黄土丘陵区水土保持型智慧农业研究
发布时间：2023-04-01 04:43
干旱与水土流失并存是黄土高原生态环境建设和社会经济发展面临的一个主要问题。随着黄土高原“退耕还林(草)”工程及其他生态工程的实施,生态建设与发展农业生产用地的矛盾日益突出。目前在黄土丘陵区开展的部分水土保持高效农业模式下,暴雨径流对农田损毁仍然严重,农业生产依然受到干旱与水土流失并存问题的困扰,发展能够对水土流失进行过程治理、对农业生产进行过程控制的智慧型水土保持农业成为必然趋势。为了探究适应于黄土丘陵区农业生产特征的水土保持型智慧农业体系,本研究以马家沟梯田大棚和安塞方塔梯田果园为研究典型,通过野外监测调查、计算机软件集成,分析黄土丘陵区水土流失和水分亏缺状况,研究具有水土流失过程监测评估和作物生产过程智能控制功能的中枢处理系统搭建,探索黄土丘陵沟壑区生产条件下水土保持型智慧农业的内涵、理念以及体系结构,以期为黄土丘陵区水土流失过程保障和农业高效生产提供理论基础和体系架构。本研究的主要结论如下:1.梯田大棚、梯田果园水土保持监测表明发展水土保持型智慧农业是发展黄土丘陵区高效农业的重要途径。野外监测表明:(1)2013年暴雨,引起马家沟梯田大田水土流失可达53575.92 t/km
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 水土流失监测
1.2.2 SWAT模型
1.2.3 EPIC模型应用
1.2.4 旱区雨水资源调控利用
1.2.5 田间自动监测
1.2.6 农业智慧化
1.3 存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 水土保持高效农业模式的应用监测与技术提升需求
2.1 梯田大棚农业水土环境监测
2.1.1 试验区概况
2.1.2 水土流失情况
2.1.2.1 梯田大田暴雨侵蚀情况
2.1.2.2 梯田大棚暴雨侵蚀情况
2.1.3 调控工程建设情况
2.1.3.1 梯田水资源调控措施概况
2.1.3.2 滤清系统水沙调控措施概况
2.1.4 水土资源高效利用及其效益
2.1.4.1 水窖的水沙调控作用
2.1.4.2 滤清系统的水沙调控作用
2.1.5 水土资源高效利用发展前景
2.2 梯田果园的水-土-果监测分析
2.2.1 试验区概况
2.2.2 监测指标与方法
2.2.3 试验区果园水资源现状
2.2.3.1 试验区雨水资源利用
2.2.3.2 试验区果树水分供求关系
2.2.4 试验区果园土壤水分布
2.2.4.1 果园土壤水垂直分布规律
2.2.4.2 不同高程果园土壤水分布
2.2.5 梯田红富士苹果品质现状监测分析
2.2.5.1 不同高程果园果实品质分析
2.2.5.2 不同降雨年型果实品质分析
2.3 本章小结
第三章 水土保持型智慧农业理论及体系构建
3.1 农业起源与发展
3.1.1 我国农业起源
3.1.2 我国农业的发展历程
3.2 农业的分类
3.3 水土保持型智慧农业的理论与技术体系
3.3.1 现代农业的演变
3.3.2 水土保持型智慧农业的内涵
3.3.3 水土保持型智慧农业系统构成
3.3.4 水土保持型智慧农业的技术组成
3.3.4.1 智慧农业农作物生长信息感知技术
3.3.4.2 智慧水土保持水土流失侵蚀沟监测
3.3.4.3 产品溯源功能实现
3.4 本章小结
第四章 水土保持型智慧农业中枢处理系统
4.1 中枢处理系统集成
4.1.1 SWAT模型功能原理
4.1.2 EPIC模型功能原理
4.1.3 灌渠渠道水沙节水调控模型原理
4.1.4 中枢处理系统软件的有机集成
4.2 中枢处理系统的功能
4.2.1 智能接收田间感知端点的监测数据
4.2.2 分析计算田间监测数据
4.2.3 决策信息反馈
4.3 中枢处理系统智能分析评估功能的运作
4.3.1 智能输出模块前台界面设计
4.3.2 数据库
4.4 本章小结
第五章 数据感知端点能量传输断点诊断
5.1 数据感知端点网络故障类型
5.2 基于竞争网络算法的SN故障诊断技术
5.2.1 竞争网络结构和学习算法
5.2.2 竞争学习原则
5.2.3 其他相关概念
5.3 自组织特征映射神经网络
5.3.1 自组织特征映射神经网络介绍
5.3.2 学习算法
5.4 利用竞争网络进行试验样本分类
5.4.1 试验样本分类问题概述
5.4.2 处理步骤
5.5 仿真与评估
5.5.1 实验环境与数据选择
5.5.2 仿真结果与性能评估
5.5.2.1 自组织映射地图结果
5.5.2.2 结果评价与性能度量
5.5.3 软件实现
5.6 本章小结
第六章 水土保持型智慧农业在梯田大棚的应用设计
6.1 样地基本情况
6.1.1 梯田大棚概况
6.1.2 示范点梯田大棚水沙调控系统概况
6.2 系统设计
6.2.1 水沙调控模块系统设计
6.2.1.1 智慧水土保持梯田大棚雨水排导收集
6.2.1.2 智慧型水土保持自动净化系统搭建
6.2.1.3 雨水储存和水资源自主调用模块
6.2.2 信息采集系统设计
6.2.3 控制器选型
6.2.4 控制模式设计
6.2.5 基于Web的访问设计
6.3 系统调试
6.3.1 信息采集系统调试
6.3.2 控制系统调试
6.3.3 基于Web的访问调试
6.4 本章小结
第七章 水土保持型智慧农业在山地果园的应用设计
7.1 山地果园水土保持型智慧农业设计
7.1.1 数据采集模块
7.1.2 信息交互模块
7.1.3 决策方案反馈模块
7.2 山地果园物联网集成监测系统
7.2.1 山地果园应用集成传感网络设备
7.2.2 果实生长感知平台
7.2.3 空中移动感知应用集成设备
7.2.4 山地果园物联网集成监测系统应用
7.3 基于智慧农业的山地果园智能灌溉
7.3.1 作物的全生育期
7.3.2 作物水分生产函数优化模型
7.3.3.1 有限水量在作物生育期内优化分配问题
7.3.3.2 基于萤火虫优化算法的非充分灌溉制度
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要结论
8.2 主要创新点
8.3 需要进一步研究的问题
参考文献
作者简介
本文编号：3776458
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Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 水土流失监测
1.2.2 SWAT模型
1.2.3 EPIC模型应用
1.2.4 旱区雨水资源调控利用
1.2.5 田间自动监测
1.2.6 农业智慧化
1.3 存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 水土保持高效农业模式的应用监测与技术提升需求
2.1 梯田大棚农业水土环境监测
2.1.1 试验区概况
2.1.2 水土流失情况
2.1.2.1 梯田大田暴雨侵蚀情况
2.1.2.2 梯田大棚暴雨侵蚀情况
2.1.3 调控工程建设情况
2.1.3.1 梯田水资源调控措施概况
2.1.3.2 滤清系统水沙调控措施概况
2.1.4 水土资源高效利用及其效益
2.1.4.1 水窖的水沙调控作用
2.1.4.2 滤清系统的水沙调控作用
2.1.5 水土资源高效利用发展前景
2.2 梯田果园的水-土-果监测分析
2.2.1 试验区概况
2.2.2 监测指标与方法
2.2.3 试验区果园水资源现状
2.2.3.1 试验区雨水资源利用
2.2.3.2 试验区果树水分供求关系
2.2.4 试验区果园土壤水分布
2.2.4.1 果园土壤水垂直分布规律
2.2.4.2 不同高程果园土壤水分布
2.2.5 梯田红富士苹果品质现状监测分析
2.2.5.1 不同高程果园果实品质分析
2.2.5.2 不同降雨年型果实品质分析
2.3 本章小结
第三章 水土保持型智慧农业理论及体系构建
3.1 农业起源与发展
3.1.1 我国农业起源
3.1.2 我国农业的发展历程
3.2 农业的分类
3.3 水土保持型智慧农业的理论与技术体系
3.3.1 现代农业的演变
3.3.2 水土保持型智慧农业的内涵
3.3.3 水土保持型智慧农业系统构成
3.3.4 水土保持型智慧农业的技术组成
3.3.4.1 智慧农业农作物生长信息感知技术
3.3.4.2 智慧水土保持水土流失侵蚀沟监测
3.3.4.3 产品溯源功能实现
3.4 本章小结
第四章 水土保持型智慧农业中枢处理系统
4.1 中枢处理系统集成
4.1.1 SWAT模型功能原理
4.1.2 EPIC模型功能原理
4.1.3 灌渠渠道水沙节水调控模型原理
4.1.4 中枢处理系统软件的有机集成
4.2 中枢处理系统的功能
4.2.1 智能接收田间感知端点的监测数据
4.2.2 分析计算田间监测数据
4.2.3 决策信息反馈
4.3 中枢处理系统智能分析评估功能的运作
4.3.1 智能输出模块前台界面设计
4.3.2 数据库
4.4 本章小结
第五章 数据感知端点能量传输断点诊断
5.1 数据感知端点网络故障类型
5.2 基于竞争网络算法的SN故障诊断技术
5.2.1 竞争网络结构和学习算法
5.2.2 竞争学习原则
5.2.3 其他相关概念
5.3 自组织特征映射神经网络
5.3.1 自组织特征映射神经网络介绍
5.3.2 学习算法
5.4 利用竞争网络进行试验样本分类
5.4.1 试验样本分类问题概述
5.4.2 处理步骤
5.5 仿真与评估
5.5.1 实验环境与数据选择
5.5.2 仿真结果与性能评估
5.5.2.1 自组织映射地图结果
5.5.2.2 结果评价与性能度量
5.5.3 软件实现
5.6 本章小结
第六章 水土保持型智慧农业在梯田大棚的应用设计
6.1 样地基本情况
6.1.1 梯田大棚概况
6.1.2 示范点梯田大棚水沙调控系统概况
6.2 系统设计
6.2.1 水沙调控模块系统设计
6.2.1.1 智慧水土保持梯田大棚雨水排导收集
6.2.1.2 智慧型水土保持自动净化系统搭建
6.2.1.3 雨水储存和水资源自主调用模块
6.2.2 信息采集系统设计
6.2.3 控制器选型
6.2.4 控制模式设计
6.2.5 基于Web的访问设计
6.3 系统调试
6.3.1 信息采集系统调试
6.3.2 控制系统调试
6.3.3 基于Web的访问调试
6.4 本章小结
第七章 水土保持型智慧农业在山地果园的应用设计
7.1 山地果园水土保持型智慧农业设计
7.1.1 数据采集模块
7.1.2 信息交互模块
7.1.3 决策方案反馈模块
7.2 山地果园物联网集成监测系统
7.2.1 山地果园应用集成传感网络设备
7.2.2 果实生长感知平台
7.2.3 空中移动感知应用集成设备
7.2.4 山地果园物联网集成监测系统应用
7.3 基于智慧农业的山地果园智能灌溉
7.3.1 作物的全生育期
7.3.2 作物水分生产函数优化模型
7.3.3.1 有限水量在作物生育期内优化分配问题
7.3.3.2 基于萤火虫优化算法的非充分灌溉制度
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要结论
8.2 主要创新点
8.3 需要进一步研究的问题
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作者简介
本文编号：3776458
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3776458.html
