基于分段多区间的温室夏季温湿度智能控制策略

温室环境调控能有效改善作物生产条件,为有效针对温室温度相对湿度进行精准调控,设计了一种基于物联网的温室智能监控系统,分别进行了降温、除湿、增湿和无设备运行4种处理下的试验,构建了温室无设备运行状态下温度和相对湿度变化的数学模型,通过对比同一条件下无设备运行状态的模拟值与设备调控后的实测值,定量分析出不同设备的调控能力。提出了根据作物需求分时间段、根据设备调控能力分温度区间的分段多区间温湿度调控方法,并进行了试验验证。结果表明：分段多区间控制策略可以有效地调控温度和相对湿度,全天59.46%时间内的温度处于适宜区间中,全天6680%时间内的相对湿度处于适宜区间中;设备运行稳定且未造成设备频繁启闭。分时间段多温度区间控制策略结合智能控制系统可实现远程自动控制。     

基于模糊自适应控制的温室温度调控

为了实现温室在冬季时温度控制精度高、能耗小的目标。该研究提出了一种将热量平衡原理与模糊控制相结合的模糊自适应控制方法,在模糊控制器中加入基于热量平衡方程的输出隶属度函数修正模块,通过监测温室内外温度数据,在上位机中对模糊控制器中的输出隶属度函数进行自适应调整,最终使温室温度稳定在目标温度。结果表明,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制系统具有较好的稳定性和准确性,在设置20℃为目标温度值的情况下,基于热量平衡方程的模糊自适应控制最终使温室温度稳定在(19.8±0.11)℃,一般模糊控制方法最终使温室温度稳定在(13.5±0.5)℃,无法达到目标环境温度值,而阈值控制最终使温室温度稳定在(20.0±0.85)℃;同时,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制能耗较低,且能量利用率更高,模糊自适应控制能量利用率为45.97%,而阈值能量利用率仅为20.21%。研究提出的基于热量平衡方程的模糊自适应控制方法不仅满足温室温度调控需求,而且能够提高能量利用率,降低能耗。     

基于Meta分析的中国灌溉冬小麦产量及水分利用效率影响因素研究

【目的】目前针对灌溉冬小麦产量与水分利用效率影响因素的研究大多集中于某一特定区域,研究结果零散,针对上述问题,揭示宏观尺度下灌溉冬小麦产量和水分利用效率的影响因素。【方法】综合已发表的田间试验数据,采用Meta分析方法得出灌溉在不同地区的增产效应和水分效应,在异质性检验的基础上,通过Meta亚组分析探究灌溉定额、降雨量和平均气温等对冬小麦产量和水分利用效率的影响机制。【结果】与生育期不灌溉相比,灌溉使冬小麦总体增产39.34%,水分利用效率提高3.39%;增产率随灌溉定额的增加而增大,增幅最终趋于稳定,水分利用效率随灌溉定额的增加呈先增加后减少的趋势,当灌溉定额>240 mm时,冬小麦相对水分利用效率变化率显著降低11.29%;随着生育期平均温度上升,灌溉冬小麦增产效应显著提高,生育期均温>9℃时,冬小麦增产率高达45.81%;生育期降雨量对灌溉冬小麦产量影响显著,生育期降雨量处于干旱年份时灌溉增产效应最明显,增产率为72.48%。【结论】灌溉定额为60~120 mm更有利于提高冬小麦产量和水分利用效率。     

盐渍化农田土壤斥水性与理化性质的空间变异性

通过对新疆玛纳斯县盐渍化土壤三个不同尺度(间距分别为50 m、5 m及0.5 m)的284个样点取样分析测定,采用经典统计学、空间自相关、地统计学和分形理论对土壤斥水性与理化性质进行空间格局分析。结果表明:1)土壤斥水性和pH符合正态分布,其余土壤属性符合对数正态分布。三尺度下土壤各属性绝大多数表现为中等变异水平。2)三尺度下土壤各属性的Moran s I系数变化具有相似性,在-0.8~0.6范围内波动。3)三尺度下土壤各属性的半方差函数理论模型大多数能用球状模型来拟合。4)在一定范围内,土壤各属性具有一定的分形特征,分形维数变化幅度为1.75~1.96。分析表明不同尺度下土壤斥水性与理化性质具有一定的差异。     

硅藻土微孔陶瓷灌水器制备工艺优化

为解决现有微孔陶瓷灌水器制备成本较高、产品性能低下,不利于大面积推广和应用的问题,该文以黏土、硅藻土和硫酸钙为主要原料,探索一种微孔陶瓷灌水器的低成本制备工艺。分析了硅藻土掺量和烧结温度2个因素对微孔陶瓷线收缩率、开口孔隙率、维式硬度、渗透系数和微孔陶瓷灌水器流量的影响规律。以线收缩率、维氏硬度、开口孔隙率、渗透系数和流量为指标,优选出微孔陶瓷灌水器的最佳制备工艺。结果表明:硅藻土掺量增加,或烧结温度降低,会使得微孔陶瓷的线收缩率和维氏硬度降低,开口孔隙率和渗透系数增大,进而使得微孔陶瓷灌水器的流量增大。综合比较,1 075℃烧结的硅藻土掺量质量分数为15%的微孔陶瓷灌水器,线收缩率为4.9%、开口孔隙率为26.3%、维氏硬度为448 MPa,在10 k Pa的工作压力下流量为1.64 L/h,兼备良好的力学性能和水力性能,是制备微孔陶瓷灌水器的最佳工艺。该研究为微孔陶瓷灌水器的制备和性能优化提供了参考。     

低压微管圆弧形迷宫流道水力特性研究

在采用微管圆弧迷宫式流道模型的基础上,回归分析低压条件下的流量压力关系,并对不同压力、不同流道直线段长度和单元数的流道水力特性进行测试,分析流道参数对流道水力特性的影响.进一步分析了流道直线段长度和单元数对流态指数和流量系数的影响规律.并研究了其对流道阻力特性的规律.结果表明:低压条件下的流量压力关系符合经典的流量压力...     

涌泉根灌土壤湿润体影响因素的试验研究

滴头流量、灌水量及埋深与土壤湿润体的关系是涌泉根灌设计的依据。通过室内土槽试验,研究了涌泉根灌的滴头流量、灌水量及滴头埋深对均质粘壤土湿润体变化的影响。结果表明：涌泉根灌土壤入渗湿润体在垂直向下距离和水平扩散距离均与灌水时间成幂函数关系,相关系数达到0.98以上;滴头流量和灌水器埋深对土壤入渗湿润体影响较大,而灌水量对...     

塿土土壤水力特性空间变异的多重分形分析

为探讨塿土土壤水力特性的空间分布特征,对杨凌示范区大寨乡小麦与玉米轮作地进行直线分布土壤取样,室内测定了土壤水分特征曲线、饱和导水率、土壤含水率、容重等土壤水力特性,用Brooks - Corey模型对土壤水分特征曲线进行拟合,采用多重分形方法对Brooks- Corey模型参数(θs、α、n)、饱和导水率(Ks)、土壤含水率(θ)、容重(ρ)等进行空间变异性分析.结果表明:在全部采样方向上Ks、α及n的变异性较强,θsθ及ρ表现为弱变异;不同采样方向上土壤水力特性参数具有多重分形特征;不同采样方向上θ,、θ及p的多重分形结构较弱,空间变异性不强;不同采样方向上Ks、α及n的多重分形结构明显,广义分形维数分别为0.7 ～1.9、0.6～1.2、0.9～1.1,空间变异性较强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构.     

基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统设计与试验

为实现节能、节水,提高灌溉和土地利用效率,在对太阳能技术、节水灌溉技术、全球定位系统（global positioning system,GPS）导航技术等进行研究的基础上,研制一种基于 GPS 导航的太阳能驱动平移式喷灌机,并在此基础上设计开发导航控制系统。整个机组以太阳能光伏组件和蓄电池为电源,直流电动机作为动力,采用四轮差速转向。以喷灌机横向偏差和航向偏差作为控制输入变量,直流电机脉冲调制（pulse width modulation,PWM）转速调节电压增量作为输出变量,构建基于线性比例控制的导航控制器,实现了对喷灌机两侧车轮转速的调节控制。导航控制系统以32位先进精简指令集机器（advanced RISC machine,ARM）微控制器 STM32F103芯片为核心,集成导航控制器、转速操纵控制器、GPS、电子罗盘和转速传感器,采用控制器局域网（controller area network,CAN）总线结构进行通讯,实现喷灌机的自主导航控制。路径跟踪试验结果表明：喷灌机自动导航控制系统能基本满足喷灌作业要求,并能较好地实现路线跟踪,在以0.4、0.8 m/min 速度行驶30 m 过程中直线跟踪最大横向偏差不超过20 cm,系统可靠性较高。研究可为实现农业机械与太阳能技术相结合提供参考,对类似自走式喷灌机的发展提供依据。     

基于制造偏差的滴灌系统综合流量偏差率

在文献[10]提出的流量偏差率公式基础上,作了进一步推导,简化了公式中的参数。根据步进法水力解析原理,模拟了不同制造偏差下给定灌水小区的综合流量偏差率,通过对综合流量偏差率的统计分析,验证了理论公式。利用公式分析了制造偏差对综合流量偏差率的影响,提出了灌水小区综合流量偏差率允许值的建议。