电气控制技术在节水灌溉装置中的应用研究

以节水灌溉装置自动控制为研究对象,基于电气控制技术对灌溉装置控制系统硬件电路进行了设计,并对节水灌溉装置系统自动控制流程软件进行设计。工作时,传感器对种植区域内的温度和湿度参数进行采集,控制系统根据参数信息进行灌溉操作,可有效提高种植过程中的水资源利用率。所设计的控制系统能够将种植区域内的环境参数信息进行实时显示,便于系统应用人员进行操作控制。

基于新型技术的梨树滴灌装置设计研究

较落后的农业灌溉技术和用水不合理导致水资源的极大浪费,而农业如何节约水资源、实现精准灌溉成为现阶段的重要问题。基于此,文章以新型滴灌装置为研究对象,对国内外现状进行了分析,总结了滴灌装置设备在使用技术、方法、效用等方面的常见问题,建议采用新型节水滴灌装置的规划设计与安装。并以宿迁白酥梨为实验对象,进行设备的技术创新与开发,做到高效节水的同时促进现代农业的发展。

自制新式封闭式引流装置对膀胱冲洗术患者生存质量及满意度的影响

目的探讨自制新式封闭式引流装置对膀胱冲洗术患者生存质量及满意度的影响。方法选取2021年8月至2022年6月南昌市第三医院收治的81例膀胱冲洗术患者为研究对象,根据随机数字表法分为对照组(40例)和观察组(41例)。对照组给予常规敞口容器装置,观察组则予以自制新式封闭引流装置。比较两组的膀胱冲洗时间、导尿管留置时间、住院时间、并发症发生率、满意度、干预前后的舒适度[舒适状况量表(GCQ)]及生存质量[世界卫生组织生存质量测定量表(WHOQOL-100)]。结果观察组的膀胱冲洗时间、导尿管留置时间及住院时间短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组的并发症总发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组的冲洗效果及冲洗模式总满意度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组干预1、2 d的舒适度优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组干预1、2周的WHOQOL-100量表各项评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论自制新式封闭式引流装置对膀胱冲洗术患者生存质量的影响相对较好,且患者对其满意度相对更高,临床值得应用。

涌泉根灌技术研究与应用

提出了一种新型涌泉根灌灌水方法,研究设计了一种灌水器,实现了直接将灌溉水输送到植物根系部位的研究目标,研制的涌泉根灌灌水器流态指数小于0.5,属紊流范畴.为了测得不同节水灌溉方式的应用效果,在陕北山地5年生枣树实施了管灌、滴灌和涌泉根灌等工程38.67hm2,对3种不同灌水方法的经济效益作了分析.结果表明,与不灌溉相比,管灌、滴灌和涌泉根灌的净增收入分别为4707.70,8446.00和10926.00元/hm2;管灌、滴灌和涌泉根灌每方灌溉水产值分别为1.90,11.30和14.60元/m3.涌泉根灌与滴灌相比,年成本降低2030元/hm2,净收入增加2480元/hm2,每方灌溉水产值提高3.30元/m3;涌泉根灌与管灌相比,年成本降低743.30元/hm2,净收入增加6218.30元/hm2,每方灌溉水产值提高12.70元/m3.不同节水灌溉方式均使得枣园净收入大幅度提高,尤其是涌泉根灌方式,净增值率高达235.0%.建议在山地经济林果中大面积推广应用涌泉根灌技术.

负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统的研究与应用

如何持续精确控制土壤水分一直是国内外研究的重点,目前控制盆栽与大田水分的方法都会使部分水分达到过饱和,而影响试验效果。基于负压控制原理研制出的负水头供水控水盆栽装置和负水头灌溉系统解决了这一难题,试验证明负水头供水控水盆栽装置可将土壤含水量持续维持在理想状态。可以实现土壤含水量的持续稳定控制与日蒸散量监测,结合天平的使用获得盆栽植株的鲜重增长动态;负水头灌溉系统能使灌溉下的土壤含水量呈非饱和状态,抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致的无效灌溉和养分流失,也不会破坏土壤结构,节省了大量人力、物力,提高了水分利用率,增加了作物产量提高的潜力。负水头供水控水盆栽装置及灌溉系统在设施栽培中及科学研究中,具有很大的推广价值。

磁化水膜下滴灌对新疆棉田土壤脱盐效果的影响

通过3a试验研究了磁化水膜下滴灌对土壤脱盐效果及对棉花生长发育和产量的影响。结果表明:磁化水能有效的降低土壤含盐量,促进棉花生长发育,提高棉花产量和品质。在0-60cm土层,磁化水的纯脱盐率在20%～30%,同时对土壤中的SO42-、Cl-含量也有明显的降低。磁化水滴灌棉花较对照增产皮棉144.7kg/hm2,可增收2025.8元/hm2,磁化水滴灌促进了棉花的增产增收。

负水头灌溉原理与装置

该文提出了一种新型的负水头灌溉技术,由负水头控制装置、集气装置和供水器3部分组成,系统介绍了目前负水头灌溉技术研究进展,阐述了负水头灌溉技术原理。结合原理结构图和实物图阐述了负水头关键技术的研究情况、工作原理及其作用。该系统利用简易水头控制装置和集气装置通过盘式供水器将灌溉水输送到作物根层。该研究以期建立负水头灌溉技术基本构架,为负水头灌溉系统的深入研究和推广奠定基础。

地下滴灌系统施肥灌溉均匀性的田间试验评估

该文对影响地下滴灌系统性能的两个重要因素施肥装置类型和滴灌带埋深进行了田间评估。施肥装置包括国内外常用的压差式施肥罐、文丘里施肥器和比例施肥泵三种类型,滴灌带埋深包括0、15和30cm3个水平。结果表明,滴灌带埋深与施肥装置类型对滴头流量和灌水量均匀性的影响均未达到显著性水平(α=0.05),而施肥装置类型对施肥量均匀性的影响达到极显著水平(α=0.01)。对给定的毛管埋深而言,压差式施肥罐的施肥量变差系数高于比例施肥泵和文丘里施肥器。对不同施肥装置的施肥量变差系数与灌水量变差系数之间关系的回归分析结果指出,比例施肥泵和文丘里施肥器的施肥量变差系数与灌水量的变差系数相当,但压差式施肥罐的施肥量变差系数比灌水量变差系数大40%左右。因此在进行微灌系统设计时应将施肥装置类型和性能作为一个因素加以考虑,并宜优先选用输出肥液浓度恒定的施肥装置。

磁化水灌溉促进水稻生长发育提高产量和品质

为明确磁化水灌溉对水稻生长发育、产量形成和品质的影响及其机理，该研究以杂交籼稻中浙优1号和杂交粳稻甬优9号为试验品种，于2012-2013年进行了磁化水（F型变频磁化水处理器的磁场强度为0.2T）和普通水（CK）灌溉大田试验。结果表明，与CK相比，磁化水灌溉显著增加水稻的有效穗（增幅4.0%～7.9%）、结实率（3.9%～8.7%）和产量（增幅5.2%～9.3%）。2013年，磁化水灌溉提高了水稻的低位分蘖发生率（增幅9.4%～21.5%），增加了孕穗期、灌浆期倒三叶的SPAD值（增幅2.4%～7.8%）和干物质积累量（增幅8.7%～18.8%）；磁化水灌溉显著改善稻米品质，中浙优1号和甬优9号的的垩白粒率分别降低了13.3%和12.0%，垩白度分别降低了11.4%和7.7%，胶稠度分别提高了6.0和4.0mm，碱消值提高了4.3%和4.8%。该结果为磁化水在水稻生产上的大面积应用提供了科学依据。

精确灌溉与施肥自动化管理系统的研制与实现

精准灌溉与施肥自动管理系统是利用人工智能技术,在收集气象资料和田间试验的基础上,依据农田水量平衡原理与作物目标产量及土壤养分状况、土壤类型、土壤墒情等资料信息,采用C语言编程而建立的。控制器以单片机为核心,高精度土壤水分探测仪、喷灌、施肥罐与控制器相连接,形成一个完整的土壤水分探头水分传感,控制器采集数据,通过人机对话与菜单选择相结合的方式,自动给出作物各生育期所需灌水量和施肥量,由控制器控制喷灌流量,自动完成灌溉施肥过程。系统可针对不同的作物、不同地域、不同时期的气候与作物生长状况,判断土壤储水量是否下降至作物灌水的下限指标,根据作物需肥量,精确确定灌溉和施肥量;系统在运行时,可以根据地块的宽度自动调节喷灌射程,还可根据地块面积划分为若干个小区,根据肥料的兼溶性,配制肥料,自动调节肥料的喷施浓度,喷施流量,实现自动精确灌溉施肥。系统可提供小麦、玉米、棉花等7种作物精准灌溉与施肥的决策实施方案,并具有良好的扩展性。

一种新型太阳能全自动节水灌溉设备研究

针对国内外节水灌溉的现状,研究了一种高效太阳能全自动节水灌溉设备,它运用太阳能、纳米材料和电液联合驱动等先进技术,在太阳能面板上涂覆一层能够自清洁的纳米涂层以提高对太阳能的利用率。该设备以太阳能为动力,不需市电和布埋线实现微功耗的水阀开启和关闭,并能自动感应土壤的干湿,根据植物的需要进行全自动节水灌溉。

机械注入式施肥装置研制与应用

介绍了一种经济实用型机械注入式施肥装置,该施肥装置采用耐腐蚀泵将肥料原液强行注入灌溉管网并与灌溉水进行混合从而获得一定浓度的灌溉液。灌溉液浓度通过标有流量示值的手动流量调节阀进行调节,从而实现节水灌溉微滴灌系统灌溉过程的比例施肥控制。灌溉液浓度控制准确度明显高于文丘式和压差式，可用于滴灌系统的准确经济施肥。

便携式土壤湿度检测装置用于精准灌溉决策系统

采用最先进的技术进行精准灌溉是现代农业发展的必然趋势,但在准确预测被监测区域的土壤湿度时,面临一个两难的处境:少量土壤湿度固定检测点不能良好地反映作物区域土壤墒情信息,而大量布置传感器检测点又使得投资成本较大。因此该文设计了一种便携式土壤检测装置,同时基于该装置构建了一个精准灌溉决策系统,并把该系统应用于田间的精准灌溉决策。该系统由便携式土壤湿度检测装置和上位机决策软件2部分组成,其中便携式土壤湿度检测装置由FDR原理土壤水分传感器MS-10、低功耗单片机C8051F410、蓝牙无线传输模块、数据显示模块以及部分外围电路组成,可以独立实现时间记录、数据存储和实时显示。经过试验标定,装置的允许最大误差为2.2%,设计精度为95%;上位机决策软件分为数据接收模块、分布式二进制一致性算法模块和系统操作界面3个子模块,分别采用Visual Basic、Matlab和Matlab GUI设计而成,实现对便携式装置所采集数据的无线传输、归一化处理和数据融合处理,能够根据不同区域划分和不同作物灌水下限进行相应的运算,从而得到估计精度较高、区域大小可调的多尺度精准灌溉决策信息。最后通过30 m×30 m草坪的土壤湿度为检测参数的田间验证,该系统的平均决策准确率大于90%,且可以根据需要增减检测点个数。因此既可以独立应用,也可以作为固定检测方式的有效补充,实现作物区域土壤湿度信息的精确采集,有效提高水资源利用率。

涌灌自控系统研究

波涌流灌溉水力自动装置是一种节水、节能、投资省、造价低、性能稳定、无需配套专门的泥沙处理设施、无需外动力的自动系统。装置的动力以渠道内灌溉水本身为动力,即使用渠道内水源,而不需要电、油或太阳能等其它的外动力,省掉了外动力设备,文章介绍该控制装置的设计方法。

圆形喷灌机泵注式施肥装置设计与田间试验

圆形喷灌机水肥一体化作业时对喷洒肥液均匀性有较高要求,需要采用比例施肥装置,确保注入喷灌机的肥液流量保持恒定。为此设计了基于柱塞式注肥泵的泵注式施肥装置,并以注射喷嘴的孔口直径、安装位置以及注肥泵的电源频率为变量,进行了圆形喷灌机应用泵注式施肥装置的喷灌施肥均匀性试验。结果表明,圆形喷灌机停止状态下,注肥泵电源频率50 Hz运行时,3种注射喷嘴孔口直径和3种安装位置的组合工况下喷灌施肥的均匀系数CU为99.00%~99.65%,变异系数CV为0.46%~1.37%,其中当注射喷嘴孔口直径为2.5 mm、安装在进水管水平段位置的工况时获得的喷灌施肥均匀性最佳。圆形喷灌机行走状态下,测得单列雨量筒喷灌施肥均匀系数C*UH为88.77%~90.66%,表明圆形喷灌机采用泵注式施肥装置能够获得较高的喷灌施肥均匀性。此外,通过对比注肥泵电源频率在50 Hz和46 Hz时的喷灌施肥均匀性,发现喷头喷洒肥液的电导率总平均值与电源频率之间具有显著的正相关性,表明改变注肥泵的电源频率是圆形喷灌机实现高均匀度变量喷灌施肥的一种有效途径。

出口可调式变量喷头喷灌均匀性

以喷洒域形状和水量分布均匀性为指标研究变量喷头的喷灌均匀性,分析了影响PY2系列喷头射程和水量分布的关键因素,得知改变单一参数的变量喷头喷灌均匀性较差.为提高变量喷头的灌溉均匀性,设计了出口可调式的变喷洒域喷头,使用流量调节机构改变喷头工作压力,使用出口调节机构改变喷头出口面积,通过出口面积和喷头工作压力的同步调节实现均匀喷洒.测试了出口可调式变量喷头的水力性能,对比了圆形喷嘴变量喷头和出口可调式变量喷头水量分布,出口可调式变量喷头不同射程处喷灌强度相近,喷洒性能优于圆形喷嘴变量喷头.计算了变量喷头的方形喷洒域系数和不同间距下的组合灌溉均匀性,结果显示BPY20变量喷头的方形喷洒域系数为97.8%,最佳组合间距为1.66,组合灌溉均匀性为75.4%;BPY30变量喷头的方形喷洒域系数为91.5%,最佳组合间距为1.69,组合灌溉均匀性为77.2%.

几种地下滴灌(渗灌)灌水器性能的室内外试验研究

选择有代表性的 3种国产多孔渗水管和一种地面滴灌管进行室内外试验检测 ,比较各类灌水器的防堵性能、出流均匀性和压力流量关系等工作性能。结果表明 ,多孔管的上述测试指标均不理想 ,而具有压力补偿性能的滴灌管经无纺布外包处理地埋后 ,既具备防止负压堵塞的能力又可在田间 1m管距布设条件下获得良好的灌水均匀性。为此 ,研制一种既能抗负压堵塞、又具备较好压力补偿性能的地下滴灌灌水器是十分必要的。

温室具有自动转移装置的移动喷灌机研究开发

在消化吸收国外先进技术的基础上,采用传感液压检测定位技术,开发定位精确和可靠程度高的喷灌机跨间自动转移装置,并将其与主机系统有效匹配;同时优化喷灌机供水方式,开发能够在多跨使用的中部供水系统;此外,开发电缆布置装设于供水水管一体化卷铺输送装置,实现供水水管与电缆能一体卷铺,解决水管与电缆接头的供水密封性问题。在此基础上,开发出自动化程度高、精准实用和性能更加优良的智能精准移动喷灌成套装备。

滴灌精准施肥装置棉田施氮配肥能力研究

在SPAD营养诊断氮素施肥模型基础上,确定滴灌棉花不同生育期的最佳施氮量;结合单次灌溉时间、轮灌区面积的相关研究,确定不同规格配肥盘的配肥时间。通过对比配肥盘单位时间配肥量与施肥量之间的关系,确定滴灌精准施肥装置的施氮配肥能力。结果表明:滴灌棉田单位时间施肥量只与单井出水量Q和特定棉花生育时期的施氮量Nd有关。该装置100、200、300 g 3个规格配肥盘无论在任何单井出水量情况下,都无法满足棉花全生育期追施氮肥的需要,400 g与500 g规格的配肥盘也只能满足特定单井出水量条件下的棉花追氮任务,并在此基础上对装置的优化与改进进行了阐述。

间接地下滴灌导水装置规格参数模型

本文根据灌水过程中水量平衡原理为间接地下滴灌建立了导水装置规格(直径,高度)参数模型,该模型中综合考虑了滴头流量、灌水定额、土壤水力特性等参数对导水装置规格的影响。通过室内恒定水头钻孔积水入渗试验与Philip模型的应用,研究了不同导水装置规格类型对三维土壤渗吸率S和土壤入渗率A的影响。基于三维土壤入渗率A等于稳定入渗量QS的假定,定量化了导水装置规格模型中的土壤水力特性参数。通过大田间接地下滴灌试验,验证了模型的可行性。结果表明,Philip模型可用于描述三维恒定水头钻孔积水入渗过程,但在土壤类型一定时,三维入渗中的土壤渗吸率S和土壤入渗率A还与导水装置总的透水面积有关。该模型设计的导水装置规格能满足间接地下滴灌灌水过程中水分不外溢的要求。间接地下滴灌灌水过程中变化的渗透面积和恒定水头钻孔积水入渗过程中恒定的渗透面积之间差异的存在,是模型误差产生的主要来源。