基于b-s模式的北方冬小麦实时在线灌溉管理系统

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1、基于B/S模式的北方冬小麦实时在线灌溉管理系统　　我国农业用水量约占全国用水总量的70%，但农业供水效率低下，农业水资源浪费严重，水资源平均利用率仅为40%，低于发达国家80～90%的水平。在水资源严重匮乏的形势下，加强北方缺水地区的水资源管理，提高农业水资源的利用率是目前最紧迫的问题之一。　　国际上对灌溉管理系统方面的研究开展地较早。上世纪80年代Palmer研制的灌区管理系统可预估和展示灌区旱情信息，提供水量优化调配决策参考。随着X络技术的飞速发展，近年来的灌溉管理软件已经与X络紧密结合。2007年CarN．J．等开发了利用无线短信传输监测数据，实时提供

2、灌溉决策的在线管理软件－Irrigate土层内，以10cm间距分层布设传感器，以1小时为时间间隔测定冬小麦生长过程中不同深度土层的土壤水分状况。田间设置小型自动气象站(Ai－1为第(i－1)日的灌水量(mm);Hi、Hi－1分别为第i和(i－1)日作物的计划湿润层深度(m)，n为土壤孔隙率(%);onteith公式计算参考作物需水量，计算了喷灌条件下冬小麦和糯玉米自快速发育至成熟期的分段单值作物系数和双作物系数;2010年，赵娜娜等用Trime系统对夏玉米在无水分胁迫条件下的土壤含水量进行了实测，通过土壤水量平衡模型ISAＲEG推求作物的实际腾发量，由Pen

3、man－Monteith公式计算作物参考腾发量，最终获得了该地区夏玉米不同生育阶段的单值作物系数。　　由于实时灌溉模型要求具有较短时段的作物系数值，为寻求短期的作物系数，文中基于水量平衡理论，提出了采用田间监测数据对阶段均值进行实时短期修正的确定方法。　　以天作为计算时段时，具体步骤为:　　1)第1年时，采用经验值作为作物系数的初始值。　　2)在作物生育期第i天时，利用监测数据计算出第(i－1)天作物的实际需水量ET'　　i－1为:【6-7】　　5)用修正后的Kci(i=1，2，n)作为第二年时第i天作物系数Kc的初始值，重复步骤(2)－(5)，对K

4、ci值进行逐年的修正，直至Kci值趋于稳定。1．3．2灌溉管理系统的研发。。　　(1)系统总体组成结构。在线灌溉管理系统主要由中心站和田间实验站两部分组成，结构(图1)。中心站由中心管理计算机、服务器、管理软件等组成;田间实验站主要由自动气象站、田间数据监测及采集系统－EnviroScan等组成。　　(2)系统结构设计。管理系统采用B/S模式，结构示意(图2)。在设计上采用从中间向两端的设计模式，做到高内聚、低耦合，业务逻辑清晰，系统扩展性强，易于维护。系统以Java作为开发语言，采用Struts、Spring和Hibernate框架的三层架构。服务器端运行

5、环境为ySql数据库、ja-va虚拟机、tomcat容器，客户端运行环境为icrosoftOffice办公自动化软件。服务器和客户端硬件配置均要求奔腾4以上微机，内存512MB以上。系统软件设计结构(图3)。【图1-3】　　　　图3中，中心站管理的主要功能为:通过手动、软件自动录入或通过GPＲS方式下载田间实验站的监测数据，实现系统功能。如用户可通过Inter远程访问服务器，对灌溉参数进行查询，并可针对具体情况录入相关数据，选择相关参数，形成相应的报表、曲线，为灌溉决策提供依据并做出灌溉预报。田间实验站主要包括自动气象站、田间数据监测与采集系统等，采集的数据

6、可以手动或自动的方式传输至系统软件，为实时灌溉预报提供所需的数据支撑。　　(3)主要模块功能。结合系统逻辑结构，对系统进行功能分块，共分为10个主要模块。各模块功能为:1)用户管理:为保证系统安全稳定，采用双权限系统管理模式，高级权限用户可以对系统各种信息和数据进行管理，普通权限用户仅可对系统显示数据进行浏览，无法对系统数据进行操作。　　2)数据上传:实现导入或导出数据库中的数据功能，对系统中的参数如降水、土壤含水率进行初始化，实现对系统的维护功能。　　3)田间管理:可实现对田块信息、土壤信息、田间缺水率等信息的查询、添加、修改和删除功能。　　4)农作物信息

7、:模块可以实现对所监控的农作物相关信息进行查询、添加、修改和删除，并通过Java语言中先进的Ajax技术对雨量信息、土壤墒情信息等进行同步更新和异步调取，对作物的实时信息进行在线说明。　　5)作物模拟:是系统的核心部分，实现从数据库中取出数据，并利用土壤墒情预测模型逐日递推次日土壤含水量值，做出灌溉预报，同时对作物系数Kc进行实时修正。　　6)实时监控:对监控对象进行远程监控，利用有效数据对监控对象进行分析和管理，对监控对象进行实时动态仿真，仿真结果以曲线图或者图表的形式进行直观展示。　　7)灌溉预报:可依据短期天气预报，对未来1、3、5、7天做出灌溉预报，

8、进行灌溉指导。　　8)图表显示:可实现对降雨、蒸发、