土壤墒情监测系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：土壤墒情，是指土壤中含水量多寡的情况，能直观的告诉我们作物在不同时期土壤中有多少水。研究监测墒情在作物根系层的分布、变化规律，在有效应对干旱、洪涝灾害，合理保持的土壤湿度，高效利用水资源，保证农业高稳高产等方面具有十分重要的意义。无论是粮食产量还是水资源，都是全人类共同关注的话题，国内外在墒情监测方面都做出了许多研究，早在1984年，清华大学杨诗秀和雷志以及法国专家合作，在河南商丘大吴庄实验站进行了土壤含水量空间分布的实验研究，目前国内土壤墒情监测的方法有重量法、中子仪法、伽马射线透射法、时域反射仪法、土壤水分传感器法，国外监测的设备有介电类型、mp类型和tdr类型，介电类型比较稳定，tdr类型精度较高。在无线传感网技术流行的今天，利用各种适合的传感器比较方便采集到我们需要的信息。

目的：本课题以单片机为基础，研究设计一个土壤墒情监测系统，不仅仅是监测土壤中的水分含量，其实更加实际的目的是想监测农作物生长状况，形成一个信息收集系统，采集所在土壤的湿度以及作物生长环境的温度、光照、雨量等信息，通过参数反馈出作物的生长状况，通过分析数据判断当前土壤中水分含量是盈余还是不足，也可以了解作物所需水分是否充足，是否会受到天气温度、湿度、干旱、光照的影响，及时做出调整，准确掌握用水量，对于天气做一个准确的预判，给予所种之物一个良好的生长环境。

意义：自古以来，民以食为天，中国又是一个人口大国，每年所需的粮食产量大概在七亿吨，中国也是一个农业大国，其中大约有六亿吨是完全国产化的粮食。随着科技的进步，我国种植技术在不断改进，然而，种植农作物需要考虑的因素很多，包括自然环境因素。每年受我国都会有干旱、雨涝、沙尘暴等气候灾害的影响，作物产量都会有所减少；还有灌溉农田所需水量也起到了至关重要的作用，据智研咨询发布的数据显示，2019年我国农业用水占比高达61%，水是生命之源，拥有充足的水分，农作物能顺利生长，但是水量过多也会带来灾难，在不发达的农村地区，农民们又靠种田为生，基本上都有大片的农田，他们不知道浇多少水才合适，通常采用大水漫灌的方式，用管道通水浇灌，这样往往造成水资源的浪费，导致作物根系腐烂变质，生长状况欠佳，所以，根据不同作物所需水量要精确分配水资源，做到物尽其用。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究如何监测土壤墒情，能够设计一个系统，采集土壤湿度、作物生长外部环境的温度、光照、雨量等信息，期望能及时掌握土壤中和外部环境各个参数的变化情况，并能以此为依据，调整农作物的生长环境，确保作物能够健康生长。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用自动远程监测的方法，设计一个土壤墒情监测控制系统，分为硬件和软件两个部分，实现土壤中部分参数和空气中部分参数的收集、处理，数据实时显示。主要步骤：

1、利用土壤湿度，大气温度、光照、雨量传感器采集相应的信息；

2、以单片机为核心处理器，用数据处理模块处理传感器采集到的数据；

3、将处理好的数据传送到OLED显示屏上，设置相应阈值，如果超出范围作出相应控制。

4. 参考文献

[1]李占成.基于gprs的土壤墒情远程监测系统设计.电子信息工程学院,2015.

[2]李相邑,高铭.基于单片机的土壤墒情检测系统.科技经济导刊,2016（11）：104.

[3]彭炫.基于单片机的土壤墒情检测系统设计与应用.无线互联科技,2020（10）：39-41.

5. 计划与进度安排

(1) 2022.3.1——2022.3.13 查阅资料，撰写开题报告；

(2) 2022.3.14——2022.3.27 硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；

(3) 2022.3.28——2022.4.11设计电路原理图；