甘肃北部棉花灌溉保证率分析

甘肃地区水资源短缺,合理利用农业水资源对地区发展非常重要。根据甘肃瓜州1983-2012年30年的气象资料,计算出瓜州地区棉花作物的参考作物蒸发蒸腾量以及作物的实际蒸发蒸腾量,进而计算甘肃瓜州棉花作物多年灌溉需水量。通过调节灌水次数来调节灌溉供水量,以得出不同供水条件下的灌溉设计保证率,根据不同灌水次数对作物经济效益的影响,得到最大效益时的灌水量和灌溉设计保证率。分析结果表明,灌溉设计保证率在53%时经济效益最高,从而确定甘肃瓜州地区的最优灌水量为440mm,达到既保证效益又能做到节水灌溉的目的。     

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。     

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。     

城市草坪需水量模糊控制系统研究

为达到适时适量灌溉的目标,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的彭曼一蒙特斯公式对参考作物蒸腾量进行逐日推算,以作物蒸腾量及土壤含水量为输入量,灌水量为输出量,使土壤含水量保持在预定范围为目标建立作物需水量模糊控制系统.以北京地区为例对作物需水量计算系统进行了测试,在测试期内,土壤含水率保持在预定范围内.同时考虑了降雨影响,避免降雨时灌溉.     

滴灌灌水效率和灌水计划

滴灌系统可比其它灌溉系统(如沟灌或喷灌)的灌水效率高。所谓灌水效率是指作物根系活动层要求的储水量与灌入的总水量之比。灌水效率可根据灌溉系统上沿毛管各滴头流量的均匀度,灌溉需水量(灌入根系活动层中的水深)和灌溉中允许的不足水量来计算。     

基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统设计

为了使灌溉预报及自动控制系统简单、投资成本低且便于推广应用,设计了一套基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统.通过利用电接点压力表测量负压计中的压力,设定不同作物、不同生育期、不同灌水方式的灌水下限和上限.当土壤基质势达到灌水上下限时,通过电接点压力表和自动控制电路,实现灌溉预报和自动控制.灌水过程中,通过单片机、远传水表和液晶显示屏,可以实现灌水时间、灌水量和灌水次数的记录与存储.经室内试验验证表明基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统合理可行,对于粉砂壤土可以将灌水上限的土壤基质势设置为-8 kPa左右.     

基于灰色神经网络与模糊控制的寒地水稻灌溉制度

【目的】精确判断寒地水稻的灌溉水量并建立适当的灌溉管理方式,保证作物正常生长需求,起到节水效果。【方法】根据寒地水稻特殊的生长环境和作物各生育期需水量,设计了基于灰色神经网络与模糊控制的寒地水稻灌溉制度,该智能灌溉制度通过建立微型气象站监测、传输稻田环境数据,并通过灰色神经网络预测理论预测出作物灌溉需水量和灌溉制度影响因子;以预测作物灌水量和作物最佳灌水量的差值及差值变化率作为模糊控制器的输入,灌溉时间长度为输出,驱动电磁阀,达到适时适量灌溉的目的。【结果】MATLAB仿真结果表明,该灌溉控制方式比传统控制方式响应速度快、超调量小、控制效果好。在东北农业大学水稻试验田的试验结果表明该灌溉控制制度的节水率为11.59%,水稻产量和结实率也有所提高;在黑龙江省建三江农场的田间试验表明该灌溉制度的节水率高达13.54%。【结论】该灌溉制度与传统控制方式相比具有很好的节水效果,能对作物各生育期灌溉需水量进行综合判断和管理,对提高水资源利用率、降低农业生产成本、实现精细农业有重要意义。     

基于物联网的远程智能灌溉控制系统的开发

针对现有农田、果林等大面积栽培种植区域灌溉技术落后、缺乏精确调控手段,导致灌溉精度差、水资源浪费严重等问题,开发了一套基于物联网的设施农业远程智能灌溉控制系统。本系统采用无线局域网Zig Bee与无线广域网GPRS异网融合的通讯模式,构建了获取农田环境信息的无线传感网络(WSN),实时监测土壤墒情,利用模糊控制算法智能处理土壤湿度信息,根据作物需要量化灌水定额。以King View6.55软件为开发平台,设计了集网络通讯、参数监测、数据分析、管理决策为一体的监控界面。试验结果表明:该系统可在无人干预的情况下自主根据作物需水量驱动设备完成精准灌溉,以最低限度的灌水量保证作物处于最佳生长状态,提高了水资源的利用率,具有广阔的应用前景。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

光传感器变量施肥控制系统开发

针对当前国内智能化农业的发展现状,开发了一个集成光学传感器和数据控制器的实时自动变量施肥控制系统.该系统可以根据作物的长势实现实时变量施肥.系统利用NDVI(归一化植被指数)测定传感器实时地获取农作物生长的NDVI值,结合作物施肥的不同生长时期,达到依据作物长势实时变量施肥的目的.为此,对控制系统的设计和具体的施肥方案进行了详细的介绍.     

定时轮灌图介绍

在实行计划用水时要算水账。它的内容之一是计算灌水时间,就是根据每次的灌溉田亩数,灌水深度、渠道流量、渠系有效利用系数等,算出灌溉所需的时间来。按算出的时间“定时轮灌”。定时轮灌是节约用水,保证合理灌溉的一个有效措施,也是执行用水计划的一个主要办法,自推行以来深受群众欢迎。计算灌水时间一般要经过三次计算,首先根据灌溉田亩和灌水深度算出田间净需水量。第二再根据渠系有效利用系数算出引水口应引入的水量(也称毛水量)。第三,根据渠道流量算出灌     

干旱区滴灌蕃茄灌溉需水量分析

针对种植较多的蕃茄滴灌适宜需水量问题,基于蕃茄滴灌作物生产灌区情况,根据灌区现场实际调研、灌溉用水、气象等资料,分析灌溉水量平衡方法。结果表明,滴灌蕃茄全生育期平均需水量为533 mm,与灌区实际灌溉定额(540 mm)的供需关系相适应;滴灌蕃茄平均灌水定额为38 mm,优化分析灌水定额为47 mm,实际应用灌水定额明显偏低;滴灌蕃茄平均灌溉定额为540mm,优化分析灌溉定额为519 mm,实际应用灌溉定额略高于优化分析数值。     

微润灌溉技术自动控制的研究

微润灌溉是目前较为节水的一种灌溉技术,在山区、丘陵等严重缺水地区都可以使用,实现其自动控制将具有非常重要意义。选用电磁阀来控制水箱水位,根据作物的日常需水量,设定水箱液位的范围,运用可编程逻辑控制器来控制电磁阀的开闭,使得水箱中液位在设定值范围,大大提高了系统工作效率。     

黔中地区玉米需水量的计算与灌溉预报

作物需水量的计算和灌溉预报是农田水分管理的主要参数,实时灌溉预报是制定动态灌溉用水计划的基础,对区域节水,增加作物产量和提高经济效益起着重要作用。以黔中地区全生育期玉米为研究对象,结合玉米不同生育阶段的各项参数,进行作物需水量的计算和灌溉预报。     

智能化农业灌溉控制系统研究进展

西北地区水资源短缺,在农业灌溉过程中靠经验漫灌,会造成水资源利用不充分、利用率不高等问题。为解决西北地区农业灌溉过程中智能化程度低、灌溉用水利用效率低等问题,课题组结合项目研究进展和国内外研究成果,对作物实际需水量模型、传感器技术、无线通信技术、自动控制技术在智能农业灌溉控制系统开发和应用方面进行了系统分析,讨论了在西北地区实施智能灌溉技术的有效途径和技术应用手段,为西北地区作物智能化高效节水灌溉提供了实现途径和解决方案,有利于实现粗放灌溉模式向精准化、智能化、规模化农业灌溉模式转变。     

基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统研究

为解决中小规模温室大棚的滴灌问题,设计出一套由作物蒸散量模型计算作物灌溉量的智能化滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器测量不同高度上的温湿度差,利用波文比-能量平衡法计算出作物的蒸散量,并将蒸散量换算为灌溉量,通过单片机设定程序控制电磁阀的开关时间即控制灌溉量多少。对比试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室大棚的精确灌...     

旱田主要作物耗水规律试验研究

作物的田间耗水规律是制定灌溉制度的主要依据,利用肇州县作物需水量试验区2000~2012年测坑和田测的作物需水量实测资料,对主要作物耗水量、需水量、缺水量以及生育期内降水量与产量的关系进行了分析,确定了三种作物在不同灌溉条件下的需水量,为制定灌水决策和灌溉制度打下基础。     

基于ZigBee和模糊控制决策的自动灌溉系统的设计

针对节水灌溉受多种因素影响难以建立精确控制模型的特点,为了实现作物的自动、实时与适量灌溉,设计了基于ZigBee和模糊控制决策的全自动灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传感器网络采集土壤水势与环境气象信息,由农田蒸散量和土壤水势作为输入,以作物需水量为输出,采用模糊推理规则,使用分段模糊控制策略获得了作物的需水量,构成智能灌溉系统;采用ARM9微处理器,基于嵌入式Linux开发了网关节点,实现了数据的汇聚和GPRS通信方式的远程数据及命令转发。试验结果表明:该系统能快速准确地计算出作物的需水量,经济实用,有效地实现了全自动节水灌溉,特别适用于中小型灌溉区域的精细灌溉。     

基于语音识别和PLC的温室智能灌溉控制系统设计

针对我国现阶段温室大棚灌溉人工控制费时费力、水资源浪费的现象,设计基于声音识别和PLC的温室智能灌溉控制系统。系统以PLC为下位机控制器,以PC机组态王为上位机,通过MATLAB声音识别处理工具,采用动态时间规整算法(DTW)声音识别模型,实现语音信号的预处理和特征提取,建立语音样本数据库,并借助组态王软件开发温室灌溉的上位机监控系统,通过OPC技术实现声音识别结果和上位机之间的交互。同时设计温室灌溉的PLC控制系统,在上位机上可以通过语音识别和组态王软件实现对温室灌溉系统的双控制。实际运行结果表明,系统运行稳定,智能化程度高,能够实时采集温室管理人员语音控制信号,通过语音实现对温室灌溉电机的远程控制,对进一步提高我国温室灌溉向智能化方向发展具有重要意义。     

不同滴灌处理下紫花苜蓿的耗水特征及作物需水量的估算

在鄂尔多斯地区对太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿进行了需水规律的田间试验研究。试验设置高水分(30 mm)、中水分(22.5 mm)和低水分(15 mm)3个处理,采用FAO-56推荐的单、双作物系数法计算了作物需水量,并和实测值进行了对比。结果表明,太阳能光伏提水地埋滴灌紫花苜蓿条件下双作物系数法更接近实测值;作物耗水量主要取决于灌水量,呈正相关;建议采用中水分处理(22.5 mm)的灌溉制度,灌水周期4~5 d,遇到降水时灌水日期顺延,整个生育期的需水量为460 mm。