本文選題：寒地水稻　切入點：控制灌溉　出處：《黑龍江八一農(nóng)墾大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著水資源的日趨緊張,世界各個國家都在積極尋求有效的節(jié)水途徑和措施。水稻是世界上栽培面積很廣的主要細糧作物,用水量巨大。因此提出水稻用水的高效利用理論體系與方法刻不容緩。中國水稻全生育期用水量占農(nóng)業(yè)灌溉總用水量的65%,是中國農(nóng)業(yè)用水的最大用水戶,對水稻應用節(jié)水灌溉措施和技術能減少農(nóng)業(yè)用水的浪費,迫切且必要。我國北方種植水稻的區(qū)域尤其是三江平原地區(qū)在地理位置上屬于溫帶濕潤、半濕潤大陸季風氣候地區(qū),產(chǎn)能很大但是水資源不太充足,地下水位下降厲害,發(fā)展后勁不足已經(jīng)凸顯。三江平原是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地,面積大且平坦規(guī)則,為此,本文通過對三江平原地形、土壤、氣候特點和對三江平原水稻控灌條件下用水規(guī)律進行分析和2013-2016年在黑龍江省洪河農(nóng)場進行的試驗,使用數(shù)據(jù)擬合技術建立洪河農(nóng)場水稻日用水量與氣象因子關系模型,定量分析環(huán)境平均溫度、平均濕度、日均風速、日照時數(shù)、日輻射量對水稻日用水量的影響,并利用提出的寒地水稻用水模型和GALM混合算法研究寒地水稻節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng),研究為寒地水稻控制灌溉的信息化管理提供了樣本。取得的相關成果如下。1)圍繞寒地水稻用水模型及算法的建立及理論開展研究,為提高水稻用水效率及水稻節(jié)水灌溉運行管理提供科學依據(jù)。2)提出了將日均溫度、日均濕度、日均風速、日照時數(shù)、太陽輻射量作為自變量,把水稻日用水量作為因變量,建立了5輸入1輸出的多元回歸方程。提出了一種分生育階段進行高階多元多項式建模方法,根據(jù)生育期中各生育階段的數(shù)據(jù)擬合出適合當前生育階段的回歸經(jīng)驗公式。3)建立了基于遺傳算法和LM優(yōu)化算法的混合學習算法模型,GALM算法有效地將二者的優(yōu)點相融合。實驗結(jié)果表明,GALM網(wǎng)絡經(jīng)358步達到預定誤差,GALM混合算法提高了網(wǎng)絡的收斂速度,比其他算法誤差更小。4)設計了以高智能芯片為核心的節(jié)水灌溉控制器,對水稻生育期的周圍環(huán)境溫濕度、日輻射量、日照時數(shù)、風速、日降雨量、逐日蒸發(fā)量、土壤熱通量、不同埋深的泥溫等因素進行數(shù)據(jù)采集,并按照GALM混合算法模型進行灌水。節(jié)水灌溉控制器采用低功耗設計和分布式控制模式,可單機獨立工作,通過試驗對比,提高了終端控制的可靠性。5)進行適合于北方的寒地水稻節(jié)水灌溉控制平臺的設計。平臺硬件設備操作方便、能耗低。平臺軟件具有實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢分析、灌溉信息預測等功能。經(jīng)過測試,通信距離在2800m內(nèi)均可實現(xiàn)正常通信,數(shù)據(jù)傳輸正確率100%,系統(tǒng)抗干擾性優(yōu)異。通過現(xiàn)場整體性能實際測試,系統(tǒng)按下開始按鈕10s后就開始接收各種終端傳感器采集來的數(shù)據(jù),并在5s內(nèi)完成數(shù)據(jù)的向外發(fā)送。上位機接收到數(shù)據(jù)后可在20s之內(nèi)完成數(shù)據(jù)的融合及轉(zhuǎn)發(fā)。并可通過手機或者其他無線掌上設備發(fā)出指令實時控制,控制效率高。6)進行了多個農(nóng)場田間試驗,對比試驗結(jié)果表明:采用用水模型及算法的控制灌溉與人工充分灌溉相比,平均節(jié)水37.68%、平均增產(chǎn)6.47%、平均每畝增收節(jié)支148.97元、3年累計增收43.51萬元,應用前景廣闊。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S511;S274

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本文編號：1599596