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作物需水信息采集与智能控制灌溉技术

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  • 主要完成单位:1.新萄京娱乐手机版农田灌溉研究所; 2.北京农业智能装备技术研究中心; 3.西安交通大学; 4.西北农林科技大学; 5.国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心; 6.新萄京娱乐手机版农业资源与农业区划研究所
  • 主要完成人员:孟兆江,段爱旺,郑文刚,魏正英,王利民,田宏武,范兴科,甘学涛,李文龙,杜 军,张寄阳, 王晓森,刘战东, 高 阳, 刘 浩
  • 起  止  时  间 :2006年01月—2015年12月
  • 获  奖  情  况 :2017年新萄京娱乐手机版杰出科技创新奖
  • 内  容  提  要 :
  

  (1)作物需水信息采集技术。①通过信号源频率提升、采用网络化电路等关键技术,研制出基于驻波率(SWR)原理的土壤水分传感器,包括适用于监测土壤剖面水分分布的管式传感器和适用于连续自动监测固定点土壤水分状况变化的可埋式传感器两种类型和配套的测定仪,显著提升了测量的稳定性、准确性和通用性;②研发了基于热脉冲原理的植株蒸腾速率测定仪,包括适用于木本植物和适用于草本植物的两种类型;仪器具有很好的自适应能力,稳定性强,灵敏度高,并实现数据的自动采集、移动存储、无线传输,以及低能耗低成本;③研制了基于水面蒸发的“傻瓜式”灌溉预警装置,耗水量监测误差小于5%,预警灌溉时间误差小于2d;④开发了区域土壤水分遥感监测系统,具有物理机理明确、对地面校正依赖性小、时间频次高、区域适用性强等优点,监测精度达95%。

  (2)智能灌溉控制技术。①融合灰色预测理论、模糊数学和PID控制技术,研制出灰色预测模糊PID控制器,并与水肥精量灌溉智能控制机相结合,同步实现水肥精量控制;②研发了基于KBE的灌溉智能决策支撑系统,并构建了配套的大田作物、土壤、水肥和气象环境信息数据库;③开发了基于物联网的智能灌溉远程控制系统,可通过Internet浏览器、手机短信、手机Android平台和Zigbee无线网络等多种途径实现远程灌溉计划的实时查看、编辑与运行,以及对水肥精量控制机和温室环境的远程实时监测与控制。

  (3)智能灌溉控制设备。①集成灌溉网络首部智能控制系统、用水计量调度系统、灌溉智能控制系统和灌溉决策关键因子监测系统,构建了系列化、标准化、组态化的灌溉智能决策与控制平台。②研制了自动反冲洗过滤器控制器、精准灌溉施肥机、IC卡水电双重计量设备、无线自组网灌溉调度预付费水表、无线自组网控制器、无线电磁阀控制器和可编程灌溉控制开发平台等7种设备,已经实现批量生产。

  (4)成果示范应用情况。研究成果分别在北京、新疆、陕西、河南等地得到规模化应用,其中应用于冬小麦/夏玉米28.07万亩,棉花5000亩。年均增产粮食120kg/亩,节水100-150m3/亩,节本增效280元/亩;累计增产粮食3370.80万kg,节水5614-8421万m3,节本增效7884.65万元;增产皮棉14.00万kg;节水60万m3,节电1.00万kw.h,节本增效60万元。

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