基于物联网的智能农业节水灌溉系统应用探究

智能节水灌溉设备依托于农业物联网,借助4G远程无线通讯技术,可将作物土壤环境数据上传至客户端,从而完成农业灌溉的智能化、现代化,在提高生产效率的同时,减少人力资源浪费。当前,智能农业小型节水灌溉系统有广阔的应用空间,合乎我国农业信息化发展战略。为了使农业生产更加便捷,可将节水灌溉系统小型化,以适应家庭用户使用,意图使其服务大众,让外出的用户不用担心家中作物枯死。因此,设计了一款结合用户终端的智能家用给水设备,对该设备的系统方案、系统软件设计、系统硬件设计进行介绍,并进行了设备测试,以促进农业信息化的普及。     

海南省农业物联网发展模式及对策研究

物联网技术拥有一种巨大的力量,农业在物联网技术的推进下,正在发生着翻天覆地的变化。农业与互联网的结合,是海南省农业发展的一次巨大进步,将转变农业经济发展方式,促进农业产业链升级,巩固海南省农业在全国的战略地位。     

农业物联网技术应用及创新发展策略

农业是物联网技术应用的重点领域之一,也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。该文对农业物联网国内外技术应用现状、存在的问题以及农业领域关键应用环节进行了深入分析,在此基础上提出了农业物联网未来技术发展重点以及对策措施。农业物联网未来技术发展重点:农业物联网信息感知与识别技术,农业物联网自组织网络部署与信息传输技术,农业物联网自组织网络部署与信息传输技术,农业物联网安全监管与服务质量保障技术。农业物联网对策措施:加强农业物联网技术规范研究,加强核心关键技术产品研发,加强农业物联网技术集成平台建设,加强农业物联网产品设备检测,加强农业物联网应用布局,进一步优化和完善政策环境。该研究为中国农业物联网可持续发展提供决策参考。     

我国节水农业科技创新成效与进展

我国农业必须走依靠科技创新大幅度提高水的利用效率、发展节水型高效农业的内涵式增长道路、从传统的粗放型灌溉农业和旱地雨养农业向现代高效节水型灌溉农业、节水型旱作农业和节水型生态农业转变。为此，在“九五”期间已取得的节水农业科技创新成效基础上，国家应加大对节水农业科技发展的支持力度，强化节水农业科技基础条件建设，完善节水农业技术创新平台，加快节水农业科技创新步伐，尽快建立健全具有中国特色的节水农业技术体系与模式，实现我国节水农业的跨越式发展。     

中国旱作节水农业项目管理决策支持系统的设计

“中国旱作节水农业决策支持系统”是以GIS为平台结合数据库技术、多媒体技术、超文本技术和模拟分析技术以及分布式网络技术等现代计算机综合技术的具体应用。整个系统提供了对全国旱作节水农业动态发展的各类信息进行输入、存储、查询检索、统计分析、辅助决策的环境，目的在于探索应用现代技术进行旱作节水农业资源评估和项目管理，为各级有关部门投资决策、技术咨询提供自动化管理和服务的方法。该文阐述了系统设计思想与其中的关键技术。     

现代农业信息化技术产品的研究与推广

针对我国传统农业向现代农业转变的现状,在农业领域研究并推广应用文化创意、3G服务以及物联网领域的信息技术产品,从而对农业信息化建设起到推进作用。     

以物联网技术突破现代农业发展瓶颈

物联网技术是现代信息技术的新生力量,是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点,也是推动我国农业向＂高产、优质、高效、生态、安全＂发展的重要驱动力。以江苏省现代农业发展为例,提出了以物联网应用不断提升农业自动化与智能化水平、促进农业转型升级,是江苏农业突破发展瓶颈的重要抓手。     

节水农业及其生物学基础

发展节水农业是促进我国北方地区国民经济持续稳定发展的战略选择.论述了节水农业的原理及技术体系,并着重就节水农业的生物学基础及生物学研究成果在节水农业中的应用前景进行了探讨,认为我国发展节水农业应采取综合技术途径,但生物节水技术是进一步实现节水增产的潜力所在.最后就我国当前节水农业的发展提出了建议.     

北京市设施农业物联网应用模式构建

该文围绕北京市农产品质量安全和生态环境安全问题,结合北京市"菜篮子"工程要求,按照设施农业产前、产中、产后全产业链条,采用生物、传感器、无线通信和自动化控制等技术,研究构建符合北京市设施农业现状和发展需求的物联网应用模式,主要包括利用具有自主知识产权的物联网技术,建设基于设施农业的感知环境,搭建低成本无线自组织传输网络,建设北京设施农业物联网云服务平台、智能决策服务和反馈控制系统,实现病虫害远程诊断、监控预警、指挥决策,实现肥、水、药智能控制和设施农产品质量安全监管与追溯等,并制定出配套的相关技术标准,为中国设施农业物联网技术标准制定提供参考。北京市设施农业物联网应用模式的成功构建将为国内外其他地区设施农业物联网体系建设提供可借鉴模式。     

中国农业信息化技术发展现状及存在的问题

围绕农业传感器技术、精细农作技术、农业机器人技术、农业物联网技术和农业信息服务技术五大方面,对农业信息化前沿技术的发展态势进行了分析,同时探讨了中国农业信息化前沿技术发展存在的问题并提出了相应的建议。研究表明,农业传感器技术是农业信息获取与信息化的基础,精细农作技术代表了当今农业装备的先进水平,农业机器人技术是未来农业智能装备的重要方向,农业物联网技术是农业监管与质量监控的有效手段,农业信息服务技术则愈来愈聚焦农业信息服务中的云存储、云计算、云服务和移动互联的关键技术问题。     

基于生物量的区域土壤水分变化量反演

为了研究作物生物量与土壤含水量之间的关系,该文以黑龙江军川农场为研究区域,建立了生物量与土壤水分的动力学模型,提出了一种基于生物量的区域土壤水分变化量反演方法。选用SEBAL模型作为参考模型,对同一时期的区域土壤水分变化量的监测结果进行了对比分析。结果表明：玉米全生育期土壤水分变化量集中在-300～-35 mm之间;通过对比基于生物量的监测结果与SEBAL模型的监测结果,发现二者的纹理特征和空间分布相似,分布规律几乎一致,从而验证了本方法能够较好地反映土壤水分的变化,是一种监测土壤水分变化的有效方法。     

基于物联网技术的土壤温度水分远程实时监测系统的构建和运行

物联网能够通过传感器和互联网将任何物体联系起来,为进行实时跟踪监测、管理和研究提供了有效手段。该技术在土壤生态系统研究领域具有应用前景,但在国内发展滞后亟待深入研究和拓展。本研究将物联网技术与土壤生态环境因子监测研究相结合,选择三峡库首地区典型土壤和不同施肥条件下的脐橙为对象,通过野外安装土壤剖面温度水分传感器、环境温湿度传感器、有线和无线数据传输网络硬件,同时定制开发了一套远程监控管理软件平台,构建了一个基于物联网的土壤环境远程实时监测系统。该系统是利用交叉学科优势对土壤生态因子监测和研究手段在时空范围上拓展和探索,克服了传统原位采样和测试方法带来的滞后和误差,提高了获取数据的效率和准确性。利用该系统特点通过进一步研究脐橙生长过程对土壤剖面温度水分实时动态的响应机制,可深入探讨脐橙高效生产和提高水肥利用率的措施,验证物联网技术在土壤生态因子研究中的准确性和可靠性。该系统的构建和运行,将为三峡库区优质脐橙生产提供科学依据,为土壤干旱预警、水土流失以及面源污染监测提供科学手段。     

VSMB多层次土壤水分平衡动态模型及其初步应用

简要介绍了ＶＳＭＢ（ｔｈｅＶｅｒｓａｔｉｌｅＳｏｉｌＭｏｉｓｔｕｒｅＢｕｄｇｅｔＭｏｄｅｌ）多层次土壤水分平衡模型的物理原理和程序结构,并列举了模型在我国初步应用的结果。     

基于双作物系数法的干旱区覆膜农田耗水及水量平衡分析

农田覆膜技术应用广泛,覆膜条件下农田蒸散发(ET)规律是制定合理灌溉制度、提高用水效率的基础。根据2014—2015年甘肃省石羊河流域春小麦试验观测资料率定和验证农田水量平衡模型,利用双作物系数法得到作物的耗水规律和耗水结构。结果表明,覆膜春小麦全生育期耗水比不覆膜减少10%~16%,有一定的节水效果。覆膜促进了春小麦全生育期蒸腾,蒸腾占总耗水的比例在70%~74%之间,比不覆膜情况提高了25%~27%。在春小麦生长前期,覆膜能够显著降低ET;中期,覆膜能够降低土壤蒸发、促进作物蒸腾。此外,覆膜还具有促进作物前期生长、延长作物中期生长、延缓冠层衰老的作用。     

旱作农业+节水农业——21世纪干旱地区农业发展的出路

干旱灾害是我国北方地区农业发展的最大威胁。从总体上讲,水资源绝对量不足和分布不均衡是制约我国农业发展的主要因素。按照水利设施条件划分,北方干旱地区可划分为无水利设施区域和有水利设施区域。无水利设施区域应以旱作农业为重点,推广地膜覆盖、作物绿肥带状轮作培肥保墒、蓄水保墒耕作、秸秆覆盖、种植结构调整优化、窑窖蓄水灌溉等旱作农业技术。有水利设施区域应以节水农业为重点,推广输水系统节水、田间节水、节水型井灌、非充分灌溉和局部灌溉等节水灌溉技术。要把发展旱作农业、节水农业作为跨世纪农业发展的战略任务来抓,一是各级党政部门要增强紧迫感,尽快制定发展规划;二是要加大投入力度,用政策调动各方发展旱作、节水农业的积极性;三是要加强旱作、节水农业技术推广,探索不同区域农业增产增收新路子;四是要加大行政推动力度,办好样板工程。     

基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。     

夏玉米棵间蒸发的田间试验与模拟

棵间蒸发是农田作物蒸散的主要组成部分,且属于无效耗水,减少棵间蒸发量对提高农田水分利用率和节约用水具有重要意义。该文利用微型蒸发器测定夏玉米的棵间蒸发量,并根据2a的田间实测数据对双作物系数模型SIMDual_Kc进行参数率定和模型验证,将模型计算的棵间蒸发量与实测数据进行对比,计算各生育期棵间蒸发量占作物蒸散发的比例。结果表明,模型可以应用于该地区夏玉米生育期内土壤含水率和作物耗水量的模拟计算,其模拟的棵间蒸发量与实测值之间相关性较高,误差较小,可用于实测数据缺失时数据的插补。降雨对夏玉米生育初期棵间蒸发量影响较大,整个生育期内夏玉米棵间蒸发占总腾发量的比例在37%～45%左右。     

典型旱年农业干旱遥感监测指标在东北地区生长季的表现

以8d为时间尺度,以土壤相对湿度（RSM）为参考指标,采用相关分析方法,分析评估典型旱年2009年作物生长季内分别表征降水、土壤和作物的3个类别10种农业干旱遥感监测指数在东北地区的适用性。结果表明：（1）生长季中、后期,综合考虑冠层温度和植被特征的温度植被干旱指数（TVDI）与RSM的相关系数绝对值在0.5左右,对土壤湿度变化较敏感,可用于该生长阶段的农业干旱监测;（2）考虑作物前期缺水的累积作物缺水指数（ACWSI）是与RSM相关性较好的指数之一,在生长季前期和后期与RSM的相关系数绝对值在0.47以上,表现良好,但应用过程中需注意累积效应的时间尺度;（3）表观热惯量（ATI）更适于生长季前期干旱监测,改进型能量指数（MEI）适用于各种植被覆盖条件,但存在一定不稳定性;（4）考虑前期累积降水的APCI指数比仅考虑8d降水的条件降水指数PCI更能反映土壤湿度状况,特别是在生长季中、后期,可作为其它监测指数的补充;（5）条件植被指数（VCI）、归一化差异水分指数（NDWI）与RSM相关性较低,对现时土壤湿度的反映不敏感,不适于研究区内短时间尺度的农业干旱监测。研究结果可为东北地区开展农业干旱监测选取合适指标提供参考,也可为农业干旱指数的广泛应用构建可行性框架。     

水稻节水高产灌溉模式及土壤水分能量调控标准研究

根据土壤—植物—大气连续系统原理，1989～1998年在沈阳农业大学灌溉试验场通过盆载、蒸渗仪、小区及大田进行试验，分析了水稻的需要水规律及稻田土壤水分能量的变化特点，论述了土壤水分状况与水稻腾发强度之间的关系、不同灌模式对水稻腾发量的调控作用以及水分胁迫对水稻产量的影响，提出了水稻节水高产灌溉模式和土壤水分能量调控标准。