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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 溫室大棚自動(dòng)灌溉智能控制系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 發(fā)展高效設(shè)施農(nóng)業(yè)過(guò)程中施行自動(dòng)節(jié)水灌溉和智能控制是促進(jìn)和保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。本設(shè)計(jì)在充分利用天然水源雨水進(jìn)行灌溉的基礎(chǔ)上，根據(jù)作物對(duì)土壤濕度的需求和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制理論提出了溫室大棚自動(dòng)灌溉智能控制系統(tǒng)，旨在提高農(nóng)業(yè)用水利用率，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對(duì)發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)所面臨的技術(shù)難題和“三農(nóng)”工作的科技難題，本設(shè)計(jì)基于溫室自動(dòng)灌溉的智能控制系統(tǒng)研發(fā)了可持續(xù)，長(zhǎng)期，自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境因子變化信息的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上提出了設(shè)計(jì)方案：根據(jù)作物對(duì)環(huán)境的需求建立植物的生長(zhǎng)模型，根據(jù)作物所需濕度和環(huán)境參數(shù)得到灌溉的決策，以達(dá)到適時(shí)適量，精準(zhǔn)灌溉的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量環(huán)境參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的相關(guān)程序來(lái)進(jìn)行自動(dòng)的智能的計(jì)算和決策。溫室外設(shè)小型集雨工程為溫室收集雨水，過(guò)濾后用于節(jié)水灌溉。本設(shè)計(jì)的最終目的是實(shí)現(xiàn)溫室的節(jié)水灌溉與智能控制的有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)我國(guó)自主研發(fā)型溫室系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程的同時(shí)，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、發(fā)明目的和基本思路 針對(duì)發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)所面臨的技術(shù)難題和溫室內(nèi)節(jié)水灌溉的控制難題，本設(shè)計(jì)基于自動(dòng)灌溉的智能控制系統(tǒng)研發(fā)了可持續(xù)，長(zhǎng)期，遠(yuǎn)程，自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境因子變化信息的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上提出了設(shè)計(jì)方案：根據(jù)作物對(duì)環(huán)境的需求建立植物的生長(zhǎng)模型，根據(jù)作物所需濕度和環(huán)境參數(shù)得到灌溉的決策，以達(dá)到適時(shí)適量，精準(zhǔn)灌溉的目的。溫室外設(shè)小型集雨工程為溫室收集雨水，過(guò)濾后用于節(jié)水灌溉。本設(shè)計(jì)的最終目的是實(shí)現(xiàn)溫室的節(jié)水灌溉與智能控制的有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)我國(guó)自主研發(fā)型溫室系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程的同時(shí)，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村。 三、創(chuàng)新點(diǎn) 根據(jù)作物對(duì)環(huán)境的需求和生長(zhǎng)習(xí)性建立植物的生長(zhǎng)環(huán)境模型，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行分析求解，結(jié)合當(dāng)前環(huán)境參數(shù)得到灌溉的決策，以達(dá)到適時(shí)適量，精準(zhǔn)灌溉的目的。溫室外的小型集雨工程為溫室開(kāi)源節(jié)流，收集并利用溫室附近的雨水，過(guò)濾后用于節(jié)水灌溉。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)太能能電池和蓄電池來(lái)供電，不僅節(jié)約能源，還可以使節(jié)點(diǎn)的連續(xù)工作時(shí)間大大增長(zhǎng)。 四、本作品的技術(shù)關(guān)鍵 1、整個(gè)系統(tǒng)成本低、維護(hù)方便。2、操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。3、抗干擾性強(qiáng)，能適應(yīng)大棚的潮濕環(huán)境和農(nóng)村電網(wǎng)的波動(dòng)。4、能隨時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的安裝位置和方式。5、性能穩(wěn)定，可靠。 五、主要技術(shù)指標(biāo) 1、灌溉決策信息的正確性，灌溉水的利用系數(shù)，雨水利用效果，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，可靠性。3、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前,國(guó)內(nèi)外在溫室系統(tǒng)的灌溉控制方面進(jìn)行了不少的研究。眾所周知，作物是溫室生產(chǎn)的中心，也是溫室環(huán)境環(huán)境控制的主要對(duì)象，水分在作物體內(nèi)的與運(yùn)動(dòng)過(guò)程是水熱運(yùn)移與轉(zhuǎn)化的重要過(guò)程。因此，作物的存在與否對(duì)水熱運(yùn)移模擬的精度有重要影響。但以往的研究主要從工程角度對(duì)溫室水熱環(huán)境進(jìn)行研究，沒(méi)有充分考慮作物對(duì)水熱運(yùn)移的動(dòng)態(tài)影響，就目前的研究狀況而言，對(duì)溫室內(nèi)以作物為中心的水熱運(yùn)移過(guò)程缺乏系統(tǒng)研究。由于溫室環(huán)境具有可控性，因此，將溫室內(nèi)土壤植物環(huán)境看成一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行研究將有利于從系統(tǒng)角度認(rèn)識(shí)溫室內(nèi)水量的運(yùn)移與轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)溫室灌溉的智能控制。本系統(tǒng)在充分利用雨水來(lái)補(bǔ)充灌溉水源的基礎(chǔ)上，根據(jù)水量平衡方程，通過(guò)對(duì)植物需求環(huán)境和當(dāng)前環(huán)境參數(shù)的分析來(lái)求解灌溉決策。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2008年9月在XX校參加由XX省發(fā)明協(xié)會(huì)及XX大學(xué)舉辦的“2008年XX省大學(xué)生水文化創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽”并獲得一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)交易
作品可展示的形式
- 模型、圖片、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 一、使用說(shuō)明 系統(tǒng)由測(cè)試器、控制中心、執(zhí)行元件幾部分組成。使用時(shí)，將測(cè)試器的土壤濕度計(jì)埋入各個(gè)設(shè)計(jì)噴灌區(qū)土層下，調(diào)節(jié)設(shè)定作物生長(zhǎng)期所需土壤濕度后，系統(tǒng)即可對(duì)作物實(shí)施自動(dòng)灌溉。 二、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) (1)農(nóng)作物產(chǎn)量增加，生長(zhǎng)期縮短。(2)抗旱節(jié)水。(3)省時(shí)、省工。(4)有效減少病蟲害。(5)投入小、產(chǎn)量高、效益高。(6)空間利用率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 三、適用范圍 本系統(tǒng)可供多數(shù)蔬菜，瓜果及花卉的溫室大棚栽培使用，并可大規(guī)模推廣生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)條件較好的郊區(qū)具有普遍的推廣價(jià)值。 四、推廣前景 本系統(tǒng)在節(jié)省人力、提高產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)灌溉，且有較好的環(huán)境效益。在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的同時(shí)，也可發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)與觀光農(nóng)業(yè)三位一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，該種發(fā)展模式有較好的經(jīng)濟(jì)效益，它既體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)高科技含量、保證了綠色產(chǎn)品的高質(zhì)量與環(huán)境的清潔，又帶動(dòng)了觀光產(chǎn)業(yè)與城鄉(xiāng)一體化發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 在國(guó)外，溫室的發(fā)展可以追溯到“二戰(zhàn)”期間，其大規(guī)模發(fā)展是從20世紀(jì)下半葉開(kāi)始的。目前，溫室工程技術(shù)比較先進(jìn)的國(guó)家有荷蘭、美國(guó)和日本等國(guó)美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家在溫室工程發(fā)展上取得了重大成就，這些國(guó)家現(xiàn)代溫室的研究起步早、發(fā)展快，對(duì)綜合環(huán)境控制技術(shù)水平相對(duì)較高。隨著國(guó)外設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，作物產(chǎn)量也日益提高。以色列溫室番茄年產(chǎn)量達(dá)到30萬(wàn)kg／hm2，黃瓜年產(chǎn)量22.5萬(wàn)kg／hm2 ，美國(guó)有0．4萬(wàn)hm2的現(xiàn)代化溫室。我國(guó)從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始發(fā)展溫室產(chǎn)業(yè)。溫室以反季節(jié)生產(chǎn)的蔬菜和園藝作物的種植為主，發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)日趨壯大。但現(xiàn)代化大型溫室發(fā)展較慢，到20世紀(jì)末，中小型拱棚面積為42.42萬(wàn)hm2，占到50％，檔次較高的塑料大棚為19.04萬(wàn)hm2，在冬季有相當(dāng)一部分地區(qū)不能進(jìn)行生產(chǎn)，有加溫設(shè)備的溫室只有0．68萬(wàn)hm2，比例不到l％。至于現(xiàn)代化大型溫室，全國(guó)總面積僅有170萬(wàn)hm2左右。我國(guó)有著世界第一的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積，產(chǎn)量卻僅為世界先進(jìn)水平的1／3，主要原因在于設(shè)施結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)陋、內(nèi)部調(diào)控設(shè)備和功能不齊全且不完善、設(shè)施內(nèi)的技術(shù)落后、總體規(guī)劃不盡合理以及綜合配套栽培技術(shù)水平低，沒(méi)有最大限度地發(fā)揮其作用。溫室自動(dòng)灌溉的智能控制在國(guó)內(nèi)外均有研究，但在溫室外安裝小型集雨設(shè)施進(jìn)行雨水的收集和利用的基礎(chǔ)上，實(shí)施綜合的灌溉智能化自動(dòng)控制課題數(shù)量不多。
