基本内容

本论文主要研究滴灌机械设计的三维设计与仿真，对于怎样制造出更加合理的，更加广泛的应用起来，更加普遍，更加利民，更加方便的滴灌机械系统。

主要内容如下:

 1.根据滴灌的系统的特点，进行滴灌机械的整体研究与设计。 

2调查国内外的滴灌的主要特点和实施的情况，然后进行一些调整。

3.结合大多的滴灌机械设计，进行滴灌三维设计与仿真。

四、课题完成进度计划

1、2014-10-20～2014-10-31  根据毕业设计题目，查阅相关资料

2、2014-11-01～2014-11-15  撰写开题报告，总体设计

3、2014-11-16～2014-12-25  确定控制方案，设计原理图

4、2014-12-26～2015-03-15  根据控制要求，设计程序

5、2015-03-16～2015-04-28  整理并撰写设计说明书

6、2015-04-29～2015-05-10  准备毕业设计答辩

五、参考文献

[1]景东升.单片机自动滴灌控制系统研究、设计及应用.〔学位论文].北京农业工程大学，1994 

[2]武庆生，仇梅.单片机原理与应用.电子科技大学出版，1998,12 

[3]刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社，2003,7

[4]吴普特，牛文全，郝宏科.现代化高效滴灌设施.化学工业出版社，2002b,5

[5]丁建淮 李晓峰，国外旱田滴灌现状�黑龙江省水利科学研究所   2005.6

 

 

 

 

 

指导教师审核意见：

 

 

指导教师签名：                  年   月    日