基于無(wú)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(更新版)
【正文】 且擁有廣闊前景。因此, 加速開(kāi)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。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。孫程光(2007)通過(guò)應(yīng)用 PTR8000 無(wú)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(wèn)題。通過(guò)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(guò)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。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。同年，美國(guó)《商業(yè)周刊》評(píng)價(jià)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是人類未來(lái)四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。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。從控制工程的角度來(lái)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(guò)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。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(méi)有形成系統(tǒng)。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。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(wú)所不在。換句話說(shuō)，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。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于互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，一些全新的應(yīng)用將把強(qiáng)大的計(jì)算能力和無(wú)線通信能力帶入我們的日常生活。傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為我國(guó)信息領(lǐng)域少數(shù)位于世界前列的方向之一。目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)處于研究階段，正朝著實(shí)際應(yīng)用的方向發(fā)展，因此，抓住這個(gè)時(shí)機(jī)，積極地研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用模式是十分必要和迫切的。此外，通過(guò)對(duì)作物信息和作物環(huán)境信息建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，建立產(chǎn)量與周圍環(huán)境變量的模型，可以預(yù)測(cè)以后的作物收成。近幾年來(lái)，隨著無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)深入研究，利用無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)施農(nóng)田精準(zhǔn)灌溉已被證明是可行的且擁有廣闊前景。無(wú)論灌溉區(qū)域大小，完全由計(jì)算機(jī)控制，根據(jù)土壤的吸水能力，作物種類，作物生長(zhǎng)階段和氣候條件等定時(shí)、定量、定位為農(nóng)作物供水。國(guó)內(nèi)應(yīng)用精準(zhǔn)灌溉技術(shù)比較成功的例子有：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始研究精準(zhǔn)灌溉，初步建立了由精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心技術(shù)體系、技術(shù)指標(biāo)體系、技術(shù)規(guī)程體系和技術(shù)裝配體系等四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)筑的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。其中土壤墑情的采集和傳輸以及灌溉控制指令的傳輸均可通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。滴灌，在低壓情況下通過(guò)支管和毛細(xì)管上的滴頭直接向土壤提供已經(jīng)過(guò)濾的水分的灌溉方式。（2）輸水管網(wǎng)，這部分主要是把水源輸送到不同灌溉區(qū)終端的噴頭。3)熱學(xué)法，通過(guò)測(cè)定土壤導(dǎo)熱性能大小，確定土壤含水量。TDR(TimeDomainRefleetometry)時(shí)域反射法是一種快速測(cè)量技術(shù)，其原理是高頻電磁脈沖在土壤中傳播的速度依賴于土壤的介電特性，而在一定的頻率范圍內(nèi)(soM一IOGHZ)，礦物質(zhì)、空氣和水的介電特性為常數(shù)，且水的介電常數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他物質(zhì)，因此電磁脈沖的傳播速度主要跟土壤的容積含水量相關(guān)。低功耗的無(wú)線傳感器傳輸協(xié)議，確保節(jié)點(diǎn)可靠工作3到5
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