單片機(jī)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
——評(píng)《節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)管理方法》

李麗麗

（遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 遼源 136100）

我國(guó)水資源十分短缺且分布不均，農(nóng)田灌溉水利用率僅在30%～40%之間，水分生產(chǎn)效率未達(dá)到1 kg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及發(fā)達(dá)國(guó)家水平，節(jié)水灌溉是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措。為提升我國(guó)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，需提高灌溉水利用率，自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用可極大地發(fā)展智能灌溉，提高水分生產(chǎn)效率。將單片機(jī)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，可對(duì)土壤墑情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)合所采集數(shù)據(jù)開(kāi)展全面分析，進(jìn)而結(jié)合農(nóng)作物需水特性進(jìn)行灌溉，以此不僅可提升農(nóng)田灌溉效率，實(shí)現(xiàn)智能灌溉，并具備操作便捷、投入成本低以及使用可靠等有點(diǎn)。因此，對(duì)單片機(jī)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探索研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

《節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)管理方法》是針對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行研究的書(shū)籍，該書(shū)從3 個(gè)不同方面論述了作者的觀念，提出了適合當(dāng)前我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)IT 項(xiàng)目管理體系、節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)以及項(xiàng)目整體過(guò)程。全書(shū)共分為6 章，第1 章是IT 項(xiàng)目實(shí)施管理概述，對(duì)IT 項(xiàng)目管理概述進(jìn)行了分析，介紹了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題與對(duì)策。第2 章是農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)管理方法，分析了IT 項(xiàng)目建設(shè)方管理方法，介紹了IT 項(xiàng)目承建方管理方法，探討了IT 項(xiàng)目監(jiān)理管理方法以及IT 項(xiàng)目體系管理方法。第3 章是節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制方案選擇，對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制進(jìn)行概述，介紹了有線式、無(wú)線式、網(wǎng)絡(luò)式、智能式以及滴灌自動(dòng)化控制方式，分析了典型灌溉自控集成系統(tǒng)。第4 章是節(jié)水灌溉自控集成平臺(tái)開(kāi)發(fā)原理，介紹了集成化灌溉自動(dòng)化控制方式，闡述了灌溉自動(dòng)化控制集成平臺(tái)，探討了3S 智能灌溉自控系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)。第5章是灌溉自控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原理，介紹了灌溉自控系統(tǒng)的采集設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器、采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及客戶(hù)端應(yīng)用。第6 章是灌溉自控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)管理案例分析，介紹了IT 項(xiàng)目管理成敗關(guān)鍵影響因素，分析了項(xiàng)目管理不同流程的關(guān)鍵點(diǎn)。該書(shū)理論知識(shí)豐富，實(shí)例分析充足，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

利用單片機(jī)在運(yùn)行期間可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)應(yīng)用有：一、收集土壤的相關(guān)信息傳輸至系統(tǒng)；二、對(duì)收集到的進(jìn)行信息處理、轉(zhuǎn)換，得到可直接使用的數(shù)據(jù)；三通過(guò)單片機(jī)電磁閥、放大器控制灌溉。

我國(guó)西北地區(qū)水資源匱乏，農(nóng)田灌溉用水主要為地下水，地下水位不斷降低，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響。節(jié)水灌溉技術(shù)不僅可滿(mǎn)足作物需水要求，節(jié)約水資源，緩解水資源緊缺問(wèn)題。在灌溉過(guò)程中，可以應(yīng)用單片機(jī)。首先，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要可分成單片機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、輸出模塊三大部分。土壤水分傳感器依托A/D 轉(zhuǎn)換器采集土壤信息，并將其轉(zhuǎn)化為可直接呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)單片機(jī)對(duì)其開(kāi)展相關(guān)處理。在土壤水分進(jìn)入到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)將按照先前調(diào)節(jié)的時(shí)間進(jìn)行灌溉。在灌溉時(shí)，系統(tǒng)顯示屏上會(huì)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的灌溉時(shí)間及土壤的相關(guān)信息。其次，硬件部分設(shè)計(jì)。如前文所述，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)將單片機(jī)作為核心控制器，依托A/D 轉(zhuǎn)換器將傳感器獲取的信息傳輸至單片機(jī)開(kāi)展數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)進(jìn)行對(duì)比、判斷，有效針對(duì)地調(diào)節(jié)相應(yīng)的繼電器，進(jìn)一步調(diào)節(jié)水泵開(kāi)展灌溉。與此同時(shí)，可通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的土壤溫濕度標(biāo)準(zhǔn)。再次，軟件部分設(shè)計(jì)。第一步對(duì)單片機(jī)予以初始化處理；接著通過(guò)單片機(jī)對(duì)土壤濕度傳感器的電壓信號(hào)予以處理，因?yàn)閱纹瑱C(jī)無(wú)法直接判斷電壓信號(hào)，因此要利用A/D 轉(zhuǎn)換器將獲取的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)可識(shí)別的相關(guān)信號(hào)傳輸至單片機(jī)中，進(jìn)一步進(jìn)入到下一個(gè)指令。于系統(tǒng)顯示器上呈現(xiàn)相關(guān)信息。最后，系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。在硬件部分設(shè)計(jì)與軟件部分設(shè)計(jì)結(jié)束后，緊接著要開(kāi)展軟硬件聯(lián)合仿真調(diào)試，選取相關(guān)軟件建立仿真電路，并對(duì)系統(tǒng)源程序予以編譯，獲取目標(biāo)代碼文件的同時(shí)，將其傳輸至單片機(jī)予以仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功能完整與否的有效檢查。

綜上所述，單片機(jī)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)表現(xiàn)出一系列優(yōu)勢(shì)特征，諸如工程成本低、安裝操作便捷、故障檢測(cè)與報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的各項(xiàng)信息、抗干擾性強(qiáng)等等，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。《節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制技術(shù)管理方法》一書(shū)內(nèi)容豐富，層次分明，對(duì)本文研究單片機(jī)的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有益借鑒。