摘要]從經濟環保的角度出發，通過對農業大棚作物的傳統灌溉方式的改進，在大棚內，農作物的上方安裝根據大棚內溫度、土壤濕度由電路系統調控噴灑模式的創新型灌溉系統。系統首先進行噴灌，水呈霧狀均勻噴灑到農作物上；系統能靈敏檢測到土壤RH的變化，當土壤濕度達到一定RH值時，利用MCS-51單片機系統自動地切換到滴灌模式，對農作物進行緩慢灌溉，最終土壤達到系統預定的RH值時，系統自動停止灌溉。采用的單排噴灑裝置可在吊頂導軌上直線行進，實現對直排式作物的均勻灌溉。

　　[關鍵詞]創新型灌溉系統；MCS-51單片機；溫度；RH

　　1設計整體結構

　　利用機械結構、電子器件構思出系統的整體結構，起初，可以提建立三種設想：一是參照以色列沙漠種植的成功案例，在大棚中嵌入控制系統（可以利用單片機），即每一棵植株受控于一個單獨的控制單元，該控制單元可根據對溫度、濕度的監測獨立實現對噴灑系統的調控（可利用溫敏、濕敏電阻元件），這種設想可以最大限度發揮控制系統的作用，并預期在節水方面達到最佳效果；二是采用密布式吊頂結構，對作物群進行統一噴灑，噴灑裝置不是獨立單元，而是呈陣列分布，固定于吊頂之上，對溫度、濕度的監測系統不是服務于單獨的植株，而是對作物群進行整體監測，噴灑陣列根據此統一的監測系統適時轉換噴灑模式，該設想可將電路系統最大限度的簡化三是采用單排傳動式噴灑系統，即將噴灑裝置安裝成一列，并利用傳動系統實現單排行進，在行進過程中完成噴灑，并根據檢測系統對溫度、濕度的監測完成噴灑模式的轉換。對比三種設想，第一種方案雖然有良好的節水效果，但存在兩個難點，一是難以實現將植株按照既定的單元種植，二是獨立控制的電路系統較為復雜，難以實現，此外該方案成本極高；第二種方案雖然布線簡單，易于實現，但需要大量的噴灑裝置，增大了輸水管道布局的復雜性，水壓難以控制，達不到節水效果；第三種方案是對前兩種方案的折中，雖然外加了傳動裝置和單獨控制傳動的電路系統，但整體結構易于實現，并且這種噴灑方式可以達到節水效果。綜上，選擇第三種方案即單排傳動式噴灑系統。

　　2設計傳動系統

　　在該階段，可以就單排傳動系統的行進導軌形狀和傳動方式設計出不同方案。

　　2.1導軌形狀

　　一是服務于現有通用的大棚結構，即吊頂導軌呈中央凸起的圓弧狀，單排噴灑裝置在此圓弧形導軌上行進并完成噴灑。二是導軌呈直線斜向上，線端點為大棚圓弧頂點以及下部切點。三是直導軌平傳動，直線端點為大棚圓弧的兩個下切點。出于降低設計難度的考慮，我們選擇了第三種方案，即直導軌平傳動。

　　2.2傳動方式

　　采用帶傳動，將單排噴灑裝置固定于傳送帶上實現行進；采用螺旋傳動（利用絲杠實現）；采用滑輪懸線牽引行進。出于提高傳動穩定性的考慮我們選取了第二種方案，即利用絲杠傳動。

　　3實現對溫度、濕度的監控

　　在單片機電路系統中嵌入溫敏電阻元件和濕敏電阻元件（也可用溫度、濕度傳感器代替），電路連接方式如圖3。

　　4設計特色

　　充分考慮了我西北地區水資源短缺的問題，利用簡單機械傳動機構和電子系統相配合的方式實現電路系統自動控制機械傳動，自動控制噴灑，最大限度實現對水資源的合理利用，通過改變單片機設置不同參數進行模式轉換，本系統不僅適用于單一作物大棚，還可適用于對多種不同習性（指對溫度、濕度要求不同）的作物實現合理噴灑灌溉。

　　5推廣及其應用情況

　　目前本系統尚處于模型制作和實驗階段，如后期可以推廣向市場，則可以考慮用成本更低的材料代替目前模型所用的材料，如在電路系統中嵌入采用更清潔的能源如太陽能電池為系統提供動力，還可利用太陽能為輸水管道加熱，以滿足作物生長對水溫的要求。另外，可以更大限度利用單片機的功能，開發出更多的模式（設置不同的既定溫度值和濕度值）以滿足更多品種作物生長的要求，以使該系統具有更強的市場競爭力。

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