基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 灌溉已被證明是可行的且擁有廣闊前景。目前利用精準(zhǔn)灌溉技術(shù)的農(nóng)田面積已達(dá) 800 萬畝，占農(nóng)田總面積的 70%多。因此, 加速開發(fā)我們自己的、符合我國(guó)國(guó)情的精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施勢(shì)在必行。不僅使水資源利用率達(dá) 95%以上，而且大幅度地提高了農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量，農(nóng)民的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境日益改善，經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，農(nóng)民戶均年收入普遍達(dá)到 5 萬～8 萬美元。以色列位居沙漠邊緣，降雨量少，年降雨量?jī)H 20～50mm，是一個(gè)極度干旱少雨、土壤瘠薄的國(guó)家，發(fā)展精準(zhǔn)灌溉對(duì)他們至關(guān)重要，為克服區(qū)域水源缺乏，以色列目前已經(jīng)研制出世界上最先進(jìn)的噴灌、滴灌、微噴灌和微滴灌等精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，完全取代了傳統(tǒng)的溝渠漫灌方式。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀采用節(jié)水和節(jié)能的精準(zhǔn)灌溉方法是當(dāng)今世界供水技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。孫程光(2007)通過應(yīng)用 PTR8000 無線收發(fā)模塊,配合 VB 和 Flash 技術(shù)組成上位機(jī)系統(tǒng)，解決了溫室里因大量布線而導(dǎo)致安裝維護(hù)困難的問題。Digital Sun 公司開發(fā)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)灑水系統(tǒng)，傳感器感應(yīng)土壤的水分，并在設(shè)定條件下與接收器通信，控制灌溉系統(tǒng)的閥門打開、關(guān)閉，從而達(dá)到自動(dòng)節(jié)水灌溉的目的。通過離子、生物傳感器可以獲知農(nóng)田中的土壤養(yǎng)分，包括土壤有機(jī)質(zhì)、PH 值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的監(jiān)測(cè)，然后通過節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)或在中心節(jié)點(diǎn)安裝 GPS 芯片可以確定缺少養(yǎng)分的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)精確的施肥灌溉。無線傳感網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，人們獲取農(nóng)田信息的方式很有限。12”汶川地震災(zāi)害發(fā)生后，當(dāng)?shù)赝ㄓ嵪到y(tǒng)幾乎完全癱瘓。我國(guó)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究沒有盲目地跟從國(guó)外發(fā)展路線，而是形成了以應(yīng)用為牽引的研究特色。同年，美國(guó)《商業(yè)周刊》評(píng)價(jià)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是人類未來四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。早在上世紀(jì) 70 年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。以科學(xué)配水、科學(xué)用水、科學(xué)節(jié)水、興利避害為核心的精準(zhǔn)灌溉，是解決我國(guó)農(nóng)業(yè)用水的有效途徑。加上全國(guó) 90％的廢、污水未經(jīng)處理或處理未達(dá)標(biāo)就直接排放的水污染，11%的河流水質(zhì)低于農(nóng)田供水標(biāo)準(zhǔn)。從控制工程的角度來講，精準(zhǔn)灌溉表示在土壤、氣候、作物、水源和灌溉設(shè)施等約束條件下，通過對(duì)灌溉方式、時(shí)機(jī)、速度、水量等實(shí)施精準(zhǔn)控制，使農(nóng)田水勢(shì)保持在適宜作物生長(zhǎng)的最佳狀態(tài)，即農(nóng)田水勢(shì)的最優(yōu)化控制。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，目前，以色列已形成了完整的節(jié)水農(nóng)業(yè)體系，凡有人居住的地方就有綠色存在,有綠色的地方就有滴灌。美國(guó)八十年代初提出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念和設(shè)想，九十年代初進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，目前還處在研究發(fā)展階段，部分技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)成熟和成型，但還沒有形成系統(tǒng)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)并不過分強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)，而主要強(qiáng)調(diào)效益，它將農(nóng)業(yè)帶入數(shù)字和信息時(shí)代，是 21 世紀(jì)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向。其根據(jù)作物生長(zhǎng)的土壤性狀，調(diào)節(jié)對(duì)作物的投入，調(diào)動(dòng)土壤生產(chǎn)力，以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成一種高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，已被廣泛承認(rèn)是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要途徑，并無疑是 21 世紀(jì)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。缺水是制約以色列農(nóng)業(yè)發(fā)展最主要的因素，因此，在以色列的大地上節(jié)水灌溉無所不在。推行精準(zhǔn)灌溉的意義實(shí)施精準(zhǔn)灌溉是推行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。換句話說，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水的 55％浪費(fèi)掉了，水資源嚴(yán)重短缺以及水資源利用率偏低嚴(yán)重制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。精準(zhǔn)灌溉不僅可以大大提高水的利用率 80%～90%，提高水對(duì)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)率 20%～40%，而且還可以提高水分的生產(chǎn)率。由于在傳感器、計(jì)算和通信技術(shù)領(lǐng)域取得的快速進(jìn)步，互連世界已不再僅限
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