虚拟仪器在精确灌溉信息监控系统中的应用

利用LabVIEW虚拟仪器开发平台,进行了作物精确灌溉信息监控系统的设计．该系统主要由传感器、测量仪、数据采集卡、LabVIEW软件开发平台等组成,具有灌溉信息采集、实时监控、作物需水量计算、模糊控制决策等功能．通过试验表明,系统界面友好,操作简单,可较好地实现作物的需水量预测和灌溉信息管理．     

非充分灌溉条件旱作物需水量分析计算研究

以三年的田间灌溉试验资料为基础，对正常灌溉与非充分灌溉条件下的夏玉米和冬小麦需水规律和需水量计算方法进行了分析，并根据非充分灌溉条件下的作物生理指标试验，对节水灌溉的机理进行了探讨．     

温室大棚环境智能检测与调节系统研究

为解决温室大棚内作物生长环境因子调整问题,本文设计了温室大棚环境智能检测与调节系统,通过调整温度、湿度和CO2浓度,使作物处于最佳生长环境。系统由上位机和下位机构成,上位机监控软件采用Visual Basic开发设计,具有参数设置、数据采集、数据保存和历史数据查询等功能;下位机为可编程逻辑控制器,用于接收处理各传感器采集的数据,并通过控制通风机、灌溉机和CO2发生器等设备改善环境,营造适合作物的生长环境,上位机与下位机之间采用RS232串口通信进行实时数据交互。系统经调试已成功应用于某种植园区。该系统对提高作物的产量和质量,推进小成本农业智能化进程具有重要意义。     

逐日作物需水量预测数学模型研究

根据理论探讨以及对河北与广西旱作物和水稻灌溉试验实测成果的分析，提出了预测逐日参照需水量的方法与模型，探究作物正常供水和水分胁迫条件下需水量、作物系数及士壤水分胁迫修正系数的变化规律，提出了计算作物系数与土壤水分胁迫系数的数学模型；据此，提出了预测逐日作物需水量的方法与模型，并介绍应用实例．理论分析与实际应用的结果表明，所提的方法与模型理论严密、精度较高．     

农业优化灌溉中灌溉时间和灌溉量的确定

根据绿洲地区农业节水灌溉的要求。建立了使用于该地区的优化灌溉模型，求出了优化灌溉时间和最优灌溉量。为农业水资源优化利用提供决策依据。根据模型可认为。灌水周期随灌溉运作费增大而增大。随作物的耗水和土壤水无效损失增大而缩短。最后结合应用实例分析，得出了作物在不同生长阶段，优化灌水周期和优化灌水量不同的结论。     

作物病害胁迫声发射信号与环境因子分析

构建了作物声发射信号和环境因子检测平台,将声发射采集卡采集的声发射信号和各环境因子传感器采集的数据经PCI接口输入计算机.对检测数据进行统计分析,给出了声发射信号频次和各参数的日变化曲线,对声发射信号与各环境因子进行相关分析.结果表明：病害初期的声发射频次较高,随作物病害程度加重,声发射频次减弱,并出现多峰现象;声发射信号与各环境因子之间具有一定的相关性.     

非充分灌溉条件旱作物需水量分析计算研究

以三年的田间灌溉试验资料为基础，对正常灌溉与非充分灌溉条件下的夏玉米和冬小麦需水规律和需水量计算法进行了分析，并根据非充分灌溉条件下的作物生理指标试验，对节水灌溉的机理进行了探讨。     

微咸水灌溉技术与土壤水盐调控方法

微咸水开发利用不仅有利于缓解水资源短缺问题,而且有利于地下水资源更新、淡水存储和环境生态建设与保护.微咸水灌溉带入农田大量盐分,改变土壤物理和化学特征,影响作物对水分和养分的吸收及作物生长过程,这些是合理科学而安全利用微咸水进行农田灌溉所关注的核心问题.因此微咸水灌溉条件下的土壤水盐分布特征及水盐调控方法研究,对于微咸水灌溉条件下维持土地可持续利用具有重要的科学意义和实际应用价值.分析当前研究现状并提出今后有待于进一步研究的问题,为微咸水安全利用提供参考.     

基于遗传算法优化的模糊控制技术

在传统模糊控制的基础上,提出了一种基于遗传算法优化的自调整模糊控制算法．通过对模糊变量隶属函数参数编码优化,实现了模糊控制规则的在线自调整,并通过物理实验证实了算法的可行性．     

不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量、土壤含盐量、作物生长及产量指标,研究不同灌溉水矿化度对土壤水盐动态及春玉米产量的影响。研究结果表明咸水灌溉处理土壤含水量高于淡水灌溉处理,且随着灌溉水矿化度的增加,土壤含水量越大;各土层土壤含盐量和盐分累积量随着灌溉水矿化度的增加而增大,灌溉水矿化度为3 g/L的咸水灌溉土壤盐分主要累积在40~80 cm土层,而在0~40 cm土层累积量较少。随着灌溉水矿化度的增加,春玉米的生长和产量均逐渐下降,与淡水灌溉处理相比,3 g/L的咸水灌溉减产幅度为11.16%。该研究区在淡水资源短缺的情况下,短时期采用灌溉水矿化度低于3 g/L的地下水进行农田灌溉,盐分不会在土壤产生大量累积,对作物生长和产量影响较小,可以用于生产实践。     

2种作物水分生产函数模型的一致性分析

在试验资料的基础上,对2种作物水分生产函数模型进行了分析.分析结果说明了作物全生育期水分的抛物线模型和作物生育阶段水分的Jensen模型在理论上的一致性和差异性,为灌溉水量的优化分配提供了依据.同时指出只用Jensen模型对灌溉水量进行作物间和作物生育期内的优化,没有反映作物水分过量消耗时对产量的减产影响,是有一定缺陷的.     

区域农业节水最优规划数学模型及应用

调整作物种植结构和发展节水灌溉是农业节水的主要措施。在考虑了两者的相互关系的基础上,以区域新增节水灌溉工程总投资最小为目标函数,建立了区域农业节水最优规划模型,模型中考虑了区域水源类型、农业可用水量、作物种植结构、节水灌溉工程现状和各种节水灌溉技术适应性等影响因素。应用这一数学模型,制定了新疆和田地区2020年农业节水最优规划方案,方案给出了区域内作物最优种植结构以及各种作物节水灌溉工程的最优发展规模。与采用常规方法制定的和田地区农业节水规划方案比较,最优规划方案节省投资19.92%。     

缺水条件下水稻灌区有限水土资源最优分配

依据稻田灌溉的特点 ,针对水稻灌区建立了对有限水土资源在多种作物之间进行最优分配的两层分解协调模型 (DP -SDP迭代法 ) .第一层基于作物水分生产函数 ,将降雨视为随机变量 ,用SDP模型求解单一作物非充分灌溉条件下最优灌溉制度 ;第二层用DP模型将有限水土资源在多种作物之间进行最优分配 .总目标是灌区总效益最大 .实例计算表明 ,模型合理可行     

利用BP神经网络描述作物-水模型

研究了利用BP神经网络描述作物－水模型的方法，将各生育阶段的耗水量作为输入，将作物单产作出输出，构建了具有1个隐含单元层的BP神经网络结构，利用北京永乐店试验站1998－1999年度的冬小麦灌溉试验资料进行了样本进行训练和检验，得到了作物－水模型的人工神经网络模型。结果表明，作物－水模型的人工神经网络模型具有较高的拟合精度和预测精度。     

两层结构模型在局部区域水资源优化配置中的应用

基于以非充分灌溉理论,建立了灌区作物优化配水的两层结构模型,第一层为单一作物的优化配水模型,第二层为灌区各作物间优化配水模型,引用地表水作为一个来水过程,从而使模型更加符合实际情况.该模型用于河南省原阳县堤南灌区水资源优化调度研究,结果表明模型合理实用,为该灌区提高用水效率、节约用水提供了科学依据.     

人民胜利渠灌区多水源优化调配研究

针对人民胜利渠灌区水资源优化调配中存在的问题,为实现引黄水、地下水、有效降雨等水源的综合利用效益最大,建立了灌区缺水量最小和作物产量最大的人民胜利渠灌区多水源多目标优化模型,采用引力搜索算法求解模型,得出了不同水平年多水源在灌区不同用水部门及作物不同生育阶段的优化调配方案.     

Integrating MODFLOW and GIS technologies for assessing impacts of irrigation management and groundwater use in the Hetao Irrigation District,Yellow River basin

Due to severe water scarcity, water resources used in agricultural sector have been reduced markedly in Hetao irrigation district. Application of water-saving practices (WSPs) is required for the sustainable agricultural development. The human activities including WSPs and increase of groundwater abstraction can lower down the groundwater table, which is helpful to the salinity control. Meanwhile, an excessively large groundwater table depth may result in negative impact on crop growth and fragile ecological environment. In this paper, the Jiefangzha irrigation system in Hetao irrigation district was selected as a typical area, a groundwater flow model based on ArcInfo Geographic Information System (GIS) was developed and implemented to quantify the effect of human activities on the groundwater system in this area. The pre- and post-processing of model data was performed efficiently by using the available GIS tools. The time-variant data in boundary conditions was further edited in Microsoft Excel with programs of Visual Basic for Application (VBA). The model was calibrated and validated with independent data sets. Application of the model indicated that it can well describe the effect of human activities on groundwater dynamics in Jiefangzha irrigation system.     

水稻需水量预测的ANFIS构建及应斥

以“中国东北大米之乡”富锦水稻灌区为例,建立了自适应神经模糊推理系统（ANFIS）的水稻需水量预测模型,通过选择最合适的隶属度函数和模糊规则,从而实现了对水稻需水量的预测,并且与BP模型的比较,结果表明该模型具有很高的预测精度,对于指导该地区科学用水、发展节水灌溉、节约地下水资源,促进农业的可持续发展具有一定意义．     

模糊参数自整定PID控制器的设计与仿真研究

为实现PID参数的自动整定,在PID控制和模糊控制的基础上,设计了一种用于晶体生长炉温度控制系统的模糊参数自整定PID控制器,该控制器基于PID参数的优化规律,利用模糊控制规则对PID参数进行在线的自动整定.与常规PID温控系统比较,该控制器的系统超调量明显减小,控制系统的动静态性能均得到改善,升温速度和目标温度控制精度达到了设计指标,系统仿真验证了该设计的有效性与实用价值.