基本信息
- 项目名称：
- 温室大棚自动灌溉智能控制系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 发展高效设施农业过程中施行自动节水灌溉和智能控制是促进和保持农业可持续发展的重要途径。本设计在充分利用天然水源雨水进行灌溉的基础上，根据作物对土壤湿度的需求和计算机自动控制理论提出了温室大棚自动灌溉智能控制系统，旨在提高农业用水利用率，发展农村经济，促进社会主义新农村建设。
- 详细介绍：
- 针对发展高效节水农业所面临的技术难题和“三农”工作的科技难题，本设计基于温室自动灌溉的智能控制系统研发了可持续，长期，自动检测环境因子变化信息的自动控制系统，并在此基础上提出了设计方案：根据作物对环境的需求建立植物的生长模型，根据作物所需湿度和环境参数得到灌溉的决策，以达到适时适量，精准灌溉的目的。为实现上述目的，系统通过无线传感器网络测量环境参数，通过计算机的相关程序来进行自动的智能的计算和决策。温室外设小型集雨工程为温室收集雨水，过滤后用于节水灌溉。本设计的最终目的是实现温室的节水灌溉与智能控制的有机结合，推动我国自主研发型温室系统的发展进程的同时，发展农村经济，建设社会主义新农村。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、发明目的和基本思路 针对发展高效节水农业所面临的技术难题和温室内节水灌溉的控制难题，本设计基于自动灌溉的智能控制系统研发了可持续，长期，远程，自动检测环境因子变化信息的自动控制系统，并在此基础上提出了设计方案：根据作物对环境的需求建立植物的生长模型，根据作物所需湿度和环境参数得到灌溉的决策，以达到适时适量，精准灌溉的目的。温室外设小型集雨工程为温室收集雨水，过滤后用于节水灌溉。本设计的最终目的是实现温室的节水灌溉与智能控制的有机结合，推动我国自主研发型温室系统的发展进程的同时，发展农村经济，建设社会主义新农村。 三、创新点 根据作物对环境的需求和生长习性建立植物的生长环境模型，通过对模型进行分析求解，结合当前环境参数得到灌溉的决策，以达到适时适量，精准灌溉的目的。温室外的小型集雨工程为温室开源节流，收集并利用温室附近的雨水，过滤后用于节水灌溉。无线传感器节点通过太能能电池和蓄电池来供电，不仅节约能源，还可以使节点的连续工作时间大大增长。 四、本作品的技术关键 1、整个系统成本低、维护方便。2、操作简单，易学易用。3、抗干扰性强，能适应大棚的潮湿环境和农村电网的波动。4、能随时调整系统的安装位置和方式。5、性能稳定，可靠。 五、主要技术指标 1、灌溉决策信息的正确性，灌溉水的利用系数，雨水利用效果，控制系统的稳定性。2、系统工作的稳定性，可靠性。3、系统的经济效益。
科学性、先进性
- 目前,国内外在温室系统的灌溉控制方面进行了不少的研究。众所周知，作物是温室生产的中心，也是温室环境环境控制的主要对象，水分在作物体内的与运动过程是水热运移与转化的重要过程。因此，作物的存在与否对水热运移模拟的精度有重要影响。但以往的研究主要从工程角度对温室水热环境进行研究，没有充分考虑作物对水热运移的动态影响，就目前的研究状况而言，对温室内以作物为中心的水热运移过程缺乏系统研究。由于温室环境具有可控性，因此，将温室内土壤植物环境看成一个连续系统进行研究将有利于从系统角度认识温室内水量的运移与转化，从而促进温室灌溉的智能控制。本系统在充分利用雨水来补充灌溉水源的基础上，根据水量平衡方程，通过对植物需求环境和当前环境参数的分析来求解灌溉决策。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2008年9月在XX校参加由XX省发明协会及XX大学举办的“2008年XX省大学生水文化创意设计大赛”并获得一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术交易
作品可展示的形式
- 模型、图片、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、使用说明 系统由测试器、控制中心、执行元件几部分组成。使用时，将测试器的土壤湿度计埋入各个设计喷灌区土层下，调节设定作物生长期所需土壤湿度后，系统即可对作物实施自动灌溉。 二、技术特点和优势 (1)农作物产量增加，生长期缩短。(2)抗旱节水。(3)省时、省工。(4)有效减少病虫害。(5)投入小、产量高、效益高。(6)空间利用率高，经济效益显著。 三、适用范围 本系统可供多数蔬菜，瓜果及花卉的温室大棚栽培使用，并可大规模推广生产，在经济条件较好的郊区具有普遍的推广价值。 四、推广前景 本系统在节省人力、提高产量的同时实现了精准灌溉，且有较好的环境效益。在提高农业产量的同时，也可发展精准农业、生态农业与观光农业三位一体的现代农业，该种发展模式有较好的经济效益，它既体现了农业高科技含量、保证了绿色产品的高质量与环境的清洁，又带动了观光产业与城乡一体化发展。
同类课题研究水平概述
- 在国外，温室的发展可以追溯到“二战”期间，其大规模发展是从20世纪下半叶开始的。目前，温室工程技术比较先进的国家有荷兰、美国和日本等国美国等一些发达国家在温室工程发展上取得了重大成就，这些国家现代温室的研究起步早、发展快，对综合环境控制技术水平相对较高。随着国外设施农业生产技术水平不断提高，作物产量也日益提高。以色列温室番茄年产量达到30万kg／hm2，黄瓜年产量22.5万kg／hm2 ，美国有0．4万hm2的现代化温室。我国从20世纪70年代末开始发展温室产业。温室以反季节生产的蔬菜和园艺作物的种植为主，发展迅速，产业日趋壮大。但现代化大型温室发展较慢，到20世纪末，中小型拱棚面积为42.42万hm2，占到50％，档次较高的塑料大棚为19.04万hm2，在冬季有相当一部分地区不能进行生产，有加温设备的温室只有0．68万hm2，比例不到l％。至于现代化大型温室，全国总面积仅有170万hm2左右。我国有着世界第一的设施农业种植面积，产量却仅为世界先进水平的1／3，主要原因在于设施结构较为简陋、内部调控设备和功能不齐全且不完善、设施内的技术落后、总体规划不尽合理以及综合配套栽培技术水平低，没有最大限度地发挥其作用。温室自动灌溉的智能控制在国内外均有研究，但在温室外安装小型集雨设施进行雨水的收集和利用的基础上，实施综合的灌溉智能化自动控制课题数量不多。
