【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展與人口的大規(guī)模擴(kuò)張,導(dǎo)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(duì)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(dòng)化灌溉方式已成為全世界灌溉技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。在自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)中,根據(jù)作物生長(zhǎng)階段的不同需水情況進(jìn)行灌溉控制,對(duì)提高水資源的有效利用,實(shí)施節(jié)水灌溉,提高糧食產(chǎn)量與品質(zhì)及促進(jìn)自然資源可持續(xù)發(fā)展建設(shè)具有十分重要的意義。本文結(jié)合CAS理論對(duì)灌溉作物方式進(jìn)行建模分析,并采用ZigBee和GPRS傳輸技術(shù)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò),采集污灌區(qū)內(nèi)環(huán)境信息根據(jù)優(yōu)化灌溉方案進(jìn)行自動(dòng)化灌溉。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)來采集信息,然后將收集到的數(shù)據(jù)借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)端主機(jī)傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并加以存儲(chǔ)。(2)建立污灌區(qū)水資源配置系統(tǒng),以經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益為目標(biāo),進(jìn)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(duì)污灌區(qū)水土作物系統(tǒng)中涉及的不同主體,篩選其在復(fù)雜適應(yīng)性配置過程中的特性參數(shù),設(shè)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(duì)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(shè)計(jì)。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì),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(cè)涉及多參數(shù)測(cè)量,選擇MF53熱敏電阻作為溫度傳感器,以及電導(dǎo)率傳感器、JYD-1A溶解氧分析儀、PHB-1 pH計(jì)和濁度傳感器采集灌溉水污染度信息。流量控制模塊設(shè)計(jì)通過繼電器控制電動(dòng)蝶閥,對(duì)灌溉用水流量進(jìn)行采集與控制。為節(jié)約能源電源模塊采用太陽(yáng)能電池板,輔以蓄電池對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)提供能源支持。(4)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)灌溉策略和單片機(jī)程序。系統(tǒng)對(duì)日期進(jìn)行記錄以判斷作物所處生長(zhǎng)時(shí)期,并通過水質(zhì)傳感器監(jiān)測(cè)廢污水水質(zhì),程序運(yùn)算后得出與凈水的配比,混合作為灌溉水待用。農(nóng)田設(shè)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(jìn)行澆灌,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉。本研究將CAS理論引入自動(dòng)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(gè)新的思路,對(duì)提高水資源的有效利用率,實(shí)施節(jié)水灌溉,實(shí)現(xiàn)高效和精細(xì)化農(nóng)業(yè)有著重要的意義。
【圖文】：

圖1-2采用Java語(yǔ)言編程調(diào)用Swarm類庫(kù) Java language programming and invoke Swarm層結(jié)構(gòu)，由多個(gè)部分組成，其中兩個(gè)核心結(jié)構(gòu)有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)與觀察部分分開mainObserverswarmModelSwarmagentagentagent……schedulescheduleGUI tools圖1-3 Swarm模型運(yùn)行機(jī)制Fig.1-3 Swarm model operational mechanismarm的子類。其包含的所有對(duì)象都能在模型不僅包含一系列輸入（對(duì)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?qǐng)D3-7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(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，然后被葉肉細(xì)胞從根、莖、葉中的[4]導(dǎo)管吸收。在植物的[2]葉肉細(xì)胞內(nèi)，光合作用的重要原料——水，對(duì)植物的生命活動(dòng)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(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S274.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)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(píng)價(jià)分析[J];中國(guó)資源綜合利用;2018年12期

2 魯揚(yáng);;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(píng)[J];環(huán)境科學(xué)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(guó)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(shī)文;周淑玉;王俊起;李士英;薛金榮;祝學(xué)禮;王京京;;高碑店污灌區(qū)環(huán)境生物性污染及其對(duì)人體健康的影響[J];醫(yī)學(xué)研究通訊;1989年01期

7 吉榮娣;王宇生;尚琪;蔡詩(shī)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(guó)公共衛(wèi)生學(xué)報(bào);1989年03期

8 郭建欽;全國(guó)污灌區(qū)環(huán)境質(zhì)量普查總結(jié)會(huì)在濟(jì)南召開[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);1982年02期

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

10 武超;張兆吉;費(fèi)宇紅;吳國(guó)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(píng)估[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2016年18期

相關(guān)會(huì)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[A];中國(guó)土壤學(xué)會(huì)土壤環(huán)境專業(yè)委員會(huì)第二十次會(huì)議暨農(nóng)田土壤污染與修復(fù)研討會(huì)摘要集[C];2018年

2 甄宏;蔡春麗;;土壤生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)展及遼寧省主要污灌區(qū)治理建議[A];中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)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(jī)鹽對(duì)土壤中鎘形態(tài)分布及生物效應(yīng)[A];2007中國(guó)可持續(xù)發(fā)展論壇暨中國(guó)可持續(xù)發(fā)展學(xué)術(shù)年會(huì)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(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第02分會(huì)場(chǎng)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(jí)廢棄物不同處置的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)價(jià)[A];2010中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第四卷)[C];2010年

6 馬海麗;鄧寶軍;董捷;戰(zhàn)錫林;;濟(jì)南小清河污灌區(qū)土壤污染狀況研究[A];2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)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(guān)性研究[A];2017中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)與技術(shù)年會(huì)論文集（第二卷）[C];2017年

8 徐潔;侯萬國(guó);臺(tái)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(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

9 孫約兵;徐應(yīng)明;王林;梁學(xué)峰;史新;;污灌區(qū)鎘污染土壤鈍化修復(fù)研究[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)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(guó)環(huán)境保護(hù)優(yōu)秀論文精選[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)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(jì)參考報(bào);2013年

2 王載;中國(guó)每年因污染造成的損失約占GDP10%[N];消費(fèi)日?qǐng)?bào);2007年

3 記者　 劉純友;兩“菜籃子”質(zhì)量?jī)?yōu)良[N];安徽日?qǐng)?bào);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(bào)記者 晏瀾菲;耕地污染誰(shuí)之殤？[N];新農(nóng)村商報(bào);2012年

6 本報(bào)記者 陳舒;遏制毒水灌溉刻不容緩[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)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(guó)地質(zhì)大學(xué)（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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

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

4 呂曉磊;有毒污染物在小清河人工濕地的時(shí)空分布特征及土壤微生物的環(huán)境響應(yīng)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);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(xué);2009年

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

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭思琪;污灌區(qū)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 孟楠;典型污灌區(qū)Cd超標(biāo)農(nóng)田的安全利用技術(shù)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(píng)價(jià)[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);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(xué);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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D];中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(xué);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(xué);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(xué);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(yīng)研究[D];山西大學(xué);2012年

10 王樹濤;污灌區(qū)菜地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)及其污染預(yù)測(cè)模型研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2631582