基于无线传感器网络的丘陵果园灌溉控制系统

为解决目前丘陵地区果树灌溉技术中存在的过度灌溉、浪费水资源等问题,以实现丘陵果园节水灌溉,结合无线传感器网络技术,设计开发了一种基于无线传感器网络的丘陵果园灌溉控制系统.系统以ATmega128L单片机为控制核心,由上位机、汇聚节点、无线传感器节点、土壤水分传感器和电磁阀等组成,其中土壤水分传感器和电磁阀连接到无线传感器节点上,汇聚节点与传感器节点之间数据采用无线方式进行传输,汇聚节点通过RS-232串口线与上位机相连.系统能实时监测葡萄土壤含水率的变化,根据土壤含水率来判断葡萄是否缺水,并发出灌溉指令实施对葡萄精确灌溉,系统实现了葡萄园灌溉的自动化控制.通过试验,选定25 cm深度的土壤含水率为灌溉启动监测量,启动灌溉的监测阈值设定为26.8%;选定50 cm深度的土壤含水率为灌溉停止监测量,系统停止灌溉的监测阈值为45.5%.试验表明：系统可以达到精确灌溉要求,结合葡萄的生存阈值可以实现节水灌溉.     

基于网络监测平台的农林间作耗水特征和灌溉制度

针对特定生态区的种植方式和作物对水分的需求差异,在大田生产条件下对农林复合系统的土壤水分动态、作物日耗水量和灌溉制度进行了试验研究。以新疆枣、棉间作为主要研究对象,利用频域反射法(FDR)土壤水分传感器实时监测农林复合系统下,不同间作带位置的根层土壤水分动态和耗水量。以农作物根层土壤的含水量变化为主要指标,分析间作作物的日耗水量,结合农林复合系统中根层土壤的水分饱灌点和补灌点,确定农林复合系统的最佳灌溉时间和灌溉量。通过实验分析,提出了基于网络平台的农田灌溉警报系统,对农田进行实时监控和管理,预测灌溉时间。结果表明提出的这种基于网络平台土壤墒情监测的灌溉制度方法,可以实时监测农田土壤的水分状况,为农田作物灌溉提供技术支持,对提高农田水分利用效率有着重要的理论意义和应用价值。     

基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统设计

在采用一款ZigPyce解决方案的射频芯片CC2430和ZigBee协议栈的基础上,设计了一个简单的无线传感器网络灌溉控制系统,给出了相应设计方案和软件中的实现细节.该系统实现了对土壤含水率的实时检测,并依据土壤含水率灌溉阈值进行自动控制灌溉,以达到节水灌溉的目的.初步测试证明,该系统运行稳定可靠,能够准确获取网络节点...     

基于驻波原理的无接触土壤含水率测量方法的研究

我国是一个缺水的农业大国,实现精细灌溉是节约水资源的有效途径,而精确地测量土壤体积含水率是实现精细灌溉的重要保障之一.为此,提出了一种基于驻波率原理的土壤含水率测量的新方法-无接触式测量方法,介绍了其工作原理,研究出了无接触式土壤水分传感器的结构.用烘干法进行对比试验,从而得出SWR无接触式土壤含水率测量方法是一种高性能的测量方法.     

基于ARM和电力线载波的智能灌溉控制系统研究

针对当前灌溉设备控制系统智能化水平低等问题,设计了一种基于ARM嵌入式系统和电力线载波的智能灌溉控制系统.该系统由5个模块组成:数据处理控制模块、数据通讯模块、数据采集模块、控制驱动模块和人机交互模块.数据处理控制模块的中央处理器采用基于ARM Cortex-M3架构的32位微处理器STM32F103CBT6.数据通讯模块的电力线载波采用总线主站控制器PB620芯片搭建.软件采用实时操作系统μC/OS-II,内核版本V2.91.基于土壤实时墒情数据、短期气象预报等多源数据,构建土壤水分盈亏量预测模型和灌溉量估算模型,分别用于估算土壤墒情和作物适宜灌溉量.结果表明,该系统实现了土壤墒情监测、灌溉量智能计算和自动轮灌等功能.电力线载波实现了土壤墒情传感器、电磁阀供电和通讯功能,并节省了通信电缆.网络通信丢包率均值为0.09％,电力线载波误码率小于0.01％,电磁阀响应时间均值为0.497 s.在籽粒产量不降低情况下,模型生成方案比传统灌溉方案节水31.37％.相比设置灌溉上下限参数的自动化灌溉控制系统,该系统具有设备操作简单,安装成本低,运行可靠稳定,灌溉量自动估算和调节等特点,有效提高了大田灌溉效率和用水效率,具有良好的应用前景.     

农田灌溉自动化控制系统的开发研究

基于计算机技术、通讯技术、自动控制技术和现代农业技术进行系统集成与优化,研究开发了农田灌溉自动化控制系统。系统利用墒情传感器实时测量土壤墒情参数,通过无线网络传送给中央控制器,由控制计算机根据决策模型自动控制泵机的起停、管道阀门的启闭实现自动灌溉,为农田灌溉提供了一种新的节水设备。     

基于物联网的安徽省农田灌溉实时监测及自动灌溉系统研究

农田灌溉缺乏科学技术的指导,多存在大水漫灌等粗放式灌溉现象,水资源浪费问题突出。基于物联网技术,利用信息传感、实时监测和自动控制等科技手段,实现了土壤墒情及灌溉流量等信息的自动采集、数据的远程存储与分析以及灌溉的自动控制,该系统的研究对安徽省智能灌溉的发展具有重要意义。     

基于UWP技术的智能节水灌溉系统设计

为解决目前农田灌溉技术中存在的过度灌溉、浪费水资源等问题,以实现根据土壤水分灌溉,结合无线传感器网络技术,设计开发了一种基于UWP技术的智能节水灌溉系统,利用土壤湿度的控制方式实现实时适量的灌溉,可以实施到多种平台上运行。系统由信息管理、灌区模块、历史数据和视频监控等组成,对土壤氮磷钾和土壤水分及状态参数实时监测反馈。该系统设置了参数设定、主参数显示和视频监控等界面,系统具有操作方便灵活,易于扩展升级和成本低、节能等特点。     

土壤水分监测与灌溉预报系统设计

土壤水分监测与灌溉预报是实现作物适时适量灌溉的基础。提出了一种新的土壤水分监测与灌溉预报系统,依据实时采集的数据信息,判断作物用水情况,采用智能方法,建立高准确度土壤墒情与灌溉预报的模型,实现作物用水信息实时管理。     

基于物联网的灌溉系统定量控制算法设计研究

精量节水灌溉成为农业生产发展的关键技术。为此,基于硬地育秧过程对土壤水分的精准化控制需求,设计了一种定量灌溉控制系统。同时,根据育秧过程中的土壤需水状况监测结果,设计定量灌溉控制算法,对育秧过程中的水分状况进行预警,实现了精准化灌溉控制。     

基于物联网的果园药水肥一体化控制系统设计与实现

针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

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.     

基于土壤入渗水量分布特性的微喷灌系统组合分析

通过显色示踪方法研究了微喷条件下入渗水量分部模式,在此基础上探讨了微喷组合布置形式。试验结果显示喷洒水量分布为2次曲线情况下,入渗后水量分部符合4次曲线;同时分布峰值位置沿半径方向向外侧偏移,而含水率变化量在垂直方向分布差异性较小。依据实际入渗水量分布情况,采用正方形组合方案对系统的灌溉效率进行评价,组合间距为1.1倍有效喷程时,均匀系数最大。基于入渗水量分布进行微喷灌组合将能有效地提高灌水质量和效率。     

基于水力控制的卷盘式喷灌机调速系统的设计

针对河北农哈哈公司已经研发的基于卷盘式淋灌直流电机驱动控制方案所带来的些许缺点,设计了不同于基于喷灌机水涡轮进水量的电气自动控制方案。本文阐述了卷盘式淋灌机的喷洒车在该办法下的回收调速原理及其调速涉及的机、电控制方案,并对其控制电路、控制器功能和内部运行的程序流程进行了介绍。     

咸水灌溉对土壤水热盐变化及棉花产量和品质的影响

为了充分利用咸水资源,采用田间对比试验,研究了1、3、5、7 g/L等4个矿化度咸水(分别用S1、S2、S3、S4表示)灌溉对棉田土壤水热盐变化特征及棉花长势、产量和纤维品质的影响。结果表明,棉花生育期内各处理0~40 cm土层土壤含水率及地下5 cm处土壤温度总体上都随着灌溉水矿化度的增加而增大,但差异不大;处理间土壤电导率差异明显,灌溉水矿化度愈高,土壤电导率愈大,棉花生育期结束后,降雨对各处理盐分的淋洗率介于29.40%~40.40%。土壤水分和盐分剖面分布受制于土壤质地、降雨和棉花蒸发蒸腾耗水;干旱时期,土壤干燥,盐分表聚,湿润时期与之相反。棉花成苗率、株高、单株最大叶面积和霜前花率均随着灌溉水矿化度的增加而降低,籽棉产量从大到小依次为S2、S1、S3和S4,其中,S4与S1处理间的差异达显著水平。咸水灌溉通过改变马克隆值对纤维品质产生了负面影响,尤其是S4处理。研究结果可为丰富棉花咸水灌溉技术体系提供理论支撑。     

基于ARM处理器的灌溉自动控制系统设计

为了实现农作物需水信息的实时采集和农作物的及时灌溉,设计了基于WinCE和ARM的作物需水信息的采集、分析与自动灌溉控制系统。在总结原有的农作物自动灌溉系统存在的系统资源较少、人机交互界面不够友好等不足的基础上,利用ARM嵌入式系统和WinCE的硬件扩展能力强、实时、移植性好、应用程序开发周期短、人机交互友好等优势,从硬件实施和软件开发两个方面设计了一种新的自动灌溉系统。实测结果表明,该系统可以较好地实现土壤含水率的监测。同时,通过选择中、下层土壤含水率来设定灌溉起、停阈值,达到了节水的目的。系统性能稳定、可靠,能够满足农作物需水信息的实时采集和自动灌溉要求。     

桑田灌溉中的喷灌技术研究

根据桑田的特点,结合节水灌溉的要求,采用PLC电气控制原理结合电磁阀自动切换,实现了无人管理和定时、定点、定量灌溉,同时从技术和经济两方面阐述了桑田喷灌系统的布施方法。桑田喷灌技术的研究对于与之相似的喷灌系统的设计有很大的参考价值。     

基于物联网技术的江西丘陵地区土壤墒情监测

针对江西丘陵地区作物种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点,利用物联网技术,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,建立土壤墒情监测系统,远程在线采集代表性地块土壤墒情、气象信息,实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策和远程灌溉设备自动控制等功能。      

时域反射仪测定高含盐土壤盐分研究

采用室内试验的方法,通过使用时域反射仪(TDR100)测定不同含盐量及不同含水率土样的电导值,与采用电导率仪测定的土壤溶液电导值及烘干法测得的含水率值进行比较。结果表明,它们之间存在显著的线性关系。并根据测定结果得到标定公式,提出使用TDR测定高含盐量土壤含盐量的方法。试验结果可为河套灌区野外测定土壤含盐量提供参考。