自动化控制在节水灌溉系统中的应用

为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,应用计算机技术、自动化控制技术于农田灌溉系统。结合ZigBee无线传感网络与GPRS网络,设计开发了基于CC2530和MSP430的节水灌溉控制系统。该系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点、基站、监控中心4部分组成,能实时监测土壤含水率变化。系统利用土壤水分传感器测量土壤含水率参数,对比预设的含水率上下限,判断是否需要灌溉及何时停止灌溉。初步测试证明,该系统运行稳定可靠,能够准确获取土壤含水率信息,并进行节水灌溉控制。和传统灌溉方式相比,自动灌溉实现了智能化、自动化、精确化的灌溉控制,节约了水资源,有效地提高了生产率。     

调亏灌溉下旱稻亏缺节水灌溉规律的研究

计算出旱稻19个处理方案,以及满意处理方案的WUE、节水率和产投比,并根据旱稻盆栽试验时处理方案节水量、节水率、阶段节水率的计算和图形分析,得出旱稻亏缺节水规律,从节水率、产投比和WUE等3个因素来考虑,建立一级模糊概率综合评判模型,评价旱稻生物工程节水技术方案是否为满意.     

基于无线传感器网络的节水灌溉远程监控系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,提出了一种基于无线传感器网络与GPRS网络相结的农田自动节水灌溉远程监控系统,该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、无线传感器网络、GPRS模块和阀门控制器组成。系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点和无线网关实时监测土壤含水率变化,根据土壤含水率和农田用水规律实施精确灌溉。系统实现了节水灌溉的自动化控制,改善了农业灌溉水资源的高效利用和灌溉系统自动化水平。实验结果表明,整个系统的伸缩性较好,当土壤含水率太高或某种因素导致某些传感器节点损坏,系统中的其他部分仍能持续正常工作,具有自组织重新恢复的功能。监控中心能够实时地显示出各节点的土壤含水率参数和阀门的启停状况,实现节水灌溉的远程监控。     

基于物联网和PLC的农田智能节水施灌系统设计

针对当前灌溉技术采用定时人工整体灌溉,不能根据土壤含水情况进行节水控制,存在浪费水资源的问题,基于物联网和PLC设计了一种新的农田智能节水施灌系统,从硬件和软件两部分进行优化研究。系统硬件主要由中央处理器、PLC模块、射频信号传感器、土壤传感器、温度传感器组成,系统硬件内部PLC模块主要负责控制节水灌溉架构,在农田监测终端上所收集到的信号在微处理器中实现转化,转变为计算机系统可以辨识的脉冲信号。通过计算机进行计算,确定最适宜的浇水量和灌水时机,采用CC2591型射频信号传感器提高传感速度,选择HL-TTN1土壤传感器检测土壤的含水量,PT100型传感器进行温度检测。通过物联网针对需要灌溉的土地进行网格化处理,采集传感器测试土壤含水量、空气温度等环境参数,引用Zigbee协同开关设置节水灌溉程序。实验结果表明,基于物联网和PLC的农田智能节水施灌系统土壤含水量计算误差在2%以内,能够达到目标值,远程网格节水控制准确度高达98%以上,使农田生长达到高产、高效、优质用水的效果。     

节水灌溉综合自动化监控系统研究——评《中国节水灌溉》

农业可持续发展要高度重视节约农田灌溉用水,提高农业水资源的利用效率。集成计算机技术、自动化控制技术、通信技术等的智能灌溉系统,是一套自动化监控系统,可实时监测农田情况,进行控制灌溉,实现高效节水的目的。《中国节水灌溉》一书详细介绍了我国节水灌溉的各项发展成就、技术以及政策,对促进我国节水灌溉事业发展,向全社会宣传和推广节水灌溉技术发挥积极作用。     

基于ZigBee技术的农田节水灌溉系统

结合我国的农业现状,介绍了基于Zigbee技术的农田节水灌溉系统及其实现方法和应用前景.Zigbee是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议,系统采用以CC2430芯片为核心的无线数字通信模块,实现对农田灌溉进行无线监测与控制.系统利用工控机与第一层网络协调器进行有线通信,实现了对整个网络运行的集中监控和数据信息的存储.     

对节水灌溉的再思考

华北地区农田灌溉的节水潜力问题,在“七五”期间对其研究过程中存在着两种截然不同的观点。一种观点认为灌溉水资源在地区内利用率已相当高,节水潜力有限,另一种观点认为由于灌区内的设施年久失修,灌溉输水过程中存在着严重的水量损失现象,且灌水定额控制不严,大水漫灌时有发生,因此农田灌溉节水大有潜力可挖。本文通过对节水潜力进行分析,初步提出了农田灌溉节水潜力的计算方法,指出了节水措施的有限性和制定节水灌溉措施规划的重要性。文章最后提出了当前急需认真研究的与此有关的几个问题,并就这些问题谈了自已的看法。     

黄河下游引黄灌区冬小麦节水灌溉与增产效益分析

应用麦田水分动态平衡模型和干旱预报模型计算小麦的适宜灌溉期和灌溉水量。依据实测资料，对小麦的节水灌溉与增产效益进行了分析。结果表明，应用这种节水灌溉技术，可充分利用土壤储水和自然降水，减少灌水次数，降低麦田水分的无效消耗，提高土壤水利用率，达到节水增产的目的。同其它方法相比，此方法的优点除投资省外，主要是能对旱情进行早期预报，从而能在大面积的农田上进行适时适量的灌水，这对促进农业节水增产具有十分重要的意义。     

VIKOR法在节水灌溉项目方案优选中的应用

【目的】有效解决节水灌溉项目方案选择困难得多属性复杂决策问题。【方法】基于VIKOR算法提出了一种新的节水灌溉项目方案优选方法,使用目标差值率对各指标的原始数据进行标准化处理,同时利用改进的CRITIC法进行客观赋权。【结果】通过对实际案例应用进行分析,并与其他优选方法作对比,当VIKOR法的决策系数取不同值时,得到的排序结果分别与模糊综合评价法、模糊物元模型结果完全一致,得出的最优方案与实际情况相符,表明了将VIKOR法应用到节水灌溉项目方案优选中是可行的。【结论】VIKOR法具有原理简单、计算简便、分辨率高、结果稳定性强等特点,并且决策系数可以根据项目研究意义和决策者的意愿进行调整,增强了VIKOR法操作的灵活性和结果的可靠性,该方法也可以在类似工程方案优选与评价方面广泛应用。     

高标准农田建设中节水灌溉技术的应用研究

近年来,我国节水灌溉技术水平显著提升,但由于市场推广不足,极大地限制了该技术的应用与发展。基于此,笔者针对高标准农田建设中节水灌溉技术的应用进行了深入的分析与探究,阐述了几种先进的节水灌溉技术,提出了加大资金保障力度、积极推进农田示范区、科学构建节水管理体制等推进节水灌溉技术在高标准农田建设中应用的策略。结果表明,节水灌溉技术作为一种新型的灌溉方式,能够充分采用现代化的技术与设备有效减少农田灌溉中水资源的浪费,提高水资源的利用率,提升高标准农田建设水平,推动高效节水灌溉技术向着自动化、智能化、网络化方向发展。     

作物节水灌溉需水规律研究

基于节水灌溉条件下作物需水量试验资料,分析了控制灌溉和覆膜旱作节水灌溉的水稻需水规律以及节水高效灌溉模式下冬小麦、夏玉米和棉花作物的需水规律。结果表明,节水灌溉模式通过对水稻、冬小麦、夏玉米和棉花等作物产生的生长调控作用与补偿生长效应,使植株蒸腾量和棵间蒸发量较大幅度减少,各阶段需水量、需水强度和需水模系数均发生显著变化,形成了节水灌溉模式的主要农作物新的需水规律。可为节水灌溉制度的制定、节水型灌区动态配水及灌溉预报等提供科学依据。     

不同灌水处理农田表层土壤密实度变化特征

通过3种不同灌水处理玉米膜下滴灌大田试验,对土壤密实度与含水率的9次监测数据进行统计分析和曲线拟合,揭示了玉米全生育期农田表层土壤密实度随时间的变化过程,分析了土壤密实度与含水率间的数量关系。结果表明:灌水过程对土壤密实度影响较大,灌水后表层土壤密实度明显增大;土壤密实度不随灌水定额增大而增大(或减小);表层土壤密实度与含水率之间存在一定的二次函数关系,且相关系数为0.89~0.93。因此,进一步深度分析研究土壤密实度随时间和含水率的变化特征,这将对农田合理精准灌溉和防治土壤板结具有重要意义。     

保护地番茄渗灌适宜灌水控制上限的研究

用田间小区试验的方法,研究了保护地栽培番茄渗灌不同灌水控制上限(单次灌水量)对番茄耗水特点、灌溉水水分利用效率等的影响。渗灌管埋深为30 cm、计划湿润层30 cm且其湿润比取0.5、灌水控制下限为土壤水吸力30 kPa。试验结果表明,灌水控制上限取土壤水吸力8 kPa、单次灌水量取145 m3/hm2时,有利于番茄植株生长发育,可以实现高产、节水的目标。     

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。     

不同节水灌溉模式对白茶品质及茶园土壤重金属含量的影响

为探究不同节水灌溉模式对白茶品质及茶园土壤重金属含量的影响,设计不同灌溉方式(喷灌和滴灌)和不同土壤水分控制下限(65％、75％和85％),观测白茶水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、儿茶素等品质指标及茶园土壤铬、砷、镉、汞、铜和铅含量,同时引入投影寻踪分类模型,基于高优白茶品质和低重金属残留对节水灌溉模式进行综合评价.结果...     

干旱区大田膜下滴灌对土壤盐分的影响

为研究干旱区大田膜下滴灌土壤盐分运移特征,在新疆石河子炮台试验站进行连续4年的试验研究。结果表明,膜下滴灌条件下,边行盐分偏高,棵间土壤盐分上升;耕作层土壤盐分下降,耕作层以下则增加,但由于滴灌灌水频繁,作物根系分布层内(0～40cm)土壤盐分始终处于较低值;利用膜下滴灌可以明显降低盐荒地土壤盐分,加速盐荒地改良和弃耕地的收复。     

滴灌对农田N2O排放影响的研究进展

灌溉作为调控土壤水分状况的重要措施,直接影响农田温室气体的排放过程。滴灌是一种高效节水灌溉技术,其对温室气体排放的影响受到广泛关注。通过查阅大量文献,综合分析了滴灌对农田土壤N2O排放影响的研究进展与发展趋势。文献资料显示,滴灌通过调控土壤湿度和温度环境,改变土壤微生物菌群和土壤中气体传输速度,进而影响土壤N2O的产生以及排放速率;与其他灌溉方式相比,滴灌不破坏土壤结构,土壤内部水、肥、气、热条件稳定,适宜于作物生长,有利于土壤有机氮的矿化。但目前滴灌条件下温室气体排放的空间异质性和多种温室气体的同步定量研究等方面仍存在一些不足(例如:滴灌条件下土壤干燥区和湿润区N2O排放通量间差异研究和不同种类温室气体的同期影响研究)。今后,要加强监测滴灌下多种温室气体同期排放和不同土壤区域N2O排放差异,加强从分子水平探究滴灌模式下土壤微生物对N2O气体产生过程的作用机理等方面的研究,为构建环境友好型农业模式提供科学依据。     

基于模糊控制的温室灌溉控制系统的研究

针对温室灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点,开发了基于LabVIEW平台的温室节水灌溉模糊控制系统。该系统由土壤湿度传感器、数据采集卡、LabVIEW软件平台等组成,以土壤湿度偏差以及偏差变化率为输入量,以灌溉时间长度为输出量,采用MATLAB Fuzzy Logic工具箱设计模糊控制器,实现了温室灌溉需水量的模糊决策系统。试验结果表明,该系统能够根据土壤水分适时、适量的灌溉,对节水灌溉技术的发展起到了一定的作用。