發(fā)布時間：2020-04-18 02:08

【摘要】：隨著時代的發(fā)展與人口的大規(guī)模擴張,導致能源緊缺、耕種面積減少、大氣和水土環(huán)境的污染等諸多問題不斷加劇,因此人類對資源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的追求愈加重視。在自然資源日益短缺的情況下,節(jié)水節(jié)能的自動化灌溉方式已成為全世界灌溉技術發(fā)展的總趨勢。在自動化灌溉系統(tǒng)中,根據(jù)作物生長階段的不同需水情況進行灌溉控制,對提高水資源的有效利用,實施節(jié)水灌溉,提高糧食產(chǎn)量與品質(zhì)及促進自然資源可持續(xù)發(fā)展建設具有十分重要的意義。本文結合CAS理論對灌溉作物方式進行建模分析,并采用ZigBee和GPRS傳輸技術組建無線傳感器網(wǎng)絡,采集污灌區(qū)內(nèi)環(huán)境信息根據(jù)優(yōu)化灌溉方案進行自動化灌溉。主要研究內(nèi)容如下:(1)設計了一個基于ZigBee技術的無線傳感器網(wǎng)絡。設計多個傳感器節(jié)點來采集信息,然后將收集到的數(shù)據(jù)借助ZigBee網(wǎng)絡上傳至協(xié)調(diào)器,后經(jīng)RS-232串口將數(shù)據(jù)傳送給GPRS模塊,GPRS模塊聯(lián)網(wǎng)將向遠端主機傳送數(shù)據(jù)進行顯示并加以存儲。(2)建立污灌區(qū)水資源配置系統(tǒng),以經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益為目標,進行水資源優(yōu)化配置,將配置后農(nóng)戶所得資源的參數(shù)帶入污灌區(qū)水土作物系統(tǒng)模型。針對污灌區(qū)水土作物系統(tǒng)中涉及的不同主體,篩選其在復雜適應性配置過程中的特性參數(shù),設定主體特性及行為規(guī)則,建立探究作物產(chǎn)量和品質(zhì)效益在灌溉水條件變化下的污灌區(qū)水土作物系統(tǒng)模型,對作物產(chǎn)量品質(zhì)、需水情況、及土壤性質(zhì)的變化情況展開分析,提出優(yōu)化灌溉方案。(3)系統(tǒng)的硬件選型與設計。對無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點的硬件設計,核心處理器采用CC2430射頻芯片。土壤水分信息采集選用FDS-100土壤水分傳感器,水質(zhì)檢測涉及多參數(shù)測量,選擇MF53熱敏電阻作為溫度傳感器,以及電導率傳感器、JYD-1A溶解氧分析儀、PHB-1 pH計和濁度傳感器采集灌溉水污染度信息。流量控制模塊設計通過繼電器控制電動蝶閥,對灌溉用水流量進行采集與控制。為節(jié)約能源電源模塊采用太陽能電池板,輔以蓄電池對系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點提供能源支持。(4)系統(tǒng)的軟件設計。設計自動化灌溉系統(tǒng)灌溉策略和單片機程序。系統(tǒng)對日期進行記錄以判斷作物所處生長時期,并通過水質(zhì)傳感器監(jiān)測廢污水水質(zhì),程序運算后得出與凈水的配比,混合作為灌溉水待用。農(nóng)田設土壤水分傳感器來判斷作物是否需要灌溉行為,確定灌溉水量后控制流量模塊進行澆灌,實現(xiàn)自動化灌溉。本研究將CAS理論引入自動化灌溉系統(tǒng),為污灌區(qū)有限資源的合理分配提供了一個新的思路,對提高水資源的有效利用率,實施節(jié)水灌溉,實現(xiàn)高效和精細化農(nóng)業(yè)有著重要的意義。
【圖文】：

圖1-2采用Java語言編程調(diào)用Swarm類庫 Java language programming and invoke Swarm層結構，由多個部分組成，其中兩個核心結構有著獨特的優(yōu)點：數(shù)據(jù)與觀察部分分開mainObserverswarmModelSwarmagentagentagent……schedulescheduleGUI tools圖1-3 Swarm模型運行機制Fig.1-3 Swarm model operational mechanismarm的子類。其包含的所有對象都能在模型不僅包含一系列輸入（對象的數(shù)量及其初始值

Transpiration）。作物通過根部把水分從土壤中吸收出來后，以水蒸氣的形式，通過植物的表面（主要是葉子）散發(fā)到大氣中去。過程參照圖3-7所示，，可以看出水分能夠從土壤中通過[5]根毛的吸收作用轉移到植物體內(nèi)，然后被葉肉細胞從根、莖、葉中的[4]導管吸收。在植物的[2]葉肉細胞內(nèi)，光合作用的重要原料——水，對植物的生命活動有著重要作用，植物體內(nèi)水分幾乎都通過葉的[3]氣孔以水蒸氣的形式散發(fā)到大氣中：
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S274.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陶紅;;銀川市污灌區(qū)分布現(xiàn)狀與水質(zhì)評價分析[J];中國資源綜合利用;2018年12期

2 魯揚;;石家莊市污水灌溉的危害研究[J];城市地理;2017年02期

3 隋文義;孫曉怡;唐偉;;撫順李石污灌區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量初評[J];環(huán)境科學與管理;2009年07期

4 周淑玉;王俊起;王京京;;北京污灌區(qū)蔬菜的腸道致病菌污染[J];中國公共衛(wèi)生;1987年01期

5 云峰;;水塔下的思索[J];治淮;1989年05期

6 蔡詩文;周淑玉;王俊起;李士英;薛金榮;祝學禮;王京京;;高碑店污灌區(qū)環(huán)境生物性污染及其對人體健康的影響[J];醫(yī)學研究通訊;1989年01期

7 吉榮娣;王宇生;尚琪;蔡詩文;;江西大余縣污灌區(qū)人群血、尿鎘分析及質(zhì)量控制[J];中國公共衛(wèi)生學報;1989年03期

8 郭建欽;全國污灌區(qū)環(huán)境質(zhì)量普查總結會在濟南召開[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報;1982年02期

9 王志強;廖媛;顧栩;蔡鶴生;馬騰;;污水灌溉對地下水水質(zhì)的影響效應研究:以欒城污灌區(qū)為例[J];環(huán)境科學與技術;2016年03期

10 武超;張兆吉;費宇紅;吳國慶;錢永;孟素花;;天津污灌區(qū)水稻土壤汞形態(tài)特征及其食品安全評估[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2016年18期

相關會議論文 前10條

1 邵金秋;閻秀蘭;劉楚琛;;河北省典型污灌區(qū)農(nóng)田鎘污染特征及環(huán)境風險評價[A];中國土壤學會土壤環(huán)境專業(yè)委員會第二十次會議暨農(nóng)田土壤污染與修復研討會摘要集[C];2018年

2 甄宏;蔡春麗;;土壤生物修復技術進展及遼寧省主要污灌區(qū)治理建議[A];中國環(huán)境科學學會2006年學術年會優(yōu)秀論文集（下卷）[C];2006年

3 王祖?zhèn)?劉欣;周永章;;天津污灌區(qū)可溶性無機鹽對土壤中鎘形態(tài)分布及生物效應[A];2007中國可持續(xù)發(fā)展論壇暨中國可持續(xù)發(fā)展學術年會論文集（2）[C];2007年

4 王寶盛;王亞椺;江桂斌;;多氯聯(lián)苯在污灌區(qū)農(nóng)田土壤中的分布研究[A];中國化學會第27屆學術年會第02分會場摘要集[C];2010年

5 宋成軍;張玉華;劉東生;張艷麗;徐哲;李想;王延昌;;作物初級廢棄物不同處置的重金屬生態(tài)風險預警評價[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

6 馬海麗;鄧寶軍;董捷;戰(zhàn)錫林;;濟南小清河污灌區(qū)土壤污染狀況研究[A];2014中國環(huán)境科學學會學術年會論文集（第八、九章）[C];2014年

7 張麗;趙穎;;太原小店污灌區(qū)農(nóng)田土壤污染與農(nóng)產(chǎn)品的相關性研究[A];2017中國環(huán)境科學學會科學與技術年會論文集（第二卷）[C];2017年

8 徐潔;侯萬國;臺培東;王文興;;東北污灌區(qū)草甸棕壤吸附重金屬鉛的形態(tài)分布及解吸行為[A];中國化學會第十二屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2009年

9 孫約兵;徐應明;王林;梁學峰;史新;;污灌區(qū)鎘污染土壤鈍化修復研究[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 曲健;宋云橫;蘇娜;;沈撫灌區(qū)上游土壤中多環(huán)芳烴的含量分析[A];中國環(huán)境保護優(yōu)秀論文精選[C];2006年

相關重要報紙文章 前6條

1 記者 王昆;河北污灌區(qū)分布廣土地污染加劇[N];經(jīng)濟參考報;2013年

2 王載;中國每年因污染造成的損失約占GDP10%[N];消費日報;2007年

3 記者　 劉純友;兩“菜籃子”質(zhì)量優(yōu)良[N];安徽日報;2006年

4 記者 王昆;河北:干旱缺水，有農(nóng)田靠污水“解渴”[N];新華每日電訊;2013年

5 本報記者 晏瀾菲;耕地污染誰之殤？[N];新農(nóng)村商報;2012年

6 本報記者 陳舒;遏制毒水灌溉刻不容緩[N];中國國土資源報;2013年

相關博士學位論文 前6條

1 金愛芳;不同灌溉條件下多環(huán)芳烴在包氣帶中的遷移規(guī)律研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2010年

2 薛占軍;河北省主要污灌土壤質(zhì)量及其污染風險評價研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2012年

3 劉利軍;太原市小店污灌區(qū)農(nóng)田安全利用技術研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學;2013年

4 呂曉磊;有毒污染物在小清河人工濕地的時空分布特征及土壤微生物的環(huán)境響應[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

5 齊曉君;礦業(yè)地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全的研究[D];東北大學;2009年

6 單慧媚;污灌區(qū)土壤—地下水系統(tǒng)中PBDEs地球化學行為及其原位測試新技術[D];中國地質(zhì)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 郭思琪;污灌區(qū)自動灌溉系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2019年

2 孟楠;典型污灌區(qū)Cd超標農(nóng)田的安全利用技術研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2019年

3 馬葉舟;山西省靜樂縣污灌區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量及重金屬污染評價[D];山西農(nóng)業(yè)大學;2018年

4 孫洪欣;府河污灌區(qū)農(nóng)田鎘鉛含量調(diào)查及其低積累作物品種篩選[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2015年

5 車飛;遼寧省沈撫污灌區(qū)多介質(zhì)重金屬污染的人體健康風險評價[D];中國環(huán)境科學研究院;2009年

6 袁鑫;通遼市孔家鄉(xiāng)污灌區(qū)重金屬的分布特性的研究[D];北京交通大學;2012年

7 翟慧泉;天津近郊污灌區(qū)重金屬污染及其安全性影響研究[D];天津理工大學;2010年

8 袁培珠;淮南市安城鋪化肥廠污灌區(qū)土壤酶活性研究[D];安徽理工大學;2010年

9 韓琦;太原市污灌區(qū)重金屬鎘、鉛的生態(tài)毒性效應研究[D];山西大學;2012年

10 王樹濤;污灌區(qū)菜地土壤質(zhì)量評價及其污染預測模型研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2005年

本文編號：2631582