新型節(jié)水灌溉控制的研究

第1章 緒 論

1.1 我國(guó)水資源概況及精準(zhǔn)節(jié)水灌溉的意義

1.1.1 水資源概述

1.1.2 人類長(zhǎng)期面臨的水資源問(wèn)題

1.2 灌溉控制技術(shù)的范疇及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 灌溉控制技術(shù)的范疇

1.2.2 我國(guó)灌溉控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

1.3 按植物生命需水狀況精準(zhǔn)節(jié)水灌溉控制技術(shù)概況

第2章 土壤、植物以及水之間的關(guān)系

2.1 引言

2.2 土壤

2.2.1 土壤質(zhì)地及分類

2.2.2 土壤結(jié)構(gòu)及分類

2.2.3 土壤容重、孔隙度及濕度

2.3 植物

2.3.1 植物成長(zhǎng)

2.3.2 植物結(jié)構(gòu)

2.4 水

2.4.1 水和土壤

2.4.2 水和植物

2.5 小結(jié)

第3章 水分采集方法

3.1 引言

3.2 土壤水分采集方法

3.2.1 烘干法

3.2.2 瓶筒法測(cè)量土壤含水量

3.2.3 中子衰減法測(cè)量土壤含水量

3.2.4 張力計(jì)式土壤水分傳感器

3.2.5 近紅外反射法測(cè)量土壤含水量

3.2.6 介電法速測(cè)土壤含水量

3.3 植物莖體水分采集方法

3.3.1 直接法

3.3.2 間接法

3.4 小結(jié)

第4章 水分傳感器的理論基礎(chǔ)及測(cè)量方法

4.1 引言

4.2 土壤水分傳感器的理論基礎(chǔ)及測(cè)量方法

4.2.1 土壤水分介電測(cè)量的理論基礎(chǔ)

4.2.2 土壤介電測(cè)量的通用模型

4.2.3 電極化和介電常數(shù)

4.2.4 介電弛豫和德拜方程

4.2.5 測(cè)試頻率的確定

4.2.6 基于駐波率(SWR)原理的快速測(cè)量方法

4.2.7 基于傳輸線阻抗原理的快速測(cè)量方法

4.2.8 基于電磁場(chǎng)理論的分析方法

4.3 植物莖體水分傳感器的理論基礎(chǔ)及測(cè)量方法

4.3.1 植物莖體的宏觀構(gòu)造及水分分布變異

4.3.2 植物莖體水的存在形式及水分分布變異

4.3.3 植物的介電特性

4.3.4 植物莖體含水率與介電常數(shù)的標(biāo)定關(guān)系

4.4 小結(jié)

第5章 水分傳感器的結(jié)構(gòu)研究

5.1 引言

5.2 土壤水分傳感器結(jié)構(gòu)研究

5.2.1 單針式結(jié)構(gòu)

5.2.2 兩針式結(jié)構(gòu)

5.2.3 三針式結(jié)構(gòu)

5.2.4 平行四針式結(jié)構(gòu)

5.3 植物莖體水分傳感器結(jié)構(gòu)研究

5.4 BD-I型土壤水分傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.4.1 四針等長(zhǎng)土壤水分探頭的特征阻抗模型

5.4.2 四針不等長(zhǎng)型土壤水分探頭的阻抗模型

5.4.3 BD-I型土壤水分探頭阻抗模型的試驗(yàn)驗(yàn)證

5.5 BD-II型植物莖體水分傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.6 傳感器總體電路設(shè)計(jì)

5.6.1 檢波電路的設(shè)計(jì)

5.6.2 顯示儀表電路的設(shè)計(jì)

5.6.3 電池充電電路

5.7 小結(jié)

第6章 傳感器性能分析研究

6.1 引言

6.2 傳感器的能量分布及測(cè)量敏感度分析

6.2.1 空間敏感度的定義

6.2.2 BD-II型水分傳感器測(cè)量敏感度分析

6.2.3 BD-I型水分傳感器探頭的測(cè)量敏感度分析

6.3 BD-I型傳感器性能分析研究

6.3.1 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法

6.3.2 BD-I型傳感器的靜、動(dòng)態(tài)特性

6.3.3 BD-I型傳感器的一致性分析

6.3.4 BD-I型傳感器測(cè)量結(jié)果受土壤質(zhì)地影響的分析

6.3.5 BD-I與TDR、FD型土壤水分傳感器性能對(duì)比分析

6.3.6 用BD-I型土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)作物土壤墑情

6.4 BD-II型傳感器性能分析研究

6.4.1 有機(jī)溶液介電常數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)

6.4.2 烘干標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

6.4.3 植物體積含水率實(shí)時(shí)測(cè)量實(shí)驗(yàn)

6.5 小結(jié)

第7章 精準(zhǔn)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)體系

7.1 引言

7.2 精準(zhǔn)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成

7.2.1 基于現(xiàn)場(chǎng)總線式灌溉控制系統(tǒng)

7.2.2 幾種常用的總線控制網(wǎng)絡(luò)

7.2.3 基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)灌溉控制系統(tǒng)

7.3 小結(jié)

第8章 按植物生命需水狀況精準(zhǔn)節(jié)水灌溉

控制技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

8.1 引言

8.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.2.1 設(shè)計(jì)思想

8.2.2 系統(tǒng)組成

8.2.3 系統(tǒng)的生物學(xué)依據(jù)

8.2.4 系統(tǒng)工作原理

8.2.5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

8.2.6 灌溉監(jiān)測(cè)控制器

8.2.7 系統(tǒng)監(jiān)控器

8.2.8 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

8.2.9 系統(tǒng)控制輪灌區(qū)的劃分原則

8.2.10 灌溉小區(qū)土壤含水率預(yù)設(shè)值的整定

8.2.11 系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

8.3 工程實(shí)施

8.3.1 區(qū)域劃分

8.3.2 傳感器的埋設(shè)

8.3.3 控制線纜埋設(shè)和噴頭安裝

8.4 實(shí)際運(yùn)行及結(jié)果分析

8.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

精準(zhǔn)節(jié)水灌溉控制技術(shù)詳細(xì)闡述了土壤墑情及植物莖體含水率測(cè)量方法，及土壤水分傳感器和植物莖體水分傳感器的工作原理和研制過(guò)程，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了傳感器具有較高的可靠性、一致性和穩(wěn)定性。以此為基礎(chǔ)，研制出了按植物需求精準(zhǔn)節(jié)水灌溉自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，并成功應(yīng)用到北京奧運(yùn)項(xiàng)目--民族大道精準(zhǔn)節(jié)水灌溉項(xiàng)目，證明了此系統(tǒng)具有較高的可用性。本書適合節(jié)水灌溉研究學(xué)者、農(nóng)林高等院校的教師及學(xué)生、節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)人員、節(jié)水灌溉施工技術(shù)人員閱讀。