基于多源数据的华北平原夏玉米种植区划研究

精准识别农业生产环境信息和农业生产特征,对气象、土壤和作物等多源数据进行综合分类,是提高农业资源利用效率和优化农业种植结构的基础。本研究基于近20年（1998~2017年）气象数据和华北五省的玉米单产统计数据,首先构建了华北平原气候资源和玉米生产时空分布特征数据库,研究区内的降雨量、活动积温、日照时数、太阳辐射和玉米单产均存在显著的时空变化;利用作物精细种植区划方法,将华北平原夏玉米种植区分为极不适宜区、不适宜区、较适宜区、适宜区、极适宜区五大类,各类面积分别占总体的比例约为10%、11%、25%、30%、24%;进一步通过环境类别归属度分析方法,将每一大类分为5小类,概率大于75%的相对稳定区域约占总面积的63%,小于75%的波动区域约占37%;极不适宜区、不适宜区和较适宜区,三类时空分布比较稳定,隶属度为100%分别占各类面积的87.67%、70.41%和84.28%,波动区主要发生在极适宜区和适宜区,以及适宜区和较适宜区之间。本研究构建的华北平原夏玉米精细区划结果,对提高研究区资源利用效率和优化玉米产业布局具有重要的指导意义。     

温室无线智能水表物联网应用系统

针对目前农村温室用水管理中存在的问题,设计了一种温室无线智能水表物联网应用系统。该系统主要用于温室用水的无线抄表管理,无线充值以及阀门的远程控制。利用互联网或GPRS网络将各个村镇的温室水表用水数据发送到用水管理中心,实现了远程用水查询和统计分析的功能。介绍了该系统的总体架构,并对各个组成部分的功能、原理及实现方法进行了详细论述。目前该系统已在北京部分区县进行了示范,效果良好。     

大田农业节水物联网技术应用现状与发展趋势

物联网技术与农业领域应用的结合是推动传统农业向现代农业转型升级的重要驱动力,农业节水是中国农业发展长期关注的重点。以物联网技术感知层、传输层、应用层架构为主线,针对大田主要粮食作物水分需求,总结物联网技术在大田农业节水关键环节中的应用发展现状以及存在的局限性,并在大数据、云计算等现代信息技术发展基础上,结合新时期互联网+战略,对物联网技术快速发展态势下农业节水技术、服务、模式的未来发展趋势进行探讨,提出技术向服务转变、决策向预测转变、微观向宏观转变的发展思路。     

农业管理节水技术应用分析

节水农业是综合气候、水、土和作物资源研究于一体的系统工程.为此,通过对现有节水技术的分析,着重从管理节水方法进行研究,并将其结合计算机信息技术嵌入到节水管理系统中,从管理角度阐述了农业管理节水技术的节水潜力以及在农业生产活动中不可忽视的作用.     

基于商业云平台植物工厂环境监测系统的研究与实现

植物工厂作为设施园艺发展的最高阶段,以其科技含量高、资源利用率高、高产优质等特点成为都市农业、垂直农业及太空农业等领域的研究热点。针对当前环境监测技术公网接入复杂、体积大及网络化管理程度低的问题,构建智能Wi Fi传感器,尝试采用商业云服务平台实现植物工厂内温度、湿度、光照强度及CO2浓度的采集并通过无线网络与云服务平台交互等功能,利用手机APP及PC端访问云平台两种方式完成植物工厂的远程监控。实验表明:本系统稳定性好、可靠性高,利用很少的网络带宽即可实时准确地将数据传输到云端。通过云平台的接入提高了数据服务的稳定性,无需重复构建云平台,提高了开发速度并降低应用成本,很好地满足了植物工厂环境监测的需求。     

基于云服务接入的温室环境采集终端优化设计

由于温室环境信息采集需求多样、应用分散设备接入网络困难且为物联网,云服务优先应用领域,使得采用运营商通讯(GSM/GPRS、3G、4G等)的环境数据采集设备在温室生产中应用越来越多,但实际运行过程中依然存在系统能耗高、太阳能温室内充电效率低、铅酸蓄电池供电为主体积大、整体密封性差难以适应高温高湿环境等问题,迫切需要在以上几个方面开展优化设计。开发了低成本、集成度高、低功耗的温室环境感知终端,能够采集常规数字(I2C、1-wire、串口等)、模拟信号传感器(0~5V,4~20m A),灵活选择传感器满足用户对不同监测参数的测量需求并通过GSM/GPRS接入已有的设施农业云服务平台,适合分散,大区域接入、单温室直接网络接入等应用场景。重点在终端能耗管理、防护结构、太阳能供电结构等方面开展优化设计,小功率太阳能电池板采用多角度安装方式,实现延长充电时间超过2h·d~(-1),提高温室内太阳能利用率;将主动通风空气防辐射罩与符合IP67标准防护壳构成一体,适应高温高湿环境,并加速防辐射罩内部与外部气流交换速度,提高温湿度、CO2测量响应速度和精度;低功耗硬件选型配合事件触发唤醒能耗管理模式解决GSM/GPRS通讯能耗问题使终端休眠能耗为44u A,常规应用频率平均功耗达1.1m A,实现无外接供电设备全负荷独立工作近1个月,满足温室环境在线监测需求。该优化设计与应用具有开放性、易用性、低成本、安装便捷等特点,能够提升温室生产监测能力,市场前景广阔。     

低功耗远程墒情自动监测站设计

为了快速获取土壤墒情,满足农田土壤信息监测的需要,设计了一种以太阳能供电的低功耗远程墒情监测系统。系统终端以C8051F040单片机和SIM900A模块为基础进行设计,采集4层深度土壤温度、4层深度土壤湿度以及多种气象信息,利用GPRS网络和短信方式进行墒情数据的自动监测和无线传输。该系统结构简单、使用方便、功耗低,经计算在无光照条件下能够工作14d,实现了农田墒情的低功耗远程实时监测,为农业生产和气象预测提供一定的数据基础。     

基于ARM的过滤器控制器的研究

在简介自动清洗过滤器工作原理、控制发展设计需求的基础上,比较分析了国内外成熟应用自动反冲洗控制系统,并找出目前控制系统存在问题,针对存在的问题提出基于ARM7的自动反冲洗控制系统,利用模块化结构、触摸式人机界面和丰富通讯接口,满足不同灌溉规模水处理需求。其相关技术产品研发与应用,能够摆脱过国外滤器厂商对控制器的垄断,将进一步促进我国自动反冲洗过滤器控制和产业化水平。     

蔬菜嫁接机器人切削装置设计与试验

根据“贴接法”的嫁接机理,采用旋转切削作业方式,设计了蔬菜嫁接机器人的切削装置,包括接穗切削装置和砧木切削装置,实现接穗苗茎部、砧木苗单子叶和生长点的快速切除.试验结果表明:当切削气缸转速ω=120r/min、输入空气压力P=490.3 kPa时,接穗和砧木的削成功率均值达93.2％,接穗和砧木的切口长度为5.8 ～7.3mm,切削效果满足嫁接要求.     

北京市农业用水问题及对策研究

北京市为资源型重度缺水地区,水资源的需求量随着经济发展和人口的增长而骤增,供需矛盾日益加剧.农业用水是用水大户,接近全市用水的40%.水资源紧缺导致北京农业水资源严重不足,而农业用水浪费现象还普遍存在,节水农业是解决北京水资源问题的重要途径之一.概述了北京地区的农业水资源的现状,阐述了北京农业用水特点,分析了农业用水中存在的主要问题,从优化种植结构、雨洪利用、农艺节水、工程节水以及管理节水等方面提出了农业节水的对策措施和建议.