摘要：

水是一切生命過程中不可替代的基本要素，水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。我國(guó)是世界上13個(gè)貧水國(guó)之一，人均水資源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且時(shí)空分布很不均勻，南多北少，東多西少；夏秋多，冬春少；占國(guó)土面積50%以上的華北、西北、東北地區(qū)的水資源量?jī)H占全國(guó)總量的20%左右。

近年來，隨著人口增加、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平的提高，水資源供需矛盾日益尖銳，農(nóng)業(yè)干旱缺水和水資源短缺已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要制約因素，而且加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。按現(xiàn)狀用水量統(tǒng)計(jì)，全國(guó)中等干旱年缺水358億立方米，其中農(nóng)業(yè)灌溉缺水300億立方米。20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)年均受旱面積達(dá)2000萬(wàn)公頃以上，全國(guó)660多個(gè)城市中有一半以上發(fā)生水危機(jī)，北方河流斷流的問題日益突出，缺水已從北方蔓延到南方的許多地區(qū)。由于地表水資源不足導(dǎo)致地下水超采，全國(guó)區(qū)域性從地下水降落漏斗面積已達(dá)8.2萬(wàn)平方公里。

發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)用水比重一般為總用水量的50%左右。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水比重已從1980年的88%下降到目前的70%左右，今后還會(huì)繼續(xù)下降，農(nóng)業(yè)干旱缺水的局面不可逆轉(zhuǎn)。北方地區(qū)水資源開發(fā)利用程度已經(jīng)很高，開源的潛力不大。南方還有一些開發(fā)潛力，但主要集中在西南地區(qū)。

我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費(fèi)的問題普遍存在。目前全國(guó)灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產(chǎn)率只有10公斤左右，大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家灌溉水利用率70%~80%、單方水糧食生產(chǎn)率2.0公斤以上的水平。通過采用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)改造傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量的“精細(xì)灌溉”，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。在灌溉系統(tǒng)合理地推廣自動(dòng)化控制，不僅可以提高資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。

本次設(shè)計(jì)是采用PLC控制多路不同的土壤濕度，澆灌的開啟和停止完全由土壤的濕度信號(hào)控制，能使土壤的濕度值保持在作物生長(zhǎng)所需要的最佳范圍之內(nèi)。這樣既有利于作物的生長(zhǎng)，又能節(jié)約寶貴的水資源。

1、自動(dòng)澆灌系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)采用自行研制的濕度傳感器監(jiān)測(cè)土壤的濕度情況，當(dāng)土壤濕度低于所要求的值后，自動(dòng)開啟水泵電機(jī)和電磁閥，對(duì)該土壤澆水，當(dāng)濕度達(dá)到所要求的值后，停止?jié)菜?/p>

為滿足不同作物或同種作物在不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤濕度要求的不同，本系統(tǒng)采用PLC多路控制，在PLC的程序中設(shè)定相應(yīng)的比較值（上下限） ，以便每一路均可設(shè)定不同的濕度控制范圍。工作中把傳感器的當(dāng)前信號(hào)與程序的設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果決定土壤是否需要澆水，若當(dāng)前信號(hào)達(dá)到設(shè)定的下限值，則開啟澆灌系統(tǒng)對(duì)作物進(jìn)行灌溉；當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定的上限值，則關(guān)閉澆灌系統(tǒng)。

2、電氣原理

圖1中輸入電壓是AC220V?？諝忾_關(guān)選用DC47-60C5。是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用又能自動(dòng)進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和短路保護(hù)的開關(guān)。KHDY1開關(guān)電源具有兩路輸出，一路是DC24V，為PCL供電；另一路是DC5V，為濕度傳感器電路和水位自動(dòng)控制電路提供電源。KHDY2開關(guān)電源輸出DC24V，為電磁閥和繼電器提供電源，兩個(gè)開關(guān)電源均為50W。