基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统

为提高日光温室的灌溉水利用效率,充分发挥现有灌溉决策理论的指导作用,该文构建了基于ET和水量平衡方法的实时精准灌溉决策及控制系统。以句容布戴庄村樱桃番茄温室为试验对象,给出了利用ET和水量平衡方法的灌溉决策实施过程,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时触发灌溉,灌水量等于自上一次灌溉起蒸散量的总和。采用Java语言开发了灌溉决策软件ETSch,可实现以温室内气象数据为基础对不同地点的灌溉决策项目进行管理;设计了温室精准滴灌系统并研制了基于单片机的灌溉控制器软硬件,通过ETSch软件与控制器的连接,建立了从田间气象信息获取到灌溉决策软件运行,再到灌溉及控制系统的集成化自动精准灌溉模式。试验结果表明,该实时精准灌溉决策及控制系统的平均灌水总量控制平均误差为1.1%,系统运行稳定,节约人工;尽管采用ET和水量平衡方法低估了实际土壤含水率,但总体趋势一致,能实现合理有效的灌溉决策。该研究可为实现灌溉决策和控制系统的集成提供参考,为进一步提高灌溉效果和用水效率提供借鉴。

污水原位厌氧氧化生物滤床处理(英文)

城市污水厌氧消化处理时经常有机负荷较低,但是从经济、环境和能耗的角度考虑,厌氧污水处理技术还是有很强的吸引力.对无污水收集系统的小区和偏远地区,原位污水处理系统可以提供卫生和健康的环境.然而,不适当的原位污水处理系统的设计、安装、建设与维护,可能导致很多这样系统的损坏.本研究利用微色谱在线系统等研究方法,对利用两段厌氧滤床去除污水中污染物运行进行了研究.结果显示,该系统对BOD5和SS的去除率高于90%.同时,研究利用L iC l为示踪剂,对两段厌氧滤床的水力停留时间进行了监测,得到了反应器的停留时间分布函数.结果可以帮助构建合适的节约型原位污水处理系统,为可持续的公共健康与环境保护服务,推动原位污水处理系统技术的发展.

河北坝上林田湖草土壤水盐氮分布与累积特征

[目的]探索干旱半干旱区土壤水盐氮的分布规律,为防治地下水面源污染和实现水土资源可持续利用提供依据。[方法]选取河北坝上地区4种典型的土地利用类型(林、田、湖、草),分析土壤水分、盐分以及硝态氮的变化特征,阐明不同土地利用类型土壤剖面的水盐氮分布规律。[结果]①不同土地利用方式中,安固里淖干涸湖底的土壤水盐含量最高,平均含水率达60.18%,且土壤水盐分布均表现出中等变异性,含水率变异程度更大。②林地、旱作农田和安固里淖干涸湖底0—220 cm土壤水盐分布规律基本一致,分别呈振荡型、均匀型和底聚型,而草地的水盐分布存在差异。③盐分离子在4种土地利用类型间均具有显著差异(p<0.05),其构成以SO_(4)^(2-)为主,K^(+),Mg^(2+)和Ca^(2+)普遍缺乏。④安固里淖干涸湖底土壤剖面平均硝态氮含量高达134.18 mg/kg,在林地和旱作农田分布呈表聚型,在安固里淖干涸湖底呈中间少、上下多的特征。草地硝态氮上层土壤累积明显。⑤林田湖草土壤硝态氮均与K^(+)存在显著或极显著正相关,K^(+)是控制区域硝态氮变化的主要因子。[结论]河北坝上林田湖草土壤水盐氮分布具有明显的差异性,安固里淖干涸湖底土壤水盐氮含量显著高于其他3种土地利用类型,对地下水造成严重的潜在污染。

应用DRAINMOD农田排水模型对地下水位和排水量的模拟

农田排水工程在防御涝渍灾害、促进农作物正常生长和改善田间耕作管理等方面起着积极的作用，合理的排水系统设计是保证排水系统正常运行、作物正常生长的关键。以水平衡理论为基础建立的DRAINMOD模型，可用于研究排水系统对作物生长和各水文要素的影响，适用于浅地下水位和较湿润地区。该文对模型的基本原理和参数输入要求进行了详细描述，采用加拿大安大略省南部Eugene F．Whelan试验站自由排水和控制排水—地下灌溉两种水位管理条件下，1992～1994年6～8月地下水埋深观测值、3年地表径流和地下排水水量观测值对模型进行了模拟验证。图形显示和统计参数指标分析表明，模拟值与观测值拟合较好，表明模犁具有良好的水文模拟性能，可用于预测地下水埋深、地表和地下排水量，是农田排水工程设计和水管理的有效工具。

基于干燥均匀性的真空脉动干燥加热控制技术

为解决真空脉动干燥中加热板差异和气流扰动引起的物料干燥不均匀问题,设计了基于过零触发控制的加热板辐射强度控制硬件电路,将PID控制理论和离群点检测方法相结合,提出了加热板温度离群点优化积分分离PID控制策略,以含水率均匀一致的面片作为试验原料,以干燥均匀度为考核指标,对控制系统的控制效果进行试验验证。试验结果表明:该控制系统可以有效缩小不同加热板间的辐射强度差异,平均温度控制精度±0. 8℃,初始阶段调节时间120 s,在受到气流扰动干扰后能够迅速恢复;在干燥均匀性方面,离群点优化PID控制优于独立PID控制和整体PID控制,可以减小气流扰动对干燥整体均匀性的影响,面片干燥均匀度由90%左右提高到95%以上。

随机漂移粒子群算法的RZWQM替代模型参数优化

根区水质量模型(Root Zone Water Quality Model,RZWQM)被广泛应用于刻画土壤水文循环过程对作物生长的影响,并通过模型率定模拟指导农业生产管理。然而RZWQM模型的一次率定需要较长时间,在可接受时间范围内找到一组合适的模型参数是一件较困难的工作;同时传统的模型参数试错法依赖于使用者的专业知识和经验,也需要多次尝试才能达到较满意的模拟效果。提出使用稀疏网格方法建立RZWQM模型的近似替代模型,并使用随机漂移粒子群优化算法对替代模型进行自动参数优化,将优化后的参数用于RZWQM模型的实际应用模拟。替代模型近似精度高,率定速度快,大大节省了模型参数优化的计算开销。最后将提出的稀疏网格近似替代模型方法结合随机漂移粒子群优化算法使用美国爱荷华州5年玉米-大豆间中的作物产量、排水流量、NO-3-N流失量田间实测数据进行了验证分析。结果显示该方法能够极大地提高模型参数优化效率和节省人力;同时,通过模型性能评价指标PBIAS、NSE和RSR的数值比较也表明该方法优化后的RZWQM模型性能要好于传统试错法的模型性能。

基于BP神经网络的微波真空膨化浆果脆片工艺参数优化

为了优化微波真空膨化浆果脆片的工艺参数,在单因素试验基础上做四因素五水平中心组和响应面试验。将响应面试验数据作为神经网络的样本,采用神经网络的方法优化全局最优的工艺条件,优化结果:在微波强度27.92 W/g、初始含水率20%、膨化时间90 s和真空压强36 k Pa条件下,膨化度为3.80。在此条件下做验证试验,神经网络预测值与验证试验数据的相对误差为4.29%,响应面优化数值与验证试验数据的相对误差为6.58%。神经网络方法与遗传算法结合优化食品加工工艺参数是可行的,将其与响应曲面法结合起来,为食品加工工艺参数的优化提供一个有效的方法。

射频脱胶介质与参数对亚麻原茎脱胶质量的影响

亚麻原茎收获后需要经过水沤或雨露脱胶以制取纤维,但这2种方法耗时长、有污染,本文利用射频介电加热进行亚麻原茎脱胶。为研究射频脱胶方法,明确脱胶介质与功率、温度和处理时长对亚麻脱胶质量的影响方式,进行了3组对比试验,脱胶质量则通过脱胶效果和纤维力学性能两类指标进行综合评价。通过组内与组间麻茎失重率的分析得出,无水射频较有水射频脱胶会增加脱胶效果;并且不管何种脱胶介质,增加射频功率、温度和处理时长都会改善脱胶效果。通过亚麻纤维力学性能的比较分析得出,相比于原麻纤维,无水射频频脱胶后纤维的拉伸性能显著降低(P<0.05),而有水射频脱胶时增加温度和处理时长则有使拉伸强度增大的趋势。综合考量,亚麻原茎短时水沤后采用有水射频脱胶能够获得较优的脱胶质量,可以成为一种亚麻原茎绿色、高效的增值化处理方法。