高效节水灌溉技术对于农田效益的提升价值及建设措施

【目的】我国农业领域用水处于紧张状态,传统农业灌溉方式容易造成水资源浪费,且农田灌溉质量水平不高,而采用高效节水灌溉技术可以有效改善此局面。【方法】笔者详细介绍了现阶段我国高效节水灌溉技术,包括微灌技术、低压管道灌溉技术、井灌式节水灌溉技术、喷灌技术、滴灌技术等,阐述了高效节水灌溉技术在经济、社会、生态三方面对于农田效益的提升价值,并提出了加大推广力度、完善高效节水灌溉技术管理、合理配置水资源、加大新型技术使用力度等高效节水灌溉工程提升农田效益的建设措施。【结果】在我国各地区农田发展中,引入高效节水灌溉技术取得了显著的效果,农业灌溉服务水平得以有效提升,充分满足了农田灌溉需求,提高了水资源利用率,优化了农作物品质,实现了农业增产增收,提升了农田经济价值、社会价值以及生态价值。【结论】高效节水灌溉技术实现了水资源节约、保护环境的伟大战略目标,进一步推动了中国农业的健康可持续发展。     

基于模糊控制的智能植物滴灌装置设计

随着经济的发展和城市化进程的加快,我国耕地面积日益减少、水资源持续短缺,粮食安全问题日益严峻。智能植物生长柜因具有节水、环保、安全、不受环境制约等优点,是解决该问题的有效方法之一。【目的】提高智能植物生长柜的水资源利用率。【方法】设计了基于模糊控制的智能植物滴灌装置,该装置主要由植物支架、控制器、传感器、水箱、电磁阀及滴箭构成,利用模糊控制算法实现智能滴灌。【结果】基于模糊控制的智能植物滴灌装置能很好地实现数据采集、灌溉控制、参数设置和数据处理等功能,将土壤湿度控制在合理的范围内,在用水量相同的情况下作物长势更优。【结论】该装置可有效提高智能植物生长柜的水资源利用率以及自动化程度,并可推广至其他智能滴灌系统。     

基于作物生长模型的智能灌溉控制系统

【目的】鉴于水资源日益短缺,农田灌溉技术迫切需要进行自动化和智能化改革,开发高效的灌溉控制系统迫在眉睫。【方法】本研究利用主控芯片为STM32f103RCT6的单片机与传感器模块、LoRa模块、GPRS模块等外围电路设计了一款智能灌溉控制系统。该系统可以准确获取作物生长环境信息,包括水分、温度、光照等,而强大的STM32f103RCT6芯片可依据作物生长模型对采集的数据进行分析处理,对作物的需水需肥量做到针对性预判,形成科学的灌溉决策并指导灌溉系统工作,经过系统决策,自适应控制灌溉设备进行精准灌溉。【结果】该智能灌溉控制系统既能够促进作物生长发育,又能提高水肥利用率和作物产量,促进农业增产增收,改善土壤环境,并且控制方式灵活多样,通用性强,经济性好,符合国家绿色发展理念,实现了经济效益和社会效益的双丰收,对发展现代化设施农业具有重要的意义。【结论】此系统的研发,有利于解决农业灌溉水资源浪费严重、智能化水平低的痛点,满足现代农业飞速发展的需求。     

引黄农业灌区测控一体化闸门调控技术探究

【目的】有效促进测控一体化技术在引黄农业灌区的推广应用,提高灌区灌溉管理水平和水资源利用率。【方法】在探讨测控一体化技术组成和应用的基础上,从测控一体化闸门的作用和重要性、调控技术原理、调控技术方法和措施、调控技术数据分析与调控效果评估方面探究了测控一体化闸门的调控技术。【结果】闸门调控技术的核心是自动化控制,基于传感器采集的实时数据,控制系统能够智能地调节闸门的状态,确定何时打开或关闭闸门,以及以何种速度和水量进行灌溉,灌溉策略的设计需要考虑农田的特性、作物需水量和水资源供应情况,进一步优化灌溉策略以及改进技术性能,提高精度和效率。【结论】农业灌区测控一体化闸门调控技术具有广阔的应用前景,可以提高水资源利用效率、降低能源消耗、保护环境、提高农业生产效益,为实现农业灌溉高效管理和水资源高效利用提供技术支撑。     

基于物联网Android平台的远程智能节水灌溉系统

针对农业灌溉中的水资源浪费问题和灌溉远程控制问题,对物联网相关技术进行研究,设计了基于物联网Android平台的农业远程智能节水灌溉系统,实现了对多传感器节点(空气温湿度、光照、土壤湿度、电磁阀、变频器等)远程采集和控制,以及对多个控制器节点的远程监测与控制。系统不受时间地域限制,用户可以通过Android移动终端实现对智能节水灌溉系统的监测和控制。系统采用CC2 5 3 0作为无线传感器芯片、OK6 4 1 0作为控制器节点芯片。实测结果验证了该设计的可行性和有效性,可为远程智能节水灌溉提供平台支持,能够满足农业节水灌溉的需要。     

智能化控制耕层滴灌技术

1系统介绍。智能控制耕层滴灌是集国外先进的滴灌技术与宏菱智能技术开发服务中心研制的“灌溉机井智能无线远程控制装置”为一体，用于大面积农田节水灌溉的新技术。该系统采用单片机模块软件管理，对土壤水分进行自动监测和数据存贮，在数据采集上实现了自动管理。软件的使用和修改也十分方便，并可根据用户的需要和科技发展的要求随时进行修改升级，因而有效的避免了硬件建设的重复，减少了不必要的开支。     

基于ZigBee和GPRS智能监测的节水灌溉装置设计

为了提高农业用水的利用率,解决农业用水紧张问题,提出了一种基于分布式ZigBee和GPRS无线通信技术的大范围远程控制节水灌溉系统,实现了节水灌溉装置的远程监控和自动化调节。该系统以单片机作为控制器,将土壤湿度测试数据进行传输和保存,通过设定阈值来控制零压启动电磁阀实施灌溉操作,并采用无线传感网络和GPRS将采集的数据进行远程传输,实现了定时定量和精确化灌溉。对精细化滴灌系统的过滤器和湿度测试装置的智能监测性能进行了测试,结果表明:该系统可以有效地将过滤器压力和湿度随时间变化曲线传送到远程监控端,且实现了自动化过滤装置的反冲洗功能、滴灌喷头的自动化调节及滴灌的精细化作业。     

基于作物冠层温度变化的无线传感器网络灌溉系统的研究

针对我国部分地区农田水资源利用率低,且干旱灾害比较严重等问题,根据作物冠层温度变化的特征判别作物的水分状况,从低成本、低功耗角度出发,研发了红外测温无线传感器节点和灌溉控制节点,设计了无线传感器网络精确灌溉系统.该系统可以在远程控制中心准确实时获取监测作物的需水情况,并能实现精确灌溉,系统的设计开发为精细农业时空差异性与灌溉决策研究提供了参考.     

小农户节水滴灌系统应用研究

小农户滴灌系统的应用是节水灌溉农业措施之一,该系统造价低廉、安装操作方便且可自由选择。介绍该滴灌系统的特点,在对小农户地块和水源特点进行细化分析的基础上,将小农户滴灌系统分成几种典型形式,以满足不同地块条件的需求,提高农业水资源的利用率。     

自压滴灌技术在农田灌溉中的应用与研究

我国是农业大国,每年用于农业的灌溉用水约占全国总供水量的60%,因此合理应用灌溉技术,提高水资源的利用率,是推动我国农业现代化发展的关键。自压滴灌技术是把自然环境中的重力落差作为农业灌溉用水的动力,将灌溉用水通过设施过滤分流后输送到土壤之中,具有节约用水、节约肥料、节约人力、应用成本低等优势,尤其适用于干旱地区、丘陵山区的农田灌溉。通过分析自压滴灌技术的优势,提出从做好引水渠道、压力前池、首部枢纽、水配水管网等关键要素的设计和规划入手,充分发挥该技术的应用优势,有效提高农田灌溉的效率和水资源的综合利用率。     

智能分区农业滴灌系统的研究——以丘陵山地为例

西南地区农业灌溉因复杂山地坡度和高差不同造成灌溉效率低下、水资源及劳动力浪费等问题,通过分析山地高差、坡度区别和滴灌压力、流量设计,实现了丘陵山地分区实时精准农业灌溉。为此,重点研究山地区域不同对应农业滴灌流量和压力参数不同的精准滴灌系统,优化太阳能低损耗、精准检测土壤含水率、远程控制,以及无线传感网络等核心技术与关键部件。试验结果表明:根据区域划分,实时监测土壤含水率高于或者低于土壤水分所需值时,系统能通过远程控制方式开启或者关闭滴灌电磁阀,同时通过GSM网络将采集到的数据信息以短消息的方式发送到终端,达到山地分区实时精准灌溉和监控的目的。该研究弥补了丘陵山地传统农业灌溉方式的不足,为我国精准农业技术的发展提供了参考。     

农田地下滴灌管道堵塞快速检测装置的设计

农业在我国国民经济发展中起到重要作用,而在当今水资源匮乏的背景下,农田节水灌溉势在必行。滴灌是农田节水灌溉的有效方法之一,特别是在水资源匮乏的地区应用更为广泛。由于农田地下滴灌管深埋于土壤下,导致滴灌管堵塞时不易被发现,如不及时采取措施将会影响农作物的生长并造成损失。为此,研制了一种快速检测农田地下滴灌管道堵塞的装置。该装置以STC90C58AD为主控芯片,采用PHTS-5V-V2土壤湿度传感器对农作物根部的土壤湿度进行检测,对检测到的不同位置上的土壤湿度值进行比较,来判断滴灌管是否堵塞。试验表明:该装置能够快速测定指定点的土壤湿度,判断地下滴管管道堵塞情况,同时具有实时显示、存储、报警等功能,可以满足农田地下滴灌管道堵塞快速检测的需求。     

物联网技术在智慧农业中的应用

【目的】为突破农业领域数据采集困难与智能化程度低等技术发展瓶颈,建设农业物联网,制定农业物联网解决方案至关重要。【方法】本研究利用嵌入式技术、PLC技术、ZigBee组网、计算机网络技术等物联网技术,通过搭建物联网技术在智慧农业的网络链路环境,设计了物联网技术的四层结构图,包括硬件层、网关层、云平台层和应用层。设计了智慧农业网络链路、大棚种植自动化管理控制系统、环境监测子系统和安防监控子系统。【结果】通过建设实时、动态的物联网信息采集系统,可以实现快速、多维、多尺度的信息实时监测,实现农牧业智能监控、智能控制以及农业的可视化、精细化管理。【结论】在智慧农业中应用物联网技术,实现农业生产的自动化控制、信息共享等功能,促进传统农业转型升级,助推我国农业的现代化发展。     

基于光伏驱动的串联直流水泵灌溉系统设计与实现

【目的】农业灌溉是农业生产的重要环节,传统的农业灌溉方式往往依赖于燃油发电机组或布线取电,既耗能又不环保。因此,研究一种绿色、可持续的农业灌溉方法具有重要的现实意义。【方法】光伏发电具有清洁、可再生、绿色环保等优点,是农业灌溉的理想能源。笔者提出了一种基于光伏驱动的串联直流水泵灌溉系统,通过20个动力单元的串联,实现对高位置农田的灌溉。【结果】1）能够实现绿色、可持续的农业灌溉,减少对燃油发电机组或市电的依赖,降低能源消耗,减少环境污染。2）采用串联的方式实现了水泵性能的最大化利用,提高了系统的灌溉效率。3）实现了对水泵、光伏板等关键部件的实时监测,当某个驱动单元出现故障时,系统能够及时检测并暂停所有单元的工作,确保系统的安全运行。4）实现了手机远程控制整个系统工作的开始与停止,提高了系统的操作便利性和实时性。5）实现了对系统状态的监测和控制,能够确保系统在各级水压正常范围内稳定运行。     

不同灌水方式对沙地枸杞土壤水分及产量的影响

【目的】确定根际环形多点源滴灌技术的应用效果。【方法】以陕北沙地枸杞为研究对象,采用小区灌水试验,将根际环形多点源滴灌与地表滴灌、涌泉根灌下对比,研究了不同灌水方式对土壤湿润锋垂直分布范围、土壤含水率、枸杞产量的影响。【结果】地表滴灌下69%的土壤湿润体位于地表0~20cm,涌泉根灌下72.2%的土壤湿润体位于根系主要分布层,根际滴灌下土壤湿润体100%位于枸杞主要根系层;地表滴灌和涌泉根灌、根际滴灌产量比不灌溉枸杞分别增产2 075、3 145、4 150 kg/m^2,水分利用率分别提高了22.4%、41.9%、60.2%;净收入高低排序为根际滴灌>涌泉根灌>地表滴灌,分别比不灌溉处理提高了193.1%、126.3%、81.2%,单位水产值达到了15.0、13.3、11.5元/m^3。【结论】根际环形多点源滴灌的水分湿润范围更适宜于沙质土壤的经济林,是减少地表蒸发损失和深层渗漏的有效技术措施,该技术在沙地经济林生产中有广阔的推广应用前景。     

基于增氧加压功能的盐碱地滴灌装置设计

盐碱地土壤通透性差,土壤内部氧气不足,导致植物出苗难、死苗多、生长困难。针对这一问题,设计了一种基于增氧加压功能的滴灌装置专门用于盐碱地灌溉,该装置包括水箱、氧气输送机构、水压增压机构以及液体输送机构,水箱用于容纳液体,氧气输送机构的输出端与水箱的内腔联通;水箱设置有出水口,出水口能够与液体输送机构联通;水压增压机构设置于液体输送机构上。不仅解决了现有技术中存在的滴灌装置滴灌效率低的技术问题,还利用氧气输送机构和水压增压机构,增加滴灌装置水箱中液体的含氧量,提升植物根茎对水肥的吸收能力和液体远距离输送能力,有效提高了水资源利用率和节水率,为盐碱地区农业滴灌技术的研究提供了参考。     

滴灌自动控制系统灌溉方式及总体结构的设计

宁夏银川市永宁县的黄羊滩农场建有大型的葡萄园,水资源不足、灌溉难以满足。从以色列引进了滴灌系统自动化程度低,控制系统简单,无法精确实现对作物灌水时间和灌水量的轮灌[1]。本文就此问题设计了与之配套的滴灌自动控制系统,考虑到土壤条件、气候因素与灌水量之间的关系对灌溉控制技术以及系统的硬件设计进行了搭建和研究,仅供参考。     

基于ZigBee技术与BP神经网络的棉田自动灌溉控制系统设计

针对新疆水资源紧缺、农业用水量大的一系列问题,基于ZigBee技术设计一种能够实现棉田自动灌溉系统,该系统进行了无线传感器网络节点设计,组建了模块化的设计方案包括信息采集模块、控制模块和通讯模块,通过采集模块采集到的模拟电压信号通过A/D转换成数字信号以便单片机进行处理。通过GPRS通讯模块将信息发送到由组态软件Labview设计人机交互界面,可以监控滴灌现场情况做出自动和手动调整。建立BP神经网络的监测预警模型,并利用这种计算量小的方法来实现稳定监测并达到预警稳定的效果。该系统运行稳定,能够实现数据采集,适用于棉田灌溉的实时监控。     

日光温室油桃节水灌溉试验研究

临夏州降水量稀少,水资源匮乏,为了提高水资源利用率,实行节水灌溉,在该地区进行了日光温室油桃节水灌溉试验研究,研究了滴灌与沟灌技术在生育期内对土壤含水率、作物的生育动态以及产量的影响。结果表明,滴灌比沟灌平均节水1251 m3/hm2,"92-1"品种在滴灌条件下比沟灌每株增产5.9 kg,每公顷增产29475 kg,日光温室反季节油桃栽培应选择滴灌节水技术。为了取得较好的经济效益,应采用滴灌最优灌溉制度。     

基于单片机的农田滴灌自动化控制系统设计

近年来，我国80%左右的用水量消耗在农业方面，而我国农田灌溉水有效利用率较低。研究了基于单片机的农田滴灌自动化控制系统，有利于对灌溉过程进行科学管理，从而提高农田灌溉水利用率。