自动灌溉计划系统_AISSUM__原理和应用
智能农业灌溉系统
智能农业灌溉系统智能农业灌溉系统是一项利用现代科技和先进设备来提高农业生产效率的创新解决方案。
它集成了无线传感器网络、数据分析和自动化控制技术，能够实时监测土壤湿度、气象条件和植物生长情况，从而智能地调节灌溉水量和灌溉时间，为农田提供最佳的水分供应。
这篇文章将详细介绍智能农业灌溉系统的工作原理、优势和应用前景。
一、工作原理智能农业灌溉系统的工作原理主要包括以下几个方面：1. 传感器监测：在农田中布置一定数量的土壤湿度传感器，通过测量土壤湿度和其他参数，了解农田当前的水分状况。
同时，还可以添加气象传感器来收集气温、湿度、风向等气象数据。
2. 数据分析：传感器采集到的数据通过无线网络传输到集中控制中心，进行数据分析和处理。
利用机器学习和人工智能算法，对大量数据进行挖掘和分析，生成决策模型和预测模型。
3. 自动控制：根据分析结果，智能农业灌溉系统能够自动地调节灌溉设备的工作状态。
通过智能控制阀门、水泵等设备，调整灌溉水量和灌溉时间，以实现农田的最优灌溉。
二、优势智能农业灌溉系统相比传统的灌溉方式具有明显的优势：1. 提高水资源利用率：智能农业灌溉系统能够根据农田的实际需水量进行精确灌溉，避免了传统方式中的过量灌溉和浪费，有效地节约了水资源。
2. 减少劳动力成本：传统的灌溉需要大量的人工操作，而智能农业灌溉系统可实现自动化控制，减轻了农田管理人员的工作负担，降低了劳动力成本。
3. 提高农作物产量和质量：智能农业灌溉系统可以根据农田的实际情况调节灌溉水量，保证作物在不同生长阶段得到适当的水分供应，从而提高农作物的产量和质量。
4. 减少农药使用量：智能农业灌溉系统可以实时监测农田的水分状况，避免了过度灌溉导致的积水，减少了病虫害的滋生，降低了农药的使用量。
三、应用前景智能农业灌溉系统在现代农业中有广阔的应用前景：1. 大规模农田应用：智能农业灌溉系统适用于大面积农田的灌溉管理，可以有效地提高农田的灌溉效率，降低水资源的利用成本。
智慧农业灌溉系统的原理和应用
智慧农业灌溉系统的原理和应用1. 引言智慧农业灌溉系统是一种基于现代信息技术和传感器技术的灌溉系统。
它通过对土壤湿度、气象条件等环境参数的实时监测和分析，实现对农作物的精准灌溉，提高农业生产效率和节约水资源的目的。
2. 系统原理智慧农业灌溉系统的原理主要包括以下几个方面：2.1 传感器技术智慧农业灌溉系统采用了各种传感器来监测土壤湿度、气象条件等环境参数。
常用的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器等。
这些传感器能够实时采集数据，并将数据传输给系统进行分析和处理。
2.2 数据分析与决策智慧农业灌溉系统通过对传感器采集的数据进行分析和处理，得出灌溉决策。
系统会根据土壤湿度、气象条件等因素，综合考虑植物的需水量，实现对农作物的精准灌溉。
2.3 控制系统智慧农业灌溉系统中的控制系统负责控制灌溉设备的运行。
它可以根据数据分析结果，自动调整灌溉量和频率，保证农作物的水分需求得到满足。
此外，控制系统还可以与其他农业设施和设备进行联动，实现整个农业生产过程的智能化管理。
3. 系统应用智慧农业灌溉系统可以应用于各类农作物的灌溉管理，包括果树、蔬菜、棉花等。
3.1 果树种植在果树种植中，智慧农业灌溉系统可以根据果树的生长阶段和环境参数，调整灌溉量和频率。
例如，在果实膨大期，系统会增加灌溉量以保证果实的发育。
而在果实成熟期，系统会减少灌溉量，避免果实过多吸收水分而导致质量下降。
3.2 蔬菜种植在蔬菜种植中，智慧农业灌溉系统可以根据蔬菜的生长速度和需水量，精确计算灌溉量和频率。
这样可以避免过度灌溉或不足灌溉的情况发生，提高蔬菜的产量和品质。
3.3 棉花种植在棉花种植中，智慧农业灌溉系统可以根据棉花的水分需求和环境条件，及时调整灌溉量和频率。
这样可以提高棉花纤维质量，减少病虫害的发生。
4. 系统优势智慧农业灌溉系统相比传统的定时灌溉系统具有以下优势：•精准灌溉：系统能够根据植物的需水量和环境条件，实现对农作物的精准灌溉，避免了过度灌溉或不足灌溉的情况发生。
自动灌溉系统的设计
自动灌溉系统的设计一、系统概述自动灌溉系统是一种利用现代信息技术和自动化控制技术，对农田进行智能化灌溉的系统。
该系统能够根据农田的土壤湿度、天气情况、作物需水量等因素，自动调节灌溉时间和水量，提高灌溉效率，降低水资源浪费，促进农业可持续发展。
二、系统目标1. 提高灌溉效率：通过自动化控制，实现精准灌溉，减少水资源浪费。
2. 降低人工成本：减少人工操作，降低人力成本。
3. 提高作物产量：根据作物需水规律，提供适时适量的灌溉，促进作物生长。
4. 保护环境：合理利用水资源，减少农业面源污染。
三、系统组成1. 传感器：用于监测土壤湿度、温度、光照等环境参数。
2. 控制器：根据传感器采集的数据，自动调节灌溉时间和水量。
3. 执行器：包括水泵、阀门等，用于执行灌溉操作。
4. 通信模块：实现控制器与执行器之间的数据传输和指令下达。
5. 用户界面：用于设置系统参数、查看灌溉状态和数据记录。
四、系统工作原理1. 传感器采集农田环境参数，如土壤湿度、温度、光照等。
2. 控制器根据传感器采集的数据，结合预设的灌溉策略，自动计算出灌溉时间和水量。
3. 控制器通过通信模块，向执行器发送灌溉指令。
4. 执行器接收指令，执行灌溉操作。
5. 用户界面实时显示灌溉状态和数据记录，方便用户监控和管理。
五、系统特点1. 精准灌溉：根据作物需水规律，实现适时适量的灌溉。
2. 自动化控制：减少人工操作，降低人力成本。
3. 节能环保：合理利用水资源，减少农业面源污染。
4. 可扩展性：可根据农田规模和作物种类，灵活调整系统配置。
5. 远程监控：用户可通过手机、电脑等设备远程查看灌溉状态和数据记录。
通过自动灌溉系统的设计和实施，可以有效提高农田灌溉效率，降低人工成本，促进作物生长，同时保护环境，实现农业可持续发展。
六、系统设计原则1. 用户友好：系统界面直观、易操作，减少用户的学习成本。
2. 模块化设计：系统采用模块化设计，便于维护和升级。
3. 可靠性：选用高质量、可靠的传感器和执行器，确保系统稳定运行。
(完整word版)智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统,是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下,实现节约用水而提出的一整套解决方案。
智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间;智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉,也可以自动关闭灌溉;可以实现土壤太干时增大喷灌量,太湿时减少喷灌量。
一、智能节水灌溉系统的功能设计智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。
系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。
要实现灌溉水量的多与少的调节,必须要有变频器.在可编程控制器内预先设定50％—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号.针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。
依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量，控制灌溉设备工作实现智能灌溉；依托Internet管理员有权对系统远程管理，满足了规模化灌溉的需求。
根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0。
6提高到0。
9。
系统结合了无线传感、计算和网络通信技术，解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。
智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。
智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类,光照数量来优化用水量,还可以在雨後监控土壤的湿度。
有研究现实,和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16％到30％.加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。
二、智能节水灌溉系统的设计背景灌溉造成水资源大量浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。
自动灌溉系统实习报告
一、实习背景随着我国农业现代化进程的不断推进，传统的人工灌溉方式已无法满足现代农业发展的需求。
为了提高农业生产效率，降低水资源浪费，自动灌溉系统应运而生。
本实习报告以某公司生产的自动灌溉系统为例，介绍其工作原理、组成及实际应用。
二、实习内容1. 自动灌溉系统工作原理自动灌溉系统采用微电脑控制，通过传感器实时监测土壤湿度、气象条件等数据，根据预设的程序自动调节灌溉水量和时间，实现精准灌溉。
系统主要由以下几个部分组成：（1）传感器：土壤湿度传感器、气象传感器等，用于实时监测土壤湿度、温度、降水量等数据。
（2）控制器：微电脑控制器，根据传感器数据及预设程序，自动调节灌溉水量和时间。
（3）执行器：电磁阀、水泵等，根据控制器指令执行灌溉操作。
（4）电源模块：为系统提供稳定的工作电源。
（5）人机交互界面：显示屏、按键等，用于显示系统状态、灌溉数据及手动控制。
2. 自动灌溉系统组成（1）传感器模块：采用土壤湿度传感器和气象传感器，实时监测土壤湿度、温度、降水量等数据。
（2）控制器模块：采用微电脑控制器，负责接收传感器数据，根据预设程序自动调节灌溉水量和时间。
（3）执行器模块：包括电磁阀、水泵等，根据控制器指令执行灌溉操作。
（4）电源模块：为系统提供稳定的工作电源。
（5）人机交互界面模块：显示屏、按键等，用于显示系统状态、灌溉数据及手动控制。
3. 自动灌溉系统实际应用在某大型农业示范基地，我们对该自动灌溉系统进行了实际应用。
具体操作如下：（1）安装传感器：将土壤湿度传感器和气象传感器分别埋设在农田土壤和气象站，实时监测土壤湿度、温度、降水量等数据。
（2）安装控制器：将微电脑控制器安装在控制室，连接传感器模块和执行器模块。
（3）调试系统：根据农田实际情况，设置灌溉参数，如灌溉周期、灌溉时间、灌溉水量等。
（4）运行系统：系统自动根据传感器数据及预设程序，实现精准灌溉。
（5）效果评估：通过对比自动灌溉前后农田土壤湿度、作物生长状况等数据，评估自动灌溉系统在实际应用中的效果。
智能灌溉控制系统的工作原理
智能灌溉控制系统的工作原理大家好，今天我们来聊聊智能灌溉控制系统。
别看名字挺高大上的，其实它的工作原理一点都不复杂，通俗点说，就是用聪明的办法来给植物浇水。
走，咱们一起看看这套系统是怎么运作的吧！1. 智能灌溉系统的基本概念1.1 什么是智能灌溉系统？简而言之，智能灌溉系统就是一种能自动根据土壤湿度、天气情况等因素来给植物浇水的装置。
你可以把它想象成一个勤劳的小助手，帮你照顾植物，省去你不少麻烦。
就像老话说的“省心省力”，它就是为了这个目的而诞生的。
1.2 它的核心组件是什么？智能灌溉系统通常有几个重要的部分：传感器、控制器和执行器。
传感器就像是植物的“语言翻译器”，它能检测土壤的湿度和环境的变化；控制器是系统的大脑，负责分析数据并决定什么时候需要浇水；执行器就是“行动派”，按照控制器的指示实际进行浇水操作。
2. 智能灌溉系统的工作原理2.1 数据采集一切的开始，都是从传感器采集数据开始的。
比如说，土壤湿度传感器会测量土壤的湿润程度，一旦湿度低于预设值，它就会发出信号。
就像你手机上收到了一条消息，提醒你该喝水了，植物也是这样，通过传感器来“告诉”系统它需要水分了。
2.2 数据分析接下来，控制器就要登场了。
控制器会把传感器收集到的数据进行分析，像是一位细心的老师，审视学生的表现。
如果系统检测到土壤干燥，它就会决定启动灌溉系统，开始给植物浇水。
说白了，控制器就是植物的“贴心管家”。
2.3 执行灌溉最后，就是执行器的工作了。
执行器负责把水送到植物的根部。
它的工作可以是自动的，也可以是远程控制的。
比如，你可以在手机上设置一个浇水计划，系统就会按时自动完成灌溉。
这样一来，植物喝水就像吃饭一样定时定量，健康又省心。
3. 智能灌溉系统的优势3.1 节水环保智能灌溉系统的一大优点就是节水。
传统的灌溉方式常常因为过量或不够精确，浪费了大量的水资源。
而智能系统则根据植物的实际需求来调节水量，既能保证植物健康，又能节约水资源。
智能灌溉系统的设计与应用效果分析
智能灌溉系统的设计与应用效果分析一、引言水是生命之源，对于农业生产来说更是至关重要。
在传统的农业灌溉中，往往依靠人工经验和定时定量的灌溉方式，不仅效率低下，而且水资源浪费严重。
随着科技的不断进步，智能灌溉系统应运而生，为农业灌溉带来了革命性的变化。
二、智能灌溉系统的设计原理智能灌溉系统是基于传感器技术、自动控制技术和通信技术等多种先进技术的集成应用。
其核心原理是通过传感器实时监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，将这些数据传输到控制中心，控制中心根据预设的灌溉策略和算法，自动控制灌溉设备的开启和关闭，实现精准、适时、适量的灌溉。
（一）传感器技术传感器是智能灌溉系统的“眼睛”，能够感知土壤和环境的各种参数。
常见的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等。
这些传感器能够将监测到的数据准确地转化为电信号，并传输给控制中心。
（二）自动控制技术控制中心是智能灌溉系统的“大脑”，负责接收传感器传来的数据，并进行分析和处理。
根据预设的灌溉策略和算法，控制中心能够自动判断是否需要进行灌溉，并发出相应的控制指令。
（三）通信技术通信技术是智能灌溉系统实现远程监控和管理的关键。
通过无线通信技术，如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等，控制中心可以将灌溉数据实时传输到用户的手机或电脑终端，用户可以随时随地了解灌溉情况，并进行远程控制和管理。
三、智能灌溉系统的组成部分（一）传感器模块传感器模块包括土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等，负责实时监测土壤和环境的参数。
（二）控制模块控制模块是智能灌溉系统的核心，负责接收传感器模块传来的数据，并进行分析和处理，根据预设的灌溉策略和算法，控制灌溉设备的开启和关闭。
（三）灌溉设备模块灌溉设备模块包括喷头、滴灌管、喷灌机等，负责将水输送到农作物根部，实现灌溉。
（四）通信模块通信模块负责将控制模块处理后的数据传输到用户的手机或电脑终端，实现远程监控和管理。
（五）电源模块电源模块为整个智能灌溉系统提供电力支持，确保系统的正常运行。
自动灌溉系统的原理
自动灌溉系统的原理
嘿，你知道吗？自动灌溉系统就像是一个特别勤劳又聪明的小园丁。
想象一下，我们在大太阳下给花花草草浇水，一会儿就累得不行了，还可能会浇多了或者浇少了。
但是自动灌溉系统可不一样哦！它的原理其实挺简单又很神奇。
首先呢，它有个“小眼睛”，也就是传感器，可以感受到土壤的湿度情况。
就好像我们口渴了会想喝水一样，土壤太干了，这个“小眼睛”就会告诉系统该浇水啦。
然后呢，系统就像一个指挥官，指挥着水通过管道流向需要的地方。
它还有个定时器，就像一个精准的小闹钟。
你可以设定好什么时候浇水，比如每天早上太阳刚出来的时候，自动灌溉系统就会准时开始工作，给植物们送上清凉的水。
自动灌溉系统就像是一个贴心的小伙伴，默默地照顾着植物们。
有了它，我们不用担心出门旅游时植物没人浇水会干死，也不用大热天还费力地去提水浇灌。
它让浇水这件事变得轻松又高效，是不是很厉害呀？而且呀，它不仅可以用在我们家里的小花园，还能在大农场、大草坪上发挥巨大的作用呢，真的是超级实用！。
智能农业方案智能化灌溉系统
智能农业方案智能化灌溉系统智能农业方案：智能化灌溉系统随着科技的不断发展，智能化农业越来越受到广大农民的重视和青睐。
其中，智能化灌溉系统作为智能农业方案的重要组成部分，发挥着关键的作用。
本文将介绍智能化灌溉系统的定义、工作原理、应用优势以及未来发展方向。
一、智能化灌溉系统的定义智能化灌溉系统是基于现代信息技术和传感控制技术，通过对土壤湿度、气象数据等信息的实时监测和分析，自动调控灌溉设备进行定量、定时、定点的灌溉，以确保农作物的水分供应达到最佳状态的一种现代农业灌溉方式。
二、智能化灌溉系统的工作原理智能化灌溉系统主要由传感器、控制器、执行器和用户界面组成。
传感器主要负责采集土壤湿度、气象数据等信息；控制器通过对传感器数据的图像分析和算法处理，进行灌溉控制的判断和计算；执行器根据控制器的指令，控制灌溉设备进行灌溉操作；用户界面则提供操作界面，供农民进行参数设置和数据查询等。
三、智能化灌溉系统的应用优势1. 提高灌溉效率：智能化灌溉系统能够精确监测和调控土壤湿度，根据作物需水量和环境条件进行灌溉，从而避免了水分过多或过少的情况，提高了灌溉效率。
2. 节约水资源：智能化灌溉系统通过准确测量土壤湿度和作物蒸腾量等参数，合理控制灌溉量，避免了过量灌溉和水分浪费，有效节约了水资源。
3. 减轻劳动强度：相比传统灌溉方式，智能化灌溉系统实现了自动化控制，减轻了农民的劳动强度，提高了工作效率。
4. 提高农作物品质和产量：智能化灌溉系统能够根据作物对水分的需求，合理控制灌溉，确保农作物得到适量的水分供应，从而提高了农作物的品质和产量。
四、智能化灌溉系统的未来发展方向1. 与物联网技术的结合：随着物联网技术的不断发展，智能化灌溉系统将更加智能化和自动化。
通过与其他农业设备和传感器的互联互通，实现农田全方位的数据监测和智能决策。
2. 引入人工智能算法：结合人工智能算法，智能化灌溉系统可以更准确地预测作物的需水量和灌溉时机。
智能灌溉系统的优化设计与应用
智能灌溉系统的优化设计与应用在现代农业中，水资源的合理利用至关重要。
智能灌溉系统作为一种高效、精准的灌溉方式，正逐渐得到广泛应用。
它不仅能够满足农作物的水分需求，还能最大程度地节约水资源，提高农业生产效率。
本文将详细探讨智能灌溉系统的优化设计与应用。
一、智能灌溉系统的概述智能灌溉系统是基于传感器技术、自动控制技术和计算机技术等，实现对灌溉过程的自动化监测和控制。
通过实时监测土壤湿度、气象条件等参数，系统能够根据预设的灌溉策略，自动开启或关闭灌溉设备，确保农作物在不同生长阶段都能获得适量的水分。
与传统的灌溉方式相比，智能灌溉系统具有显著的优势。
首先，它能够精确控制灌溉量，避免水资源的浪费。
其次，能够根据农作物的实际需求进行灌溉，提高水分利用效率，从而促进农作物的生长和发育。
此外，智能灌溉系统还可以减少人工干预，降低劳动强度，提高农业生产的管理水平。
二、智能灌溉系统的组成部分智能灌溉系统通常由以下几个部分组成：1、传感器：用于监测土壤湿度、温度、气象参数（如降雨量、风速、光照强度等）。
常见的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、雨量传感器等。
2、控制器：是系统的核心部分，负责接收传感器采集的数据，并根据预设的灌溉策略进行分析和决策，控制灌溉设备的运行。
3、灌溉设备：包括喷头、滴灌管、喷灌机等，根据不同的农作物和种植方式选择合适的灌溉设备。
4、通信模块：用于实现传感器、控制器和远程监控平台之间的数据传输，常见的通信方式有无线通信（如 ZigBee、LoRa 等）和有线通信（如 RS485 等）。
5、远程监控平台：通过互联网或移动网络，用户可以在远程终端（如电脑、手机等）实时查看灌溉系统的运行状态、数据记录，并进行远程控制和管理。
三、智能灌溉系统的优化设计为了提高智能灌溉系统的性能和可靠性，需要进行优化设计，主要包括以下几个方面：1、传感器的优化布置传感器的布置位置和数量直接影响系统对土壤湿度和环境参数的监测精度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第3期(总第117期)山西水利科技No.3(T otal No.117) 1997年8月SHANXI HYDROT ECHNICS Aug.1997自动灌溉计划系统(A ISSU M):原理和应用巴哈瓦・辛格(Bhaw an singh)等著郭亚洁 侯建国 译 赵耿忠 校文摘 用来确定灌水频度和灌水量的灌溉计划是最佳用水所必需,同时也是获得最高产量和农田收益所必需的。
本文介绍了计算机辅助的蒙特利尔大学自动灌溉计算系统,即A ISSU M(A ut omatic Ir rigat ion Scheduling System o f the U niv er sity o f M ontr eal)的主要原理和应用。
A ISSU M获得用户好评,它有优化水利用,增加作物产量的潜力。
AI SSU M根据水平衡原理制定灌溉计划。
必需的天气、土壤资料通过太阳能驱动并且可移动的微气象系统(SEWBS)收集。
作物蒸散ET用已定型的软件包EDA计算。
灌溉计划通过软件包A IS・IRR IG执行。
文中列举了A ISSU M用于特立尼达的黄秋葵(Okr a)作物和魁北克的木莓地的试验结果。
另外提供了灌溉计划的实时估计。
A ISSU M给出较循环法更为优良的结果。
1 引言要求农业生产用水优化的地区需要有合理的灌溉计划。
正如有特立尼达(Trinidad)和托塔戈(T otago)地区经常限制农业用水那样就属于这种情况。
这种限制是迫于气候和用水部门之间的竞争而形成的。
在通常持续大约六个月的干旱季节,降雨稀少以致严重缺水。
这时灌溉用水就不得不与其它用水部门,特别是与工业、商业、生活等用水部门展开竞争。
因此就要在考虑作物需水量与产量,水的成本与灌溉技术等诸多因素的前提下,对农业灌溉技术的应用进行审慎的计划以优化用水。
通常最大限度地提高作物产量虽然是农民的目标,然而由于被最大限度地增加利润这一经济上的考虑所干扰,使得灌溉用水和灌溉技术都受到了影响。
农业的灌溉技术有不同的组成部分。
首先从灌溉系统的功能而言,它可分为促进作物的最佳生长;降低土壤温度;预防霜冻,以及施用化肥等。
其次,从灌溉系统的类型而言,根据水的供给方式;供水水源;输水方法;水质和水的法规,可分为地面灌,喷灌以及滴灌等。
灌溉系统的选用依赖于当地经济条件和农民受教育程度。
归根结底因为灌溉计划决定灌溉频度和灌水量,所以制定合理的灌溉制度是非常重要的。
本文旨在介绍AISSUM(Autom atic Irrigation Scheduling System of the Univ er city o f M outreal,蒙特利尔大学自动灌溉计划系统)的原理和程序以及这一具有当代水平的全自动灌溉计划在应用方面的一些初步结果。
2 灌溉计划灌溉计划系统通常处理两个基本问题:(1)什么时候灌水,(2)灌多少水。
什么时候灌水的问题可通过几种方法来解决。
它们基本上是按下列几个方面分类的:(1)作物显示;(2)土壤显示;(3)水平衡技术(phene等1990)。
巴哈瓦・辛格(Bhawan singh),加拿大魁北克蒙特利尔大学地理系教授・82・作物显示方法包括:作物外观,作物生长情况(Haise和Hag en1967),叶片温度(Jackson 等1977),叶水势(stegm an等1976)和气孔阻力(kanemasu等1973)。
然而这些方法既不成熟又太主观,或者要使用特殊仪器。
最主要的缺陷是在作物已经受到一定的水分应力之后,才能作出灌水的决定。
而这时的水分应力有时已经对作物生长造成无法弥补的损害并影响到产量。
此外这些方法也不易自动化。
以土壤监测为基础来显示作物灌水需求的方法中包括:土壤外观,手感(M erriam1960),重量分析法(steg man等1980),用张力计测毛管势(steg man等1980,Bauder和lundstom 1977),用石膏块材测定电阻(Fischbach1977)和中子仪(steg man等1980)。
同作物显示方法一样,这些技术给出的是滞后于灌水需要的测定。
而此时作物很可能已经受到水分应力的不利影响。
这些方法还扰动作物附近的土壤,影响测定结果。
水平衡方法涉及到求解水平衡方程中的灌水量(2),如下式:P+I=ET±R0±D0±△S(1)………………………………………………………… 式中:P——降雨量(mm);I——灌水量(mm);ET——作物蒸散(mm);R0——地表径流量(mm),流入所论田间时为(-);流出所论田间时为(+)。
D0——毛细作用排水量(m m),排向地面时为(-);进入地表下土层时为(+)。
△S——土壤中残留含水量(m m)。
重新组合(1),灌溉需水量(I)为I=ET-P±R0±D0±△S(2)………………………………………………………… 在多数农业区,特别是哪些地面平坦的地区,地表径流(±R0)可忽略不计(Curw en和M assic1985);另外,当地下水位恰在作物根深以下时,可忽略毛细管上升(-D0)。
在那些粘重土壤限制土壤水分向下排泄的地方向下渗漏(+D0)也可忽略不计。
在忽略不计R0及D0的情况下,也就是在常见的地形平坦,并且土壤密实的情况下,(2)式可简化为,I=ET-P±△S(3)……………………………………………………………………… 在AISSU M中,当土壤含水量(△S)超过土壤田间持水量(FC)时,才考虑产生R0。
为方便起见,我们假设当△S超过FC的10%时,产生R0。
P按常规测出,ET可按各种不同的方法估算(Do onenboss和Pruitt1977)。
这样,就需要根据土壤和作物情况规定一个反映土壤水分刚刚开始短缺时的△S的临界值。
以便求解(3)式中的I。
或者也可用下式估算某一给定日的残余土壤水分△S值(Jam es,1988)。
△S i= i-1-〔100(ET-P)RD 〕(4)………………………………………………………… 式中:△Si——某一给定日(i)的土壤含水量(%/容积);i-1——前一天的土壤含水量(%/容积);ET——所论给定日一天的总蒸发(mm);P——所论给定日一天的总降水(mm);RD——根据作物生长期而定的作物根深(mm);显然,不是所有覆盖某种作物的降雨均能达到作物根区。
由于植物截留,蒸发,风,地表径・83・流等原因都会造成水分损失,因此为了补偿这种损失,降雨量(P)必须用一个小于1的校正系数校正,以求得有效降雨量(P e )(Burman 等1983)。
相同地对灌水量(I)也必须校正,尤其是对架空的灌溉系统。
用有效降水代替降水(P),(4)式可改写为:△S i = i-1-〔100(ET -P e )RD〕(5)……………………………………………………… 目前已有几个根据水平衡方法设计的计算机辅助的灌溉计划方法(Crouch 等1981;Harring-to n 和Heerman 1981;Fex er es 等1981;Brase 等1981;Cur wen 和M assic1985;Fulton 等1990;Fangm eier 等1990;Camp 等1990)。
本文介绍了表面能和水平衡系统(SEWBS)。
用水平衡技术确定灌溉计划,如(2)、(4)、(5)所述。
3 方法为了监测和计算作物蒸散(ET ),降雨(P )和土壤含水量△S ,我们采用微气象系统SEWBS 。
SEWBS 是一个可移式,太阳能,全自动系统。
它既可检测,监视,储存一系列微气象资料和计算ET 所必需的土壤资料,又可测量水平衡[(1)]中所需要的降雨量(P)和土壤水分(△S ),还可计划灌水的时间和水量(Singh 1988,未公开发表手册;Singh 等1994)。
SEWBS 测量项目有:净辐射(Q *),土壤热通量,土壤温度(T S ),干燥球(△T )和湿球(△T W )湿度梯度,风速,风向,土壤水分含量(石膏板),降雨量和强度(倾倒式吊罐)。
4 ET 计算ET 使用软件包EDA 用几种微气象方法计算。
EDA 是作者为从微气象系统SEWBS (Singh ,1988,未公开发表手册;Singh 等1994)收集的资料来计算ET 而研制的一种软件包。
在EDA 中同时采用鲍恩(Bo w en ,1926)氏比能平衡方法(Bow en Ratio -energ y balance ,BREB),普利斯特利—泰勒(Pr iestley —Tay lor (1972))方法,彭曼(Penman(1948))方法和彭曼——蒙蒂思(Penman —M onteith(Mo nteith 1965))方法计算ET 。
当忽略气团稳定性和它的水平移动影响时,计算ET (E )的鲍恩法(BREB)如下:E =〔(Q *-QG)1+〕/L (6)……………………………………………………………… 式中:E ——蒸发或蒸散(m ms -1);Q *——净辐射(Wm -2);QG ——土壤热通量(W m -2);L ——潜在汽化热(m Jkg -1);——Bow en 比。
Bo wen 比进一步定义为= (△T △e)(7)…………………………………………………………………………… 式中: ——湿度测定法的常数(0.066kpa ℃-1);△T ——汽化表面的垂向温度梯度(℃);△e ——汽化表面的垂向蒸汽压梯度(kpa )。
△e 的计算公式为:△e =(s + )△TW - △T (8)………………………………………………………… 式中:s ——饱和蒸汽压曲线的斜率(kpa ℃-1);・84・△TW——汽化表面的垂向湿球温度梯度(℃)。
当忽略气团水平移动影响,普一泰法(Priestly-Tay lor1972)计算ET(E PT)的方法为:E PT=〔!′(ss+)(Q*-QG)〕/L(9)…………………………………………………… 式中:E PT——蒸发或蒸散(mms-1);!′——一个表面蒸发能力项。
它的值随地表类型,地表湿度,气团水平移动影响而变化(Singh和Taillefer1986)。
通常!′用求ET的另一方法参照确定。
例如这里用BREB(E )法参照时,!′由下式求出:!′=s+s(1+ )(10)………………………………………………………………………… 最后彭曼一蒙蒂思(Penman—M onteith(Monteith)1965),估计ET(E PM)的方法为:E PM=s(Q*-Q G)+∀c(es-ea)/aL(s+)+(c/a)(11)……………………………………………… 式中:E PM——蒸散(m ms-1);∀——空气密度(kg m-3);c——常压时的空气比热(Jkg-1℃-1);es——平均气温下饱和蒸汽压(T=℃)(P a℃-1);ea——平均气温下实际蒸汽压(T=℃)(P a℃-1);a——空气动力阻力(sm-1);c——林冠阻力(sm-1)。