基于灰色关联与TOPSIS耦合模型的甜瓜水肥灌溉决策

为对设施甜瓜高效集约化生产实施准确有效的水肥管理,以“千玉六号”甜瓜为对象,于2020年4—7月在陕西省杨凌区的双层大跨度温室内进行试验,设水肥两因素,依据蒸腾蒸发量（ETc）和目标产量法设计3个灌水量（W1：低水,75%ETc;W2：中水,100%ETc;W3：高水,125%ETc）及3个施肥量（F1：低肥,施肥量758.44kg/hm2;F2：中肥,施肥量948.05kg/hm2;F3：高肥,施肥量1137.66kg/hm2）,研究不同水肥条件对甜瓜生长、产量、品质及水肥利用效率的影响,运用综合评价方法确定最优灌水施肥制度。结果表明,水肥耦合对甜瓜各指标的影响不同,基于博弈论的组合赋权法对甜瓜生长、产量、品质及水肥利用效率4类因素12个指标进行综合赋权,其中总产量权重最大,为0.343,游离氨基酸含量最小,为0.007。基于灰色关联与TOPSIS耦合模型进行综合评价,中水中肥处理下复合贴近度最佳。水肥配施对甜瓜综合生长的交互作用显著,灌水量及施肥量对甜瓜综合生长的调控均呈先增加再降低的趋势,与实际生产相符。当灌水量为810.52~990.64m3/hm2、施肥量为853.25~1042.85kg/hm2时甜瓜综合生长得分最高,为最优的水肥配施方案。本研究可为当地设施甜瓜生产中水肥科学管理提供依据。     

基于LSTM神经网络的智能灌溉系统设计与试验

针对我国现阶段农业生产效率低,农业用水浪费严重现象,设计一套基于LSTM神经网络的智能灌溉系统。系统以树莓派为下位机控制器,阿里云服务器为上位机。利用灰色关联分析法确定平均气温、太阳辐射、日照时数、平均风速、相对湿度、气压与作物需水量间的关联度系数分别为0.636 52、0.510 42、0.444 56、0.440 29、0.343 50、0.287 87,从中选取关联系数较大的气象因素作为LSTM预测模型的特征输入向量,作物需水量为输出向量,构建LSTM神经网络预测模型,并为系统开发了相应的物联网平台与移动端平台,实现数据可视化及开关远程控制功能。结果表明预测模型拟合系数R²等于0.987 2,且残差相对稳定,预测精度较高。在实际灌溉试验中模型预测平均绝对误差为3.02%,系统运行稳定,智能化程度较高,为农业现代化发展提供一定参考。     

基于产生式规则的甜瓜温室精准管理系统设计

目前,人工智能的应用研究是最活跃的领域之一.基于规则的专家系统以“IF THEN”的形式对相关问题的行为特征进行捕获,是专家系统求解问题的过程,同时也是认识一行动的循环过程,其具有表现形式单一直观、方便知识的形式化与提取、容易在计算机中实现以及求解过程与认知过程相契合的优势,因此得到了比较广泛的应用.为此,以农作物甜瓜为例,引入基于规则的专家系统模式,构建基于规则的温室精准管理系统,具有控制方便、实现简单、规则描述清晰以及知识表示方法直观的特点,可以准确地对甜瓜农作物温室的环境做出调整.     

基于负水头供液决策的温室作物自动灌溉施肥方法

针对温室作物基质栽培过程中营养液供给不易精量控制、水肥利用率低等问题,设计了基于负水头供液的决策方法和系统,采用温室基质栽培番茄负水头耗液量作为精量决策指标,通过自动化滴灌系统对同期内番茄常规基质栽培行进行3~4h的错时灌溉,以定时定量供液方法的番茄栽培行为对照,研究了系统的运行状况、番茄产量和水肥利用率等问题。结果表明,基于负水头供液决策的自动灌溉系统比定时定量供液系统的单株产量提高了6.70%,水、肥量均节省28.13%。通过试验得出该系统运行良好,可根据番茄日需水规律适量、及时、精准地供给营养液。     

基于ArcGIS的丘陵山地农田宜机化适宜性评价方法研究

宜机化改造是解决丘陵山区机械化发展不平衡的必由之路,在改造之前进行适宜性评价能有效提高改造过程中的科学性和针对性。选取地块形状指数、连片性、农村建筑、交通条件、地表粗糙度、地形起伏度6个宜机化限制因子,以重庆市开州区一个待改造项目为例,结合层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和K-means聚类分析方法以及模糊理论,以ArcGIS为平台构建丘陵山地宜机化改造适宜性综合评价模型。结果表明,各影响因子的权重排序为：地形起伏度>地表粗糙度>连片性>形状指数>交通条件>农村建筑,为后续的加权叠加分析提供基础依据;评价目标的宜机化改造适宜性综合评价结果为比较适宜,其中适宜、比较适宜、比较不适宜、不适宜的区域分别占改造区域面积的41.87%、44.79%、12.8%、0.54%。基于ArcGIS的适宜性评价方法能有效进行丘陵耕地适宜性评价,提高宜机化改造效率,加快丘陵耕地机械化进程。     

基于K-means聚类算法的草莓灌溉策略研究

为进一步提高日光温室封闭式栽培下草莓灌溉水肥利用率,研究了基质含水率和温度影响下的草莓灌溉策略优化方法。采用土壤水分传感器对草莓果期基质含水率进行实时监测,通过对基质含水率随时间变化的规律分析,并结合日平均温度进行K-means聚类分析,提出一种草莓优化灌溉策略。试验结果表明,灌溉第1阶段基质含水率快速上升,在灌溉结束时达到峰值,每次灌溉基质含水率平均提高21.5个百分点;第2阶段快速下降,在20 min内基质含水率平均下降3.5个百分点;第3阶段变化趋于平稳,在30 min内基质含水率平均下降1.2个百分点。在每个灌溉周期内,含水率呈线性下降趋势,在整个果期内,其斜率随日平均温度的升高逐渐增加,由0.0114增加至0.0365。研究结果表明,根据基质含水率变化和日平均温度区间进行定量灌溉,理论上果期每株草莓仅需要4.51 L水,可节水15.4%,该方法能有效提高水肥利用率,实现节水节肥。     

基于ZigBee的农业自动灌溉系统设计

近年来,由于人口增加,经济飞速发展,城市化水平不断提高,水资源矛盾日益加剧,而水是农业生产不可或缺的重要因素。目前国内农业灌溉系统多数由人工操作,费时费力的同时浪费水资源,效果不尽如人意。部分灌溉系统虽比较先进但实用性不强,为此设计了基于ZigBee无线传感器网络技术的农业自动灌溉系统,介绍了该系统的工作原理、软件设计和硬件构成,以及未来发展的展望。      

基于计算机技术的农业节水灌溉系统设计

随着我国人口数量不断增长,对粮食的需求量在不断上升,加之我国城市化与工业化的迅速发展,致使水资源相对缺乏,直接影响我国经济发展。在农业灌溉方面,低功耗节水灌溉系统的设计,能够有效节约水资源,提高水资源利用效率。以计算机技术为基础,对农业节水灌溉系统的软硬件以及控制系统进行了设计。      

基于Smith预估模糊控制的温室灌溉决策系统设计

温室设备快速准确控制是设施农业精准调控的关键环节。为解决现有温室灌溉控制系统精度较低,优化蔬菜作物的灌溉管理策略,本文提出了基于Smith模糊控制器的温室灌溉智能决策系统。文章对Smith预估模糊控制器结构组成及结果期西红柿土壤水分数学模型构建进行了阐述。基于Simulink的建模仿真验证了本系统的控制策略具有更好的响应速度和控制精度;温室实地试验结果表明,系统灌溉控制最大误差为7.5%,系统响应达到设定值后,土壤水分平均值能够很好地维持在70.5%左右,符合温室西红柿结果期的生长环境要求。系统工作稳定,针对温室蔬菜灌溉控制具有更高的控制精度和实用性。     

基于LabVIEW的农业灌溉管控系统设计

针对山地特色果园的生长环境,为更深入地了解果园果树的生长状况,确定什么时候需要水肥,需要对农作物的生长参数进行监控。为此,本文采用Lab VIEW软件,开发设计了一款基于LabVIEW的山地果园农业灌溉控制系统,该系统硬件由NI-6008数据采集卡、温度传感器、湿度传感器、变送器、固态继电器、电磁阀、滴灌装置等构成。软件上通过进行PID和PWM算法系统改进,形成了完整的监测控制系统。实验结果表明,该系统能够很好地实现对土壤温度、湿度的监测,对进水电磁阀进行控制,从而进行山地特色农作物的智能化灌溉,精度高、效果好。     

基于ZigBee的温室自动灌溉系统设计与实现

针对我国水资源紧缺及温室大棚节水灌溉的迫切需求,研究设计了一套基于ZigBee的温室自动灌溉系统。该系统由太阳能供电,可以现场为用户提供直观的系统管理平台来完成节点管理和数据处理功能,开发了服务器端温室信息管理系统软件,实现了Web方式下的信息实时监控和远程监控报警,并且有效简化了现场设备安装与拆移等过程,使之更适合不便直接连线的一般监控场合应用。初步试验表明:把土壤湿度提高30%所需的时间在50～60 min之内,系统的控制误差在4%以内;系统运行稳定,操作简单,准确性和快速性等指标能满足农业技术要求,具有一定的推广应用价值。系统的研制和使用可为建立大型远程智能灌溉系统提供经验和技术支持。     

东北半干旱地区节水灌溉技术组装模式优选研究

采用改进的层次分析法对东北半干旱地区的灌溉模式进行评价。针对AHP中判断矩阵的一致性问题,直接从判断矩阵的定义出发,用加速遗传算法同时计算AHP中各要素的排序权值和检验判断矩阵一致性。实例表明,改进的层次分析法权值计算精度高,对各个合理的方案进行优选评估,得出了可信度较高的优选方案。     

内陆干旱灌区灌溉调度决策系统研究

为了实现灌区科学管水、合理配水及优化调水，根据新疆玛纳斯河流域灌区的实际特点，开发了内陆干旱灌区灌溉实时优化调度决策支持系统。介绍了该系统的主要功能、组成、结构、主要特点、系统数据源与数据库设计。该系统以Windows简体中文版为操作系统，利用Power Builder、Visual Basic 6．0软件开发工具设计标准化数据库接口及应用程序界面。     

基于PLC的自动灌溉施肥监控系统设计

随着自动化技术在农业生产应用中的不断深入,自动灌溉施肥技术在农业灌溉中的应用越来越广泛,但在实际使用过程中,由于无法准确获取农田含水量和肥料含量,容易造成水资源的浪费及农田肥料匮乏或过饱和,影响农业生产.为此,设计了基于PLC的自动灌溉施肥监控系统,对自动灌溉施肥系统的工作原理进行简要分析,完成了自动灌溉施肥监控系统总...     

东港灌区运行状况综合评价研究

在灌区续建配套与节水改造规划工作实施的基础上，拟建了一套合理的评价指标体系，利用层次分析法（AHP）确定评价指标的权重，建立了模糊综合评判（FCE）数学模型，并运用该模型对东港市的三个灌区的运行状况进行综合评价，评价结果与实际情况吻合良好。     

基于模糊综合评价的赣抚平原灌区水资源承载力研究

针对灌区用水结构特点,构建了适合灌区的水资源承载力评价指标体系,利用层次分析法确定评价指标的权重,并与模糊综合评价法有机结合,以赣抚平原灌区为例进行具体计算与分析。结果显示,现状年、2020年和2030年,赣抚平原灌区水资源承载力综合评分值分别为0.603 4、0.590 3和0.653 8,表明该地水资源开发利用已经初具规模,但仍有较大的开发利用潜力,水资源对社会经济发展有较好的保障。通过对影响水资源承载力的18个指标和4个子系统进行独立的模糊综合计算,结果表明灌区供水量分配指标骤减引起2020年水资源承载力的小幅下降,随着水利工程改造和节水型社会的建设,水资源利用率大幅提高,2030年灌区水资源承载力又有所增强,水资源承载状况表现为良好的发展态势。     

基于工作空间的果园作业平台结构参数优化与试验

为提高果园作业平台的适用性和操作灵活性,根据乔砧密植的纺锤形苹果种植模式确定其目标工作空间,以工作空间尺寸偏差、工作空间体积和平均可操作度描述其可达工作空间性能,分析了平台主要结构参数杆长和关节变量（关节角、连杆偏移）对工作空间性能的影响。建立了以可达工作空间性能和结构紧凑为指标的优化模型,利用遗传算法求解得出最优参数为：杆2和杆4的长度分别为988、879mm,关节1、3的关节角范围分别为[107°,256°]、[-118°,-76°],关节5、6的连杆偏移最大值分别为720、340mm。优化后其可达工作空间尺寸偏差分别减小96.09%、95.60%,体积减小4.69%,平均可操作度增加1.43%。对优化后的果园作业平台进行了实地果园工作空间试验,结果表明：承载质量为65kg、横坡坡度为15°、纵坡坡度为15°时,工作空间尺寸偏差最大,分别为16.2、16.7mm,比原型分别减小93.89%、93.76%。     

低温区温室大棚滴灌系统设计的若干问题

基于低温区大棚滴灌系统设计、建设和管理的实践和研究,在揭示建设中所遇到的供水水源工程建设、灌溉水升温和灌溉水质保障等问题的基础上,研究提出了可行的解决方案。研究结果表明:敞口地下长方形升温水池升温快、成本低,风险小,应作为大棚升温设施的首选;采用更换棚顶保温材料、设置升温池封堵筛网和沉沙坑等综合措施保障滴灌系统的正常运行;温室大棚滴灌毛管布设间距取40cm更为适宜;温室大棚滴灌供水系统很有必要安装补水自动化控制系统和适当加大供水管网埋深。研究结果可为低温区温室大棚滴灌系统的设计、管理提供参考和技术支撑。