一、计算机在灌溉管理系统中的应用探讨(论文文献综述)
曹健,张白鸽,陈潇,宋钊,余超然,何裕志[1](2021)在《蔬菜精准自动灌溉技术模型应用研究进展》文中研究说明根据蔬菜根层土壤对水分的需求特点分析蔬菜精准自动灌溉技术模型和灌溉指标,提出蔬菜精准自动灌溉技术的关键措施。针对蔬菜自动灌溉技术及设施装备在生产应用中存在的问题,分析了蔬菜精准灌溉技术的理论基础,提出蔬菜灌溉应该在遵循SPAC系统模型的水分传输理论基础上,结合蔬菜根层分布特点系统确定菜田土壤墒情监测调控的精准指标,参照蔬菜生长需求及其不同水分条件下的形态特征或生理指标,构建与菜田土壤水分管理相适应的自动灌溉管理决策;指出蔬菜灌溉需要根据蔬菜种类及其生长发育时期建立确保蔬菜优质高效生产的灌溉管理技术方案,结合根层土壤墒情和具体气候环境条件,以及蔬菜产量和品质要求等确定具体的灌溉管理指标。蔬菜自动灌溉控制技术需要建立完善的土壤墒情管理系统装置,制定精准调控土壤墒情管理的指标,建立完善的自动灌溉管理关键措施。应用蔬菜自动灌溉控制技术能适时适量满足蔬菜生长发育对水分的需求,对促进蔬菜优质高效生产、提高水分利用效率、防止水肥流失有重要作用。
阮汉铖[2](2021)在《智能型水肥一体化控制装置研究》文中研究说明水肥一体化技术是发展现代农业的一项重要技术,它本身具有省水减肥、低耗省工、高效环保等特点。目前我国生产的水肥一体化设备普遍存在系统性差、施肥灌溉浓度控制精度低等问题,而引进的国外水肥灌溉产品价格昂贵,其作物灌溉管理策略不能适应我国作物的种类、品种、区域、季节多样性等复杂生长特点。为提高水肥利用效率,实现作物水肥系统的自动化控制和智能化管理,本文以水肥一体化技术、传感器技术、物联网技术为切入点,开发了一套智能型水肥一体化控制装置。主要研究内容及结论如下:(1)进行了水肥一体化装置系统总体设计及软硬件开发。基于水肥一体化控制的需求分析,结合水肥一体化系统的工作流程,明确系统的体系架构,分别设计了本地端和远程端的总体控制方案,明确本地端与远程端之间的连接方式;对系统中涉及到的关键技术进行对比分析,部分硬件进行选型,分块设计控制系统程序。(2)设计了水肥一体化装置系统的肥液浓度控制策略,并进行模拟仿真验证。首先针对水肥一体化装置的水肥混合过程建立了肥液电导率(Electrical conductance,EC)值的控制模型并进行分析;然后根据肥液EC值控制过程的原有特点设计了基于模糊PID的控制策略,并将其与传统PID控制策略在Matlab仿真软件中分别进行模拟仿真。分别设置目标EC值为1.5 m S/cm、1.8 m S/cm、2.0 m S/cm、2.5 m S/cm进行模拟仿真。结果表明,采用远程模糊PID控制时,EC值波动幅度小、超调量小、稳态时间小。(3)开发了水肥一体化系统可视化界面。分别对本地端和远程端人机可视化界面进行开发设计,介绍人机界面的设计步骤及具体功能使用。本地端以触摸屏作为人机交互界面,根据功能需求,对组态界面进行设计;远程端以4G物联网云盒自带的组态软件进行界面进行二次开发,并详细介绍管理平台的工程配置和组态界面设计。(4)对水肥一体化装置控制系统进行测试与分析。针对前文开发的水肥一体化控制系统,分别对本地端水肥一体装置控制功能、远程管理平台、肥液浓度的精量控制进行试验测试和分析。结果表明,采用本地端PID控制和远程端模糊PID控制时,目标EC值越大,滞后性增大,稳定性增强;当目标EC值为2.5 m S/cm,采用远程模糊PID控制时,EC值波动幅度最小为0.05 m S/cm,稳态时间、超调量达到最大,分别为120 s,20.8%;远程模糊PID控制的控制精度高,响应速度快,调控水肥所需时间为100~120 s,所设计开发的系统能够满足实际施肥灌溉需求。
杨靖[3](2020)在《基于空间数据库的灌区用水管理系统的设计 ——以宝鸡峡灌区为例》文中研究说明农田水利是保障国家粮食安全、促进农业现代化的重要基础,水利部更是做出重要批示要深化农田水利改革,同时也是为了更好的推进乡村振兴战略;因此,持续、健康的推进农田水利向更智能化、更精准化方向发展,加快大中型灌区续建配套设施与现代化改造,从水源到田间整体实现水利设施的系统化、信息化、智能化管理是时代发展的需要。而地理信息系统的发展为具有地理空间属性的事物管理提供了更多的技术上的革新,本次研究通过将空间数据与属性数据的完美结合,再利用GIS强大的空间分析功能,可实现灌区渠系数据的一体化管理,使得灌区实现水资源的高效管理提供了更科学的技术支持。我国的灌区承担着非常重要的责任,要实现灌区的精细化管理,首要的工作就是要对灌区内地地理空间要素实现系统、精准化管理,因此建立灌区空间数据库是非常有必要,以数据库为支撑,来制定灌区用水计划。本次研究基于陕西省宝鸡峡灌区为研究区域。采用先进的信息化数据采集手段移动GIS、无人机、GPS等开展数据采集工作。本文主要以研究与开发宝鸡峡灌区扶风段用水计划系统为目标,通过构建灌区空间数据库为重点展开如下工作,取得了以下几个方面的研究成果:(1)首先对灌区用水管理系统进行概念设计。通过概念设计,对灌区用水管理系统进行需求分析,了解系统所需基础数据,通过结合“3S”技术开展了灌区基础数据采集。在数据采集过程中用比较先进的采集手段—无人机测量和移动GIS,提高了数据采集效率。(2)将采集完成的灌区基础数据如渠系资料、田块信息、农作物信息、灌溉制度等进行入库前的预处理,实现数据的规范化和标准化。(3)通过GIS系统构建灌区空间数据库,以Geo Database数据库模型,建立空间数据库和属性数据库,对灌区内的地理要素分类编码,实现分层管理,构建的灌区动态数据库为后期设计灌区用水系统提供数据支撑。(4)以典型灌区——宝鸡峡灌区渠扶风段为例,通过调查发现存在的问题,以问题为导向,来解决实际问题。利用Arc GIS Engine技术和C#为开发语言,在Visual Studio 2012为开发工具包、.Net Frame Work4.0框架,对GIS系统进行二次开发,将整个系统开发设计为用户管理模块、渠系数据管理模块、属性数据管理模块、优化配水模块、数据导出模块、帮助等几个方面。整个系统界面优化、操作简单、系统数据管理完整、性能突出,有较好的移植性和推广性。
王博[4](2020)在《制度能力、合作水平与农田灌溉系统治理研究 ——基于黄河灌区的实证分析》文中研究表明农田灌溉系统是农业生产不可或缺的物质基础,是整个农村经济社会实现振兴的重要保障,其运行效率直接关系着国家粮食安全和国民经济健康发展。然而,实际上多数农业灌溉区的灌溉系统并没有充分发挥其应有功能,造成这一农业生产困境的主要原因归于农田灌溉系统治理的失灵。由于农田灌溉系统所具有的准公共物品属性与农户生产经营私人性之间的冲突,造成农田灌溉系统设施建设和管护等供给无效及偷水和抢水等灌溉用水无序问题是农田灌溉系统治理失灵的主要表现,也是阻碍其功能发挥的症结所在。面对这一农村公共事务治理无效事实,很难有一套科学理论体系对其做出有力解释。作为一种惠顾者所有、民主管理并受益的非营利性村庄经济合作组织,农田灌溉系统在农户相互关联的自组织管理模式下,其治理必然受到村庄制度能力和农田灌溉组织内部合作因素的影响。村庄制度能力可以为农田灌溉事务提供一种适合的治理舞台,使不同农户主体能够有效协作,达到灌溉资源整合目的,而农田灌溉组织内部合作可以演化出趋于降低组织内部人际间冲突的自发灌溉秩序,为农田灌溉系统运行提供一种融洽的组织环境。因此,将村庄制度能力和农田灌溉组织内部合作概念引入灌溉系统治理研究框架,具有重要的理论和现实意义。本文研究基于村庄制度能力和农田灌溉组织内部合作水平双重视角。依据公共事务治理理论、集体行动理论、公共池塘资源理论和制度能力理论等多维理论体系,在对国内外相关研究文献系统综述的基础上,利用黄河灌溉农业生产区的内蒙古、宁夏、甘肃、陕西、河南和山东6省(自治区)1042份农户家庭微观调查数据,剖析了黄河灌溉农业生产区的农田灌溉系统治理现状及问题;构建了村庄制度能力与农田灌溉组织内部合作水平的表征指标体系,使用因子分析法测度和解析了村庄制度能力与农田灌溉组织内部合作水平指数。进一步,使用双栏模型(Double-hurdle model)、跨层次线性模型(Hierarchical Linear Models)和分位数回归(Quantile Regression)等多种数理模型和计量方法探究了村庄制度能力和农田灌溉组织内部合作水平两大关键因子对农田灌溉系统设施供给、灌溉用水秩序和综合治理绩效的影响机理,并结合实证研究结论指出农田灌溉系统治理改进的优化路径。本文的主要研究结论如下:(1)农田灌溉系统治理主要包括农田灌溉系统设施供给和农田灌溉用水秩序两方面,分别表征了农田灌溉资源系统供给和资源占用维度的治理情况。数据资料分析结果表明,在黄河灌溉农业生产区,有55%的农户对其所在村组的农田灌溉系统设施供给满意,有72%的农户认为村组中大部分农户会遵守村组的农田灌溉用水秩序,说明黄河灌溉农业生产区的农田灌溉系统供给效果一般,用水秩序良好,黄河灌溉农业生产区在农田灌溉系统治理方面仍然存在很大改进空间。(2)村庄制度能力体系包括了知识资源、关系资源和动员能力三个层次。在知识资源层次,农户日常生活中遇到困难相互帮助程度最高,说明在以互帮互助为传统美德的农村社会,村民之间互帮互助是村庄制度能力的重要组成部分。在关系资源层次,农户对村干部的信任最高,说明相比较于关系性资源中的其他因素,农户对村干部的信任是村委会或农民用水者协会管理村庄农田灌溉事务自我品牌建设的关键。在动员能力层次,村庄管理组织联户促进集体行动的能力最高,说明农户参与村庄公共事务的能力是村庄动员能力的主要组成部分。(3)农田灌溉组织内部合作是由农户对村委会或农民用水者协会组织召开的有关会议响应程度和农户相互之间在农田灌溉过程中的协调程度两方面构成。在农户对村委会或农民用水者协会组织召开的有关会议响应方面,农户积极参加村委会或农民用水者协会组织召开的相关会议程度最高,说明农户与村委会或农民用水者协会之间的纵向合作形式主要是通过会议决策方式展开。在农田灌溉过程中农户相互之间的协调程度方面,农户与其他成员保持一致保障集体行动成功最高,说明农户相互之间的合作水平主要体现在能否团结一致实现共同目标。(4)村庄制度能力与农田灌溉组织内部合作水平对农田灌溉系统供给影响显着。村庄空间领域内的知识资源、关系资源和动员能力层次的制度能力因素对农户参与农田灌溉系统供给的意愿和程度有显着促进作用,村庄空间领域内的制度能力越强,农户参与村庄农田灌溉系统供给的意愿越强,投资或投工村庄农田灌溉系统设施建设和管护的程度越大。农田灌溉组织内部纵向和横向合作水平对农户参与农田灌溉系统供给有促进作用,农田灌溉组织内部的合作水平越高,农户参与村庄农田灌溉系统供给的意愿越强,投资和投工村庄农田灌溉系统设施建设和管护的程度越大。制度能力与合作水平除了单方面影响农户参与农田灌溉系统供给外,还存在交互效应,二者的交互项对农户参与村庄农田灌溉系统供给的意愿和程度均有显着作用。(5)村庄制度能力与农田灌溉组织内部合作水平对农田灌溉用水秩序影响显着。村庄制度能力是通过作用于农户的灌溉行为并进一步影响农田灌溉用水秩序,农户灌溉中的偷水行为减少、用水纠纷降低和用水满意程度提高是制度能力作用于农田灌溉用水秩序的重要媒介。农田灌溉组织内部合作水平是影响制度能力促进农户产生积极灌溉行为的重要因素,农田灌溉组织内部合作水平正向调节制度能力与农户用水行为和村庄灌溉秩序之间的关系。农田灌溉组织内部合作水平越高,越容易促进制度能力对农户灌溉行为的引导与规范。村庄制度能力通过正向影响农户灌溉行为而保障农田灌溉系统用水秩序的维持,是解释农田灌溉用水秩序自组织管理何以有效的一条关键路径。(6)村庄制度能力与农田灌溉组织内部合作水平对农田灌溉系统治理绩效有显着正向作用。村庄空间领域内的制度能力与农田灌溉系统治理绩效之间具有密切联系,表征村庄制度能力的知识资源、关系资源和动员能力层次因素与农田灌溉系统供给维度绩效、秩序维度绩效和综合治理绩效之间存在显着正向关系,村庄空间领域内的制度能力越强,村庄农田灌溉系统供给维度绩效、秩序维度绩效和综合治理绩效越高。农田灌溉组织内部合作因素对农田灌溉系统供给维度绩效、秩序维度绩效和综合治理绩效具有正向影响效应。农田灌溉组织内部合作水平在村庄制度能力与农田灌溉系统治理绩效之间具有正向调节作用,农田灌溉组织内部的合作水平正向调节村庄制度能力与农田灌溉系统供给维度绩效的关系,农田灌溉组织内部的合作水平也正向调节村庄制度能力与农田灌溉系统秩序维度绩效的关系。
史翔[5](2020)在《基于无人机遥感与地面监测数据的变量灌溉系统研究》文中研究指明变量灌溉是以节能增产为目的的现代灌溉技术。变量灌溉系统可以应对空间变化中不同的灌溉需求,从而提高水分的利用效率。我国整体变量灌溉技术应用水平较低。系统成本高和传感器布设困难成为制约变量灌溉技术发展的主要因素。本研究结合先进的无人机遥感系统、模糊决策理论和嵌入式控制系统,开发了一套基于无人机遥感与地面监测数据的变量灌溉系统,论文的主要研究内容和结果如下:(1)根据中心支轴式喷灌机工作原理,设计并实现了中心支轴式喷灌机变量灌溉控制系统。该系统由远程监控端、控制系统基站和电磁阀控制器组成,其中远程监控端由计算机监控界面和数据收发器构成,控制系统基站和电磁阀控制器的主控芯片是STM32F103C8T6。在系统设计中,控制系统基站根据远程监控端传来的电磁阀占空比控制图来控制电磁阀组开闭时间,从而实现变量灌溉。此外,系统集成了土壤水分感应继电器,根据土壤水分的变化,当监测点相对土壤水分含量大于40%时控制系统关闭。控制系统装机测试中,不同管理区域灌溉量变化趋势同设定的占空比变化相一致,占空比为1时的平均灌溉量是583 g,以此为基准,在控制系统作用下灌溉量的平均绝对误差为15.15%,实际灌溉量平均高于设定灌溉量9.29%。(2)遥感图像的数值是基于地理位置坐标进行选取,该形式不能被控制系统直接使用,由于中心支轴式喷灌机管理区域是扇形的,根据管理区域形状将遥感数据分区域保存并求平均值,可以简化控制系统设计。本研究在python开发平台上结合GDAL和Numpy工具包,开发了适应中心支轴式喷灌机的遥感图像解析工具,根据不同的分辨率要求和中心支轴的坐标,将灌溉区域内的遥感数据划分成不同半径等圆心角的扇形管理区域。此外,该工具可以将图像“非数”值置为零,使“非数”不参与决策,降低拼接和计算过程中出现的错误值对决策结果的影响。(3)设计模糊系统用于遥感数据决策,最终生成占空比控制图。本研究基于Matlab设计了两种可以生成占空比控制图的模糊决策系统。第一种模糊决策系统是根据多光谱反演模型,将管理区波段数据计算后得到作物水分胁迫指数(Crop water stress index,CWSI)和作物系数(Crop coefficient,Kc),然后参考FAO-56蒸散量计算公式计算参考蒸散量(ET0),进而得到实际作物蒸散量(ETc),ETc和降雨量组成了作物生长水分变化量,使用CWSI和作物生长水分变化量作为模糊输入,根据经验模型制定的模糊规则和模糊集合进行Mamdani模糊推理,最后通过中心平均解模糊的方式得到电磁阀占空比。第二种模糊决策系统是利用多光谱数据计算植被指数(Vegetation index,VI),将VI和原始的热红外数据作为模糊输入,根据实验区域内VI和热红外图像像元亮度值(Digital number,DN)的最值确定模糊集合,通过Mamdani推理法和中心解模糊法得到电磁阀占空比。此外,研究中还介绍了两种灌溉时间设定方法供系统使用。决策系统测试中,设计不同梯度的水分胁迫处理实验验证系统可靠性,结果显示,当不同处理区域的水分胁迫差异大于10%时,两种系统的输出结果均有良好的决策梯度。通过地面相对土壤水分含量和决策结果的对照验证,基于原始数据的模糊决策系统准确度达到了90%。(4)使用python和matlab并基于Py Qt平台开发了变量灌溉决策系统软件,可以实现遥感数据处理、电磁阀占空比控制图可视化和局部缺水信息3D分析,软件覆盖决策系统所有内容且各功能运行良好。
赵磊[6](2020)在《基于云平台的温室智能灌溉系统的研究与开发》文中研究说明我国自古以来就是农业大国,农业也是我国社会稳定发展的重要保障,然而随着经济的发展,我国淡水资源匮乏与传统农业用水需求量大的矛盾,以及我国温室智能化灌溉管理需求与灌溉管理技术落后的矛盾日渐突出,而随着我国农业现代化发展的推进,这些问题已成为我国农业发展上亟需解决的问题。因此,为增强我国农业水平、提高农业生产效率、促进农业经济增长,本文着力于温室灌溉系统中采集、传输、处理、决策、控制等一系列问题,并基于无线传感网络技术、云平台技术和Web技术等,研究和开发易于建设、推广和拓展的温室智能灌溉系统以及信息化管理平台。本文的工作主要集中在以下几点:(1)对系统的智能灌溉决策进行研究。针对智能灌溉系统的特性分析,并综合我国传统的灌溉管理方式难以顾及温室灌溉中存在的大惯性、滞后性和非线性的特点,研究和设计基于模糊推理的智能灌溉模糊控制器。同时考虑到模糊控制器设计中的主观性和随意性,采用GA优化隶属函数和控制规则实现模糊控制器的优化,以便更好应用于那些无良好理论归纳和经验总结的作物。(2)为满足系统中作物适时适量灌溉和环境参数采集的基础建设需求,采用“LoRa+GPRS”的通信技术方案,构建了温室现场的无线传感网络,并对其中的数据采集节点、阀门控制节点和网关节点的软硬件分别进行设计。(3)基于阿里云服务器构建温室灌溉系统的数据中心和服务中心。基于关系数据库模型研究系统的数据信息关系,并在Microsoft SQL Server数据库管理系统中构建关系数据表,不仅增强数据运用效率同时还减少数据存储冗余。此外,利用C#语言开发服务器应用程序,实现通信管理、数据解析处理以及灌溉决策控制等任务。(4)为使用户能够随时随地对温室进行监管,基于ASP.NET框架技术在Visual Studio 2015平台下,开发B/S结构的远程灌溉和信息管理Web应用平台,并结合表格、图像、曲线等多重元素实现了人与系统的良好交互,为用户提供了实时监测、灌溉控制、数据分析和系统信息管理等功能。(5)最后,针对系统进行多项测试,测试主要从通讯测试、软件发布和访问测试以及综合灌溉测试对系统的功能与性能进行了验证,测试结果表明系统设计可行性高、运行良好,基本达到预期的目标。
杨丙辉[7](2020)在《基于北斗物联网的X县灌溉工程智能管理系统设计与管理》文中研究指明我国是一个农业大国,作物灌溉管理是农业生产管理的重要环节之一,目前作物灌溉管理在技术上还是处于薄弱环节,没有实现智能化、科学化灌溉管理,因此设计一款能够根据“不同的作物种类、不同的生长地域、不同的时间季节、不同的生长阶段、不同的天气”等因素,并结合大数据分析、作物生长特性,采用智能灌溉控制算法进行自动化、智能化、科学化的灌溉管理系统尤为迫切。该论文以“基于北斗物联网的X县灌溉工程智能管理系统设计”作为主要研究对象,采用“文献分析法”、“案例分析法”、“理论分析法”、“对比分析法”、“设计管理规范研究法”,对研究背景、国内外发展现状、相关技术应用、技术可行性分析、X县灌溉现状等进行了重点研究,并对相关技术优缺点、存在的问题进行了分析总结;将北斗通信系统运用到本研究中,拓展了系统应用范畴;确立了“智能灌溉控制算法设计”、“北斗物联网技术应用”、“技术可行性分析”、“系统设计管理”、“方案优化设计及系统软硬件设计实施”等5项主要研究内容。为了确保系统稳定性以及技术可行性,在系统设计之前,对系统设计管理措施进行了研究;制定了一系列的控制管理策略,并结合相关技术优缺点、性能指标等,对相关技术可行性进行了研究,得出了技术可行性结论。在方案设计阶段,通过对“软件系统架构”、“硬件系统架构”的性能优缺点进行对比分析,为系统架构选型得出了结论;通过对元器件选用、系统组成、功能设计进行了研究,得出了系统设计方案。在系统开发实施阶段,对系统软硬件开发设计工作进行了重点实施;在系统开发实施过程中,输出了一系列的设计文件,如:“电路原理图”、“PCB板图”、“元器件bom表”、“PCB贴片文件”“嵌入式软件代码”、“服务器后台软件代码”、“服务器显示软件代码”、“数据库软件代码”等。该系统的设计符合国家十三五农村发展战略规划,不仅能实现无人化、科学化灌溉,而且还产生了众多经济效益和社会效益,为新农村建设,智慧农业发展提供了一定程度的技术支持,既是传统农业向现代化农业发展的需要,又是精准农业发展的必然选择,对推动我国智能灌溉工程的发展具有重要意义。
谢福来[8](2019)在《基于物联网的智能灌溉管理系统设计》文中认为作为一个农业大国,我国农田覆盖面积大,农田灌溉是农业发展中的重要一环,但目前水资源的短缺阻碍了我国农业的发展。传统的农田灌溉多以人工灌溉为主,这种灌溉方式不仅加重了农民的负担,同时也造成水资源的巨大浪费。近年来随着国家相关政策的推出,物联网、大数据和智能控制等技术在农业上的应用越来越广泛。本文结合物联网行业中应用广泛的ZigBee和GPRS技术,利用本文所建立的灌溉预测模型和灌溉决策模型,设计了一种基于物联网的智能灌溉管理系统。本文的主要研究内容分为三个部分:灌溉系统数据的采集和传输、灌溉管理平台的开发和灌溉决策部分的设计。1)灌溉系统数据的采集和传输是通过终端监控节点和无线网关节点来实现。其中终端监控节点用以实时监测农田的环境信息,并控制电磁阀的开断,该部分主要完成ZigBee终端监控模块、传感器模块、电磁阀控制模块、功率放大电路和电源模块的软硬件设计;无线网关节点将终端监控节点发送的数据进行分析和融合后,由GPRS网络传输到上位机,该部分主要完成微处理器、ZigBee协调器模块和GPRS模块的软硬件设计。2)灌溉管理平台主要完成数据库和交互界面的设计。数据库采用SQL server数据管理软件,负责农田信息、气象信息、灌溉决策信息和工作人员信息的管理;交互界面的设计采用Visual Studio开发环境,以实现所设计的功能。3)灌溉决策部分利用水量平衡方程得到灌溉时间间隔,综合考虑近期气象变化、土壤含水量变化等环境因素在最佳时间进行灌溉,节约用水的同时起到了灌溉预测的作用,又通过建立的数学模型计算出灌溉量,为工作人员提供决策依据。本文设计的基于物联网的智能灌溉管理系统把ZigBee和GPRS技术结合起来,既能满足农田环境信息的短距离、低功耗的无线通信,又能实现覆盖范围广、通信质量高的远程监控。同时,灌溉管理系统的灌溉预测模块和灌溉决策模块相互配合,提高了智能灌溉系统的准确性和适应性。通过对系统软硬件的测试,系统各部分均能实现预期的功能,提高了农田灌溉智能化程度的同时也节约了水资源,对高标准的农田建设有一定的实际参考意义。图47幅,表9个,参考文献65篇。
徐永远[9](2018)在《灯塔市节水灌溉信息化管理系统的初步构想与设计》文中认为我国是超级人口的农业大国,无论是满足基本生活所需还是社会生产需要,对水资源的需求量非常大,已经大大超越了自然供给,直接导致了近些年水资源不足的矛盾日益突出。2015年5月我国农业部联合各部委提出了全国农业可持续发展规划,指出了农业灌溉是农业生产的最重要的环节,因此节水灌溉是促进农业可持续发展的必然要求。我国目前大部分的农业产区仍采用落后的人工作业的方式进行田间数据的监测、数据滞后、误差较大,全凭历史经验进行来水水预报和作物需水预报,没有合理利用水资源。灯塔灌区是辽宁省重要的灌区之一,但由于早期灌区的工程设计和工程施工质量有限,渠系内设备不同程度老化,渠系利用系数非常低,漏水跑水情况严重。本文采用软件系统开发的程序,从数据库设计和模型库设计入手,研究和初步设计了适合灯塔灌区的节水灌溉信息管理系统。本文首先进行了专业资料的查阅,对相关节水灌溉、灌区信息化管理以及用水决策系统等定义和概念进行了阐明,充分吸收了前人的经验和研究成果,为全文奠定了理论基础,其次本文按照计算机软件系统开发的流程,分别从农业节水灌溉的业务需要和用户角度进行了需求分析,初步研究和确定了系统结构和功能。在系统的整体设计中,重点研究了数据库表的设计和用水决策系统的设计。数据库表的设计决定了系统对数据的管理和应用的逻辑方式,是系统的核心部分。用水决策是整个系统的业务核心,其中水源预报模型、作物需水模型、灌溉用水模型和渠系配水模型的模型库是充分建立在专业学科知识的基础上,运用了彭曼系列修正公式、K值公式等数学推导公式。模型库建立的准确性和全面性决定了决策系统的业务准确性,以及对整个灌区灌溉方案的制定起到了指令性的导向作用。为验证系统开发是否成功,最终根据灯塔灌区的历史气象数据进行系统水源预报系统的检验,检验成功即进行作物需水预报和灌溉用水预报,以及渠系配水预报结果的检验,系统的预测结果均与人工计算相近,并且灌溉用水预报总量要少于人工计算结果。灯塔灌区是个水资源供应矛盾比较严重的地区,农业灌溉的基础设施严重老化、配套的工程设计也不能满足现代农业生产的需要。本文从系统总体设计、模型库研究和软件开发等步骤着手,初步构想和设计了农业节水灌溉信息管理系统,并通过实例应用和实际灌溉实施的数据相比,可以看到设计的节水灌溉信息管理系统可以有效预测灌区的来水、并能够准确采集田间数据,计算机通过数学模型推算出作物的需水量,并科学制订了灌溉计划,有效地发挥了有效节约用水的功能、降低了灌溉成本,为下一步研发更为完善、适宜灯塔灌区的的农业节水灌溉信息管理体系提供了理论依据和有效构思。
周浩[10](2018)在《挠力河流域耕地利用下水土资源平衡效应研究》文中研究表明挠力河流域位于我国重要的商品粮生产基地-三江平原的腹地,具有重要的粮食生产地位和湿地生态保育功能。近年来,该流域水田面积持续扩张,水田化系数已由2000年的16.89%增至2015年的37.28%,变化极其剧烈。水田的扩张导致了下垫面条件发生改变并促使产汇流机制发生变化,使得该流域的植被截留、陆面蒸发、土壤入渗等水循环环节发生了明显变化。挠力河流域水土资源已非惯称的“水土资源丰富与匹配”的态势,且土地与水存在明显的错位情形。开展该流域耕地利用下水土资源平衡问题研究,具有较强的现实意义和范式推广意义。本文遵循“理论机制-过程模拟-策略应对”的研究思路,围绕耕地利用下水土资源平衡综合应对的重大实践需求。由于耕地信息提取的准确与否及其精度直接关系到流域水循环过程、农田需水情势研究的准确性和精度,基于灰色理论提出耕地信息统计理论假设,提取出挠力河流域有效耕地空间分布信息,研究基础性的耕地利用格局问题;其次考虑到挠力河流域水文变量及参数数据资料较为匮乏的特点和遥感及GIS信息技术在获取偏僻区域的信息以及直接和间接的常规手段难以测量得到的水文数据上独特的优势,通过改进分布式时变增益水文模型(Distributed time variant gain model,DTVGM),构建基于遥感驱动式的分布式水文模型(Remote sensing distributed time variant gain model,RSDTVGM),从逐日尺度上模拟研究区的水文循环过程;将水土资源平衡细分为3个层次,通过逐级增加限制因素来探讨气候、作物和土壤3个层次的水土资源平衡态势及其耕地利用下的水土资源平衡效应,其中气候水分平衡反映区域水分盈亏一般状况,作物水分平衡反映作物的理论水分收支关系,而土壤水分平衡表征农田实际水分收支关系,更具有农田灌溉指导意义;最后围绕水土资源平衡的综合应对,通过加入人工状态来研究该流域水土资源平衡、农田精准灌溉管理等方面实现挠力河流域水资源平衡综合应对。主要结论如下:(1)本文提出了耕地信息统计理论假设,即:在排除面积较大的特殊地块(如大片林地、建设项目用地)前提下,在一定非耕地斑块面积区间范围内,对一定面积区间间隔的非耕地斑块进行面积统计和若干次累加处理,数据将表现出显着的指数回归特征。通过对非耕地信息变化规律的“灰色”规律挖掘,预测出不同区间范围下的灰色预测精度。进而提取挠力河流域2000、2005、2010和2015年有效耕地的空间分布信息。同时对有效耕地格局的研究结果表明,近15年间挠力河流域水田化过程极其强烈,水田化系数由2000年的10.23%增至2015年的23.39%,逐渐进入水田化的中期阶段,而旱地面积则持续下降;4个研究时点耕地在空间分布上,流域旱地分布的标准差椭圆的主轴均沿东北偏北-西南偏南方向分布,在空间上具有极强的随机性和离散型,旱地主要分布区域的水田化现象较为剧烈。水田空间分布整体顺时针收缩,分布趋于集中化,且其分布重心缓慢向西南方向移动,水田整体偏移特征恰好与三江平原水田“北移东扩”的整体特征相反,未来需根据挠力河流域的地区特点的差异性制定差别化的耕地管理策略。(2)挠力河流域的降雨特征差异较三江平原地区更为突出,流域夏季的降雨量逐渐下降,其周边的建三江垦区地区的降雨量缓慢波动上升,挠力河流域的水分供应条件逐渐变差,而这种变化特点也同样体现在地表潜在蒸散量和地表的植被要素条件上,该流域的水资源供应情势逐渐变差。同时人工下垫面要素条件的改变,将会改变挠力河流域的地表覆被信息、沟渠信息等,对水循环规律造成了强烈的人工影响。(3)水土资源平衡研究实质是水资源和土地资源的时空匹配问题。由于水资源与土地资源的互动耦合关系,需将水土资源平衡纳入复杂系统来开展研究。本文构建的遥感驱动式水文模型RSDTVGM,能够对挠力河流域地表径流、壤中流、潜在蒸散量和实际蒸散量进行逐日尺度的反演。同时数据检验结果显示该模型在挠力河流域具有较好的适用性。模拟结果显示,挠力河流域境内径流分布差异较大,南部和东南部地区径流量偏低,挠力河干流沿岸和内外七星河地区地表径流量偏高。(4)对于气候水分平衡,挠力河流域常年处于“负”的气候水分盈亏态势,西部以及东北部的饶河县盈亏绝对值显着大于中部和南部地区,且整体呈现由西向南递减的趋势。同时夏季的盈亏高值区恰为冬季低值区。随着耕地内部结构的剧烈变化,旱地和水田的气候水分盈亏绝对值逐年下降,旱地和水田的平均水分亏缺量均表现出逐渐下降的情形,在水田急剧扩张、旱地面积持续下降的区域土地利用变化背景下挠力河流域的气候水分盈亏条件表现趋好特征:2000年,挠力河流域水田的气候水分亏缺量达到649.63 mm,至2015年,流域水田的平均水分亏缺量降低了 75.60 mm,变为574.03 mm,下降幅度达到11.64%。旱地的气候水分亏缺量则由2000年的659.57 mm降至2015年的573.71 mm。近年来,挠力河流域整体表现出“暖湿化”的气候变化特征,在自然气候要素变化条件下,挠力河流域初始层次的水分亏缺态势向良性发展。(5)作物水分平衡方面,中稻、春小麦和春玉米水分盈亏特征差异较大,其中中稻大部分处于轻度水分亏缺的状态,春小麦的盈亏状态最好,15年间大部分面积处于正常水分亏缺状态;而对于春玉米而言,由于其对水分需求大,同时旱作物中的春玉米是最主要的作物类型,2000年轻度缺水区占到总面积的94.43%,其余年份的轻度干旱面积占比依次为17.65%、31.24%和24.08%。挠力河流域水田以水稻种植为主,中稻的水分盈亏评价结果对应着水田水分盈亏状态,水田的急速扩张,使得其对应的水分盈亏评价结果发生强烈变化。轻度干旱区面积急剧增加,由2005年的2826 km2增至2015年的5473 km2。由于水田的持续性扩张和旱地的收缩作用,挠力河流域无旱区面积波动幅度较大。对于旱地而言,2000年流域旱地中的春小麦和春玉米的相对面积比例依次为20.77%和79.23%,其对应着约有2746.69 km2的旱地处于无旱的状态,9023.19 km2处于轻度干旱,2015年旱地的无旱区面积达到6985.21 km2,轻度干旱区面积为2247.96 km2。(6)土壤水分平衡方面,对于3大作物而言,2000年的水分亏缺态势较2005、2010和2015年更为严峻,对于中稻而言,缺水是该流域土壤水分平衡的最主要特征,同时不同年际间表现出较为明显的差异特征,而对于春玉米而言,水分亏缺也是挠力河流域春玉米的多年期农田土壤水分平衡的特征,但部分地区的春玉米处于水分盈余的状态。春玉米表现出土壤水分亏缺的特点,其亏水量逐年减少。对于耕地的土壤水分平衡而言,2000年平衡态势极其严峻,以重度和严重缺水为主,2005、2010和2015年则以轻度和中度缺水为主。研究期初,挠力河流域农田土壤水分平衡平均水平处于-1194.63~277.44 mm范围内,其中缺水的高值区多位于挠力河干流沿岸地区和内外七星河腹地,该地区为挠力河流域水田化扩张的核心区域。而至2015年,耕地高水分亏缺地区的面积也迅速增加,高水分亏缺地区更为集中,且分布范围更广。(7)对于流域的水土资源平衡,富锦市、友谊县和集贤县处于灌溉缺水的状态,其中富锦市缺水量达到2.71 X 108 m3,对应的水田平衡量为556.76 km2,是挠力河流域灌溉情势最为严峻的县域,宝清县的相对缺水情势良好,水田平衡量为584.68 km2,对于旱地而言,各县域的灌溉保障程度与水田基本一致,即宝清县、饶河县、七台河市和双鸭山市辖区处于开发盈余状态,富锦市、友谊县和集贤县的现有供水条件不能满足其耕地的用水需求。(8)为保障挠力河流域的水土资源综合利用,应从科学调整作物结构布局、实施农田精准灌溉管理、实施区域间的调水工程和合理开采地下水4个方面来开展,其中农田精准灌溉管理可采用智能体模型(Agent)原理构建的空间优化配置模型(AgentLA)实现灌溉图层完整和灌溉需求程度高的双层目标下管理分区。针对挠力河流域水资源与土地资源的综合开发利用,当地政府应在水土资源平衡评价的基础上,科学调整耕地作物结构布局(富锦市、友谊县和集贤县),同时实施区域间的调水工程,以保证跨区域的水资源分配,并且采取合理的精准灌溉管理措施,在保证作物水分供应充足的条件下减少农业用水的损耗,同时根据地下水分布情况,合理开采地下水资源。本研究对开展挠力河流域乃至三江平原地区的现代农业试验区农业结构调整、农田精准灌溉管理和建设高标准农田均具有重要价值,丰富和完善了水土资源平衡研究,同时具有较强的理论意义和实践价值。
二、计算机在灌溉管理系统中的应用探讨(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、计算机在灌溉管理系统中的应用探讨(论文提纲范文)
(1)蔬菜精准自动灌溉技术模型应用研究进展(论文提纲范文)
1 蔬菜自动灌溉控制技术理论模型 |
1.1 基于SPAC水分传输理论的灌溉模型 |
1.2 基于根层土壤墒情指标的自动灌溉控制系统模型 |
1.3 基于作物水分亏缺反应的灌溉系统模型 |
2 蔬菜精准自动灌溉控制技术原理及应用 |
2.1 按照水分传输模型提出量化管理技术方案 |
2.2 根据根层土壤墒情提出精准灌溉管理指标 |
2.3 根据蔬菜生长发育需求调控水分管理措施 |
3 蔬菜精准自动灌溉技术关键措施 |
3.1 构建完善的土壤墒情管理系统装置 |
3.2 制定精准调控土壤墒情管理指标 |
3.3 建立完善的测墒自动灌溉管理决策 |
4 结语与展望 |
(2)智能型水肥一体化控制装置研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景、目的及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 文丘里施肥器国外研究现状 |
1.2.2 水肥一体化装置自动控制国内外研究现状 |
1.3 存在的问题与发展趋势 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 水肥一体化装置控制系统总体设计及软硬件开发 |
2.1 水肥一体化装置系统总体方案设计 |
2.1.1 功能需求分析 |
2.1.2 水肥一体化系统工作流程 |
2.1.3 水肥一体化控制系统设计 |
2.2 水肥一体化装置现场控制系统设计 |
2.2.1 现场控制系统硬件设计 |
2.2.2 现场控制系统程序设计 |
2.3 水肥一体化装置远程控制系统设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 肥液浓度精量控制策略研究 |
3.1 系统机构及原理 |
3.2 肥液EC模型建立及分析 |
3.3 水肥浓度控制的特点分析 |
3.4 远程模糊PID控制系统设计 |
3.4.1 远程水肥浓度控制系统结构 |
3.4.2 模糊PID调控方法设计 |
3.5 水肥浓度控制的仿真分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 水肥一体化系统可视化软件设计及开发 |
4.1 本地端组态界面设计 |
4.1.1 系统功能界面设计 |
4.1.2 测试界面设计 |
4.1.3 参数设置界面设计 |
4.1.4 补水界面设计 |
4.1.5 水箱设置界面设计 |
4.1.6 施肥界面设计 |
4.1.7 灌溉界面设计 |
4.2 远程管理平台设计 |
4.2.1 管理平台工程配置 |
4.2.2 管理平台组态界面设计 |
4.3 本章小结 |
第五章 水肥一体化装置控制系统性能测试 |
5.1 试验平台介绍 |
5.2 系统运行测试 |
5.2.1 本地端水肥一体化装置控制功能测试 |
5.2.2 远程管理平台测试 |
5.2.3 肥液浓度精量控制测试 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)基于空间数据库的灌区用水管理系统的设计 ——以宝鸡峡灌区为例(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和目的意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 国外现状 |
1.2.2 国内现状 |
1.3 国内灌区存在的问题 |
1.4 研究的主要内容及技术路线 |
1.4.1 宝鸡峡灌区用水管理现状 |
1.4.2 宝鸡峡灌区空间数据库构建 |
1.4.3 宝鸡峡灌区用水计划系统设计 |
1.4.4 技术路线 |
1.5 本章小结 |
第二章 基础数据采集 |
2.1 灌区基础地理数据 |
2.2 属性数据 |
2.3 技术路线 |
2.4 基础数据采集方式 |
第三章 基础数据预处理 |
3.1 专业术语解释 |
3.1.1 地理信息系统 |
3.1.2 地理信息数据库 |
3.1.3 地图投影与坐标系统 |
3.1.4 空间分析 |
3.2 栅格数据处理(地理配准) |
3.3 地图矢量化-Arc Scan自动矢量化 |
3.4 遥感数据处理 |
3.5 拓扑关系构建 |
3.6 数据处理辅助软件 |
3.6.1 奥维互动地图 |
3.6.2 Arc GIS10.2 |
3.7 本章小结 |
第四章 典型灌区空间数据库的构建 |
4.1 典型灌区地理状况 |
4.2 空间数据库构建理论基础 |
4.3 空间数据库的特点 |
4.4 空间数据库研究的目的和内容 |
4.4.1 空间数据库研究的目的 |
4.4.2 空间数据库研究的内容 |
4.5 数据库设计原则 |
4.6 空间数据库设计 |
4.7 属性数据库设计 |
4.8 空间数据库和属性数据库的联结 |
4.9 本章小结 |
第五章 灌区用水计划系统的实现 |
5.1 系统的需求分析 |
5.2 系统的设计思想和原则 |
5.2.1 系统设计思路 |
5.2.2 系统设计原则 |
5.3 系统开发总体框架设计 |
5.4 系统开发平台 |
5.4.1 系统开发硬件环境 |
5.4.2 系统开发软件环境 |
5.5 系统模块设计 |
5.5.1 登录界面设计 |
5.5.2 地图管理模块 |
5.5.3 渠系数据管理模块 |
5.5.4 灌区属性数据管理模块 |
5.5.5 用水计划生成 |
5.5.6 数据导出模块 |
5.5.7 帮助 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(4)制度能力、合作水平与农田灌溉系统治理研究 ——基于黄河灌区的实证分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 导论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 农田灌溉系统运行低效事实 |
1.1.2 农田灌溉系统运行低效根源 |
1.1.3 现有理论对农田灌溉低效解释乏力 |
1.1.4 制度能力与合作为农田灌溉治理提供全新视角 |
1.2 研究目的与意义 |
1.2.1 研究目的 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究述评 |
1.3.1 国外研究动态 |
1.3.2 国内研究动态 |
1.3.3 文献述评 |
1.4 研究思路与内容 |
1.4.1 研究思路 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 研究方法与技术路线 |
1.5.1 研究方法 |
1.5.2 技术路线 |
1.6 论文的创新点 |
第二章 概念界定与理论基础 |
2.1 相关概念界定 |
2.1.1 农田灌溉系统 |
2.1.2 农田灌溉治理 |
2.1.3 农田灌溉组织内部合作 |
2.1.4 村庄制度能力 |
2.2 理论基础 |
2.2.1 公共事务治理理论 |
2.2.2 集体行动理论 |
2.2.3 公共池塘资源理论 |
2.2.4 制度能力理论 |
2.3 制度能力、合作水平与农田灌溉治理机理分析 |
2.3.1 研究视角的再阐释 |
2.3.2 作用机理分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 农田灌溉治理的制度演进与现状分析 |
3.1 农田灌溉系统治理制度历史演进 |
3.1.1 计划经济体制下的农田灌溉管理 |
3.1.2 家庭联产承包责任制下的农田灌溉管理 |
3.1.3 分税制时期的农田灌溉管理 |
3.1.4 税费改革后的农田灌溉管理 |
3.1.5 水利设施市场化改革后的多元治理 |
3.2 资料来源与样本描述 |
3.2.1 资料来源 |
3.2.2 样本描述 |
3.3 农田灌溉系统治理现状分析 |
3.3.1 农户对农田灌溉系统治理的认知 |
3.3.2 农户参与农田灌溉系统治理的水平 |
3.3.3 农田灌溉系统的治理效果 |
3.4 农田灌溉系统治理中存在的现实问题 |
3.4.1 农户灌溉意愿表达程度较低 |
3.4.2 农户参与治理积极性不高 |
3.4.3 农田灌溉用水效率较差 |
3.5 本章小结 |
第四章 制度能力、合作水平及绩效测度与分析 |
4.1 制度能力与合作水平的指标体系 |
4.1.1 数据说明 |
4.1.2 指标设计原则 |
4.1.3 指标体系的构建 |
4.2 制度能力与合作水平的测度及分析 |
4.2.1 制度能力与合作水平测度方法 |
4.2.2 制度能力与合作水平测度结果 |
4.2.3 制度能力与合作水平特征分析 |
4.3 农田灌溉系统治理绩效评价及分析 |
4.3.1 农田灌溉系统治理绩效评价体系 |
4.3.2 农田灌溉系统治理绩效评价方法 |
4.3.3 农田灌溉系统评价结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 制度能力、合作水平对农田灌溉系统供给的影响 |
5.1 问题提出 |
5.2 分析框架与研究假说 |
5.2.1 农田灌溉系统供给分析框架 |
5.2.2 制度能力与农田灌溉系统供给 |
5.2.3 合作水平与农田灌溉系统供给 |
5.2.4 制度能力与合作水平的交互作用 |
5.3 变量说明、研究方法 |
5.3.1 变量说明 |
5.3.2 研究方法 |
5.4 制度能力、合作水平对农田灌溉系统供给影响分析 |
5.4.1 制度能力对农田灌溉系统供给影响 |
5.4.2 合作水平对农田灌溉系统供给影响 |
5.4.3 交互项的影响效应分析 |
5.5 稳健性检验 |
5.6 本章小结 |
第六章 制度能力、合作水平对农田灌溉用水秩序的影响 |
6.1 问题提出 |
6.2 机理分析与研究假说 |
6.2.1 制度能力与秩序 |
6.2.2 合作与秩序 |
6.2.3 研究假说 |
6.3 变量说明、研究方法 |
6.3.1 变量说明 |
6.3.2 研究方法 |
6.4 研究变量分析与检验 |
6.4.1 验证性因子分析 |
6.4.2 量表信度效度检验 |
6.5 制度能力、合作水平对农田灌溉秩序影响检验 |
6.5.1 各变量之间的相关及回归分析 |
6.5.2 中介效应检验 |
6.5.3 回归分析和调节效应检验 |
6.6 稳健性检验 |
6.7 本章小结 |
第七章 制度能力、合作水平对农田灌溉治理绩效的影响 |
7.1 问题提出 |
7.2 机理分析与研究假说 |
7.2.1 农田灌溉治理绩效分析框架 |
7.2.2 制度能力与农田灌溉系统治理绩效 |
7.2.3 合作水平与农田灌溉系统治理绩效 |
7.2.4 合作水平的调节作用 |
7.3 变量说明、研究方法 |
7.3.1 变量说明 |
7.3.2 研究方法 |
7.4 制度能力、合作水平对农田灌溉治理绩效影响实证分析 |
7.4.1 制度能力对农田灌溉系统治理绩效的影响效应 |
7.4.2 合作水平对农田灌溉系统治理绩效的影响效应 |
7.4.3 制度能力、合作水平对农田灌溉治理绩效的影响路径分析 |
7.5 稳健性检验 |
7.6 本章小结 |
第八章 研究结论、政策建议与未来展望 |
8.1 主要研究结论 |
8.2 政策建议 |
8.2.1 强化农户对农田灌溉系统的认知 |
8.2.2 完善农户参与农田灌溉的机制 |
8.2.3 健全基层农田灌溉管理组织 |
8.2.4 加强村庄制度能力建设 |
8.2.5 提升农田灌溉组织内部合作水平 |
8.2.6 创新农田灌溉系统管理模式 |
8.3 研究局限与未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)基于无人机遥感与地面监测数据的变量灌溉系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 中心支轴式变量灌溉控制系统 |
1.2.2 变量灌溉水分管理方法 |
1.2.3 变量灌溉决策系统 |
1.2.4 存在问题 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 论文结构 |
第二章 系统需求分析和总体方案设计 |
2.1 系统需求分析 |
2.2 系统结构设计 |
2.2.1 变量灌溉控制系统设计 |
2.2.2 基于模糊推理系统的变量灌溉决策系统设计 |
2.3 本章小结 |
第三章 中心支轴式变量灌溉控制系统 |
3.1 控制系统器件选型 |
3.2 控制系统硬件电路设计 |
3.2.1 无线数据收发器 |
3.2.2 控制系统基站电路 |
3.2.3 电磁阀控制器电路 |
3.3 控制系统软件设计 |
3.3.1 远程监控单元软件设计 |
3.3.2 控制系统基站软件设计 |
3.3.3 电磁阀控制器软件设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于无人机遥感的变量灌溉决策系统 |
4.1 农田信息采集系统 |
4.1.1 变量灌溉决策系统缺水指数选择依据 |
4.1.2 无人机遥感数据采集 |
4.1.3 气象数据采集 |
4.2 模糊推理系统 |
4.2.1 模糊推理系统工作原理 |
4.2.2 模糊化 |
4.2.3 模糊规则库与模糊推理 |
4.2.4 去模糊化 |
4.3 系统设计与功能实现 |
4.3.1 基于GDAL工具的遥感图像解析模块 |
4.3.2 基于模糊推理系统的电磁阀组占空比控制图生成模块 |
4.3.3 软件界面设计 |
4.3.4 灌溉时间设定方法 |
4.4 本章小结 |
第五章 变量灌溉系统测试及结果分析 |
5.1 中心支轴式变量灌溉控制系统性能测试 |
5.2 基于无人机遥感的变量灌溉决策系统测试 |
5.2.1 实验区域概况 |
5.2.2 基于反演模型计算结果输入的变量灌溉决策系统测试 |
5.2.3 基于原始遥感数据输入的变量灌溉决策系统测试 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(6)基于云平台的温室智能灌溉系统的研究与开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 智能灌溉的研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 云平台的发展现状 |
1.4 论文主要研究内容和组织结构 |
1.4.1 论文主要研究内容 |
1.4.2 论文组织结构 |
1.5 本章小结 |
第2章 系统需求分析与方案设计 |
2.1 系统需求分析 |
2.1.1 智能灌溉系统功能需求 |
2.1.2 智能灌溉系统性能需求 |
2.2 系统的技术方案选择 |
2.2.1 无线传感网络方案 |
2.2.2 LoRa网络拓扑方案 |
2.2.3 云服务器方案 |
2.2.4 数据信息存储方案 |
2.2.5 应用软件体系结构方案 |
2.3 系统总体结构设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 温室智能灌溉策略研究 |
3.1 温室智能灌溉策略分析 |
3.1.1 灌溉系统特性分析 |
3.1.2 温室灌溉策略选择 |
3.2 模糊控制介绍 |
3.2.1 模糊控制理论 |
3.2.2 模糊推理系统 |
3.3 智能灌溉模糊控制器的设计 |
3.3.1 输入输出变量论域和模糊语言变量 |
3.3.2 量化、比例因子和隶属函数 |
3.3.3 模糊控制规则建立 |
3.3.4 模糊推理与解模糊 |
3.4 GA优化模糊控制器 |
3.4.1 优化分析 |
3.4.2 模糊控制器优化过程 |
3.5 仿真实验与结果分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 温室智能灌溉系统硬件设计 |
4.1 系统总体硬件结构 |
4.2 数据采集节点硬件设计 |
4.2.1 MCU模块选型与设计 |
4.2.2 传感器模块选型与设计 |
4.2.3 SX1278通信模块设计 |
4.2.4 数据采集节点电源模块设计 |
4.3 阀门控制节点硬件设计 |
4.3.1 电磁阀模块选型与设计 |
4.3.2 阀门控制节点电源模块设计 |
4.4 网关节点硬件设计 |
4.4.1 SX1301通信模块设计 |
4.4.2 GPRS模块设计 |
4.4.3 网关节点电源模块设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 温室智能灌溉系统软件设计 |
5.1 数据帧格式设计 |
5.2 无线传感网络节点软件设计 |
5.2.1 数据采集节点工作流程 |
5.2.2 阀门控制节点工作流程 |
5.2.3 网关节点工作流程 |
5.3 智能灌溉云平台构建 |
5.3.1 智能灌溉云平台结构 |
5.3.2 阿里云配置 |
5.3.3 数据库设计 |
5.3.4 服务器应用程序设计 |
5.4 Web应用的设计与开发 |
5.4.1 身份验证模块 |
5.4.2 实时数据监测模块 |
5.4.3 灌溉控制模块 |
5.4.4 数据查询与分析模块 |
5.4.5 系统信息管理模块 |
5.4.6 系统日志模块 |
5.5 本章小节 |
第6章 温室智能灌溉系统的测试与分析 |
6.1 通讯测试 |
6.1.1 LoRa通讯测试 |
6.1.2 网关与服务器应用程序通讯测试 |
6.2 Web应用的发布与访问测试 |
6.3 系统综合灌溉测试 |
6.4 本章小结 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(7)基于北斗物联网的X县灌溉工程智能管理系统设计与管理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容及创新点 |
1.4 研究方法与技术路线 |
2 技术可行性分析 |
2.1 技术概况 |
2.2 硬件系统技术可行性分析 |
2.3 软件系统技术可行性分析 |
2.4 本章小结 |
3 系统设计管理 |
3.1 系统设计规划管理 |
3.2 技术评审管理 |
3.3 元器件选型管理 |
3.4 PCB工艺设计管理 |
3.5 系统可靠性设计管理 |
3.6 系统维修性设计管理 |
3.7 安全性设计管理 |
3.8 系统保障性设计管理 |
3.9 系统测试性管理 |
3.10 系统环境适应性管理 |
3.11 本章小结 |
4 方案分析与优化设计 |
4.1 系统架构分析 |
4.2 硬件系统方案设计 |
4.3 软件系统方案设计 |
4.4 智能控制算法设计 |
4.5 本章小结 |
5 系统软硬件设计 |
5.1 硬件设计 |
5.2 软件设计 |
5.3 本章小结 |
6 预计社会及经济效益分析 |
6.1 预计经济效益分析 |
6.2 预计社会效益分析 |
6.3 本章小结 |
7 结论及展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历 |
致谢 |
学位论文数据集 |
(8)基于物联网的智能灌溉管理系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 智能灌溉国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 论文研究内容及创新点 |
1.4 论文组织结构 |
2 系统整体设计及基础理论 |
2.1 系统整体设计 |
2.2 ZigBee技术 |
2.2.1 ZigBee技术简介及特点 |
2.2.2 ZigBee协议栈结构 |
2.2.3 ZigBee设备与网络拓扑 |
2.3 GPRS技术 |
2.3.1 GPRS技术简介及特点 |
2.3.2 GPRS网络结构 |
2.4 本章小结 |
3 系统硬件设计 |
3.1 系统硬件整体结构设计 |
3.2 终端监控节点设计 |
3.2.1 ZigBee终端监控模块设计 |
3.2.2 功率放大电路设计 |
3.2.3 传感器模块设计 |
3.2.4 控制模块设计 |
3.2.5 电源模块设计 |
3.2.6 终端监控节点硬件总体电路 |
3.3 无线网关节点设计 |
3.3.1 微处理器的选型 |
3.3.2 微处理器最小系统 |
3.3.3 GPRS模块硬件设计 |
3.3.4 ZigBee协调器模块硬件设计 |
3.3.5 无线网关节点硬件总体电路 |
3.4 本章小结 |
4 系统软件设计 |
4.1 终端监控节点软件设计 |
4.1.1 终端监控节点软件开发环境 |
4.1.2 ZigBee终端监控模块软件设计 |
4.1.3 空气温湿度采集子程序设计 |
4.1.4 光照传感器采集子程序设计 |
4.1.5 风速传感器及土壤湿度传感器采集子程序设计 |
4.1.6 灌溉控制子程序设计 |
4.2 无线网关节点软件设计 |
4.2.1 无线网关节点软件开发环境 |
4.2.2 无线网关节点软件设计方案 |
4.2.3 ZigBee协调器模块软件设计 |
4.2.4 路由节点软件设计 |
4.2.5 GPRS模块软件设计 |
4.3 上位机智能管理平台设计 |
4.3.1 数据库设计 |
4.3.2 管理平台交互界面功能设计 |
4.3.3 管理平台交互界面功能实现 |
4.4 智能灌溉控制模型设计 |
4.4.1 智能灌溉控制模型整体设计 |
4.4.2 灌溉预测 |
4.4.3 灌溉决策 |
4.5 本章小结 |
5 系统测试 |
5.1 终端监控节点数据采集测试 |
5.2 ZigBee通信模块测试 |
5.3 数据传输及上位机平台测试 |
5.4 系统运行测试 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者攻读学位期间发表的学术论文清单 |
致谢 |
(9)灯塔市节水灌溉信息化管理系统的初步构想与设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究动态 |
1.3.1 国外研究动态 |
1.3.2 国内研究动态 |
1.4 研究方案 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 节水灌溉信息化管理的相关理论概述 |
2.1 节水灌溉 |
2.2 信息化 |
2.3 灌区信息化管理 |
2.4 节水灌溉信息管理系统 |
2.4.1 节水灌溉信息管理系统的定义 |
2.4.2 节水灌溉信息管理系统的构成 |
2.5 我国灌区信息化管理的现状 |
2.6 我国灌区信息化管理的发展趋势 |
第三章 灯塔灌区概况及节水灌溉信息管理系统总体设计 |
3.1 灯塔灌区的概况 |
3.2 系统需求分析 |
3.2.1 业务需求分析 |
3.2.2 用户需求分析 |
3.3 系统的总体设计 |
3.3.1 总体设计原则 |
3.3.2 系统总体结构设计 |
3.3.3 系统功能模块设计 |
3.4 数据库的设计 |
3.4.1 数据库的概念 |
3.4.2 数据库的具体功能 |
3.4.3 数据库的设计原则 |
3.5 通信网络的设计 |
3.6 数据采集系统设计 |
3.7 用水决策系统的设计 |
3.8 泵站的自动化测控系统的设计 |
第四章 灌区用水决策系统的研究 |
4.1 水源预报 |
4.2 作物需水预报 |
4.3 灌溉用水预报 |
4.3.1 灌溉水层的控制 |
4.3.2 灌溉需水量的测算 |
4.4 渠系配水 |
4.4.1 轮灌组的管理 |
4.4.2 渠系配水模型 |
4.4.3 制表和打印系统 |
4.4.4 用户报需系统 |
第五章 基于实例的用水决策系统的应用与检验 |
5.1 实验区概况 |
5.2 水源预报检验 |
5.3 作物需水预报检验 |
5.4 实施灌溉预报检验 |
5.5 渠系配水计划检验 |
5.6 小节 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(10)挠力河流域耕地利用下水土资源平衡效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 三江平原农业资源综合利用情势—研究的紧迫性 |
1.1.2 三江平原水土资源平衡研究的必要性 |
1.1.3 水土资源平衡研究的制约因素及解决途径 |
1.1.4 挠力河流域水土综合利用特点及区域研究的示范性 |
1.2 研究目的 |
1.3 研究意义 |
1.3.1 理论意义 |
1.3.2 实践意义 |
1.4 国内外研究动态 |
1.4.1 耕地利用 |
1.4.2 水土资源平衡 |
1.4.3 缺资料区遥感驱动式水文模型 |
1.4.4 耕地利用下水土资源平衡效应 |
1.4.5 动态评述 |
1.5 研究内容 |
1.5.1 研究构想 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 研究方法 |
1.7 创新点 |
第2章 水土资源平衡的基础理论与研究框架 |
2.1 研究的基础理论 |
2.1.1 流域水循环理论 |
2.1.2 耕地利用及水土资源平衡 |
2.1.3 流域水土资源综合利用 |
2.2 相关概念 |
2.2.1 蒸腾、蒸散和蒸发 |
2.2.2 陆面潜在蒸散量 |
2.2.3 陆面实际蒸散量 |
2.3 研究框架 |
2.3.1 有效耕地信息的提取 |
2.3.2 遥感驱动式水文模型的构建 |
2.3.3 水分平衡评价及水土资源平衡效应研究 |
2.3.4 挠力河流域水土资源平衡及应对策略 |
2.4 本章小结 |
第3章 研究区概况 |
3.1 流域概况 |
3.1.1 地理位置及行政隶属 |
3.1.2 地形地貌条件 |
3.1.3 气候及水文状况 |
3.1.4 土壤条件 |
3.1.5 社会经济条件 |
3.2 背景数据库建立 |
3.2.1 MODIS数据源 |
3.2.2 气象数据源 |
3.2.3 土地利用/覆被数据源 |
3.2.4 基础地理信息数据源 |
3.3 本章小结 |
第4章 挠力河流域耕地信息提取及耕地格局 |
4.1 耕地信息统计理论假设 |
4.1.1 灰色系统理论 |
4.1.2 耕地信息统计理论假设 |
4.2 挠力河流域有效耕地提取 |
4.2.1 有效耕地提取思路 |
4.2.2 有效耕地提取数值过程 |
4.3 挠力河流域耕地格局研究 |
4.3.1 测度模型及处理方法 |
4.3.2 耕地格局变化分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 挠力河流域水土资源平衡影响关键参数计量 |
5.1 降雨量变化特征 |
5.1.1 数据空间插值 |
5.1.2 研究方法 |
5.1.3 变化特征分析 |
5.2 常年地表蒸散特征 |
5.2.1 估算方法 |
5.2.2 地表蒸散结果分析 |
5.3 地表植被要素条件 |
5.3.1 叶面积指数 |
5.3.2 植被覆盖度 |
5.3.3 根系深度 |
5.4 挠力河流域下垫面条件 |
5.4.1 水利工程条件 |
5.4.2 历史土地利用状况 |
5.5 本章小结 |
第6章 挠力河流域遥感驱动式水文模型构建 |
6.1 需求分析与模型构建思路 |
6.2 DTVGM模型原理及其改进 |
6.2.1 模型原理 |
6.2.2 DTVGM的改进 |
6.3 模型水循环过程 |
6.3.1 植被截留过程 |
6.3.2 融雪模型 |
6.4 蒸散发模型 |
6.4.1 产流模型 |
6.4.2 汇流模型 |
6.5 模型能量传输过程 |
6.5.1 净辐射计算模型 |
6.5.2 日升/日落时间计算 |
6.5.3 日均太阳温度 |
6.5.4 瞬时大气温度 |
6.6 其它循环过程 |
6.6.1 土壤水分参数 |
6.6.2 植被覆盖率计算 |
6.7 模型的开发 |
6.7.1 植被截留蒸发函数 |
6.7.2 地表有效降雨量函数 |
6.7.3 地表实际蒸散发函数 |
6.7.4 土壤水模拟函数 |
6.7.5 产流计算函数 |
6.8 流域水文信息数据库 |
6.9 模型参数 |
6.9.1 基础数据源项 |
6.9.2 反演过程项 |
6.10 参数验证 |
6.11 本章小结 |
第7章 挠力河流域耕地利用下水土资源平衡效应 |
7.1 耕地利用下气候水分平衡效应 |
7.1.1 研究思路 |
7.1.2 研究方法 |
7.1.3 潜在蒸散量时空格局 |
7.1.4 降雨量空间分布特征 |
7.1.5 气候水分盈亏变化格局 |
7.1.6 耕地利用下气候水分平衡效应 |
7.2 耕地利用下作物水分平衡效应 |
7.2.1 研究思路 |
7.2.2 研究方法 |
7.2.3 作物需水量分析 |
7.2.4 有效降雨量 |
7.2.5 作物水分盈亏评价 |
7.2.6 耕地利用下作物水分平衡效应 |
7.3 农田土壤水分平衡及其变化效应 |
7.3.1 研究方法 |
7.3.2 农田土壤水分胁迫蒸散量 |
7.3.3 农田土壤水分平衡 |
7.4 本章小结 |
第8章 耕地利用下挠力河流域水土资源平衡综合应对 |
8.1 挠力河流域水土资源平衡 |
8.1.1 水土资源平衡计算模型 |
8.1.2 水土资源平衡研究路线 |
8.2 挠力河流域农田精准灌溉管理 |
8.2.1 需求分析与思路 |
8.2.2 利用AgentLA辅助进行农田灌溉管理分区 |
8.2.3 灌溉管理分区结果 |
8.3 挠力河流域水土资源利用的适应对策 |
8.3.1 科学调整作物种植结构 |
8.3.2 实施区域间调水工程 |
8.3.3 实施农田精准灌溉管理 |
8.3.4 合理开采地下水资源 |
第9章 结论与讨论 |
9.1 结论 |
9.2 讨论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间发表的论文及获奖情况 |
四、计算机在灌溉管理系统中的应用探讨(论文参考文献)
- [1]蔬菜精准自动灌溉技术模型应用研究进展[J]. 曹健,张白鸽,陈潇,宋钊,余超然,何裕志. 广东农业科学, 2021
- [2]智能型水肥一体化控制装置研究[D]. 阮汉铖. 西北农林科技大学, 2021
- [3]基于空间数据库的灌区用水管理系统的设计 ——以宝鸡峡灌区为例[D]. 杨靖. 西北农林科技大学, 2020
- [4]制度能力、合作水平与农田灌溉系统治理研究 ——基于黄河灌区的实证分析[D]. 王博. 西北农林科技大学, 2020
- [5]基于无人机遥感与地面监测数据的变量灌溉系统研究[D]. 史翔. 西北农林科技大学, 2020(02)
- [6]基于云平台的温室智能灌溉系统的研究与开发[D]. 赵磊. 兰州理工大学, 2020(12)
- [7]基于北斗物联网的X县灌溉工程智能管理系统设计与管理[D]. 杨丙辉. 山东科技大学, 2020(06)
- [8]基于物联网的智能灌溉管理系统设计[D]. 谢福来. 西安工程大学, 2019(02)
- [9]灯塔市节水灌溉信息化管理系统的初步构想与设计[D]. 徐永远. 沈阳农业大学, 2018(03)
- [10]挠力河流域耕地利用下水土资源平衡效应研究[D]. 周浩. 东北大学, 2018(02)