基于物联网农业灌溉系统精准控制模型的研究

为进一步提升我国农业灌溉系统的综合作业效率,体现灌溉的先进性与科学性,提出以精准控制模型为切入点,以物联网技术为主体支撑平台,针对其作业系统展开设计与优化。通过引入物联网强大的系统性架构,规范与强化各网络节点的部署与协作关系,科学搭建用于实现精准灌溉控制的数学模型,同时导入合理的系统软件设计程序与硬件功能组件配置,形成完整集成式的农业智能灌溉系统。结果表明:基于物联网平台技术的精准控制模型应用后,整体的作业效率得到显著提升,系统精准度、系统响应率分别相对提高了6.25%和7.68%,动作延迟率相对降低了2.72%,灌溉节水效率提升至91.50%。物联网平台下的精准控制模型应用效果良好,设计理念正确,可为灌溉领域实施节能降耗提供参考。

基于计算机网络控制的智能喷灌系统应用研究

为了实现植株根部含水率的精确控制,基于ZigBee技术建立了智能喷灌系统。计算表层含水率变化量、平均温度、日照长度与根部含水率变化量的相对关联系数,选定表层含水率变化量为自变量参数,采用线性拟合的方法,建立根部含水率变化量模型;探究喷灌阀控制信号和喷灌流量之间的关系,进而建立喷灌阀控制信号与表层含水率变化量之间的模型;设计系统工作流程,实现根部含水率精确控制。对网络系统监测表层含水率的精度和根部含水率恒定控制进行测试,表明系统具有良好的工作性能。

基于FCM-GA灌溉供水管网减压阀布设优化

为探究灌溉供水管网中存在的漏损过高以及局部压力过大的问题,提出了一种基于FCM-GA的供水管网减压阀布设优化方法,该方法借助MATLAB、EPANET、MATLAB-EPANET-Toolkit以及PlatEMO平台等工具,对西班牙的BIN管网进行分区布置减压阀并优化阀后压力,以不同分区方案的成本与降漏效果为控制指标,筛选出最优方案。结果显示:最优方案(分5个区)将整个管网的漏损率降低至7.45%,相较初始管网降低了20.04%,降低的漏损费用可达114€/d,在减压阀服务年限内可收回成本并达到盈利,并实现对整个管网系统的压力管理,提高了管网的稳定性和可靠性,有利于减少管网事故发生。因此,基于FCM-GA的灌溉供水管网减压阀布设优化是一种安全、低成本和高效益的降漏与控压方法,在有效降低灌溉用水费用的同时,可更好地实现节水灌溉。

基于大数据的智能灌溉决策系统设计研究

目前,我国农业灌溉作业中,灌溉系统智能化、自动化程度不高,不仅无法高效率完成灌溉作业,且造成水资源的严重浪费,导致在一定程度上阻碍我国的农业发展。为此,提出了基于大数据的智能灌溉决策系统,并采用卷积神经网络和模糊控制对灌溉用水量进行预测控制,设计了一种智能灌溉系统。试验结果表明:该算法可正确预测农田用水量,达到节约水资源的目的。

基于BP神经网络PID的节水灌溉施肥系统研究

中国的化肥使用率常年居世界首位,且农业用水利用率较低,依靠个人经验的方法不仅造成了肥料和水资源的浪费,而且使当地生态环境也受到污染。由于管路运输等原因,节水灌溉施肥系统具有模型的时变性、非线性与时滞性的特点,普通控制器很难对节水灌溉施肥系统的流量进行精准控制。针对上述问题,设计了一种基于BP神经网络PID的控制器,以期实现节水灌溉施肥系统对液体肥流量的精准控制;同时,与传统PID控制器进行对比,用MatLab软件进行仿真分析,得到阶跃响应曲线。研究结果表明:基于BP神经网络PID的控制器具有优异的控制效果,可以满足节水灌溉施肥系统精准控制的实际要求。

基于高精度传感器和卷积神经网络的智能灌溉系统研究

为了实现智能精准灌溉,以STM32为主控板,将基于卷积神经网络图像识别技术应用在灌溉系统中.结合EC-5土壤水分和温度传感器来检测土壤的湿度和实时温度,利用图像识别技术对土壤不同的干旱情况下植物叶片状态的识别.通过结合农作物叶片状态和土壤的湿度情况进行精准灌溉.在Keil5中完成各个功能模块的软件设计,通过主控板将采集到的数据与设定值做对比,实现对植物的精准灌溉.同时,用户可以在手机端上实时观察土壤湿度和植物的状态,也可以通过手机端进行远程操作.经测试,本系统可以实现对植物的精准灌溉.

基于双RTU的田间滴灌工程远程监测系统的研究

为了节约水资源和实现田间灌溉自动化,提出基于双RTU的自动滴灌方案。两个RTU系统可以分别独立实施自动灌溉,且相互监督、备用。将水泵供水区域内的农田划片处理可以提升两个系统的利用率。针对水量要求比较严格的农作物,以及土壤墒情的反馈信息,采用智能灌溉控制系统实施自动灌溉。针对大片种植相同农作物的田地,使用低成本的刷卡灌溉控制系统实施灌溉。用户可通过IC卡刷卡或手机发送灌溉指令,并在RTU屏幕或手机上查看水费、电费等信息。同时,RTU会将灌溉信息发送给监控中心进行数据的处理。实践表明该系统在节水、省时省力方面具有重要的研究意义。

农田灌溉系统网络安全模型的设计

以农田灌溉系统数据传输过程为研究对象,基于无线网络通信传输的方式,搭建灌溉系统数据交互系统。利用温湿度传感器对农田区域内的土壤湿度进行监测,监测数据经通讯网络发送至上位机,与设定阈值比对后生成灌溉控制指令。运行试验数据表明:系统运行过程稳定高效,数据传输安全,在农田灌溉过程中具有较高的实用性。

一种农业自动化灌溉系统的高效能设计研究

以进一步提升农业自动化灌溉系统的作业效率为研究目标,选取其核心结构组件布局作为研究对象,基于通信控制优化理念展开高效能设计研究。结合自动化灌溉系统的运行机理,从通信网络架构分层角度入手,建立灌溉系统参数计算处理模型。针对系统软件控制和硬件配置完成优化,选定灌溉作物进行灌溉试验,结果表明:此通信网络架构理念下的控制优化布局,可实现灌溉系统的响应准确率与决策准确率同步提升,系统运行稳定有效;整体系统的灌溉效率可达94.55%,满足智能化灌溉控制设计要求,具有很好的应用推广价值。研究结果对于灌溉系统向智能化精准化提升有较好的启示意义。

基于网络数据库应用的农业智慧灌溉平台研究

以农业灌溉控制过程为研究对象,基于网络数据库技术设计了一种远程智能灌溉系统平台。智慧灌溉系统平台以传感器技术、网络通讯技术及数据库技术为基础,采用自上而下的方式进行搭建,采用数据采集节点对灌溉区域内的环境参数进行采集和监测,并将数据传输至云服务平台,生成灌溉控制指令后发送至现场控制器节点,控制电磁阀或水泵执行灌溉任务。

水稻工厂化育秧滴灌控制系统设计--基于模糊神经网络

针对近年来水稻产量不断提高的现状,为了减少人力、优化育秧环境、降低生产成本,基于模糊控制与神经网络相结合的方法,设计了一种基于模糊神经网络的水稻工厂化育秧滴灌控制系统,具有实时数据监测、历史数据查询分析、滴灌信息预测等功能。

智能灌溉关键技术及应用前景分析

为解决传统农业灌溉用水量大、水资源利用率低、劳动成本高的问题,研究智能灌溉系统通过对灌溉土壤的数据采集,结合物联网技术、网络异构融合技术实现水肥一体化灌溉远程控制,整个过程为网络实时闭环控制,过程可靠性、精准性高。智能灌溉系统可结合不同作物的具体需求设定相对应的灌溉目标和任务,能有效减少水资源、肥料、劳动力等相关成本。对于我国这样的农业大国,智能灌溉技术可为未来实现农业用水高效利用、节约人力成本提供有效的技术支撑。

基于ZigBee技术的建筑工程绿地灌溉系统

本文设计了由无线传感器节点、路由节点、控制器节点组成的基于ZigBee技术的节水型无线传感器网络绿地自动灌溉系统。传感器节点是基于CC253O构建的土壤水分及环境温度采集系统。传感器节点采集的温湿度数据以无线的方式通过路由节点发送到控制器节点,从而实现温湿度数据的自动采集和监测。根据温度数据制定了冬季、春秋季、夏季三种灌溉模式,并以C语言将程序植入控制器节点,实现了从数据采集、传输到灌溉控制自主运行的工作模式。系统结构简单、价格低廉,省去了上位机的监控和人员的操作,自主运行,实现了节水和无人值守的目的。

物联网技术在农业智能灌溉系统中的应用

阐述农业物联网的基本架构,面向智能灌溉的物联网技术,包括基于lora无线传感器网络技术、利用lora技术构建智能远程节水灌溉系统、智能灌溉系统的整体工作流程、物联网解决方案。

无线通信网络在智能灌溉系统中的应用

农业是一个国家经济发展的命脉,节水灌溉则在农业发展中具有非常重要的作用,特别是对于我国这样的农业大国而言,更是如此。当前,随着我国农业用水量越来越多,而水资源利用率不高等问题的出现,采用先进技术提高农业生产效率就成了迫在眉睫的重要问题。而随着无线通信网络的产生,基于无线通信网络的智能灌溉系统,不仅可以有效提升水资源的利用率,还可以让水资源短缺的问题得到一定程度的缓解,促进农作物产量和质量的提高,降低种植成本,极大地促进了灌溉的有效性与准确性。为此,对无线通信网络在智能灌溉系统中的应用问题进行探究,具有重要的意义和价值。基于此,文中首先对当前智能灌溉系统中无线通信网络技术的应用进行了介绍,之后分别从总体目的、具体目标、基于无线通信技术的智能灌溉系统的总体功能结构、基于无线通信技术的智能灌溉系统设计等方面,阐述了基于无线通信技术在智能灌溉系统中的应用。

控制交替沟灌中灌水控制下限对玉米叶片水分利用效率的影响

控制交替沟灌是通过调节作物生理过程实现节水的一项新技术.试验结果表明,在控制交替沟灌条件下,叶片蒸腾速率随着土壤含水量的降低而下降,而叶片光合速率则在土壤含水量降到某一数值以前没有显著的变化,从而造成叶片水分利用效率在较轻的水分胁迫下会有一定程度的提高.从叶片水分利用效率的角度分析,控制交替沟灌的灌水下限控制在田间持水量的70%左右效果最好.与对照相比,此时光合产物积累量下降2.1%,而蒸腾耗水量减少9.8%,叶片水分利用效率提高8.8%.

隔沟调亏灌溉对冬小麦旗叶生理特性与产量形成的影响

为了解垄栽模式下隔沟调亏灌溉对冬小麦生理生化特性以及产量形成过程的影响及其机理,在移动式防雨棚测坑内进行了试验。试验设置5个处理,即T1(常规畦灌):全生育期计划湿润层土壤含水率控制在65%~75%田间持水率(FC);T2(隔沟交替灌溉,AFI):全生育期1/2交替灌,当土壤含水率下降至(55%~65%)FC区间内,即灌水至95%FC;T3、T4、T5为隔沟调亏灌溉处理:分别在返青拔节期、拔节抽穗期、抽穗灌浆期将土壤含水率控制在(55%~65%)FC,其余生育阶段按T2处理控制土壤含水率。测定冬小麦花后旗叶光合特性指标、脯氨酸含量、可溶性糖含量和产量构成等指标。试验结果表明,常规畦灌方式下冬小麦旗叶具有最高的净光合速率、蒸腾速率,但隔沟交替灌溉处理和隔沟调亏灌溉方式下的各个处理表现出较高的叶片水分利用效率,其中T3在开花期和灌浆期的日均叶片水分利用效率均为各处理中的最大值。各处理的籽粒产量由大到小依次为:T1、T2、T3、T4、T5,与T1相比,T2与T3分别减产1.98%(P>0.05)和5.68%(P<0.05),但分别节水10.01%(P<0.01)和16.91%(P<0.01),产量水分利用效率分别提高9.04%(P<0.05)和15.82%(P<0.01)。本试验条件下,隔沟调亏灌溉方式在返青拔节期施加适当的水分调亏((55%~65%)FC)是兼顾节水、稳产的最佳处理。

基于无线传感网络与模糊控制的精细灌溉系统设计

为准确判断作物需水量并确立合适的灌溉控制策略,实现作物的自动、定位、实时与适量灌溉,设计了基于ZigBee无线传感网络与模糊控制方法的精细灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传感器网络采集土壤水势与微气象信息(包括环境温度、湿度、太阳辐射与风速等),并传输灌溉控制指令;结合FAO56 Penman-Monteith公式计算农田蒸散量,并将农田蒸散量和土壤水势作为模糊控制器的输入量,建立了多因素控制规则库,实现了作物灌溉需水量的模糊控制。试验结果表明该系统经济实用、通信可靠、控制准确性高,特别适用于中小型灌溉区域的精细灌溉。

控制性交替隔沟灌溉对夏玉米生理特性和水分生产效率的影响

2008年6～9月在河南新乡进行了不同沟灌方式和水分处理下(质量比占田间持水率的80%、70%、60%)夏玉米生理特性和生产效率的试验研究。结果表明:交替隔沟灌溉有效抑制冗余生长,使光合产物向有利于产量形成方向运转,灌水量均减小33.3%,耗水量降低22.04%、21.05%和23.88%,减产2.85%、3.99%和9%;常规沟灌和交替隔沟灌溉的灌溉水生产效率(WUEI)均是70%处理最高,为1.74和2.50 kg/m3,总水分生产效率(WUEET)表现为常规沟灌70%处理最高(1.63 kg/m3),交替隔沟灌溉80%处理最高(2.05 kg/m3);同种水分处理,交替隔沟灌溉的水分生产效率远高于常规沟灌,是夏玉米适宜的供水模式。

基于经济组网方式的灌溉远程自动控制系统

灌溉远程自动控制系统数据通讯部分的工程投入 ,一般占工程总投入的 5 0 %以上。根据工程实践 ,从数据传输部分入手 ,将经济组网方式、无线半双工窄带高速数据通讯技术、先进的数据库访问连接技术以及错开水泵开关与数据采样、传输时间等抗干扰技术措施 ,应用于灌溉远程自动控制系统 ,使该系统的整体技术经济性能得到显著提高 ,并有效降低了工程造价。