草坪智能喷灌专业系统设计毕业设计方案.doc
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1、 毕 业 设 计(说 明 书)题 目: 草坪智能喷灌系统设计毕 业设计 姓 名: 李 佳 敏 学 号: 平顶山工业职业技术学院5月20日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书姓名: 李佳敏 专业班级:14级机电一体化五年制2班 任务下达日期 年 2 月 25 日设计开始日期 年 3 月 14 日设计完毕日期 年 5 月 10 日设计题目: 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 指 导 教 师 堵 会 晓 院(部) 主 任 郭 宗 跃 2月25日平顶山工业职业技术学院毕业设计答辩委员会记录 电力工程 学院 机 电 一 体 化 专业,学生 李佳敏 于 6 月 9 日进行了毕业设计答辩。设计题目:
2、 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 指引教师: 堵 会 晓 答辩委员会依照学生提交毕业设计材料,依照学生答辩状况,经答辩委员会讨论评估,予以学生 李佳敏 毕业设计成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 。平顶山工业职业技术学院毕业设计评语第 页共 页学生姓名: 李佳敏 专业班级 五年制机电一体化二班 年级 14级 毕业设计题目: 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 评 阅 人: 指引教师: (签字) 年6月12日成 绩: 系 主 任: (签字) 年6 月13日毕业设计及答辩评语: 摘 要水是一切生命过程中不可代替基
3、本要素,水资源是国民经济和社会发展重要基本资源。国内是一种水资源严重缺少,水旱灾害频繁,水资源分布很不平衡国家。在这样水资源严重短缺情形下,当前国内大某些地区还依然停留在人工检测旱情,决定灌溉与否凭个人经验,这样就会导致更严重水资源挥霍。近年来,随着当代农业发展,农业经营模式正在向大型化、集约化方向发展。这样就推广全面、统一、大型、智能化灌溉系统提供了必要条件。当前已经实现大面积种植就是农田农业,因而我设计了和实现了一套针对农田智能化监测和灌溉系统。采用农业智能灌溉系统,可以依照各种农作物对水量规定,以及土壤水情合理配备各个供水设立设备运营状况。此外,通过自动化控制,可以使有关人员及时理解整个
4、系统有关资源信息,通过记录分析,进行合理使用,从而达到省水节能,省工省地效果,以及发展节水农业目。核心词:智能喷灌;喷头目 录第一章 绪论31.1 设计背景31.2园林草坪喷灌特点3第二章 设计方案52.1灌溉系统基本构成52.2智能喷灌8第三章 机械设计某些93.1喷头选型103.1.1固定式喷头113.1.2旋转式喷头113.2布置喷头123.2.1喷头水利性能123.2.2喷头布置方式13第四章 单片机智能喷灌系统174.1主界面控制流程174.2液晶显示程序184.2.1 LCD1602地址194.2.2 LCD1602指令204.2.3 LCD1602字符集214.2.4 LCD16
5、02程序214.3 时钟芯片程序224.4按键程序224.4.1 ADC0832芯片接口程序24道谢25参照文献26第一章 绪论1.1 设计背景灌溉是弥补自然降水在数量上局限性与时空上不均、保证适时适量满足草坪生长所需水分重要办法。以往草坪绿化工程,诸多没有配套完整灌溉系统,灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但导致水挥霍,并且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水局限性,难以控制灌水均匀度,对草坪正常生活产生不良影响。随着城乡建设不断发展,都市人口大量集中,工业和生活用水迅速增长,旅游、休闲、运动场、及居民社区等各种绿地面积越来越大,都市供水紧张状况日益突出、老式地面大水漫灌已不能满足当代草坪
6、灌溉规定,采用高效灌溉方式势在必行。当代园林草坪灌溉办法重要是有喷灌和微灌技术,如果咱们想使整个面积都得到相似水量,通惯用喷灌,如草坪喷灌。如果咱们想让某一特定区域湿润而使周边干燥时,可采用微喷灌或滴灌,如灌木灌溉。滴灌有时也用于草坪地下灌溉。园林草坪喷灌技术以及节水、节能、省工和灌水质量高等长处,越来越被人们所结识。1.2园林草坪喷灌特点园林草坪为改进环境、增长美感、陶冶性情等目而栽植,因而,规定它们最佳长年生长皆绿,每年只需剪而不必种植,此外,草坪使土壤渗吸速度减少,规定采用少量频灌法灌溉,并且为了节约劳力和资金、提高喷灌质量规定,园林草坪灌溉大多采用自动化控制固定式喷灌系统。规定水质和喷
7、洒质量较为严格,特别是对高档观赏植物和高尔夫球场草皮,规定喷灌均匀度较高,如有漏喷或喷洒过量。都会导致严重损失。草坪喷灌多数在夜间进行,其因素之一是草坪白天喷灌,蒸发损失大。普通夜晚喷灌时能比白天少消耗10%以上水量;因素之二是有些草坪白天不容许喷洒,如高尔夫球场进行比赛、公园娱乐区进行文娱活动等。喷灌系统不能影响草坪维护作业。草坪需要经常性修剪、植保、施肥等,这些作业往往有机械完毕。因而,需要选取特殊设备。喷灌系统在满足草坪需水规定同步,需充分注意景观环境效果。精心设计喷灌系统,通过对的选取喷头和喷点布置,不但能满足草坪需水,并且在灌水时可以形成水动景观效果。园林喷灌可以有效提高劳动效率。老
8、式灌溉方式费时、费工,甚至无法完毕大面积绿地养护工作。特别是在炎热高温季节,灌溉作业成为绿地养护工作中重中之重。老式方式灌溉多采用人拿皮管灌溉为主,无法在大面积范畴内同步灌溉,并且费时。喷灌在很短时间内,就可以完毕几百或几千平方米绿地灌溉。以1个原则足球场为例,没有喷灌系统,至少需3人才干完毕所有养护工作,而具备自动喷灌系统足球场,普通1人就可完毕所有养护作业。配备有施肥泵喷灌系统,还可在喷灌洒水同步完毕施 肥、打药等养护作业。此外喷灌时间由专业人士设定,可雇用非纯熟工人进行操作,在一定限度上减少管理人工费用。园林喷灌是一种模仿天然降水灌溉方式,可以使喷灌范畴内植物得到均匀-致降水。采用自动控
9、制喷灌系统,均由专业灌溉和绿地管理人员依照不同种植区及植物需水来编程设定灌水制度,这就保证了不同植物都能得到最佳水分条件,使植物生长状态达到最佳且基本一致,特别是草坪,颜色均匀一致草坪更能给人以美享有。此外水流经喷头喷射出后形成细小水滴,不会对土表导致冲刷,这样就可以保持土壤构造,为植物根系创造良好生长土壤环境。1.3设计目随着着人们快节奏生活、工作、学习,人们已没有诸多时间去精心照顾自己种花卉植物等,因而市场上急需一种可以代替人类劳动产品。由于当前市场上诸多喷灌设备重要是是针对温室、露天农作物、森林等大面积植物喷灌,而对于家庭小面积喷灌系统设备几乎没有,也没有达到自动化水平。当代生活中,随着
10、人们生活水平提高,人们对花卉、树木等绿色植物爱慕和种植越来越多,然而此前对花木灌溉、施肥等工作都需要靠人工来实现,由于当代生活节奏加快,人们往往忙于工作而忘掉定期、及时地为花卉补充水分及养料,或者由于放假回家而将花放在办公室没有人管理导致花木枯死。已有浇水器需要有人控制或者定期灌溉,不能依照植物正常生长所需要光照、水分、温度来实时调节植物生长环境参数,不利于花木成长,并且当前名贵花如果由于以上因素而死亡得不偿失,鉴于以上状况,市场上急需提供一种可以依照光照、温度、湿度及光照变化自动将水分和及光补充给花木,达到定期、及时灌溉花木自动灌溉器,因此本文就指智能灌溉系统来设计研究。第二章 设计方案2.
11、1灌溉系统基本构成一种完整喷灌系统普通由水源、首部枢纽、管网和喷头等构成。1. 水源:普通多用都市供水系统作为喷灌水源,此外,井泉、湖泊、水库、河流也可作为水源。在草坪整个生长季节,水源应有可靠供水保证。同步,水源水质应满足灌溉水质原则规定。2.首部枢纽:其作用是从水源取水,并对水进行加压、水质解决、肥料注入和系统控制。普通涉及动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表,以及控制设备,如自动灌溉控制器、衡压变频控制装置等。首部设备多少,可视系统类型、水源条件及顾客规定有所增减。当都市供水系统压力满足不了喷灌工作压力规定期,可建专用水泵站或加压水泵室或专用水塔,有时可在自来水管
12、路上加装一台管道泵即可。3.管网:其作用是将压力水输送并分派到所需灌溉草坪种植区域。由不同管径管道构成,如干管、支管、毛管等,通过各种相应管件、阀门等设备将各级管道连接成完整管网系统。当代灌溉系统管网多采用施工以便、水力学性能良好且不会锈蚀塑料管道,如PVC管、PE管等。同步,应依照需要在管网中安装必要安全装置,如进排气阀、限压阀、泄水阀等。4.喷头:喷头用于将水分散成水滴,犹如降雨普通比较均匀地喷洒在草坪种植区域。下图为灌溉系统基本构成示意图:图2-1 灌溉系统基本构成示例图典型地灌系统应当涉及:(1)水源及控制首部。(2)主管道-将水输送到各灌溉社区。(3)田间首部。(4)支管道-将主管道
13、水分派给滴灌管。(5)滴头、毛管、滴灌管及其接头。逆止阀、泄压阀、过滤系统、施肥系统、水表、减压持压阀、流量限制阀、控制器、压力表、空气阀首部控制水泵水源支管路系统(多孔连接管)田间首部主管路系统 滴头2.2智能喷灌智能喷灌系统规定可以实现如下规定:1.自动执行喷灌任务,既可以自动控制喷头在制定期间段内定量喷水。2.天气监测,即随时监测降雨状况,自动在降雨开始时停止喷灌,在降雨结束后依照降雨量大小决定与否补喷一定水量。3.只能水量控制,即如发现降雨量满足需求则不再补喷,如不能满足需求则补喷一定水量直到满足需求。4.喷灌筹划预制,既可以输入名项喷灌任务,可以在不同步间进行工作。智能化灌溉系统有如
14、下优势:1、自动依照现场实时气候、植物和土壤状况进行适时、适量地灌溉。2、通过智能控制技术应用,更加节水节能,减少灌溉成本,提高灌溉质量。3、将使灌溉更加科学,以便、提高管理水平。4、减少灌溉中人员用量,更加合理提高水源运用率推广和使用智能化灌溉技术是实现节能型社会需要。例如:依照站点可选取植物类型,如乔木、灌木、一年生植物等,不同植物需水量不同。依照站点选取喷头类型,如齿轮旋转喷头、散射喷头、涌泉头等,或者直接设定灌水器喷灌强度,让参数更加贴合实际。依照站点选取土壤类型,如壤土、粘土、沙土,和地形坡度,控制器可依照土壤和地形计算运营/入渗周期,以防浮现地表径流。第三章 机械设计某些整体机构形
15、式如下所述:水由出水口接入,通过水泵增压后,通过导水软管,最后从管另一端喷射出来。机械臂重要由导水软管,套筒,舵机,步进电机与电机配合传动装置构成。套筒下端固结有加工上锥齿圆环,电机通过锥齿轮传动,带动套筒转动。舵机固定在套筒上,当套筒旋转时,舵机也随套筒旋转。导水软管穿过套筒与固定在套筒上端舵机相固结,当舵机臂摆动时导水软管喷头处完毕竖直方向调节,以使喷出水可以调节远近。而套筒转动则实现了喷水方向调节。这样,通过水平旋转及竖直摆动,实现了喷灌精准定位。考虑到水对电机、齿轮传动某些腐蚀影响,电机及其套筒传动某些通过密封箱密封,导线引出,连接到控制电路某些及电源某些,以实现对机械系统电力输入及控
16、制。机械臂通过套筒下端深埋入土壤进行固定。在喷口设计中,由于市场上所售喷头多运用水压将水达到某个固定位置,因而不能实现喷灌位置可调性规定。因而喷管管口需要重新设计,可以在喷口处用钢管做导水管,将水直接引导喷头,而喷头处设计成可以转动形式,通过增长一种电机并通过细杆与喷头处连接实现竖直方向转动,水平方向转动还是靠另一种电机带动套筒来实现。其中要注意密封问题,喷口转动时对其密封规定较高,且此处水压较高,更增长密封难度,尚有,底部电机如何使上部喷头进行竖直方向摆动。此处传动距离较长,增长材料势在必增长水平转动电机负载,且此电机好密封,极易漏水烧毁电机。于是咱们直接采用了接导水软管办法。导水软管是一种
17、橡皮材料做成,一端接过水泵流过水,一端穿过套筒固定在舵机上,有较好弹性,使灌溉机械臂在转动时,水管不会产生较大阻力矩,也不会发生塑性变形影响使用。这种形式长处是构造简朴,使用以便,一根管足以解决喷头处设计问题。缺陷是电机带动套筒转角不能持续朝一种方向转动,否则水管会打结使水流不通,且从水管灌溉到地面水流成柱状,对地面冲击较大。软管长期拉伸压缩会导致水管脱胶,破碎等问题。在实际设计计算中,需要进行软管拉压疲劳强度校核,及齿轮传动校核计算。通过查机械设计手册可以计算出所需材料及其她规定。在进行设计过程中,我查阅了上市喷头基本工作原理,对其有了初步理解。在进行构造设计过程中,我查阅了有关机械原理、机
18、械设计方面书籍,增长了我在机械方面知识及解决机械设计问题能力。3.1喷头选型喷头种类诸多, 每种喷头均有自己特有使用范畴, 选取喷头时, 应考虑如下某些因素:顾客对喷头形式规定灌区大小和地形植物类型既有水压和流量本地环境条件(风、温度和降雨量)土壤类型和入渗率喷头一致性灌区大小和地形、灌溉植物种类影响喷头选取,例如,草坪、灌木、树林也许需要不同类型喷头。在“水力学基本” 中咱们已经懂得, 水压和流量是设计者一方面要考虑因素。每一种喷头均有其自己工作压力, 如果不增长水泵, 而直接使用自来水管网水压,所选取喷头应满足现场可提供水压力和流量规定。特殊气候条件地区需要特殊喷头, 例如, 有风地区需要
19、低角度喷头, 使水流紧贴地面以防被风吹走, 炎热干旱地区需要大流量喷头。在“收集资料”中,咱们已经谈到,喷灌强度不能不不大于土壤入渗率,低灌溉强度喷头在坡地喷灌中惯用, 这样可以减少地表径流和水土流失。在布置支管或把喷头按不同控制阀分组时, 最重要原则是尽量不要在同一阀所控制管路上把不同类型喷头混在一起使用, 即灌水强度不同喷头应当分开布置在不同控制阀管路上。 如果灌水强度不同喷头放在一起, 顾客或系统维护人员就也许对某一种社区过量灌溉, 才干使另一社区灌水量适当。3.1.1固定式喷头普通用于四周有障碍物和有阻挡旋转喷头工作浓密树丛情形,当植物混合种植和需要不同灌水量时, 也需要采用固定式喷头
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