资源描述：
《我国节水灌溉系统研究中的问题及解决措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、我国节水灌溉系统研究中的问题及解决措施 0引言 我国是世界上13个贫水国之一,人均水资源缺乏.近年来,城市的快速发展和人口的迅速膨胀,使水资源的需求量日益增长,水资源紧缺已成为我国经济和社会发展的制约因素.灌溉作为我国的用水大户,用水量约占总水资源量的65%,且利用率低、浪费严重.因此,发展节水灌溉技术是解决我国水资源短缺问题的必由之路[1-3],是协调人与环境相和谐,构建生态和谐社会的必然要求. 1国内外节水灌溉系统研究现状 1.1国外节水灌溉系统研究现状 自动化灌溉控制系统自20世纪80年代开始在美国、以色列等国家得到研究和应用,由于技术复杂、应用
2、难度大、价格昂贵,控制灌溉设备最早主要应用于园林绿化.20世纪90年代,计算机技术和通讯技术的飞速发展,使得构建自动化灌溉系统的难度、成本逐渐降低,从而使自动化灌溉控制系统在农田灌溉中逐渐得到应用[4].在国外,节水灌溉发展时间长,电子技术水平高,节水灌溉配套的自动控制系统较先进. 1.1.1作物信息技术在灌溉系统中的应用 以作物信息技术为基础,对作物水分状况进行准确、快速和可靠评价,是现代农业精量灌溉工程系统的一个重要组成部分.Marsal等通过研究植物水潜能进行灌溉控制,但其需人工测量且过程非常复杂不便实际应用[5].S.A.OShaughnessy等以
3、作物冠层温度作为棉花灌溉的控制参数取得了良好的效果,棉花产量比人工经验灌溉高出许多[6].NobleAbraham等根据作物叶面温度、作物含水量、土壤电导率和土壤含水量之间的关系,于2000年设计了基于作物叶片温度和土壤电导率的自动灌溉系统,并得到推广应用[7]. 1.1.2无线传感X络技术在灌溉系统中的应用 无线传感X络结构由传感器节点数据处理决策部分和用户接受装置组成,其在农业中的应用是推进农业灌溉智能化的最可行方法之一.J.A.LopezRiquelme等应用无线传感器X络技术进行水分管理,设计系统的软件和硬件,并内置一个实时监测系统. 该系统能耗低
4、、可靠性好,在应用过程中取得较好的效果[8].2011年,LIZHEN等使用混合无线传感器和X络执行器研发了闭环滴灌控制系统,共10个监测节点、5个灌溉控制节点;监测和控制节点能够采集土壤不同深度的温度、含水率和电导率,并据此进行水分自动灌溉控制[9].J.M.BlonquistJr研发了基于土壤水分传感器信息反馈原理的TDT系统,并成功应用于城市绿化节水灌溉中,根据草坪根区土壤水分的动态变化和设定的土壤水分含量特定值进行自动灌溉,节约灌溉用水,降低灌溉成本[10]. 1.1.3人工智能技术在灌溉系统中的应用 人工智能技术包括专家系统、模糊逻辑系统及神经X络
5、技术等.AhmedRafea等研究了基于知识自动获取的水肥管理专家系统,解决了水肥灌溉的时间问题,并进行了大量的验证试验.试验结果证明,该系统精度高,可靠性好[11].M.Bahat等在分析现有灌溉普遍存在的问题基础上,研发了基于模糊控制的灌溉控制系统.该系统结构简单,控制精度高[12].Abd-ulelahAl-Faraj等以温室内高羊茅生长数据为基础,采用模糊逻辑建立了FL-CAPINFO的DDE技术,通过高级编程语言Delphi实现了MAPINFO与PLC的连接,完成两者的集成并成功应用于灌溉系统中[16]. 2008年,任盛明以GIS技术支持下的节水灌
6、溉系统为研究对象,阐述了该系统研究的内容和方法,并对GIS技术在节水灌溉中应用的特点及优势进行了分析[17]. 1.2.2单片机技术在灌溉系统中的应用 戴彬虎介绍了基于单片机的节水灌溉控制系统,进行了软硬件设计,并详细阐述系统的工作原理.该系统具有成本低、运行可靠、可拓展性好等特点,有广泛的应用价值和前景[18].2010年,刘凯等人以AVR单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,能够对土壤含水率进行自动检测,并通过模糊控制规则对电磁阀执行有效控制,从而实现对农作物进行适时、适量的灌溉[19].倪涛以单片机为核心,将模糊规则和合成推理相结合,根据实
7、际经验获得模型,对节水灌溉系统模糊控制决策进行了分析[20].杨运经基于变频节能节水灌溉系统中对蓄水池水位测控的实际需要,以MCS-51单片机为核心设计了一种水位测控的硬件及软件电路系统,实现了对蓄水池水位的精确测量与监控,并在节水灌溉中得到了良好应用[21]. 1.2.3无线传感X络技术在灌溉系统中应用 近年来,由于无线传感X络具有应用成本低、X络结构灵活、数据传输距离远等优点,在国内发展迅速,在农业灌溉系统中也得到了应用.李祥林等采用直流闭锁电磁阀,设计ZigBee节点硬件,开发ZigBee节点软件,设计出以ZigBee分布式无线传感X络进行精确农田信息
8、实时采集的智能节水灌溉系
