基于能坡线法的微灌双向异径毛管设计

根据最佳支管位置是位于使两侧毛管灌水器平均工作压力相等处的定义,基于能坡线法推导了微灌双向异径毛管的最佳支管位置、进口工作压力、水力流量偏差系数及极限管长的计算公式,并给出了最佳支管位置参数的数值表。以此为基础,提出了3种常见设计情况下的微灌双向异径毛管设计步骤。通过3个设计实例表明:该方法准确可靠,可以简便快速地设计各种均匀坡条件下的微灌系统双向异径毛管,提高微灌工程设计效率。     

膜片式多孔管灌水技术研究

为了解决滴灌系统造价高、耗能高,渗灌系统易堵塞、堵塞后难发现、难检修的缺点,本文研究提出了一种新型的果园节水灌溉技术—膜片式多孔灌溉水技术。通过对不同孔径、孔距的毛管,在不同水压力下毛管泄流量的测定,确定出水压力与单孔泄流量的关系为q=kH~X,然后利用勃拉修斯公式计算最大毛管长度,表明允许毛管长度与孔径、孔距关系非常密切;采用计算所得的毛管长度,现场测试其流量偏差率,测度结果总体能够满足要求,膜片式多孔灌能够在经济比较落后,水源缺乏且有微小水源的干旱地区使用。     

基于热量平衡方程的温室冬季温度控制策略

为解决配备空气源热泵的温室在冬季加热时温度调控不稳定等问题，该研究在对温室热传递原理进行分析的基础上，通过实测数据分别计算了温室卷被闭合与揭开两种状态下的综合传热系数、空气源热泵系统工作性能参数和雾化喷淋工作性能参数。根据温室热量平衡方程，建立了调控设备控制时间与温室环境参数间的数学关系，并以此提出了温度控制策略，系统运行时利用传感器实时采集环境数据作为输入，输出设备所需工作时间，并据此控制设备启停。经试验验证，基于热量平衡方程的控制方法能有效控制温度在目标值附近，且温度变化稳定、波动幅度小。在外部天气状况相近条件下，该控制方法的单日耗电量比基于上下限阈值控制的方法节约9.06 kW·h，占其当日耗电量的10.95%。在控制策略研究的基础上，利用典型物联网结构设计并实现远程自动控制，研究结果可直接应用于实践。     

基于XGBoost的温室环境预测与卷膜决策方法研究

为了实现温室大棚环境由人工管理到自动控制，将农民经验管理模式模型化、参数化，对温室大棚环境进行控制，在陕西杨凌选择管理优质的温室作为研究对象，利用机器学习的极端梯度提升算法（extreme gradient boosting,XGBoost）建立室外环境（温度、湿度和不同高度温度）、室内环境（温度、湿度）、控制（卷膜） 3者之间的关系，分别对4个不同生育期（新梢生长期、开花坐果期、果实膨大期、着色成熟期）葡萄温室的温、湿度进行模拟，并建立温室环境控制卷膜决策模型，将该模型应用于杨凌地区“锦田农庄”3号葡萄温室，实现了直接通过温室外界环境对温室卷膜进行远程控制。结果表明：与实际情况相比，模型决策准确率为95%，根据结果进行卷膜远程控制，昼间卷膜开启后，温度、湿度变化趋势缓慢，均处于目标区间，说明所建立的卷膜决策模型可以有效调控温室内的温度和湿度，能够减少温室内传感器的使用，具有较强的应用价值和推广意义。     

套管长度和灌水器流量对涌泉根灌入渗特性的影响

为确定黄土高原苹果涌泉根灌时的适宜应用参数(流量和套管长度),选用PP棉滤芯作为配套套管进行室内土箱试验,探究灌水器流量和套管长度对其入渗特性的影响.试验结果表明:大灌水器流量有利于土壤水分在垂直方向上的运移;流量越大,灌水结束时和土壤水分再分布后,湿润体的体积、湿润体内高含水区域范围以及含水率的最大值也随之增大.套管内积水可增大入渗面和入渗水势梯度,从而使土壤水分的运移速率明显增大.灌水器流量和套管长度的交互作用会直接影响土壤水分在水平和垂直方向上的运移,当灌水器流量为12 L/h、套管长度为40 cm时所形成湿润体的体积最大,湿润体内水分分布更均匀,最有利于土壤水分在水平和垂直方向上运移.