农田节水灌溉自动控制系统的设计

摘要

随着我国水资源匮乏情况的加剧，各行业的水资源浪费情况比较严重。农业用水在我国用水总量里占据着很大比例，但是由于传统化灌溉方式用水利用率低，使得旱区的农业用水必须从原始的粗放灌溉转化成运用先进技术设备和理论的集约型精量灌溉。
　　本文针对目前国内农田灌溉系统存在的问题，通过对KcET0算法的研究和优化，依据国际粮农组织推荐的Penman-Monteith公式对作物需水量的影响因素建立合理的指标采集体系，并根据预期功能要求，制定了系统的总体设计方案。整个农田节水灌溉自动控制系统分为上位机管理软件和下位机终端设备两部分。上位机管理软件是在Visual Studio2008集成开发环境下，以SQL Server2005作为后台数据管理库，采用KcET0算法计算作物需水量，并将水量合理分配给各农户。下位机终端设备包括智能水表和数据集中器，采用超低功耗的MSP430F149单片机做为核心控制芯片，主要控制上位机分配下来的水流量和执行上位机发达的命令。该系统硬件采用模块化设计，主要包括液晶显示模块、按键控制模块、电压采集模块、水流数据采集模块、A/D转换模块、水泵控制模块、数据存储模块、GPRS模块、通信模块等，运用IAREW430集成开发环境对硬件设备进行了开发调试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 主要研究内容

第二章 KcET0算法的研究

2．1 KcET0算法概述

2．2 作物需水量ET

2．2．1 作物需水量的概念

2．2．2 主要影响因素

2．3 参考作物需水量ET0

2．3．1 参考作物需水量的定义

2．3．2 Penman-Monteith公式的研究

2．4 作物系数K0

2．5 KcET0算法在农田中的应用研究

第三章 系统的整体设计

3．1 系统的总体设计概述

3．2 系统的整体框架

3．3 GPRS通讯技术

第四章 下位机智能水表设计

4．1 智能水表的总体设计

4．2 智能水表硬件设计

4．2．1 核心处理器

4．2．2 水流量采集模块

4．2．3 电压采集模块

4．2．4 数据存储模块

4．2．5 水泵控制模块

4．2．6 通信接口模块

4．3 智能水表程序设计

4．3．1 开发环境介绍

4．3．2 智能水表主程序

4．3．3 智能水表中断程序

4．3．4 各模块程序

第五章 下位机数据集中器设计

5．1 数据集中器的总体设计

5．2 电源模块

5．3 GPRS DTU设备配置

5．3．1 H7710无线通信终端(DTU)

5．3．2 H7710 DTU功能特点与技术指标

5．3．3 H7710 DTU安装与连线

5．3．4 H7710 DTU配置

5．4 数据集中器与上位机的通讯

5．4．1 通信协议

5．4．2 数据集中器与上位机的通讯协议

5．5 数据集中器主程序设计

第六章 上位机管理软件设计

6．1 上位机管理软件的设计原则

6．2 软件的开发环境及语言

6．2．1 软件开发环境选择

6．2．2 软件编译语言

6．3 数据库的选取与连接

6．3．1 数据库选取

6．3．2 数据库连接

6．5 登录权限设计

6．6 主要功能模块

6．6．1 用户信息管理模块

6．6．2 水泵监测模块

6．6．3 参数设置-水量分配模块

6．7 系统测试

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢