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摘要：目前，新疆的農(nóng)田灌溉方式依然集中在傳統(tǒng)的灌溉方式上。根據(jù)新疆的土地資源情況以及其他自然環(huán)境情況，主要針對上述問題開展智能土地灌溉節(jié)流系統(tǒng)的研究與設(shè)計。通過單片機作為核心控制機構(gòu)，利用多種傳感器，以及太陽能電池板等其他裝置的灌溉節(jié)流閥，使其能夠節(jié)約水資源，達到節(jié)約灌溉，克服惡劣環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：智能灌溉；濕度傳感器；節(jié)流閥

1緒論

目前，新疆的農(nóng)田灌溉方式依然集中在傳統(tǒng)的灌溉方式上。一方面，新疆的占地面積大，農(nóng)田的種植面積廣；另一方面，新疆自然環(huán)境較為惡劣，水資源比較匱乏。土地沙漠化較為嚴(yán)重，植被覆蓋面積較少等等一系列情況，這樣極其不利于農(nóng)作物的生長，且浪費水資源的情況同時也較為嚴(yán)重。對新疆農(nóng)林經(jīng)濟增長有著巨大的影響，同時也影響著農(nóng)民家庭經(jīng)濟。本設(shè)計根據(jù)新疆的土地資源情況以及其他自然環(huán)境情況，主要針對上述問題開展智能土地灌溉節(jié)流系統(tǒng)的研究與設(shè)計。通過單片機作為核心控制機構(gòu)，利用多種傳感器，以及太陽能電池板等其他裝置的灌溉節(jié)流閥，使其能夠節(jié)約水資源，達到節(jié)約灌溉，克服惡劣環(huán)境的目的。通過這項裝置，可以改變新疆傳統(tǒng)農(nóng)田的灌溉方式，大大節(jié)約自然資源，節(jié)省人力，同時也可以促進經(jīng)濟增長。

2整體結(jié)構(gòu)闡述與結(jié)構(gòu)說明

2.1系統(tǒng)組成

本文利用51單片機作為主要控制核心，利用濕度傳感器，即根據(jù)需灌溉地中土壤濕度進行判斷，當(dāng)濕度低于預(yù)設(shè)值之后，進行澆水灌溉。當(dāng)濕度達到峰值后，停止灌溉。整個節(jié)流閥供電系統(tǒng)，我們采用太陽能蓄電池供電的方法，既利用了自然資源，又節(jié)約了電力，這樣可以體現(xiàn)裝置節(jié)能環(huán)保的特點。在陽光充足時，太陽能電池板直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，一部分用來直接向裝置供電；另一部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在裝置下蓄電池中。當(dāng)夜晚時，若莊稼需要灌溉時，蓄電池開始工作，將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，供裝置整體工作。有些地區(qū)天氣狀況惡劣，難免會出現(xiàn)一些風(fēng)沙狀況，為了保護裝置，我們在閥體的兩側(cè)安裝了一個可伸縮式的防護罩，當(dāng)風(fēng)沙來臨時，下部電機操作防護罩，使其關(guān)閉，從而保護裝置。

2.2功能介紹

我們所選用的濕度傳感器是TELESKY作為我們所選用的傳感核心，單片機系統(tǒng)用的是最常見的51單片機系統(tǒng)。整體是采用一個常用的灌溉水閥。將單片機系統(tǒng)安裝在閥體底部盒子中，各類傳感器安置在閥體的兩側(cè)，一邊可以及時將信號反饋給單片機系統(tǒng)。將太陽能電池板安裝在閥體頂部，以便能接收充足的太陽能，供裝置利用。在單片機下面，安裝了一個蓄電池盒子，內(nèi)部裝有蓄電池，可對裝置夜晚工作進行供電。在整體裝置的最下部，安裝了一個小電機，電機可以控制防護罩的打開與關(guān)閉。

2.3操作具體流程介紹

整體裝置組裝好之后，開始進行實際應(yīng)用。首先，選擇一塊需要灌溉的菜地，將我們的裝置安裝在灌溉所需要的水管上。當(dāng)菜地的濕度低于預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)接收到指令，將閥門打開，開始灌溉。當(dāng)濕度滿足峰值之后，系統(tǒng)接收到指令，結(jié)束菜地灌溉。

3試驗、拓展

3.1試驗

我們把組裝好的實物經(jīng)過幾次實地考察，并進行幾次改進之后，在農(nóng)田里進行了試驗。白天時，當(dāng)光照充足時，若菜地不需要灌溉，太陽能電池板將采集到的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在蓄電池中；當(dāng)菜地的濕度低于預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)接收到指令，指示燈亮，蜂鳴報警器隨之發(fā)出聲響，裝置開始工作，將水閥打開。當(dāng)濕度滿足峰值之后，系統(tǒng)接收到指令，結(jié)束菜地灌溉。反復(fù)將多種情況模擬，已達到好的效果，最終使裝置合理化、完善。

3.2拓展

本實驗裝置針對新疆農(nóng)田灌溉特點設(shè)計，可在此基礎(chǔ)上進行更多方面的改進?？赏卣沟叫陆藁ㄌ锏?、校園植被樹林、公園景區(qū)等等，充滿植被，可灌溉的區(qū)域，也可應(yīng)用到農(nóng)村種植經(jīng)濟作物的土地中，方便操作，節(jié)約資源，對資源保護起到非常大的作用。

4總結(jié)

本裝置依據(jù)菜地灌溉特點，在傳統(tǒng)灌溉上進行創(chuàng)新，即節(jié)約了水資源，又不對環(huán)境造成污染，裝置采用太陽能資源。整個裝置運用了新型傳感器，同時利用單片機系統(tǒng)作為核心，符合創(chuàng)新的特點。裝置經(jīng)過多次試驗與預(yù)期設(shè)想基本一致。同時針對新疆的棉田植被特點進行設(shè)計，即改變了傳統(tǒng)的灌溉方式，同時也節(jié)省了大量資源，提高棉花產(chǎn)量。此裝置應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于許多需灌溉的地域。此裝置還可工作在惡劣環(huán)境條件下。通過這項裝置，可以改變新疆傳統(tǒng)農(nóng)田的灌溉方式，大大節(jié)約自然資源，節(jié)省人力，同時也可以促進經(jīng)濟增長。

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作者：孫能 王鵬 袁粼 王飛宇 馬雪亭 單位：塔里木大學(xué)