土壤含水量传感器的研究和实验

阐述了果树土壤含水量传感器的研究现状、传感器的基本原理、结构组成、信号转换调节电路和标定测量方法、实验结果等。土壤含水量传感器将成本低廉的石膏块法加以改进。将平行电极改为同心螺旋电极，较之传统的石膏块平衡速度提高，响应时间缩短。研究表明。植物的蒸腾流速率与土壤含水量密切相关。蒸腾流速率随土壤含水量的增加而增强。在土壤含水量达到一定程度后。蒸腾流速率才不受其影响。     

作物需水量在农业灌溉中的应用研究

农业灌溉用水是粮食生产安全的重要保障,合理的灌溉用水规划是水资源高效利用的重要保障。不同类型农作物在整个生长周期对水的实际需求是一个动态变化过程,传统大水漫灌会造成水资源的严重浪费,同时在灌溉过程中作物缺水或用水过量都不利于作物生长。为提高水资源利用效率,在灌溉过程准确估算作物实际用水需求,根据未来农业智能化发展和节水灌溉需求,结合项目实际及农业智能化灌溉理论研究发展现状,以作物实际需水量研究为基础,按作物类型建立全生长周期需水基础数据库及实际需水量决策模型实施按需灌溉。在灌溉区域布置传感器及微型气象监测系统,传感器网络节点监测和采集农田土壤参数,微型气象监测系统监测周边环境温度、湿度、风速及辐射等数据,通过LoRa无线通信将数据传输至数据处理终端,数据处理终端利用农作物实际需水量灌溉决策模型,综合考虑蒸腾、土壤蒸发、作物需水量等因素,分析计算得出作物实际需水量,生成灌溉时间、灌溉水量等指令,通过智能灌溉控制系统实现对作物的及时性、精准性灌溉,实现智能化、高效率、可持续的农业用水管理。     

节水灌溉专家决策系统的研究与应用

利用知识工程的技术和方法，结合计算机网络、智能推理和多媒体等技术，将多年来节水灌溉的研究成果和专家知识进行系统集成，建立了面向基层用户使用的节水灌溉专家决策系统，系统可提供灌溉类型选择、系统布置、资源优化、经济核算等管理方案。根据1998－2001三年来的试验示范和推广应用，经过专家决策系统指导的地块可在原基础上使水资源的生产效率提高8％－10％，每公顷增产300－625kg，每公顷节水450－750m^3，单位生产成本降低5％－7％，经济效益提高15％以上。     

灌溉决策中的土壤特性空间变异研究

通过对灌区田间原状土样进行室内测试 ,并对测得的土壤水分特性值进行经典统计分析 ,得出土壤水分参数的统计特征值 ,这些参数近似为正态分布和对数正态分布 ,并对土壤水分参数进行地质统计学分析 ,绘出各参数值的半方差图和等值线图。根据研究分析结果 ,确定采用田间土壤饱和含水量和田间持水量作为评价分析参数。在灌溉决策系统中 ,根据半方差图确定观测点间距 ,从评价参数等值线图确定观测点在田间的位置。该研究方法对灌溉决策使用中子水分仪 (或 TDR)确定田间观测点的间距和位置有理论上的指导意义     

浅谈智能灌溉技术应用现状

随着水资源的匮乏和农业机械化的推广,农业对灌溉的要求日益提高,智能灌溉也随之产生。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、Zig Bee无线通信技术等多种高新技术,将土壤湿度、温度、气象、水文、以及各种不同作物的特性等因素进行融合最终做出灌溉决策。该系统在加快农业生产数字化、信息化的同时,也提高了农业灌溉的生产效率,可以更好的实现节约水资源和按需灌溉的要求。     

灌溉模式选择智能决策支持系统软件研制

为了提高灌区规划中节水灌溉模式选择的科学准确性 ,减少计算工作量 ,将计算机应用到专业领域 ,并以半结构多目标模糊优选为理论基础进行了灌溉模式选择智能决策支持系统软件的开发研制。其成果在典型灌区进行了试用 ,取得了良好的效果。     

冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响

为研究冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响,采用基于FDR技术的土壤水分传感器TDR-3,通过室内温度实验箱控制环境温度范围为-20～20 ℃,对冻融过程中黏性土样体积含水量进行了测试分析．结果表明:采用FDR测量黏性土样体积含水量,在土样未进行冻融前,温度在0 ℃以上时,FDR的测量值随温度呈线性变化,随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小;黏性土样冻融过程中,在冻结过程中,FDR的测量值随着温度的降低逐渐减小;在融化过程中,随着温度的升高,FDR的测量值逐渐增大;相同温度条件下,黏性土冻结过程中FDR的测量值明显大于黏性土融化过程中FDR的测量值,0℃时两者差值最大,该差值受土壤初始体积含水量和冻融温度的影响．研究成果对于提高FDR测量冻融过程中土壤体积含水量的可靠性具有重要意义．     

节水灌溉实时决策系统

为寻求利用有限水资源取得最高作物产量或最大效益的灌溉方案,应根据不同供给水源的时空分布,作物品种与生长期和农田水分状况进行综合分析,系统分析方法的线性或非线性规划方法可望得到最优结果。     

土壤水势控制在农业灌溉应用中的研究进展

土壤水势控制在灌溉水资源高效利用以及精确灌溉控制系统等领域发挥着重要的作用,从土壤水势控制灌溉技术在节水灌溉、水土资源化利用和精确灌溉自动化系统中的应用等方面总结了国内外基于水势控制灌溉技术应用的研究进展.根据不同水势控制灌溉下的作物生理指标制定相应的土壤水势范围控制灌溉,一方面可以用于节水灌溉,获得较高的作物产量、质量和灌溉水利用效率;另一方面可以快速高效的制定咸水和盐碱土资源化利用中作物的灌溉制度;而土壤水势与作物需水的密切关系、土壤水势传感器的精确响应和传输则为精准灌溉提供了理论与技术支持.最后指出土壤水势控制应用与发展所面临的问题并展望了未来的发展方向.     

陕北不同水分梯度下土壤水文变化分析

通过设置3个灌水梯度（相对田间持水量：70%、50%、不灌水）,研究了不同水分梯度下土壤水文时空动态变化。结果表明：通过灌溉的土壤持续时间内储水量、土壤含水量变化幅度以及高含水区范围都要明显大于自然降雨条件下的土壤水文。试验得出：对植被进行分段灌溉补水使其达到田间持水量的70%,可以有效的改变土壤水文性质,为植物生长创...     

遗传算法在河西绿洲菘蓝灌溉决策优化中的应用

为缓解河西绿洲菘蓝种植水资源供需矛盾,解决灌溉过程中存在的灌溉决策粗放问题,提高灌溉水利用效率。本文通过参照Jensen模型、水量平衡方程等,根据河西绿洲干旱少雨的环境特征及菘蓝种植过程中各生育期耗水强度不同的生长规律,构建菘蓝灌溉决策模型并利用遗传算法对有限水资源在菘蓝灌溉中的合理分配进行求解。同时综合考虑各生育期灌溉水量约束条件、有效降水量、灌溉成本、产量等因素,在非充分灌溉理论指导下利用遗传算法结合现有菘蓝种植数据对灌溉决策进行优化,以达到节水、高效高产的目的,优化结果显示肉质根轻度水分亏缺可以显著提高灌溉水利用效率,同实际种植灌溉情况相符。     

南疆冬小麦精确灌溉决策系统的研究

为了实现南疆冬小麦的精确灌溉,开发了南疆冬小麦精确灌溉决策系统。系统主要由天气、信息、决策、土壤信息、统计等模块构成。其中结合南疆冬小麦快速生长的水分条件及专家实地考察的实际结果,同时以彭曼-蒙特斯公式为核心、水分平衡方程为基础,运用天气数据和土壤详细信息构建了南疆冬小麦灌溉管理的数学模型决策模块。系统实现了精确灌溉的实时动态决策,为冬小麦的节水和精确灌溉提供重要的参考,具有实际意义,为冬小麦生产智能化提供决策支持。     

无线传输在智能灌溉中的应用

随着节水灌溉的快速发展,智能节水系统成为一个发展热点.系统以c8051F020单片机为微控制器,将无线数据传输及控制系统应用于智能灌溉体系.通过c8051F020控制无线模块NRF905采用跳频传输的方式实现数据的收发,由太阳能电池供电,从而完成对灌溉的控制及数据的传输.系统设计简单、低成本、低功耗,适用于无人作业或不便于铺设线缆等应用环境.     

基于边缘电场的电容式土壤含水量监测仪

研究了一种基于边缘电场的电容式土壤含水量监测仪,设计了新型的同平面梳齿状多级电极组传感器结构,利用边缘电场的电容效应分布式测量土壤含水量.同时,分析了土壤介电特性检测的原理和方法,传感器设计原理、数学模型以及传感器处理电路.实验结果表明,该监测仪具有不破坏原土壤结构、传感器电极稳定等优点,能够动态地测量不同分布位置的土壤含水量,在低于土壤饱和含水量的范围内,土壤含水量与测量值呈线性关系,能够有效地降低传感器受土壤类型的影响,适合于地质灾害预警和农业科学生产等的监测.     

荔枝园智能灌溉决策系统模糊控制器设计与优化

为解决荔枝园灌溉中水资源浪费严重的问题,根据现有装备条件,设计了基于无线传感器网的模糊专家决策系统,并对系统的模糊控制器进行优化以提升系统整体性能。该系统通过网关节点实时接收来自传感器节点采集的荔枝园环境信息,选择土壤实测含水率与预设土壤最佳含水率的误差及其变化率作为决策因子,得出预测灌溉值等决策结果。通过Matlab仿真并进行果园实地试验,分析该系统的有效性。仿真结果表明,该智能灌溉系统能结合荔枝园土壤含水率情况进行适时、适量灌溉,有效实现了经济灌溉,并且优化后的模糊灌溉系统实现了更高的暂态性能、控制精度及抗干扰性,系统响应时间更快。试验结果表明,基于模糊控制器的智能灌溉系统能有效地对荔枝园灌溉进行控制,使荔枝园土壤含水率维持在17.8%左右,符合荔枝树的生长环境;同时,基于优化后的模糊控制器的智能灌溉系统将荔枝园土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系统预设的荔枝园土壤最佳含水率17%,并且具有更高的控制精度、更强的抗干扰性与实用性。     

智能灌溉施肥控制系统在温室中的应用

节水灌溉技术应用在农田、温室灌溉时,常用灌溉时间程序控制器及注肥泵来实现灌溉自动化,但该方式不能对灌溉系统进行监控以及实现准确、有效的灌溉。智能灌溉施肥控制系统融合微机及监控技术,对灌溉系统进行全程控制,实时检测灌溉水的pH值和EC值(肥料浓度),并通过控制器及时调节供肥和加酸量,保证给作物及时、精确的水分和营养供给,同时根据温度、湿度、降雨情况等调整灌溉运行时间,达到智能化节水灌溉,以及高效、精确灌溉目的。     

几种土壤密度随土壤含水量变化的模拟研究

以湖北地区的黄棕壤、红壤、潮土、水稻土为供试土壤,研究了土壤密度随土壤含水量的变化,并进行了数值模拟,结果表明,所有供试土壤随着重量含水量的降低,土壤密度都会逐渐增大,土壤密度(B)随含水量(θg)变化的关系可用指数模型B=a e-bθg描述,且其精度较高.模型中不同土壤的a值和b值有所不同,一般土壤黏粒含量高,黏粒中...