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(更新版)
【正文】 且擁有廣闊前景。因此, 加速開發(fā)我們自己的、符合我國國情的精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施勢在必行。以色列位居沙漠邊緣，降雨量少，年降雨量僅 20～50mm，是一個極度干旱少雨、土壤瘠薄的國家，發(fā)展精準(zhǔn)灌溉對他們至關(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。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，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。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《商業(yè)周刊》評價無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是人類未來四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。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，是解決我國農(nóng)業(yè)用水的有效途徑。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，通過對灌溉方式、時機(jī)、速度、水量等實(shí)施精準(zhǔn)控制，使農(nóng)田水勢保持在適宜作物生長的最佳狀態(tài)，即農(nóng)田水勢的最優(yōu)化控制。美國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)。其根據(jù)作物生長的土壤性狀，調(diào)節(jié)對作物的投入，調(diào)動土壤生產(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)水灌溉無所不在。換句話說，我國農(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)成為我國信息領(lǐng)域少數(shù)位于世界前列的方向之一。目前，無線傳感器網(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，抓住這個時機(jī)，積極地研究無線傳感器網(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，通過對作物信息和作物環(huán)境信息建立數(shù)據(jù)倉庫，建立產(chǎn)量與周圍環(huán)境變量的模型，可以預(yù)測以后的作物收成。近幾年來，隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)深入研究，利用無線傳感網(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，作物生長階段和氣候條件等定時、定量、定位為農(nóng)作物供水。國內(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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。滴灌，在低壓情況下通過支管和毛細(xì)管上的滴頭直接向土壤提供已經(jīng)過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，通過測定土壤導(dǎo)熱性能大小，確定土壤含水量。TDR(TimeDomainRefleetometry)時域反射法是一種快速測量技術(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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