摘要
水是生命的源泉，水是维系社会进步、生态环境和人类文明的基础因素，而我国水资源严重匮乏，农业节约水灌溉技术仍未得到很好的普及利用。我们必须进一步提高认识，抓紧完善节水灌溉的规划设计，大力推进节水灌溉技术的研究、生产和应用，以更好地服务“三农”推进社会的现代化进程。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、适量的节水灌溉。
本文在设计中采用了微灌的节水灌溉工作模式。系统可以根据土壤湿度要求自动控制电磁阀开关，进行灌溉，还可以根据上位机指令进行灌溉。系统设计上选用AT89S52单片机为控制器，选用FDS-100湿度传感器检测土壤水分湿度。土壤湿度传感器检测出的土壤湿度信号经信号调理电路转换为电流信号传送到AT89S52，单片机将土壤湿度信号转换成数字量，根据用户设定的土壤湿度要求驱动电磁阀进行灌溉。本系统可以检测10路土壤湿度信息，可以控制10路水阀的开关。土壤湿度信息由8位LED显示器就地显示。系统设有CAN 总线接口电路可以与上位机通信。
本系统功能较为全面，使用方便，能够满足农业生产的基本要求，对于提高农作物产量、节约劳动力成本有重要的作用，对我国农业生产自动化有积极地意义。
关键字：节水灌溉；湿度传感器；土壤湿度；电磁阀
Abstract
Water is the source of life, and it is the basic factors to maintain the social progress, the ecological environment and human civilization, but shortage of water resource of china and agricultural wa ter saving irrigation technology hasn’t been widely used well. We must promote the understanding further, and hurry to improve the planning and design of water saving irrigation, work hard on promoting the study of water saving irrigation technology and its production and application to better serve the three rural advancing the process of modernization of society. This article studies the problem of water saving irrigation system controlled by single chip microcomputer, the system can be of different soil moisture monitoring, and in accordance with the requirements of the crops on soil moisture of water saving irrigation timely, appropriate.
This article adopts the water saving irrigation sprinkler irrigation in design mode. The system can automatically control the electromagnetic valve switch, according to the soil moisture requirements for irrigation, also can be used in irrigation according to computer instruction. The design of system using AT89S52 MCU as controller and using FDS-100 humidity sensor to detect soil moisture and humidity. Soil moisture soil moisture sensor signal detected by signal conditioning circuit converts the current signal is transmitted to the AT89S52, the soil humidity signal is converted into digital quantity, irrigation based on soil moisture set by the user requirement driving solenoid valve. This system can detect 10 of soil moisture information, switch can control 10 road water valve. The soil moisture information from 8 LED display display. System with CAN bus interface circuit can communicate with the PC.
The function of system is more comprehensive, easy to use and it can meets the basic requirements of agricultural production, to increase the yield of crops, saving labor costs have an important role and it has positive significance for agricultural production automation in china.
Key words:Water-saving irrigation; Humidity sensor; Soil moisture; electromagnetic valve
目录
第1章绪论 0
1.1研究背景 0
1.1.1 节水农业概述 0
1.1.2 农业高效节水的必要性 0
1.2 节水灌溉技术发展概况 (1)
1.2.1 国外节水灌溉自动化发展状况 (2)
1.2.2 国内节水灌溉自动化发展状况 (3)
1.3 课题研究目的和意义 (4)
1.4 课题研究内容 (5)
第2章系统总体设计方案 (7)
2.1 灌溉系统概述 (7)
2.2 微灌技术 (7)
2.3 系统总体方案 (8)
2.4 数字PID算法 (9)
2.4.1 数字PID控制器及其算法 (9)
2.4.2 PID调节器在湿度控制系统中的应用 (10)
2.5 主要器件选取 (10)
2.5.1 控制器选取 (10)
2.5.2 土壤湿度传感器选取 (11)
2.5.3 模数转换芯片选取 (12)
2.5.4 显示方案 (13)
2.5.5 定时时钟芯片选取 (13)
第3章硬件电路设计 (15)
3.1 单片机最小系统设计 (15)
3.2 数据存储电路设计 (16)
3.3 实时时钟电路 (17)
3.4 A/D转换电路 (18)
3.5 CH451驱动键盘显示电路 (20)
3.6 I/O扩展电路 (22)
3.7 信号调理电路 (23)
3.8 输出控制电路 (24)
3.10 电源电路 (25)
3.11 通信电路设计 (26)
第4章软件设计 (29)
4.1 程序语言 (29)
4.2 主程序流程图 (29)
4.3 数据滤波程序设计 (31)
4.4 显示模块软件设计 (33)
4.5 数据处理模块 (34)
4.6 矩阵键盘扫描流程图 (35)
4.7 DS1302 工作流程图 (36)
第5章结论 (38)
参考文献 (39)
致谢 (40)
附录Ⅰ (41)
附录Ⅱ (49)
附录Ⅲ (51)
第1章绪论
1.1研究背景
到2030年，我国人口将达到16亿，需要粮食7亿吨左右，为保证粮食与其他农产品的供给，灌溉面积必须达到6000万吨左右，否则指标难从实现。然而，我国是缺水国家，尤其北方广大地区水资源供给已严重不足，在未来30年内，随着人口的增加，农业供水只能维持在目前的4000亿m3水平上，唯一的出路只能是节水灌溉，提高水的利用率，把灌溉水利用率从目前的0.45左右提高到0.65。
1.1.1节水农业概述
节水农业是提高用水有效性的农业，也就是充分利用降水和可利用的地表、地下水资源，采用水利和农业措施，提高水分利用率和水的利用效率的农业。农业节水措施主要包括以下几方面的内容：
（1）运用分子生物技术进行节水。利用基因转化、基因重组、植物再生技术和细胞工程技术进行农作物品种的定向改良，提高其耐旱和抗旱能力。（2）精细农业节水技术。喷、微灌技术是当今世界上节水效果最明显的技术，利用智能型的田问检测设备及田间喷、微灌设备，根据作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异机理和环境胁迫作用与产量形成的定量关系，对作物灌区进行精确灌溉，达到节水的目的。（3）信息节水技术。“3s”技术与信息高速公路相结合，在灌溉中采用智能决策系统，采用适时适量的灌溉预报技术，加强作物灌溉的管理技术，增强宏观节水。（4）化学节水技术。研制土壤保水剂、制蒸腾剂和土壤改良利等。（5）高分子材料在大型管道及大型渠道上的应用。研制新型防渗抗老化材料及相应的施工工艺及技术，减少水分在传输途中的渗透损失。
1.1.2农业高效节水的必要性
在我国，由于独特的地理环境及气候，降雨时空分布不均，农业生产对水的依赖性很强，有水才能做到稳产高产。目前，我国灌溉用水量的比例在经历明显的下降过程后，呈稳定态势，但从长远看，随着工业，城市，生活，生态用水的不断增加，由于新增加水资源的开发潜力越来越小，开发代价越来越大，因此乃将有一部分灌溉用水转为其他行业用水。目前，农业用水占全国总
有用水量的70％，由于受工程配套状况和管理水平所限，灌溉用水效率仅有水资源短缺的主要对策之一。如何通过各种节水措施，有效地提高灌溉水资源的使用效率是发展农业节水的根本任务。
近年来，随着人口增加，经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水与水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干早缺水358亿m3，其中农业灌溉缺水300亿m3。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积大2000h㎡万以上，全国600多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2k㎡。
目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。我国农业灌溉用水量大，灌溉效率底下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有 1.0kg左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70％～80％，单方水浪费生产率2.0kg以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时量的“精细灌溉”，真有重要的现实意义和深远的历史意义。
1.2节水灌溉技术发展概况
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法，措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术体系，包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面：（1）灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。（2）节水灌溉工程技术。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失，提高灌溉效率。（3）农艺及生物节水技术。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。（4）节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术，土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
1.2.1国外节水灌溉自动化发展状况
发达国家节水灌溉技术的基本特点是高技术、高投入和管理现代化，高效益则是维系节水灌溉能否持续发展的基础。
自20世纪60年代“红火”以来，喷灌技术一直被作为机械化大面积解决灌溉问题的最主要技术。随着这项技术在生产中的广泛应用和各类喷灌机在技术、经济、适应性等多方面的考核，目前世界上已趋于将软管卷盘式自动喷灌机、平移式自动喷灌机及人工移管式喷灌机作为受欢迎的三大类机型大面积推广。近年来喷灌技术又在喷洒农药、降低能耗、施水方式等多用途利用方面取得了很大突破。如美国林赛公司在平移式喷灌机上对喷头装置和喷洒方式进行了改进，水量损失大大减少，水的利用率可提高到0.9以上。法国等国在提高软管卷盘式的能量利用率上作了不少工作，使驱动旋转和过流损失减少了很多，很大程度上改善了这种机型耗能较多的“先天不足”弊病。在综合利用机型上，英国、美国等国将平移式喷灌机作为田间的综合作业机械，将所有的作物种植环节以此一机包办，其不仅可完成作物的所有老观念种植环节的耕、耙、播、收等，还可以完成其它许多新作业项目。
20世纪80年代发展起来的微灌技术，近10余年来有了很大的进步，随着设施农业的发展，微灌技术和设备更是如虎添翼，已趋于完善的地步。微灌技术的发展最有典型性的应首推以色列，除了大田作物很少应用外，他们几乎将微灌技术应用到有作物的各处，包括林园、阳台、花园，甚至于室内装饰植物。近几年微灌设备有很大突破，80年代仅灌水器(滴头、微喷头等)有100余种，现在逐步淘汰，形式变少，品种系列化。滴灌多采用滴灌带。微喷头多采用旋转与折射相结合的形式，使出水孔口相对变大不易堵塞；射程相对增加使喷灌强度变小，均匀度提高；水滴直径绝大多数为细小水滴而不是雾状使能耗大大减少。
世界各国如美国、日本、印度、前苏联、巴基斯坦、伊朗、加拿大等，由于渠道渗漏损失的水量很大，均非常重视并积极开展渠道防渗工程研究和建设工作。这些国家渠道防渗工程建设发展快、技术水平高、节水效果显著。如美国把渠道防渗作为水利工程挖潜措施之一，早在1946年就开始研究，到1990年美国共建防渗渠道9656km。目前已形成统一的设计和施工技术标准，施工机械化程度高，工程质量好。防渗材料多采用混凝土，约1/3采用压实土防渗，塑膜等新型材料目前正在发展推广中。日本也十分重视渠道防渗，现有干、支渠道已经全部防渗，田间渠道也基本防渗，它们大量使用工厂化生产的钢筋混凝土预制构件，现场施工以机械施工为主，渠道防渗工程标准高、质量好。近10余年来，世界上兴起了研究新型地下灌溉热潮，地下灌溉不仅在机理上、技
术上、经济上而且在生态环境保护上、水资源保护上都被认为是最有发展前途的节水灌溉技术。这种技术主要用在草地、果园、棉田、小麦、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美国、德国、法国、日本、俄罗斯及我国等研究较多，发展较快，面积在稳定增加。
1.2.2国内节水灌溉自动化发展状况
截止到2005年底，全国灌溉面积达到9.28亿亩，有效灌溉面积8.48亿亩，非耕地上灌溉面积0.80亿亩。节水灌溉工程面积为3.20亿亩，其中耕地上节水灌溉工程面积 2.95亿亩；非耕地上约为0.25亿亩，主要为林果草节水灌溉。在耕地上节水灌溉工程面积中，渠道防渗14454万亩，低压管灌9933万亩，喷灌4184万亩，微灌932万亩。目前，全国有效灌溉面积上节水灌溉工程面积比例为34.8%，全国灌溉水利用率约为45% 。根据水利部最近编制的《全国节水灌溉规划》，为高效利用我国的水资源，保障国家粮食安全、促进经济社会持续健康发展，“十一五”期间需发展耕地节水灌溉工程面积 1.5亿亩、牧草节水灌溉面积350万亩、林果节水灌溉面积550万亩、节水措施面积2亿亩。到2020年，发展耕地节水灌溉工程面积4.7亿亩、牧草节水灌溉面积1300万亩、林果节水灌溉面积1700万亩、节水措施面积1.5亿亩。近几年来围绕大中型灌区节水改造项目、农业综合开发水利骨干项目、国家级节水示范市、国家和省级节水增效重点县、国家节水增效示范项目建设等，建成了400多个不同规模的以节水灌溉技术为支撑的农业科技示范园，这些科技示范园初步形成了从输水到灌水、从工程到管理、从微观到宏观的立体化、多样化、系统化农业节水格局。目前我国推广的节水灌溉技术有渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、膜上灌、膜下灌等多种形式，不同的地区宜采用的节水灌溉技术也不同，大、中型灌区适宜推广渠道防渗技术，井灌区和小型灌区宜推广低压管道灌溉技术，经济条件好的地方提倡采用喷灌技术，在果园、菜园及其他经济作物种植区适合发展微、滴灌，西北干旱地区应推广雨水集流、水窖滴灌技术，南方水稻产区则应推广水稻节水灌溉技术，各地要根据其经济发展水平，合理确定技术方案。结合水利产权制度的改革，对建立适合市场经济要求和农村特点的“多元化”运行管理机制作了尝试。其中节水灌溉工程产权制度改革和对灌区建设自主管理灌排区的探索都取得了成功经验。在井灌区推广应用射频卡控制灌溉，有力地促进了管理水平的提高。
目前国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，并朝着大型分布式控制系统和小面积单机控制两个方向发展，产品一般都能与微机进行通信，并由微机对其施行控制。而在我国，虽然有多家研制灌溉控制器．但多数是小规模、实
验和理论的探讨，面且开发出来的产品价格昂贵，农民尽管知道能节能、节水、增产，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，所以根本无法普及应用。
1.3课题研究目的和意义
现代灌溉控制器是进行灌慨系统田间管理的有效手段和工具。发达国家已开发和制造了多种用途广泛、功能很强的灌概控制器，广泛应用于农业、林业、园艺以及体育场、高尔夫球场和庭院等。它不仅能大大减少劳动量，更重要的是能定时、定量、高效地自动给作物补充水分，达到提高产量、质量，节水、节能的目的。在我国，喷灌、微灌等新型灌概技术在田间和果园的推广应用中己取得良好的经济效益和社会效益，但现代灌溉控制器的研制使用尚属空白，因此研制一种符合我国国惰的国产化微电脑全自动灌溉控制器具有十分重要的意义。
水不光是农业命脉，也是整个国民经济开展和公民生计的命脉。合理运用水资源、节省水资源已经成为可继续开展的必定选择。随着人口密度的添加、人为地表植被的损坏和气候的影响，我县境内地表水呈现严峻缺少，小河流域流量急剧削减，大有些地表溪水终年断流无水，特别自上世纪80年代以来，因为工业迅速开展，农业灌溉程度进步，人口数量添加和日子用水量进步，致使对地下水的挖掘量逐年添加，低下水位大幅度下降。久而久之会形成灌溉用水缺少、日子用水缺少、工业用水缺少等疑问，制约可继续开展进程。实施节水灌溉，有利于节省水资源，然后减轻地下水的挖掘压力。
传统农业灌溉首要选用漫灌的方法，浪费了很多水资源，且农业生产中很多运用化肥，形成了污染，将对土质和农作物发生晦气的影响。选用节水灌溉方法，将大大削减化肥在土壤中的残留，将水和废料直接送往植物根部，不光减轻污染，也有利于作物成长。粮食的增产往往是通过灌溉面积的增加来实现的。目前，全国1.3亿hm3的耕地面积中，水田、水浇地占0.5亿h㎡，不足40%，而生产的粮食却占全国粮食总产量的80%。我国能以占世界7%的耕地养活占世界22%的人口，正是因为我们拥有占世界22%的灌溉面积。“九五”计划曾提出的到20世纪末增加400亿~500亿kg粮食的生产能力，即是以大幅度增加灌溉面积作为惟一选择。然而，灌溉面积的增加已受到水资源总量和用水结构变化的双重制约。
从总量上讲，中国是水资源短缺的国家，人均占有水资源量仅相当于世界人均1/4，而且南多北少、东多西少，占国土面积60%以上的北方地区水资源拥有量不足全国总量的20%。国际上一般公认的人均水资源最低需求量标准为
1000m3，我国有10个省（市、区）低于这个标准。专家估计，目前我国缺水总量为400亿—600亿m3，每年受旱面积0.2亿—0.3亿h㎡，影响粮食产量75亿—100亿kg。用水结构的调整和农业用水下降，已对粮食生产构成了直接威胁。
随着经济的发展，工业、城镇、农业用水矛盾日益尖锐。在这一矛盾斗争中，农业用水逐渐被工业和城镇用水挤占。全国80%的水库，近十年来都不同程度地调整了供水的范围，不断地转向工业和城市！据专家统计，我国农业用水量从80年代的年用水3912亿m3，下降到1993年的3850亿m3，减少了62亿m3。而同期工业用却从每年523亿m3，增加到1400亿m3，增加了 1.7倍。农业用从占总量的85%下降到72%，今后还将继续下降，农业用水总量不但不可能增加，还可能减少。
因此发展农业的根本出路在于节水。节水灌溉已不仅仅是技术问题，而是直接关系到农业发展的根本是实现水资源的可持续利用战略和实现从粗放到集约经营战略的具体体现。
1.4课题研究内容
本设计需研究的内容为：节水灌溉自动控制系统的发展状况；节水灌溉自动控制系统的结构及组成，即选择系统设计的基本方案与硬件及软件等方面的设计。在硬件方面，需研究整体硬件框图以及各种器件的选型及连接方法；在软件方面，要明确主程序及各个主要部分的流程以及相应的程序控制清单。
设计的是一种能预置多种灌溉模式(喷灌、滴灌、波涌灌等)，并具有采用预编定时程序的开环控制和根据土壤水分信息决定灌溉指标的闭环控制2种工作方式的现代灌溉控制器，利用一台控制器即可完成数十公顷土地的耀概管理。
以单片机为核心的节水灌溉控制系统。该系统可以按照预定的时间进行定时灌溉控制，也可以根据检测到的土壤水分进行闭环控制。能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉，适应于不同季节、不同作物，以满足不同的控制要求。具有以下功能：
（1）10通道土壤水分检测，可控制10路电磁阀输出，并易根据需要扩展输入、输出通道。
（2）能实现由土壤水分信息决定灌溉的闭环控制。
（3）具有实时时钟，能预编多套多回路定时灌概程序，实现开环控制。
（4）可灵活选择定时周期，置入各通道的定时灌慨时间，设置按土壤水分决定灌溉的指标。
（5）可显示土壤湿度值，在灌溉期间以倒计时的方式显示灌水剩余时
智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，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，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名：濮孝金 学号： 专业：机械电子工程 年月
摘要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and
control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to
农村供水工程实施方案 、基本情况 **行政村位于**县西南部25公里处，全村现有5个自然村共120户515人，大家畜52头，耕地面积3843亩，经济林1440亩；粮食作物以玉米为主，经济作物以苹果、核桃为主，属于我县粮油干果主产区之一，人均纯收入1664元。目前我县拟定在该村修建移民新村,安置柏峪乡贫困户100户400人。**人口将达到220户915人。 本项目区地处塬区，干旱缺水，人畜饮水要到10里以外的地方拉水吃或到沟底肩挑畜驮，每方水价高达７元钱。随着农村产业结构的调整和完善，农村经济得到了进一步发展，特别是近年来大量种植经济作物，农村对水的需求越来越迫切，缺水已直接影响了农业生产和农村社会稳定，群众强烈要求兴建一处引水工程，以便解决群众生活、生产用水，达到快速发展农村经济，促进新农村的建设。 二、工程设计 经水利局领导及技术人员与乡、村干部对该工程进行现场勘测，本着节约投资、综合利用、科学规划的设计原则，坚持优选方案采取自流引水形式，该工程由高位蓄水池、集水池、输配水管道等设施组成。 1、取水工程设计
以梁家山供水站高位水池水为取水水源，经化验水质符合国家饮用水卫生标准，且水源水量充沛可靠，完全可满足设计年限内人口的增长，生活水平提高及农业发展的要求。 在吉子湾村建100 m3减压浆砌料石调节蓄水池一座。 2、输配水管线安装 根据规范，水源到高位蓄水池之间的输水管道设计流量为供水区最高日需水量。从输水干管引入村庄的配水干管其设计流量为供水区最高日最高时需水量。 安装输水管道10000m，其中φ63PE管3000 m，φ50PE 管4200m，村中配水干管φ40PE管2800m，入户进院支配水管由群众自愿、自筹解决，达到供水系统全部入户，不留集中供水龙头。 三、施工及其应注意问题 施工时除严格要求保质保量进行加工施工和安装外，提出以下注意事项： 1、浆砌块石蓄水池 砌筑必须严格保证各向缝内的砂浆饱满。块石厚度应大于200毫米，形状规则整齐，不得采用已风化及带有水锈和裂纹的块石。池壁上不准留脚手眼。 2、输配水管道安装 输配水管道安装时,必需严格按照新施工规范精心施工,以保证管道安装质量。
液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向
技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，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，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号
控制类系统设计 ——液位自动控制系统 摘要 随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。能够广泛的应用于工业场所。 液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。 液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。
1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传感器模块和声光报警模块，系统简单易行。 系统框图如下： 2 硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构 该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。主要功能器件包括：电源部分的7808，定时部分的555定时器，数字分段的LM3914等。 电路原理图如下图所示：
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 1设计任务目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 2系统元件的选择 (3) 2.1有自平衡能力的单容元件 (3) 2.2 无自平衡能力的单容元件 (4) 2.3单容对象的特性参数 (6) 3控制器参数的整定 (7) 3.1 参数的确定 (7) 3.2 电动机的数学模型 (9) 3.3 控制系统的数学模型 (10) 3.4 PID控制器的参数计算 (10) 4控制系统的校正 (11) 4.1 控制器的正反作用 (12) 4.2 串级控制系统 (12) 5系统的稳定性分析 (16) 5.1 系统的稳定性分析 (16)
5.2 控制系统的稳态误差 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致 (21)
水箱液位自动控制系统原理 摘要：水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引言 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常
本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下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基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1
本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2
论述农村供水工程的运营管理 【摘要】供水工程的建设和发展是改善民生的重要措施，饮水质量直接关系人们的生命健康，近年来，农村安全饮水工程建设步伐加快，国家投人大量资金，建成了一批镇、村、组级安全供水工程，对当地社会经济发展起到了有力的推动作用，综合效益显著。本文以某县农村安全饮水工程的运营为例，分析了工程的管理方面存在的问题。并针对这些问题提出了对策，具有借鉴意义。 【关键词】农村供水工程；管理；对策 1 某县农村安全饮水工程现状 某县从上世纪九十年代就开始修建农村饮水工程，首先是甘露工程，后又是人饮解困工程，由于资金不足，大部分为民办公助工程，工程标准低，质量差。当时的供水工程只解决群众能饮上水，水质、水量是否安全并未考虑进去，再加上自然灾害的影响，工程使用寿命短，发挥效益的不多，而且供水极不正常。近十年来，从中央到地方加大了安全饮水工程的建设力度，每年投人大量的资金修建农村饮水工程，不仅要让农村饮水困难群众能饮上水，而且要饮上安全卫生的放心水。从2005年至今，全县有85%的群众用上了安全卫生的自来水。通过安全饮工程的建设，不但解决了群众饮水困难问题，同时改善了当地群众的生产生活条件，提高了群众的健康水平，促进了区域经济的发展。 2 安全饮水工程存在的主要问题 2.1 饮水不安全人数增加 因自然灾害和人为因素的影响，使饮水不安全人数增加。（1）一些村、组供水工程建成后受水毁、水质污染、水源枯竭等因素影响，建成供水工程不能发挥作用；（2）有些供水工程建成后缺乏有效管理，不能及时维修，供水工程不能正常运行。（3）需要修复或改建的供水工程数量多，受投资限制，已实施项目的村，做了消号处理，不再安排项目，而县级投入不足。这些均造成饮水不安全人数增加。 2.2 供水工程规划不合理，建设标准不高，水质和水量不能保证 某县按地形划分为南山、北山和川道，川道地区人口稠密，南北二山人口相对稀少。对于集镇和村道人口比较集中的区域性供水工程，能够按照“四制”要求建设与管理，工程建成后运行良好。有部分村、组供水工程设施简单，工程在建设方面，由于群众居住分散，地形高程变化大，管线长，不能建设集中供水工程，需规划多个取水、输水、水处理设施，工程建设投资大，工程施工不规范。具体表现是：无调节池、无沉淀过滤池、无截渗坝，仅满足于接通水、用上水，没有净化消毒设备，没有水质监测设施，水质水量难以保证。
等级: 课程设计 2016年6月17日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表
基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。
课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：
水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件
目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)
前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。
农村饮水安全工程运行管理办法 第一章总则 第一条为加强XXXX农村饮水安全工程运行管理，保障工程持久、安全运行，改善农村居民生活和生产条件,全面提高工程管理水平，充分发挥工程效益，根据XX有关规定，结合XX实际，制定本办法。 第二条本办法适用于本XX境内所有保障农村饮水安全的供水工程，包括跨乡镇或乡镇集中供水工程、跨行政村或自然村的集中供水工程（简称跨村集中供水工程），单个行政村或自然村的集中供水工程（简称单村集中供水工程），单户或联户供水工程（简称分散供水工程）。 第二章管理机构及职责 第三条根据农村饮水安全保障地方行政首长负责制的要求，为确保责任落实到位，XXXXXX对全XX 农村饮水安全工程运行管理负总责，全面落实各乡（镇）XXXX对辖内农村饮水安全管理的主体责任，水行政主管等部门的行业监管责任、供水管理单位的运行管理责任，依法保护供水管理单位及用水户的合法权益。
第四条成立XX级农村饮水安全工程运行管理机构。全面掌握饮水工程的基本状况、工程效益，抓好水利体制改革，做好报废工程清理、效益核检、设备回收等工作。运行管理机构内设立农村饮水安全监督电话，监督和跟踪全XX工程运行情况。 第五条建立工程运行管理协调机制，各有关部门密切配合，按照各自职责，共同做好供水保障工作。 （一）XX水利部门作为行业管理部门，负责抓好农村饮水工程规划、项目实施方案等前期工作和组织实施，并指导、监管农村饮水工程建设和运行管理等工作。 （二）XX发展和改革部门负责供水水价的听证、审核、审批。 （三）XX市场监督管理部门负责水价执行情况的监管。 （四）XX审计部门负责监督水费使用、管理。 （五）XX财政部门根据XX财力情况适当予以补贴农村饮水安全工程维修养护经费。 （六）XX卫生健康部门负责农村供水卫生监督、水质监测监管。 （七）XX自然资源部门负责农村饮水安全工程用地保障、土地划界。 （八）XX公安部门负责依法处理、打击盗窃、损毁农村饮水安全工程设施的违法犯罪行为。
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：变频液位自动控制系统 课程：电力拖动自动控制系统 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
第一部分 任 务 书
电力拖动自动控制系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事技术工作打下必要的基础。 二、课程设计的要求 1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。 2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。 3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。 4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容 完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。 四、进度安排：共1.5周 本课程设计时间共1.5周，进度安排如下： 1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天） 2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天） 3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天） 4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天） 5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天） 五、课程设计报告内容 完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供） 1、退火炉温度控制系统 2、变频液位自动控制系统设计 3、变频流量自动控制系统设计 4、变频供水系统设计 5、变频调速恒张力控制系统设计 6、变频器在温度控制系统中的应用 7、线缆设备恒张力变频器控制设计 六、参考书 1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社1992 2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998
农业智能灌溉系统解决方案 农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。 农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 一、农业智能灌溉系统组成： 浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。
二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制 灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制 营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制 过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制
村镇集中供水工程运行管理办法 第一章总则 第一条为加强村镇集中供水工程的运行管理，保障村镇供水安全，根据《四川省村镇供水条例》、《四川省饮用水水源保护管理条例》、《四川省村镇集中供水工程运行管理指导意见》、《四川省村镇供水水质管理暂行办法》等相关法律、法规，结合我县实际，制定本办法。 第二条村镇集中供水工程指自水源集中取水，通过输配水管网向村镇居民提供生活用水服务，日供水量为20立方米（或供水人口200人）及以上的供水工程。 第三条长宁县行政区域内村镇集中供水工程的管理适用本办法。 第四条村镇集中供水工程管理以“供水安全、保障供给”为宗旨，不断提高供水质量和服务水平，促进村镇供水事业健康发展。 第五条县水利局作为水行政主管部门，负责本行政区域内村镇集中供水工程管理工作。长宁县水务投资有限责任公司是我县国有企
业，被授权行使国有资产的管理，负责全县镇集中供水工程的具体运行管理工作；各村民委员会负责辖区内村级集中供水工程具体运行管理工作。 发展改革、财政、卫生计生、环境保护等部门要密切配合，按照各自职责共同做好村镇集中供水工程运行管理工作。 第六条村镇集中供水工程属公益性基础设施，县镇人民政府应在政策和经费上给予扶持，确保工程正常运行。 第二章管理体制 第七条按“谁投资、谁所有”的原则确定村镇集中供水工程产权。 （一）由政府出资建设的乡镇集中供水工程，所有权归政府所有，并授权委托长宁县水务投资有限责任公司进行管理。 （二）由政府出资建设的村级集中供水工程，所有权归村民委员会所有。 （三）由非公单位出资建设的村镇集中供水工程，所有权归建设
单位所有。 第八条村镇集中供水工程所有者是工程的管护主体，应当健全管护制度，落实管护责任，确保工程正常运行。管护经费由工程所有者承担，县镇两级人民政府可适当给予补助。 第九条村镇集中供水工程建设资金采取国家补贴、逐级筹集的办法解决。乡镇集中供水工程大型改造、重大技术改造、管网延伸和扩大供水规模等工程，建设资金为县级财政补助资金和业主自筹。村级集中式供水工程改造、管网延伸、扩大供水规模等，由工程所在村委会提出申请，经乡镇人民政府审核后，报呈长宁县人民政府审批。建设资金为县级财政补助、受益群众自筹等资金。 第三章水源保护和水质管理 第十条村镇集中供水工程应按规定划定饮用水源保护区，设立警示标志，公布监督报警电话和水源保护责任人。供水单位建立水源保护区巡查制度，当饮用水源被污染，可能危及饮水安全时，供水单位应立即采取措施处理，并向环境保护、水利和卫生计生部门报告。 第十一条凡因生产建设或进行其他活动造成水源污染或工程损坏的，依照《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治